DE2130902B2

DE2130902B2 - Zeilenablenkschaltung für Kathodenstrahlröhren

Info

Publication number: DE2130902B2
Application number: DE19712130902
Authority: DE
Inventors: Peter Lorentz Dipl.-Ing. Sandvika Wessel (Norwegen)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1970-06-23
Filing date: 1971-06-22
Publication date: 1974-02-14
Also published as: DE2130902C3; DE2130902A1; NO123469B

Description

Die Erfindung betrifft eine Zeilenablenkschaltung

für Kathodenstrahlröhren, insbesondere fü_t Bildröhren in Fernsehempfängern, mit einer elektromagnetischen Ablenkspule, die unter solchen Bedingungen arbeitet, daß sie praktisch als eine reine Induktivitität angesehen werden kann.

Bei modernen Fernsehempfängern sind solche Schaltungen normalerweise so ausgelegt, daß sie mit Halbleiterlemeneten als aktiven Komponenten arbeiten. Wenn die Empfänger jedoch mit den normalen 220-Volt-Wechselspannungen betrieben werden, be-

trägt die entsprechende gleichgerichtete Spannung etwa 300 Volt Gleichspannung, und falls eine herkömmliche Zeilenablenkschaltung direkt an diese Gleichspannung angeschlossen wird, erreichen die Rücklaufi.mpulse über dieser Schaltung einen Spit-

»5 zenwert von etwa 3000 Volt, was mehr ist, als die herkömmlichen Transistorelemente aushalten können.

Daher wird in der Praxis die Versorgungsgleichspannung des Kreises auf die eine oder andere Weise

erniedrigt. Dies kann natürlich im Prinzip in einfacher Weise mit Hilfe eines geeigneten Transformators oder einer Spannungsteilerschaltung erreicht werden. Es wurden zu diesem Zweck auch spezielle Kondensatoroder Thyristorschaltungen verwendet.

Die Nachteile aller dieser bekannten Verfahren sind jedoch, daß der Empfänger mit zusätzlichen Bauelementen ausgestattet werden muß, was zusätzliche Kosten und ein erhöhtes Gewicht bedeutet und unerwünschte elektromagnetische Streufelder oder die Entstehung von unerwünschter Wärme verursachen kann. Außerdem soll daran erinnert werden, daß die Zuverlässigkeit eines Gerätes mit zunehmender Anzahl von Bauelementen und mit zunehmender Temperatur abnimmt.

In jüngster Zeit wurde dieses Problem dadurch gelöst, daß ein bekannter Gleichstrom-Gleichstromumwandler in den Fernsehempfänger eingebaut wurde, um die Versorgungsgleichspannung auf eine stabilisierte Höhe von z. B. 130 Volt zu erniedrigen. Dieser Umwandler oder Konverter arbeitet im sogenannten »Schalterbetrieb«, was bedeutet, daß jedes aktive Element stets entweder im völlig leitenden oder nichtleitenden Zustand ist. Auf diese Weise wird eine hohe Wirksamkeit und eine vernachlässigbare Wärmeentwicklung erreicht. Ein Schaltbild eines solchen Umwandlers ist in der beigefügten Fig. 1 gezeigt, und im Betrieb arbeitet diese Schaltung in der folgenden Weise:

Wenn das gesteuerte Schaltelement TRl, welches in diesem Falle durch einen Transistor gebildet wird, völlig leitend ist, erscheint die volle Versorgungsspannung Vb (300 Volt) über der Primärwicklung des Transformators Tl. Daher wird der Strom durch diese Wicklung linear ansteigen, während magnetische Energie in dem Transformator Tl gespeichert wird. Wenn der Schalttransistor TRi nichtleitend gemacht wird, wird diese gespeicherte Energie entladen, wobei ein Strom durch die Sekundärwicklung des Transfor-

mators Tl und die Diode Dl induziert wird, um den Speicherkondensator Cl zu laden. Die Gleichspannung V an diesem Kondensator, weiche als Versorgungsspannung für die Last R verwendet wird, wird von dem Transformationsverhältnis des Transformators Tl und der Dauer der Rechteckimpulse, welche dem Anschluß P zugeführt werden, abhängen, wie in der Figur gezeigt ist. Die Betriebsfrequenz dieser Impulse kaon in passender Weise gleich der Zeilenablenkfrequenz des Fernsehempfängers eingestellt werden. Daher kann bei einer solchen hohen Frequenz der Transformator Tl ziemlich klein gemacht werden.

