DE2010641B2 - Horizontalablenkschaltung mit einem niedervolt-schalttransistor fuer fernsehgeraete - Google Patents

Description

Amplitude

der Entsperrung praktisch auf derSättigungskenn- signals ist.

linie ', des InversstroM-Kennlinienfeldes ( /,, Dabei müssen folgende Nachteile in Kauf tienorn

^l- U₁, Fig. 1) verläuft. 25 men werdei.: symmetrische Transistoren stehen nur

2. Horizontalablenkschaltung nach Anspruch I. in verhältnismäßig kleiner Zahl zur Verfügung, so dadurch t,ekennze^:chnet, daß der Schalttran- daß eine Beschaffung für die relativ hohe BebMuni: sistor (6) zur Erzielung der vorgegebenen Basis- einer Honzontalablcnkschaltung schwierig ist. Ik: stromform von einem Treibertransistor (1) übei der i 1 der genannten Literaturstelle beschriebenen einen ,treuarme.1 Transformator (5) (Streukoeffi- 30 Betriebsweise, bei der dio Sperrzeit bei einem as\m zient < 5" 'tu) unmittelbar angesteuert wird, dessen metrischen Transistor über die Rücklaufzeit hinaus Kern aus säftigbarem m. gnetischem Material be- erstreckt wird und ein HochspannungMransistor gesteht, und daß folgende Betriebsbedingungen für 'vählt wird, ergibt sich die Notwendigkeit /ur Vcr die Treiberstufe eingehalten sind: Wendung eines Hochspannungstransformators großer

a) der ohmsehc Spannungsabfall der die Pri- 35 Induktivität und entsprechend großer Streuung und märseite speisenden Stromquelle einschließ- großem Isolationsaufwand. Als besonders störend ist lieh des Treibertransistors (1) ist sn ^^pring. aber das Auftreten von Nichtlinearitäten am Anfang daß der Spannungsabfall an derselben hoch- des Hinlaufs zu bezeichnen. Durch die Wahl einer stens 20" η ihrer Betriebsspannung beträgt; hohen Betriebsspannung treten zwar die Nichtlineari-

b) der auf die Sekundärseite des Transformators 40 täten in weniger deutliche Erscheinung, wenn aber transformierte und durch den Sättigungsvtr- Maximalweiß widergejeben wird so sind sie bei der lauf des Kerns bedingte Spannungsabfall des hohen Empfindlichkeit des Auges gegen Kontrast-Primärstromkreises bleibt oberhalb der Null- änderungen trotzdem sichtbar: ferner wird bei einem linie· der Basisspannung des Endtransi- solchen Transformator die Unterdrückung der Oberstors (6). 45 wellen schwierig. Die während des Hinlaufs auftre-

3. Horizontalablenlschaltung nach Anspruc'i 2, tenden Nichilinearitäten, welche Durchbrüchen im dadurch gekennzeichnet, daß das Übersctzungs- Transistor entsprechen sind mit einer höheren Ververhältnis des Transformators etwa 5 :1 beträgt. Iustleistung verbunden. Hierdurch wird der Tran-

4. Horizontalablenkschaltung nach Ansprüche2 sistor stärker bzw. in seiner Leistungsfähigkeit be- oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus- 50 schränkt. Bei Hochvolltransiste>ren tritt eine hohe Steuertransformator (5) zur Erreichung der Streu- Spannung nicht nur am Hochspannungstransformaarmut alternierend aus Primär- und Sekundär- tor auf, bei welchem die Auswirkungen durch Verwicklungslagen gewickelt ist. und daß an jeder gießen des Silizium-Gleichrichters leicht zu beseiti-Lage die volle Primär- bzw. Sekandärspannung gen sind, sondern iiuch am Transistor und an den anliegt. 55 Ablenkbfiulen, wo sie schwerer zu beherrschen sind,

5. Horizontalablenkschaltiing nach Anspruch 1, insbesondere bei niedrigem Luftdruck. Bei Verwendadurch gekennzeichnet, daß der Schalttransistor dung eines Ausgangstransformators tritt Hochsparizuglcich die Primärspulc eines Hochspannungs- nung an diesem auf, und es besteht die Gefahr von trafos (7) speist, welcher über eine Silizium-Gleich- Streusdiwingungcn im Ablenkstromkreis (sogenamirichterkaskade die Hochspannung erzeugt, und 60 tcr Gardincnelfekt ues Rasters).

daß die Streuschwingung der Hochspannungswick- Beim Bau von tragbaren Geräten müßte die Bat-

lung annähernd auf die dritte Harmonische der teriespannung noch durch Netzgeräte umgeformt

Rücklaufschwingung abgestimmt ist. werden, um die hohe Betriebsspannung zu erhalten.

