DE2130902C3

DE2130902C3 - ZeilenaHenkschaltung für Kathodenstrahlröhren

Info

Publication number: DE2130902C3
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: 1974-09-05
Also published as: DE2130902A1; DE2130902B2; NO123469B

Description

Die Erfindung betrifft eine Zeilenablenkschaltung für Kathodenstrahlröhren, insbesondere für Bildröhren in Fernsehempfängern, mit einer elektromagnetischen Ablenkspule, die unter solchen Bedingungen arbeitet, daß sie praktisch als eine reine Induktivität angesehen werden kann.

Bei modernen Fernsehempfangern sind solche Schaltungen normalerweise so ausgelegt, daß sie mit Halbleiierlemeneten als aktiven Komponenten arbeiten. Wenn die Empfänger jedoch mit den normalen 2^0-Volt-Wechselspannungen betrieben werden, beträgt die entsprechende gleichgerichtete Spannung etwa 300 Volt Gleichspannung, und falls eine herkömmliche Zeilenablenkschaltung direkt an diese Gleichspannung angeschlossen wird, erreichen die Riicldaufimpulse über dieser Schaltung einen Spitzenwert von etwa 3000 Volt, was meh/ ist, als die herkömmlichen Transistorelemente aushallen kön

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 Baudementen 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 Hohe von z. B. 130 Volt zu erniedrigen. Dieser Umwandler oder Konvertei 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 Schalltransistor TRl nichtleitend gemacht wird, wird diese gespeicherte Energie entladen, wobei ein Strom durch die Sekundärwicklung des Transtor-

malors Tl und die Diode D1 induziert wird, um den Speicherkondensator Cl zu laden. Die Gleichspannung V an diesem Kondensator, welche als Versorgungsspannung für die Last R verwendet wird, wird von dem Transformalionsverhältnis des Transformators Ti und der Dauer der Rechteckimpulse, welche dem Anschluß P zugeführt werden, abhängen, wie in der Figur gezeigt ist. Die Betriebsfrequenz dieser Impulse kann in passender Weise gleich der Zeibnablenkfrequenzdes 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 Steuerimpuisdauer in Abhängigkeit von möglichen Schwankungen der Eingangsgleichspannung stabilisiert werden kann, wird in dem verlegenden Fall für den Betrieb einer üblichen Zeilenab'enkschaltung verwendet.

In Fig. 2 ist im Prinzip eine bekannte Zeilenablenkschaltung für Kathodenstrahlröhren, insbesondere für Bildröhren von Fernsehempfängern, zur Erzeugung eines durch eine "iienkspule L fließe.iden sägezahnförmigen AbJcnkstromes 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 Rückschlagschwingung 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 TRT-, 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 TRl eingeschalteten induktiven Element, das die Primärwicklung eines Transformators sein kann, zugeführt. Während des Hinlaufes »st entweder die Diode Dl oder der Transistor TRl stromdurchlässig, so daß das untere Ende der Induktivität Tl praktisch an Erde liegt und die volle Versorgungsspannung an der Induktivität Tl anliegt. In ihr entsteht daher ein ansteigender Strom, der magnetische Energie einspeichert. Sobald am Ende des Hinlaufes der Transistor TR2 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 ig. 1 deutlich wird, wird in der vorliegenden Anordnung ein Transformator 7Ί, ein Kondensator Cl und ein aktives Schaltelement TRl 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 Vb₁ wobei der gesteuerte Schalter nicht nur im zweiten Teil der HinJaufzeit 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 Hinlaufzei* 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 lei-

•5 tende 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

^a° abgetrennt, und durch die Wahl des Zeitpunktes des Einschalten des Transistors TR 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 TRl 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 TR2 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 un-

ter den obigen Bedingungen die Funktionen der zwei Schalter TRl und TR2in Fig. 1 bzw. 2 erfindiingsgemäß durch einen einzigen Schalter ausgeführt werden. Weiter kann erfindungsgemäß unter diesen Umständen die in Reihe geschaltete Induktivität T2 mit

so der Sekundärwicklung des Transformators Tl kombiniert werden, und der Ladekondensator Cl kann mit dem Rücklaufkondensator C2 des Parallelresonanzkreises C2, L, C3 kombiniert werden.

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

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

Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Gleichspannungs-Gleichspannungsumwandlerschaltung;

Fig. 2 zeigt eine Standardzeilenablenkschaltung; Fig. 3 zeigt eine Kombination der Schaltungen

der F ig. 1 und 2. wobei crfindungsgemäß nur ein einziger gesteuerter Schaller verwendet wird;

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

Fig. 5 zeigt eine symmetrische Version der Schaltung in Fig. 4.