Die Kondensatorspeicherspannung V, welche in geeigneter Weise durch Regeln der Steuerimpulsdauer in Abhängigkeit von möglichen Schwankungen der Eingangsgleichspanniing stabilisiert werden kann, wird in dem vorliegenden Fall für den Betrieb einer üblichen ZeilenabJenkschaltung verwendet.

In Fig. 2 ist im Prinzip eine bekannte Zeilenablenkschaltung für Kathodenstrahlröhren, insbesondere für Bildröhren von Fernsehempfängern, zur Erzeugung eines durch eine Ablenkspule L fließenden sägezahnförmigen Ablenkstromes dargestellt. Dabei bildet die Ablenkspule L einen Teil eines im Rückschlagintervall wirksamen Parallelresonanzkreises, der weiterhin einen durch seine Spannung den Hinlauf bedingenden großen Kondensator C3 und einen für die Frequenz der Rückschlagschwir.gung ausschlaggebenden kleinen Kondensator Cl enthält, der wenigstens zum Teil durch Streukapazitäten gebildet sein kann. Weiter ist eine erste Diode Dl vorhanden, durch die der Ablenkstrom während des ersten Teiles der Hinlaufzeit fließt; während eines zweiten Teiles der Hinlaufzeit fließt er mit entgegengesetzter Polarität durch einen in einem Parallelzweig zur ersten Diode Dl liegenden gesteuerten Schalter, einen Transistor TRl, der an seiner Basis vom Punkt P durch Impulse gesteuert wird derart, daß der Schalter während des zweiten Teiles des Hinlaufes stromdurchlässig und während des Rückschlages geöffnet, also für einen Stromfluß gesperrt ist. Die Speiseenergie wird dabei aus einer Versorgungsspannungsquelle V einer zwischen dieser Quelle V und dem Schalter TR2 eingeschalteten induktiven Element, das die Primärwicklung eines Transformators sein kann, zugeführt. Während des Hinlaufes ist entweder die Diode Dl oder der Transistor TRl stromdurchlässig, so daß da» untere Ende der Induktivität Tl praktisch an Erde liegt und die volle Versorgungsspan.iung an der Induktivität Tl anliegt. In ihr entsteht daher ein ansteigender Strom, der magnetische Energie einspeichert. Sobald am Ende des Hinlaufes der Transistor TA2 gesperrt wird, hat der Strom durch Tl das Bestreben, weiterzufließen und überträgt somit wenigstens einen Teil der in ihm aufgespeicherten Energie in den Parallelresonanzkreis L, Cl, C3.

Wie aus F i g. 1 deutlich wird, wird in der vorliegenden Anordnung ein Transformator Tl, ein Kondensator Cl und ein aktives Schaltelement ΤΛ1 zusätzlich zu den notwendigen Schaltelementen der in Fig. 2 gezeigten Standardschaltung benötigt. In dieser Situation ist eine Verringerung der Anzahl der Bauelemente natürlich sehr wünschenswert sowohl vom Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit als auch der Zuverlässigkeit.

Aufgabe der Erfindung ist es, daß die an dem großen Kondensator auftretende Spannung, die den Hinlauf bedingt, abweichend gewählt werden kann von der Speisespannung Vb, wobei der gesteuerte Schalter nicht nur im zweiten Teil der Hinlaufzeit des Sägezahnstromes Strom führt, sondern außerdem zur Steuerung der Energiezufuhr für die Ablenkschaltung dient.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die am Ende der Hinlaufzeit, wenn der Schalter nichtleitend gemacht wird, im Transformator Tl gespeicherte (magnetische) Energie von eine Sekundär-

wicklung über eine in der Rücklaufzeit leitende zweite Diode Dl auf den Parallelresonanzkreis Cl, L, C3 übertragen wird und daß der Schalter TR, durch eine an den Verbindungspunkt b dieser Reihenschaltung angeschlossene, im zweiten Teil der Hinlaufzeit leitende dritte Diode D der ersten Diode Dl parallel geschaltet ist.