All diese Nachteile werden durch die erfindungsge-

65 mäße Schaltung und ihre Dimensionierung unter

Verwendung von Niedervolttransistoren überwunden.

Die Erfindung, bezieht sich auf eine Schaltung zur Bei einer Horizontalablenkschaltung mit einem

Erzeugung von Horizonlalablenkströmen mit linearem Niedervolt-Sclialtlransistor für Fernsehgeräte, bei der

die Ablenkspulen in der. Kollektorkreis des Tran- Erläuterung weiterer Vorteile derselben wird in dem

sistors aufgenommen sind und die Emitter-Kollektor- nachfolgenden Beschreibungsteil auf die Begleit-

Strecke lediglich von einem Speicherkondensator, je- zeichnungen Bezug genommen, von denen

doch nicht von einer Paralleldiode überbrückt ist, Fig. 1 eine graphische Darstellung des Kenn-

so daß der Transistor während des ersten Teils des 5 linienfeldes eines Germanium-Schalttransistors zeigt,

Hinlaufs von einem in Inversrichtung verlaufenden Fig. 2 eine erfindungsgemäße Ablenkschaltung

Strom durchflossen ist, bei der f.rner die Basis des wiedergibt, in der der Transistor mit einem Kenn-

Transistors mit dem Ausgang einer von Schaltim- linienfeld der F i g. 1 betrieben wird, und

pulsen gesteuerten Treiberstufe durch einen Trans- F i g. 3 a bis f eine Anzahl von Strom- bzw. Span-

formator gekoppelt ist, wobei die Vorderflanke des io nungsoszillogrammen an verschiedenen Punkten der

Schaltimpulses den Beginn des Rücklaufs festlegt und erfindungsgemäßen Schaltung zeigt,

den Kollektorstrom des Schalttransistors sperrt, wird Das Kennlinienfeld eines Lawinen- oder Schalt-

der Steuerimpuls erfindungsgemäß so bemessen, daß transistors vom Typ pnp, der bei einer Umkehrung

die Rückflanke des Schaltimpulses an der Basis des der Polarität zwischen Kollektor und Emitter einen

Schalttransistors etwa am Ende der Rücklaufzeit und 15 entgegengesetzten Strom führt, wird in F i g. 1 ge-

spätestens am Ende der Austastzeit mit solcher zeigt. Es ist auf der Ordinate der Kollektorstrom /,

Amplitude einsetzt, daß der Kollektorstrom nach und auf der Abszisse die Kollektorspannung U, auf-

iier F.ntsperrung praktisch auf der Sättigungskenn- getragen. Das Kennli· ',Tifeld im linken unteren

ünie /. des Inversstrom-Kennlinien^feldes verläuft. Quadranten zeigt den Struirverlauf bei verschiedenen