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

In Fig. 3 ist gezeigt, wie diese bekannten Schaltungen in einer solchen Weise kombiniert werden können, daß ein einziger gesteuerter Schalter TR die Funktionen der beiden obigen Schalter 77?lund TRl in den Fig. 1 bzw. 2 ausführen kann. Dies wird dadurch möglich, daß der Schalter, welcher mit der Primärwicklung des Umwandlungstransformators Π in Reihe geschaltet ist (Verbindungspunkt ß), durch eine Diode D parallel zu dem Resonanzkreis C2, L, Ci geschaltet wird. Diese Diode D muß so gerichtet sein, daß die Ströme durch die in Reihe geschaltete Induktivität T2und die Ablenkspule L durch den gesteuerten Schalter TR fließen können, wenn dieser während der letzten Hälfte der Zeilenabtastdaucr 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 wegen 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 gesteuerten Schalter TR bewirkt werden, welcher während dieser Periode leitend ist, wie oben angegeben wurde Gleichzeitig wird Energie in dem Transformator Tl gespeichert,da die volle Versorgungsspannung Vb 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 an das Erdpotential aufgehoben und daher wird der Kondensator Cl in der herkömmlichen Weise schnell auf eine hohe Spannung während der ersten Hälfte der folgenden Rücklaufperiode 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 Ci zu laden. Nachdem der Rücklaufkondensator Cl am Ende der Rücklaufperiode geleert ist, fließt der Strom durch die Ablenkspule L in derselben Richtung weiter, wenti 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 Ausführungsform der Erfindung ist ein weiteres Einsparen von Bauelementen und eine Vereinfachung dieser Zeilenablcnk-

schaltung möglich, wie in Fig. 4 gezeigt ist.

Hier wird die Induktviität Tl in die Sekundärwicklung des Transformators 7Ί mit eingeschlossen, und der Kondensator Cl wird in den Rücklaufkondensator Cl mit eingeschlossen. Durch diese Maßnahmen wird auch die in Fig. 1 gezeigte Zwischengleichspannungsstufe 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.

*5 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 erfindungsgemäßen Ablenkkreises teil.

Wie in F i g. 4 gezeigt ist, wird der Schalter TR mit Hilfe von Rechteckimpulsen gesteuert, die durch einen Impulsgenerator PG erzeugt werden, wobei der Schalter während des Impulses leitend ist und während des Intervalls zwischen den Impulsen nichtlci-

»5 tend ist.

Wie oben angegeben wurde, soll der Schalter TR wenigstens während der letzten Hälfte der Zeilenabtastdauer leitend sein, aber er kann auch, ohne die Ablenkwellenform zu beeinflussen, während vcrschiedener Teile der ersten Hälfte dieses Intervalls leitend sein, da dies nur die Amplitude der Ablenkspannung ändert. Daher kann diese Spannung mit Hilfe einer Regelung der Steuerimpulsdauer in Abhängigkeit von der Ablenkspannung stabilisiert wcrden, wie in Fig. 4 gezeigt ist, indem durch die Rückkoppelungsleitung FB der Impulsgenerator PC mit irgendeinem geeigneten Punkt des Resonanzkreises C2, L, Ci verbunden wird.

In der Praxis wird die Ablenkspannungsamplitude

und ebenso die Amplitude der Rücklaufwellenform in geeigneter Weise auf einen gewünschten sicheren Wert eingestellt, indem das Transformationsverhältnis des Transformators Π eingestellt wird, und durch die obige Impulsrcgelungstabilisiert. Fig. 5 zeigt eine

symmetrische Version der Schaltung der Fig. 4. In diesem Falle ist der Transformator Π mit einer weiteren Sekundärwicklung versehen, die im Betrieb Hochspannung (z.B. 20 kV) den Beschleunigungsclektroden der nicht gezeigten Kathodenstrahlröhre

50 zuführt.

Wie in den Figuren gezeigt ist, wird der gesteuerte Schalter vorzugsweise durch einen geeigneten Schalttransistor TR gebildet, aber die Erfindung ist natürlich nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Dieser Schalter kann ebenso durch einen Thyristor, eine Elektronenröhre, eine ausreichend schnelle elektromechanische Einrichtung oder irgendeinen anderen geeigneten Schalter gebildet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zeilenablenkschaltung für Kathodenstrahlröhren, insbesondere für Bildröhren von Fernsehempfängern, zur Erzeugung eines durch eine Ablenkspule fließenden sägezahnförmigen Ablenkstromes, welche Ablenkspule einen Teil eines im Rückschlagintervall 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 ¹S 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 ^ao während des Rückschlages geöffnet (gesperrt) ist, und wobei Speiseenergie aus einer Versorgungsspannungsquelle einer ?· vischen dieser Quelle und dem Schalter eingeschalteten Primärwicklung eines Transformators zugeführt und in der Rück- ^a5 laufzeit auf den Paralleiresonanzkreis übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die am Ende der Hinlaufzeit, wenn der Schalter nichtleitend gemacht wird, im Transformator (Tl) gespeicherte (magnetische) Energie von einer Sekundärwicklung über eine in der Rücklaufzeit leitende zweite Diode (Dl) auf den Parallelresonanzkreis (Cl, L, C 3) übertragen wird und daß der Schalter (TR), welcher mit der Primärwicklung des Transformators (Ti) in Reihe geschaltet ist, durch eine an den Verbindungspunkt (ß) 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 gckennzeichnet, daß die zweite Diode (Dl) an einen Speicherkondensator (Cl) angeschlossen ist, mit dem der Rücklaufkondensator (C2) über eine Induktivität (Γ2) verbunden ist (Fig. 3).

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung des Transformators (Γ1) über die zweite Diode (Dl) unmittelbar mit dem Rücklaufkondensator (Cl) verbunden ist (Fig. 4).

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter [TR) 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 Betneb Hochspannung für Elektroden der Kathodenstrahlröhre liefert.