DE2144723C3 - Horizontalablenkschaltung für Fernsehempfänger - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Horizontalablenkschaltung für Fernsehempfänger, die von einer Gleichspannungsquelle gespeist wird und deren Zeilenendstufe einen den Zeilenhinlauf steuernden Teil und einen Kommutierungsteil enthält, wobei der Zeilenendstufe die erforderliche Energie über eine Speiseschaltung zugeführt wird, die im wesentlichen aus der Reihen schaltung einer Gleichspannungsquelle mit einer Speicherinduktivität besteht

Eine solche Zeilen- bzw. Horizontalablenkschaltung ist aus der deutschen Auslegeschrift DE-AS 1537 308 bekannt Zur Erzeugung eines periodischen Sägezahnstromes innerhalb der betreffenden Ablenkspule der Bildröhre in einem ersten Stromzweig liegt die so Ablenkspule über einen ersten steuerbaren, in beiden Richtungen leitenden Schalter an einem als Stromquelle dienenden, hinreichend groß dimensionierten Kondensator, wobei der steuerbare Schalter durch die Antiparallelschaltung eines steuerbaren Gleichrichters mit einer Diode gebildet ist Die Steuerelektrode des Gleichrichters ist mit einer Steuerimpulsquelle verbunden, welche den Schalter während eines Teils des Sägezahnhinlaufs leitend macht Der Sägezahnrücklauf, das heißt die Stromrichtungsumkehr, auch KommutierungsYprgang genannt, wird in dieser Anordnung mit Hilfe eines zweiten steuerbaren Schalters eingeleitet.

Der erste steuerbare Schalter ist außerdem Bestandteil eines zweiten Stromzweiges, der in Reihenschaltung mit dem steuerbaren Schalter eine zweite Stromquelle und einen schwingungsfähigen Blindwiderstand enthält. Der im wesentlichen aus einer Spule und einem Kondensator bestehende Blindwiderstand nimmt in einem bestimmten Zeitintervall bei geschlossenem erstem Schalter Energie aus der zweiten Stromquelle auf. Diese Energie, die der zweiten Stromquelle entnommen wird, entspricht den während der vorausgegangenen Ablenkperiode entstandenen Schaltungsverlusten. Eine solche Schaltung wird aber auch in der DE-OS19 55 842 beschrieben.

Bei der vorstehend beschriebenen bekannten Grundschaltung ist jedoch noch nicht berücksichtigt, daß es üblich ist, an die Zeilenendstufe auch den für den Betrieb der Bildröhre erforderlichen Hochspannungstransformator anzuschließen. Eine diesbezüglich ergänzte Schaltungsanordnung ist in der Firmenveröffentlichung »RCA-Halbleitertechnik«, Nr. AN 3780-8.68/1271 d

— 11.68 ausführlich dargestellt und in ihrer Wirkungsweise erläutert

Bei dieser bekannten Schaltung, die mit der zuerst beschriebenen Schalutng weitgehend identisch ist, wird die zum Betrieb der Bildröhre erforderliche Hochspannung in der Weise erzeugt, daß die Horizontalrücklaufimpulse in einem Aufwärtstransformator auf die erforderliche Spannung hochtransformiert werden und die Spannung der Bildröhre über eine Gleichrichteranordnung zugeführt wird. Der Hochspannungstransformator liegt parallel zum Ablenksystem. Da die am Hochspannungstransformator entnommene Energie in Abhängigkeit von den Strahlstromändeningen nicht konstant ist, muß die Hochspannung wegen des endlichen Widerstandes der Hochspannungsquelle entsprechend nachgeregelt werden. Das bedeutet, daß die der Zeilenendstufe zugeführte Energie gleich den bereits erwähnten Verlusten der Ablenkschaltung selbst plus der zum Betrieb der Röhre erforderlichen Energie sein muß.