Vorzugsweise wird zur Erzielung dieses Stromver- 20 Basisströmen i„ im normalen Aussteuergebiet, wähhiufs an der Basis des Schalttransistors ein sehr rend die Kennlinienschar im rechten oberen Qua- :.;reuungsarmcr Ansteuerungstransformator ohne dranten den Stromverlauf im Inversionsgebiet wie-Lufispalt verwendet, der über einen oder mehrere dergibt. Es sei bemerkt, daß hier die einzelnen Kurp.wallelgeschaltete Transistoren aus eine·· Spannungs- ven der Kenrilinienschar für die gleichen Basisströme uuelle mit einer höheren Spannung als diejenige zur 25 wesentlich näher beieinanderliegen, da im Inversions-Speisung des Endtransistors gespeist wird, derart, gebiet im Verhältnis größere Basisströme zur Durcl.-daü der Transformator ins Sättigungsgebiet gesteuert steuerung erforderlich sind. Die Kennlinien im Inuial; hierdurch entsteht einerseits am Anfang des versionsgebitt biegen in die Vertikalrichtung um, Rücklaufs eine hohe Stromspitze zur Sperrung der was besagt, daß in diesem Bereich starker Rich-Basis des Endtransistors und andererseits am An- 30 tungsänderung ein Druchbruch vor sich geht. Die i;m» des Hinlaufs eine hohe Stromspitze zur Öffnung unterste Kennlinie in beiden Quadranten entspricht desselben. Die Sperrstromspitze räumt die kapazi- einem Basisstrom i„ - 0, während die folgenden ti\e Ladung des Transistors in sehr kurzer Zeit aus einem negativen Basisstrom entsprechen. Die Durch- und schallet ihn in ebenso kurzer Zeit ab. Die Strom- bruchsspannung ist im Inversionsgebiet mit Uc₁, bespitze zur Öffnung der Basis steuert den Transistor 35 zeichnet. Sie liegt zwischen 7 bi· 4VoIt Kollektoram 3eginn des Hinlaufs längs dessen Sättigungskenn- spannung, und zwar sowohl bei Niedervolttransistolinie in ein Kennliniengebiet, wo kein oder nur ein ren als auch bei Hochvolt-Transistoren, unabhängig zeitlich sehr kurzer Spannungsdurchbruch zwischen vom Sperrspannungswert des Transistors.
Kollektor und Basis auftreten kann oder die Durch- Bei der Erfindung wird von der Erkenntnis ausbruchsspannung mit der Sättigungsspannung iden- 40 gegangen, daß man es bei Niedervolt-Transistoren tisch ist. Schließlich wird durch die gespeicherte durch Verwendung eine« bestimmten eingeprägten magnetische Energie in diesem Transformator ein Stromes an der Basis erreichen kann, daß der Tranwährend des Hinlaufs auf einen Restbetrag abklin- sistor in einer Horizontalablenkstufe ohne Durchgender Strom eizeugt, der zur Ansteuerung des Ma- bruch arbeitet oder wenigstens ein solcher Durchximalstromes des Schalttransistors gerade ausreicht. 45 bruch nur kurzzeitig während der Austastzeit der

Mit der vorstehend beschriebenen Schaltung kön- Kathodenstrahlröhre stattfindet, oder daß der nega-

ητι alle genannten Nachteile der Schaltungen mit tive Basisstrom so hoch gemacht werden kann, daß

Hochvolt-Schalttransistoren überwunden werden; der Transistor in einem Inversgebiet arbeiten kann,

ferner kann die Rücklaufzeit sehr kurz gemacht u"-d in dem die Durchbruchsspannung und die Sättigungs-

die induktive Belastung relativ klein gehalten wer- 50 spannung praktisch identisch sind,

den, dadurch, daß an Stelle hoher Spannungen und Hieizu muß man es so einrichien, daß von dem

relativ kleiner Ströme nunmehr niedrige Spannungen Kennlinienfeld in Fig. 1 im wesentlichen nur die

und relativ große Ströme auftreten. Ein kurzzeitiger Sätligungskennlinie/_s durchlaufen wird, welche für

Durchbruch während der Austastzeit kann unter Um- sämtliche Kennlinien eine Asymptote darstellt. Eine

ständen nützlich sein, da hierdurch Leistung in der 55 solche Aussteuerung erhält man, wenn man am An-

Ansteuerstufe eingespart wird, weil der Durchbruch- fang des Hinlaufs eine hohe Basisstromspitze er-

strom vom Kollektor zur Basis des Endtransistors zeugt, die z. B. 8 bis 10 A Amplitude betragen kann

über die Sekundärseite des Ansteuertransformators und den Transistor in ein solches Inversgebiet steu-

füeßt und dort diejenige magnetische Energie erzeugt, crt, in dem die Durchbruchspannung und Sättigungs-

die im weiteren Verlauf des Hinlaufs zur Erzielung 60 spannung identisch ist und im weiteren Verlauf des

eines abklingenden Stromes benötigt wird. Eine Bild- Hinlaufs auf einen geringen Restwert von etwa 0,4 A

störung tritt nicht auf. Alle nützlichen Einrichtun- absinkt.