Mittels der Dioden ist der die Primärwicklung des Transformators enthaltende Zweig während des ersten Teiles der Hinlaufzeit von der Ablenkschaltung abgetrennt, und durch die Wahl des Zeitpunktes des Einschaltens des Transistors TA kann die Größe der in der Hinlaufzeit in der Transformatorinduktivität gespeicherten und schließlich der Ablenkschaltung zugeführten Energie gewählt werden. Das Verhältnis

^a5 zwischen der Kondensatorspannung und der Speisespannung wird dabei nicht durch das Übersetzungsverhältnis eines Transformators festgelegt, sondern es kann durch die Lage des Einschaltzeitpunktes des Transistors eingestellt und gegebenenfalls zu Regelzwecken verändert werden.

Die Kombination der beiden Schalter TRi und TRl der Fi g. 1 bzw. 2 wird durch die Tatsache möglich, daß die Diode Dl in Fig. 2 nur während der ersten Hälfte der Zeilenabtastdauer der Zeilenablenkung leitend wird, während der gesteuerte Schalter während der letzten Hälfte dieses Intervalls leitend sein muß. Daher ist die Dauer der Impulse, die den Schalter TRl steuern, nicht kritisch für das einwandfreie Funktionieren der Zeilenablenkung, solange dieser Schalter wenigstens während der letzten Hälfte der Zeilenabtastdauer und nicht während der Rücklaufperiode leitend gemacht wird. Da zusätzlich die Standardzeilenablenkfrequenz eine geeignete Schaltfrequenz für beide Schaltungen ist, können daher unter den obigen Bedingungen die Funktionen der zwei Schalter Ti? 1 und TRl in F i g. 1 bzw. 2 erfindungsgemiiß durch einen einzigen Schalter ausgeführt werden. Weiter kann erfindungsgemäß unter diesen Umständen die in Reihe geschaltete Induktivität Tl mit

5" der Sekundärwicklung des Transformators Ti kombiniert werden, und der Ladekondensator Cl kann mit dem Rücklaufkondensator Cl des Parallelresonanzkreises Cl, L, C3 kombiniert werden.

Auf diese Weise kann die Zahl der Bauelemente auf die Zahl reduziert werden, die bei den früheren Ablenkchaltungen mit Elektronenröhren verwendet wurden.

Im folgenden sollen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Glcichspannungs-Gleichspannungsumwandlerschaltung;

Fig. 2 zeigt eine Standardzeilenablenkschaltung; Fig. 3 zeigt eine Kombination dci Schaltungen der F ig. 1 und 2, wobei erfindungsgemaß nur ein einziger gesteuerter Schalter verwendet wird;

Fig. 4 zeigt eine Schaltung mit weiteren crfindungsgemiiß kombinierten Elementen;

F i g. 5 zeigt eine symmetrische Version der Schaltung in Fig. 4.

Die bekannten Schaltungen der Fig. 1 und 2 wur den bereits in der Beschreibungseinleitung beschrieben.

In F i g. 3 ist gezeigt, wie diese bekannten Schaltungen in einer solchen Weise kombiniert wenden können, daß ein einziger gesteuerter Schalter TR die Funktionen der beiden obigen Schalter TRi und TR 2 in den Fig. 1 bzw. 2 ausführen kann. Dies wird dadurch möglich, daß der Schalter, welcher mit der Primärwicklung des Umwandlungstransformatorü Ti in Reihe geschaltet ist (Verbindungspunkt B), durch eine Diode D parallel zu dem Resonanzkreis Cl, L, C3 geschaltet wird. Diese Diode D muß so gerichtet sein, daß die Ströme durch die in Reihe geschaltete Induktivität Tl und die Ablenkspule L durch den gesteuerten Schalter TR fließen können, wenn dieser während der letzten Hälfte der Zeilenabtastdauer der Zeilenablenkung leitend gemacht wird.