Es wurde bereits erwähnt, daß die der Zeilenendstufe zugeführte Energie in einem Blindwiderstand aufgenommen wird. Die Regelung der zugeführten Energie geschieht dadurch, daß ein Kondensator, hier der Rücklaufkondensator der Zeiienendstufe, an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen wird, und zwar über eine zwischen der Gleichspannungsquelle und dem Kondensator angeordnete Induktivität, wobei der Kondensator mit dieser Induktivität nahezu in Resonanz ist Eine Änderung der zugeführten Energie wird durch eine Änderung der Induktivität erreicht Dazu dient die Parallelschaltung einer veränderbaren Induktivität, die durch einen Transduktor dargestellt wird. Als Steuergröße für die Einstellung des Transduktor? dient

— unter Zwischenschaltung entsprechender Regel- und Verstärkerelemente — eine der Hochspannung proportionale Spannung.

Diese Art der Regelung der Energiezufuhr ist jedoch mit einem unerwünschten Aufwand verbunden, da der Transduktor selbst ein material- und fertigungstechnisch aufwendiges Bauelement darstellt Systembedingt handelt es sich bei dieser Regelung um eine sogenannte Abwärtsregelung. Diese bedeutet, daß beim Ausfall der Regelung die Hochspannung Werte erreichen kann, die über die vorgesehenen Betriebswirte hinausgehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Horizontalablenkschaltung der angegeben Art zu schaffen, die eine einfachere und betriebssichere Regelung der der Zeilenendstufe zugeführten Energie gestattet Die Lösung dieser Aufgabe ist dabei den Ansprüchen zu entnehmen.

Die DE-AS 19 08 276 beschreibt dagegen eine transistorisierte Zeilenablenkschaltung für Kathodenstrahlröhren, bei der mittels als elektronischer Schalter

betriebener Transistoren einmal die Höhe der Rücklaufimpulse so geregelt wird, daß die durch diese bei den Transistoren auftretende Pulsbelastung zulässige Werte einhält Da ferner hierdurch eine Stabilisierung der Rückfallimpulse erfolgt, ergibt sich dabei auch eine Stabilisierung der über den Zeilentransformator aus den Rückschlagimpulsen gewonnenen Versorgungsspannungen, wie Hochspannung für die Bildröhre usw.

Die Erfindung soll nun an Hand des in den Figuren dargestellten Aüsführungsbeispiels eingehend beschrieben werden. Es zeigt dabei

F i g. 1 das Prinzipschaltbild der bekannten Regelschaltung,

Fig.2a und 2b den Verlauf der Kondensatorspannung nach Fig. 1,

Fig.3 das Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltung,

F ι g. 4a und 4b den schematisierten Spannungs- und Stromverlauf gemäß der Schaltung aus F i g. 3,

Fig.5 die Verlängerung der Einschaltzeit tS durch Addition der Schaltzeit tRS,

Fig.6 die zweckmäßige Wahl des Beginns der Schaltzeit tRS,

Fig.7 die Gesamtschaltung mit geschlossenem Regelkreis.

In F i g. 1 ist ein Prinzipschaltbild dargestellt, in dem die Horizontalablenkschaltung in sehr vereinfachter Form wiedergegeben ist Zum besseren Verständnis wird in F i g. 1 von dem Prinzip der bekannten Schaltung ausgegangen, bei der die Regelung der zugeführten Energie mittels eines Transduktor geschieht Die zugehörigen Zeitdiagramme sind in Fig.2a und 2b gezeigt Bei der Vereinfachung steht der Gesichtspunkt der leichten Verständlichkeit des Einspeisungsvorganges im Vordergrund.

Zu Beginn des Kommutierungsvorganges ti in F i g. 2a ist der Kommutierungsschalter Abgeschlossen und die Speicherinduktivität Lsp ist in den geschlossenen Stromkreis der Gleichstromquelle + B eingeschaltet + B, Lsp, KT, Masse, und der durch die Speicherinduktivität fließende Strom bewirken eine Energieeinspeisung in Form magnetischer Energie.