gen, die bisher in Horizontal-Ablenkstufen angcwen- Die beispielsweise Ausführung einer solchen Hori-

det wurden, ''önnen auch in der erfindungsgemäßen zontalablenkschaltung zeigt Fig. 2. Der in dieser Fi-

Schaltung benutzt werden, wie Schutzschaltungen zur 65 gur dargestellte Steuertransistor 1 vom pnp-Typ wird

Begrenzung von Hochspannungsüberschlägen, Linea- während der Rücklaufzeit an seiner Basis durch

risierungsdrosseln und andere mehr. einen Synchronisierimpulsstrom 2 von der Dauer der

Zum besseren Verständnis der Erfindung und zur Rücklaufzeit t_K oder einer etwas größeren Dauer ge-

steuert. Hierdurch wird dem Kondensator 3, der über einen Widerstand 4 aus einer Spannungsquelle hoher Spannung, z. B. größer als —40 Volt, aufgeladen ist, ein starker Stromimpuls entnommen, der diesen Kondensator zum Teil entlädt und als Primärstrom in der Primärspule des Transformators 5 fließt. Dieser Transformator soll sehr streuungsarm gewickelt sein, so daß die Streuung kleiner als 5%o ist. Dann entsteht im Sekundärkreis, der über die Basis-Emitter-Strecke des Schalltransistors 6 geschlossen ist, eine starke Basisstromspitze in Sp~rrichtung des Transistors. Hierdurch werden nicht nur die in der Basis-Emitter-Strecke des Endtransistors vorhandenen Ladungsträger in sehr kurzer Zeit, vorzugsweise weniger als 1 nsec, ausgeräumt,sondern der Transistoro wird zugleich gesperrt und für den Umschaltvorgang vorbereitet. Der Rest der Kondensatorladung läßt weiterhin einen Strom durch den Transistor 1 und die Primärspule des Ansteuertrafos 5 fließen. Nach Abschalten des Transistors 1 am Ende des Rücklaufs entlädt sich die hierdurch im Transformator 5 gespeicherte Energie als Basisstrom umgekehrter Richtung in den Transistor 6. Wenn der über die Ablenkspulen am Ende des Hinlaufs fließende Maximalstrom des Transistors 6 durch die Sperrung unterbrochen wird, so fließt er in den Kondensator 8 und lädt diesen auf seine Maximalspannung (z. B. — i50 VuIt) auf. Falls der Transistor zu Beginn des Rücklaufs längere Zeit als 1 (isec stromführend wäre, so würde die hohe Ladespannung U_n deren Flanken durch die dritte Oberwelle in üblicher Weise versteuert sind, eine erhebliche Leistung N aufbringen, was zur Zerstörung des Transistors 6 führen kann.

Nach Beendigung des Rücklaufs am Ende der Zeit t_R soll der Schalttransistor den positiven Schwingstrom des Kondensators, der nahezu dem negativen Maximalwert des Ablenkstromes entspricht, übernehmen, um das Durchschwingen der Kondensatorspannung in positiver Richtung zu verhindern. Zu diesem Zweck muß der Basisstrom negativ sein und der Spulenstrom den Transistor in das Inversionsgebiet steuern (s. Fig. 1). Dieser Basisstrom wird, wie bereits erwähnt, aus der Speicherenergie des Ansteuertransformators 5 entnommen. Falls der Basisstrom nicht groß genug ist, so übernimmt der Schalttransistor zwar auch den Kondensatorschwingstrom in voller Größe, gerät dabei aber in das Durchbruchsgebiet, d. h. die Kondensatorspannung schwingt noch bis zur Durchbruchsspannung U_cDl (Fig. 1) durch, bis sich die Ladung des Kondensators 8 so weit erschöpft, daß der Traniistor wieder aus dem Durchbruchsgebiet herauskommt.