Während der ersten Hälfte dieser Zeilenabtastdauer ist der Punkt A in Fig. 3 mit Hilfe der Diode Dl an Erdpotential gelegt. Jedoch wclüii der umgekehrten Stromrichtung durch die Ablenkspule während der letzten Hälfte der Zeilenabtastdauer muß das Anschließen des Punktes A durch diese geeignet gerichtete Diode D in Reihe mit dem gesteuertet! Schalter TR bewirkt werden, welcher während dieser Periode leitend ist, wie oben angegeben wurde. Gleichzeitig wird Energie in dem Transformator 71 gespeichert, da die volle Vcrsorgungsspannung Vh an seine Primärwicklung angelegt wird. Wenn der Schalter TR am Ende der Zeilenabtastdauer nichtleitend gemacht wird, wird diese Energie auf den Kondensator Cl mit Hilfe der Diode Dl übertragen, die geeignet gerichtet ist, um eine solche Übertragung zu ermöglichen. Gleichzeitig wird der Anschluß des Punktes A andasErdpo'ential aufgehoben und daher wird der Kondensator Cl in der herkömmlichen Weise schnell auf eine hohe Spannung während der ersten Hälfte der folgenden Rucklaufperiode mit Hilfe der magnetischen Energie aufgeladen, die in der Induktivität Tl und der Ablenkspule L während der vorhergehenden Zeilenabtastdauer gespeichert war. Wenn die Spitzenspannung des Kondensators Cl erreicht ist, wird dieser Kondensator über die Ablenkspule L während der letzten Hälfte der Rücklaufperiode entladen, um den Kondensator C3 zu laden. Nachdem der Rücklaufkondensator Cl am Ende der Rücklauf periode geleert ist. fließt der Strom durch die Ablenkspule L in derselben Richtung weiter, wenn auch mit abnehmender Intensität, wegen der induktiven Trägheit dieser Spule, aber nun wird der Kondensator Cl durch die Diode Dl überbrückt, die wie oben beschrieben den Punkt A während der ersten Hälfte der Zeilenabtastdauer an Erdpotential legt. Daher wird sich das Potential des Punktes A so ändern, wie es durch die entsprechenden Wellenformen in den Fig. 2, 3 und 4 gezeigt ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführumgsform der Erfindung ist ein weiteres Einsparen von Bauelementen und eine Vereinfachung dieser Zoilenablenk- schaltung möglich, wie in Fig. 4 gezeiigl ist.

Hier wird die Induktviität Tl in die Sekundärwicklung des Transformators 71 mit eingeschlossen, und der Kondensator Cl wird in den Rücklauf kondensator Cl mit eingeschlossen. Durch diese Maßnahmen wird auch die in Fig. 1 gezeigte Zwischi::rigleichsp;innungsstufe V vermieden. Es ist jedoch klar, daß diese Vereinfachung der Schaltung in keiner Weise das korrekte Funktionieren beeinträchtigt, wie es oben mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben wurde.

Die in Fig. 4 in gestrichelten Linien gezeigten Kondensatoren sind eingesetzt, um unerwünschte parasitäre Oszillationen zu vermeiden und nehmen im Prinzip nicht an der angestrebten Funktion des erfindungsgemiißcn Ablcnkkreises teil.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist. wird der Schalter TR mit Hilfe von Rechteckimpulsen gesteuert, die durch einen Impulsgenerator I'G erzeugt werden, wobei der Schalter während des Impulses leitend ist und währen»! des Intervalls /wischen den Impulsen nichtiei-

^a5 lend >sl.

Wie oben angegeben wurde, soll der Schalter TR wenigstens während der letzten Hälfte der Zeilenabtastdauer leitend sein, aber er kann auch, ohne die Ablenkwellenlorm zu bcf-influssen, während verschiedener Teile der ersten Hälfte dieses Intervalls leitend sein, da dies nur die Amplitude der Ablenkspannimg ändert. Daher kann diese Spannung mit Hilfe einer Regelung der Sleuerimpiilsdauer in Ab hiingigkcit von der Ablcnksparinung stabilisiert werden. wie in Fig. 4 gezeigt ist. indem durch die Rückkoppclungsleitung FB der Impulsgenerator PG mit irgendeinem geeigneten Punkt des Resonanzkreise· Cl. L, Ci verbunden wird.