Nach Beendigung des Kommutierungsvorganges, zum Zeitpunkt ti in Fig.2a, gelangt die in der Speicherinduktivität gespeicherte Energie über die Kommutierungsspule. LC zu den Kondensatoren CR und CA und lädt die Kondensatoren auf, wobei der Hinlaufschalter HTgeschlossen ist und der Kommutierungsschalter /CTgeöffnet ist Der Spannungsverlauf am Ausgang der Speicherinduktivität Lsp ist sinusförmig, da die Speicherinduktivität zusammen mit den Kondensatoren, hauptsächlich ist hier jedoch der Kondensator CR zu betrachten, einen Reihenschwingkreis bilden. FQr die Aufladung des Kondensators CR kann das Vorhandensein der Kommutierungsspule LCaußer acht bleiben, da die Induktivität dieser Spule gegenober der Speicherinduktivität Lsp vernachlässigbar ist

Kurz vor Beginn des Zeilenhinlaufs wird der Kommutierungsschalter KT erneut geschlossen, dies entspricht wieder dem Zeitpunkt 11. Der Kondensator CR entlädt sich dabei Ober den Kommutierungsschalter KTund die Kommutierungsspule /deinerseits und den noch geschlossenen Hinlaufschalter HT andererseits. Hier ist zu berücksichtigen, daß die schematised gezeichneten Schalter, also auch der Hinlaufschalter HT in der ausgeführten Schaltung, aus einem Thyristor bestehen. Weiterhin ist zn beachten, daß der Entladestrom des Kondensators CR in diesem Zeitpunkt größer wird als der Hinlaufstrom über den als Hinlaufschalter HT dienenden Thyristor, d, h. der Kondensator CR übernimmt kurzzeitig den Hinlaufstrom des Ablenkkreises. Dies führt dazu, daß der Thyristor des Hinlaufjchalters HTfür den kurzen Zeitraum, der in der Praxis etwa 5 Mikrosekunden beträgt, stromlos wird, was zur Sperrung des Thyristors des Hinlaufschalters HT führt Damit beginnt der Zeilenrücklauf. Die Ladungsenergie des Kondensators CR wird im Ablenkkreis von den

ι ο Kondensatoren CYvtau CA übernommen.

Anhand dieser vereinfachten Darstellung läßt sich folgendes ableiten: Die im Ablenkkreis benötigte Energie wird in dem Kondensator CR gespeichert Ein Maß der gespeicherten Energie ist die an dem Kondensator CR zum Zeitpunkt ti anstehende Spannung, wobei, wie dargestellt der Kondensator CR über die Speicherinduktivität Lsp aufgeladen wird.

Die Kurvenform der Spannung, d.h. der Resonanzspannung, bestimmt die Energie des Kondensators CJt

Ein Vergleich der Kurvenformen des Spannungsverlaufs, wie er in den beiden F i g. 2a unc; üb dargestellt ist macht dies deutlich. In Fig.2a ist der Verlauf der Spannung Uc am Kondensator CR bei einem geringeren Wert der Gleichspannung UBder Gleicbstromquel- le +B gezeigt während die F i g. 2b den entsprechenden Verlauf bei erhöhter Gleichspannung UB zeigt Sollen also Schwankungen der Gleichspannung UB ohne Einfluß auf die gespeicherte Energie bleiben, so muß bei dieser bekannten Schaltung der Verlauf der Resonanz-

spannung geändert werden, was durch Änderung der Induktivität mit Hilfe des Regeltransduktors Td geschieht

Dabei müssen aber folgende Nachteile in Kauf genommen werden: Die Regelkennlinie des Transduktors verläuft nicht linear und der zur Verfügung stehende Regelhub begrenzt den Bereich, in dem sowohl Schwankungen der Speisespannungsquelle + B als auch Schwankungen der Belastung der Hochspannungsquelle ausgeregelt werden können, auf einen verhältnismäßig kleinen Bereich.

In F i g. 3 ist der Transduktor Tddurch einen zwischen den Ausgang der Speicherinduktivität Lsp und Masse gelegten Regelschalter ÄS ersetzt Derjenige Zeitraum, in dem die Speicherinduktivität Lsp zwischen die Speisestromquelle +B und Masse geschaltet ist, das heißt an die Speisespannung UB angeschaltet ist wird nun nicht allein durch die Schließungsdau^r des Kommutierungsschalters KT bestimmt, sondern durch Schließen des Regelschalters RS. Ober die Schließungsdauer von KT hinaus kann der obige Zeitraum verlängert und dami? die in der Speicherinduktivität aufgenommene Energie vergrößert werden. Die ist sofort einzusehen, wenn man sich den Einschaltvorgang einer Induktivität vergegenwärtigt Zur Erläuterung sei auf die Darstellung in F i g. 4a und 4b verwiesen.