In der weiteren Erörterung der Schaltungsfunktion wird nunmehr auf F i g. 3 a bis f Bezug genommen. In dieser Figur ist die oberste Kurve der Synchronisierimpuls von der Dauer T_R der Rücklaufzeit. Fig. 3b zeigt die Kondensatorspannung an dem Kondensator 3 der Vorstufe 1, durch die über den Transistor 1 am Transformator 5 der Basisstrom i_B von der Sekundärseite des Transformators entsprechend F i g. 3 c gebildet wird. Der Kollektorstrom i_K des Schalttransistors 6 ist in F i g. 3 d wiedergegeben, die Spannung an den Ablenkspulen l/_s/) in F i g. 3 e und schließlich der Verlauf des Ablenkstromes in dem Ablenksystem L in Fi g. 3 f.

Gerät also der Transistor zu Beginn der Hinlaufzeit in das Durchbruchgebiet oberhalb des Punktes A, so hat das zur Folge, daß die Ablenkspannung

(s. Fig. 3e) nach Ablauf der Zeit T_R einen größeren Wert hat als nach der Zeit t_n (dem Zeitpunkt der Beendigung des Durchbruchs). Infolgedessen hat der Ablenkstrom (F i g. 3f) in dem Zeitintervall zwischen ti, und t_R eine größere Abstiegssteilheit als nach der Zeii ί_υ, so daß der linke Rand im Bild auseinandergezogen erscheint. Dieser Fehler tritt bei Verwendung von Niedervolttransistoren nicht durch die erfindungsgemäße Lehre auf.

ίο Die hohe Stromstärke des Sperr- und Aufsteuerimpulses kann entweder durch ein besonderes Netzgerät für die Vorstufe von 40 bis 60VoIt (gegenüber nur 12VoIt in der Endstufe) erzielt werden, oder dadurch, daß man aus dem in Fig. 2 dargestellten Hochspannungstransformator 7 mittels einer zusätzlichen Wicklung einen Teil der Energie abzweigt, gleichrichtet und die entstehende Gleichspannung als Betriebsspannung der Vorstufe verwendet.

Eine völlig glatte Ablenkstromkurve zu Anfang des Hinlaufs macht unter Umständen einen so großen Basisstrom erforderlich, daß Gleichheit von Sättigungs- und Durchbruchstrom auftritt, denn gemäß F i g. 1 nähert sich mit höherem Basisstrom die Durchbruchskennlinie der Sättigungskennlinie. Dieser Idealfall braucht aber in den meisten Fällen, in denen der Durchbruch nur kurzzeitig ist und innerhalb des Rücklaufs liegt, nicht verwirklicht zu werden.

Zuweilen schließt sich bei zu langem Steuerimpuls an den Nadelimpuls des Basisstroms am Anfang des Rücklaufs ein Stromabschnitt mit flacher Abstiegsflanke an, bevor er den Wert Null erreicht. In diesem Fall dauert der Basisstrom langer als die Ladungsausräumung. Es fließt einen kurzen Moment ein Strom von der Basis zum Emitter. Dieser Strom erzeugt aber keinen Leistungsverlust in der Emitterkollektorstrecke des Endtransistors, schadet also nicht.

Wenn man die gewünschte Basisstromform mittels einer Vorstufe und eines zwischen Vorstufe und Endstufe geschalteten Transformators verwirklicht, so hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Transformator möglichst streuarm auszubilden, einen Kern ohne Luftspalt zu verwenden und die Sekundärscite des Transformators ohne Zwischenglieder unmittelbar an Emitter und Basis des Endtransistors anzuschließen. Ein Übersetzungsverhältnis von 5 :1 hat sich als günstig erwiesen. Zur Erreichung der geringen Streuung des Transformators wickelt man die Primär- und Sekundärwicklungen in abwechselnden Lagen, die jeweils unter sich parallel geschaltet und aus solchem Draht hergestellt sind, daß an einer Lage die volle Primär- bzw. Sekundärspannung liegt.