In der Praxis wird die Ablcnkspaniuingsampiilude und ebenso die Amplitude der Riicklaufwcllenform in geeigneter Weise auf einen uewür.scriten sicheren Wert eingestellt, indem das Transforma-ionsverhältnis des Transformators Tl eingestellt wird, und durch die obige Impulsregelung stabilisiert. F i g. 5 zeigt eine symmetrische Version der Schaltung der Fig. 4. In diesem Falle ist der Transformator Π mit einer weiteren Sekundärwicklung versehen, die «m Betrieb Hochspannung (z.B. 2(1 kV) den Beschleunigungselektroden der nicht gezeigten Kathodenstrahlröhre zuführt.

Wie in den Figuren gezeigt ist, wird der gesteuerte Schalter vorzugsweise durch einen geeigneten Schalt transistor TR gebildet, aber die Erfindung ist natürlich nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Diesel Schalter kann ebenso durch einen Thyristor, eine Elektronenröhre, eine ausreichend schnelle elektro mechanische Einrichtung oder irgendeinen anderer geeigneten Schalter gebildet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

T. ZeUanajJlenkschaltung für Kathodenstrahlröhren, insbesondere für Bildröhren von Fernsehempfängern, zur Erzeugung eines durch eine Ablenkspule fließenden sägezahnförmigen Ablenkstromes, welche Ablenkspule einen Teil eines im Rückschlaginteirvall wirksamen Parallelresonanzkreises bildet, der weiterhin einen durch seine Spannung den Hinlauf bedingenden Kondensator, einen Rücklaufkondensator und eine erste Diode enthält, wobei der Ablenkstrom während eines ersten Teiles der Hinlaufzeit durch die erste Diode und während eines zweiten Teiles der Hinlaufzeit mit entgegengesetzter Polarität durch einen in einem Parallelzweig zur ersten Diode liegenden, durch Impulse gesteuerten Schalter, z.B. einen Transistor, fließt, der während des zweiten Teiles des Hinlaufes geschlossen (stromdurchlässig) und während des Rückschlages geöffnet (gesperrt) ist, und wobei Speiseenergie aus einer Versorgungsspannungsquelle einer zwischen dieser Quelle und dem Schalter eingeschalteten Primärwicklung eines Transformators zugeführt und in der Rücklaufzeit auf den Parallelresonanzkreis übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die am Ende der Hinlaufzeit, wenn der Schalter nichtleitend gemacht wird, im Transformator (Tl) gespeicherte (n.agnetische) Energie von einer Sekundärwicklung über eine in der Rücklaufzeit leitende zweite Diode (Dl) auf den Parallelresonanzkreis (C2, L, C 3) überf agen wird und daß der Schalter (TR), welcher mh der Primärwicklung des Transformators (Tl) in Reihe geschaltet ist, durch eine an den Verbindungspunkt (B) dieser Reihenschaltung angeschlossene, im zweiten Teil der Hinlaufzeit leitende dritte Diode (D) der ersten Diode (D2) parallel geschaltet ist.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Diode (Dl) an einen Speicherkondensator (Cl) angeschlossen ist, mit dem der Rücklaufkondensator (Cl) über eine Induktivität (Tl) verbunden ist (Fig. 3).
3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung des Transformators (Tl) über die zweite Diode (Dl) unmittelbar mit dem Rücklauf kondensator (Cl) verbunden ist (Fig. 4).
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (TZ?) zur Änderung der Amplitude der Ablenkspannung auch während verschiedener Teile des ersten Teiles des Hinlaufes leitend gesteuert wird.
5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Ablenkspannung mit Hilfe einer Regelung der Steuerimpulsdauer in Abhängigkeit von Schwankungen der Ablenkspannung stabilisiert wird.
6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein bestimmter Punkt des Resonanzkreises (Cl, L, C3) mit einem Impulsgenerator (PG) in der Weise verbunden ist, daß die Dauer der Ausgangsimpulse dieses Generators in Abhängigkeit vom Potential dieses bestimmten Punktes eingestellt wird.
7. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (Tl) mit einer weiteren Sekundärwicklung versehen ist, die im Betrieb Hochspannung für Elektroden der Kathodenstrahlröhre liefert.