Wie bereits vorher erläutert hängt die Spannung UC des Ladekondensators CR von der Energie der Speicherinduktivitüt ab.
Unter Berücksichtigung dieser Zusammenhänge kann man mit hinreichender Näherung den Wert der Spannung i/Cdes Ladekondensators wie folgt angeben:

VEtH tH- tS '

Darin bedeuten: UB die Speisespannung der Speisestromquelle + B, tH die Gesamtzeileindauer und tS die Schiießungsdauer des Regelschalters RS.

Soll also bei einer Änderung der Spannung UB die Spannung am Kondensator CR konstant gehalten werden, so muß die Schließungsdauer /5 verändert werden.

Aus Gleichung (1) folgt:

tH [UC-UB) ÜC~~~

(2)

In Fig.4a ist der entsprechende Vorgang für einen liiedrigeren Wert von UB und in Fig.4b für einen höheren Wert von UBgezeigt, unter der Voraussetzung, daß aber in beiden Fällen die Ladung des Kondensators CR gleich sein soll. Ein MaB für die Ladung ist die schraffierte Fläche unterhalb des mit /C bezeichneten r> Teiles des Stromverlaufes.

Aus Gleichung (1) läßt sich noch ersehen, daß der Regelhub dieser Schaltung sehr groß ist, denn bei einer

ι H

Änderung von iSar· Bereich von C bis -=- änden sicli die , Spannung des Kondensators CR um den Faktor 2.

Wie aus F i g. 5 deutlich wird, besteht die Schließungsdauer tS aus der Dauer des Kommutierungsvorganges tKS, während der auch der Kommutierungsschalter KT geschlossen ist, plus der Zeit tRS, um die der r> Regelschalter im Bedarfsfall über die Zeit hinaus geschlossen ist Aus Fig.5 ergibt sich weiter, daß in 'lie.sem Fall der Regelschalter unter Last abschalten muß. Dies ist aber für den Schalter ungünstig, d. h. es müssen für diesen Fall Schalter gewählt werden, die in abschaltbar, und zwar unter Last abschaltbar, sind.

Wesentlich günstiger ist es, wie aus F i g. 6 hervorgeht, die zusätzliche Schließungsdauer tRS, die mittels des Regelschalters ÄSerreichbar ist, vor die Kommutierungszeit tKS zu verlegen. Dadurch kann der Regel- schalter bereits während der Kommutierungszeit wieder geöffnet werden, d. h. er kann in strom- und spannungslosem Zustand abgeschaltet werden. Durch diese Maßnahme ergibt sich der Vorteil, daß als Regelschalter Thyristoren verwendet werden können, in besonders vorteilhafter Weise billige, nichtabschaltbare Thyristoren.

Eine einewandfreie Abschaltung des Thyristors kann erreicht werden, wenn an die Kathode des Thyristors eine geringe positive Vorspannung gelegt wird. 4i

Die in Fig.3 gezeigte Diode D3 ist eine Entkopplungsdiode, die verhindert, daß der Kommutierungsvorgang durch den Regelschalter RS beeinflußt wird. Zum Schutz dieser Diode D 3 vor Spannungsspitzen, die durch die steile Einschaltflanke des als Regelschalter so verwendeten Thyristors entstehen können, kann man an der Anode des Thyristors eine Schutzschaltung vorsehen, z. B. in Form einer kleinen Induktivität mit Parallelwiderstand.

In F i g. 7 ist eine vereinfachte Darstellung de Gesamtschaltung mit geschlossenem Regelkreis ge zeigt.