Des weiteren haben sich folgende Betriebsbedingungen für die Ansteuerung des Transistors als vorteilhaft erwiesen:

Der Ohmsche Spannungsabfall der die Primärseite speisenden Stromquelle einschließlich des Vor- oder Steuertransistors ist so gering, daß der Spannungsabfall an derselben höchstens 20⁰O der B? triebsspannung der Steuerstufe beträgt. Ferner sol der auf die Sekundärseite transformierte und durcl den eventuellen Sättigungsverlauf des Kerns bedingt!

Spannungsabfall des Primärkreises während de: Rücklaufs oberhalb der Null-Linie der Basisspan nung des Endtransistors bleiben, da sonst der End transistor während des Rücklaufs stromdurchlässii

wird und durch die herrschende hohe Kol.'ktorspannung eine große Verlustleistung aufnimmt. Erreicht wird dies durch die Wahl der Zeitkonstanten des Aufladekondensators und Aufladewiderstandei. Die Ausführung der Schaltung gemäß F i g. 2 umfaßt die an sich übliche Erzeugung der Hochspannung durch einen im Kollektorkreis liegenden Hochspannungstransformator, an dessen Sekundärseite ein Silizium-Hochspannungsgleichrichter und ein Spei-

cherkondensator .iegt. Das Ablenksystem, welches durch die Ablenkspule L dargestellt ist und von dem Wechselstrom I_L durchflossen vvird, ist an den Kollektor des Transistors 6 über einen Kondensator 9 angekoppelt.

Durch die besondere Form der Steuerspannung wird erreicht, daß der Transistor viel mehr Leistung abgeben kann als bei der bisherigen Antriebsweise, mindestens lOO°/o mehr.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

ρ ... Verlauf für Fernsehgeräte, bei der die Ablenkspulen raiemansprucne. jn den Kol!ektorl<reis des Transistors aufgenommen chaltimpulses an der Basis des Schalttransistors über die Rücklaufzeit hinaus zu erstrecken sown wa am Ende der Rücklaufzeit TH und spätestens 2o einon Transistor solchen Typs .-„ benutzen, bei dom m Ende der Auslastzeit TA (Fig. 3) mit solcher die Speisespannung ein vielfaches große·- ;<!·, <k: mplitude einsetzt, daß der Kollektorstrom nach Spitze-Spitze-Wert des an der Basis liegenden Schall

1. Horizontalablenkschaltung mit einem Nieder- sind und die Emitter-Kollektorstrecke lediglich von volt-Schalttransistor für Fernsehgeräte, bei der einem Speicherkondensator, jedoch nicht von einer die Ablenkspulen in den Kollektorkreis des Tran- 5 Paralleldiode überbrückt ist. Der Transistor wird sistors aufgenommen sind und die Emitter-Kol- dann während des ersten Teils des Hinlaufs von lektorstrecke lediglich vor. einem Speicherkon- eintm in Inversrichtung verlaufenden Strom durchdensator, jedoch nicht von einer Paralleldiode flössen. Eine solche Schaltung ist du.ch die deutsche überbrückt ist, so daß der Transistor während des Offonlegungsschrift 1 462 847 bekannt. Da der Strom ersten Teils des Hinlaufs von einem in Invers- io w?';rend des ersten Teils des Hinlaufs seinen Weg richtung verlaufenden Strom durchflossen ist, bei ii umgekehrter Richtung derjenigen während der der ferner die Basis des Transistors mit dem Aus- zweiten Hälfte des Hinlaufs nehmen muß, wird der gang einer von Schaltimpulsen gesteuerten Trei- Transistor im sogenannten Inversior.sgebiet betrieben, berstufe durch einen Transformator gekoppelt ist, Hierbei ergeben sich die Alternativen, entweder einen wobei die Vorderflanke des Schaltimpulses den ₁₅ symmetrischen Transistor zu verwenden, bei dem die Beginn des Rücklaufs festlegt und den Kollektor- Dauer der den Transistor sperrenden Impulse gleich strom des SchalUransistors sperrt, dadurch der Rücklaufzeit sein muß, oder einen asymmetrigeko η ze ich η ct. daß die Rückflanke des sehen Transistor zu verwenden und die SperrdaiKt Schaltimpulses an der Basis des Schalttransistors über die Rücklaufzeit hinaus zu erstrecken sown etwa i Ti lh T bt bi d
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