Der Kommutierungsschalter Kt besteht dabei in wesentlichen aus dem Thyristor 77» 1, der Diode D1 um dem Kondensator Cl. Der Hinlauf teil besteht aus den Thyristor 77? 2, der Diode D 2 und dem Kondensatoi C3, wobei der Ablenkkreis noch die Anlenkspulen Ai und den Kondensator CA enthält Mit Tr ist der al: Hochspannungsquelle dienende Transformator be zeichnet

Wie aus F i g. 7 ersichtlich ist, ist der Kondensator Ch an einen zusätzlichen Abgriff des Hochspannungstrans formators Tr angeschlossen. Dies hängt damit zusam men, daß die Speisespannung UB direkt durch einfache Gleichrichtung der z. B. 220 V Netzwechselspannunj gewonnen wird. Aufgrund der Auslegung der Gesamt schaltung besteht ohne die obige Maßnahme die Gefahr daß bei einem solchen Wert der Speisespannung die Energiezufuhr zu groß ist. Diesem Gefahr könnte zwai durch entsprechende Änderung der Kapazität de: Kondensmors CR begegnet werden, aber dann wärt eine sichere Sperrung des Thyristors 77i 2 nichi gewährleistet. Durch entsprechende Wahl des zusätzlichen Abgriffes werden diese möglichen Schwierigkeiter jedoch vermieden und die Möglichkeit geschaffen, in der Wahl der Speisespannung weitgehend unabhängig /u bein.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Regelschaltung besteht darin, daß der Kommutierungsstrom über die Kommutierungsspule LC so gering ist, daO diese wegen der folglich geringerer. Verlustleistung zusammen mit der Speicherinduktivität Lsp auf einen Kern gewickelt werden kann, und zwar ohne diesen Kern vergrößern zu müssen. Der Einschaltzeitpunkt für den als Regelschalter RS verwendeten Thyristor Th 3 wird bestimmt durch den mit Mod bezeichneten Wandler. Diesem werden Informationen über den jeweiligen Wert des Strahlstromes und den Wert der Hochspannung (Rückschlagimpulse) zugeführt Diese Werte werden an einem Widerstand R bzw. an einer entsprechenden Wicklung oder einer entsprechenden Anzapfung der Trafowicklung abgegriffen. Außerdem kann es zweckmäßig sein, diesem Wandler eine zusätzliche Information über den Wert der Speisespannung UB direkt, unter Einschaltung entsprechender Entkopplungswiderstände, zuzuführen. Aus diesen Informationen leitet der Wandler Mod durch entsprechende Verknüpfung den Steuerbefehl zur Zündung des Thyristors Th 3 ab. Der Steuerbefehl wird der Gate-Elektrode des Thyristors Th 3 zugeführt.

Für den Aufbau des Wandlers Mod ist eine Vielzahl von Schaltungen bekannt Daher erübrigt sich hier eine eingehende Beschreibung.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   L Horizontalablenkschaltung für Fernsehempfänger, die von einer Gleichspannungsquelle gespeist wird und deren Zeilenendstufe einen den Zeilenhinlauf steuernden Teil und einen Kommutierungsteil enthält, wobei der Zeilenendstufe die erforderliche Energie Ober eine Speiseschaltung zugeführt wird, die im wesentlichen aus der Reihenschaltung einer ι ο Gleichspannungsquelle mit einer Speicherinduktivität besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Speicherinduktivität (Lsp) eingespeicherte Energie durch einen im Takt der Zeilenfrequenz betätigten elektronischen Schalter (RS) geregelt wird.
2. 2. Horizontalablenkschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter (RS) die Anschaltzeit der Speicherinduktivität (Lsp) an die Spannung (UB) der Gleichspan- nungsquellc (+B) über die Dauer des Kommutierungsvorganges hinaus in Abhängigkeit von Schwankungen des Strahlstromes der Bildröhre und/oder der Speisespannung verlängert
3. 3. Horizontalablenkschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter (RS) die Speicherinduktivität (Lsp) vor Beginn des Kommutierungsvorganges an die Spannung (UB) anschaltet
4. 4. Horizontalablenkschaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als elektronischer Schalte; ein Thyristor (Th 3) gewählt wird.