DE2244964B2 - Circuit arrangement for rectifying and multiplying a pulsed direct voltage - Google Patents
Circuit arrangement for rectifying and multiplying a pulsed direct voltageInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Gleichrichtung und Vervielfachung einer impulsförmigen Gleichspannung, insbesondere zur Erzeugung einer Hochspannung für ein Fernsehgerät, mit zwei Reihen hintereinander geschalteter Kondensatoren, von denen jede eingangsseitig mit je einem Pol einer Quelle der impulsförmigen Gleichspannung verbunden ist und mit einer Reihe von — von der Quelle aus gesehen in Durchlaßrichtung gleichsinnig hintereinander geschalteten — Dioden, die eingangsseitig mit dem einen Pol der Quelle verbunden ist, deren aufeinanderfolgende Diodenverbindur.gsleitungen wechselweise mit den Kondensatorverbindungsleitungen der beiden Kondensatorreihen verbunden sind, und deren letzte Diode die Enden der beiden Kondensatorreihen überbrückt, bei der die gleichgerichtete und vervielfachte Spannung von den Enden der mit dem anderen Pol verbundenen Kondensatorreihe abgegriffen ist.The invention relates to a circuit arrangement for rectifying and multiplying a pulse-shaped DC voltage, in particular for generating a high voltage for a television set, with two rows series-connected capacitors, each of which has one pole of a source on the input side pulsed DC voltage is connected and with a series of - viewed from the source in Forward direction in the same direction one behind the other - diodes connected to one pole on the input side the source is connected, the successive Diodenverbindur.gslinien alternately with the Capacitor connecting lines of the two capacitor rows are connected, and the last diode is the The ends of the two capacitor banks are bridged at which the rectified and multiplied voltage is tapped from the ends of the capacitor bank connected to the other pole.
Schaltungsanordnungen dieser Art sind z.B. als Delon- oder Greinacher-Schaltungen bekannt (DE-PS 11989). Sie werden zur Erzeugung hoher Gleichspannungen aus sinus· oder impulsförmigen Wechselspannungen benutzt. Es ist z. B. bekannt geworden (Zeitschrift »Radio Fernsehen Elektronik«, Band 20, 1971, Seite 359), derartige Spannungsvervielfacher 3-stufig aufzubauen unter Verwendung von Selen-Gleichrichtern mit insgesamt fünf Kapazitäten gleichenCircuit arrangements of this type are known, for example, as Delon or Greinacher circuits (DE-PS 11989). They are used to generate high DC voltages from sinusoidal or pulsed alternating voltages. It is Z. B. became known (Magazine "Radio Fernsehen Elektronik", Volume 20, 1971, page 359), such voltage multipliers Set up in 3 stages using selenium rectifiers with a total of five capacities of the same
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Wertes. Wegen der unterschiedlichen Stromflußwinkel an den Selen-Gleichrichtern können die Kapazitäten mit unterschiedlichen Plattenflächen aufgebaut sein. Bei dieser bekannten Ausführung sind die räumlichen Abmessungen dadurch begrenzt, daß die Streukapazitäten eine Belastung des Wechselspannungseingangs bewirken und daher begrenzt bleiben müssen, mit anderen Worten, die Abmessungen nicht beliebig verkleinert werden können. Die Funktion derartiger Spannungsvervielfacher läßt sich anhand der Figur wie folgt beschreiben:Worth. Because of the different current flow angle at the selenium rectifiers, the capacities be constructed with different plate surfaces. In this known embodiment, the spatial Dimensions limited by the fact that the stray capacitance loads the AC voltage input cause and therefore must remain limited, in other words, the dimensions are not arbitrary can be reduced in size. The function of such voltage multipliers can be seen from the figure as describe as follows:
Ist Ue der Spitzenwert der angelegten Impulsspannung, so lädt sich über die Diode A der Kondensator C5 und über die Diode Di der Kondensator Q auf die Gleichspannung Ue auf. Die Kondensatoren Q und Ci leiten außerdem die angelegte Impulsspannung zu den weiteren Stufen mit den Dioden D3 und D5- Die Spannung der einzelnen folgenden Stufen liegt jeweils um Lfehöher.If Ue is the peak value of the applied pulse voltage, then capacitor C 5 is charged via diode A and capacitor Q is charged to DC voltage Ue via diode Di. The capacitors Q and Ci also conduct the applied pulse voltage to the further stages with the diodes D 3 and D 5 - the voltage of the individual following stages is each Lfehigher.
Bei Anwendung dieser Spannungsvervielfacher in der Technik besitzt deren innenwiderstand eine wesentliche Bedeutung. Zum Beispiel wird bei der Verwendung in Fernsehgeräten die Konstanz der Bildbreite bei Helligkeitsänderungen auf dem Bildschirm (Strahlstrom-Änderungen der Bildröhre) in erster Linie vom Innenwiderstand des Vervielfachers abhängen. Man ist daher bestrebt, Spannungsvervielfacher mit kleinem Innenwiderstand zu bauen, um hohe Lastströme mit geringen Gleichspannungsschwankungen zu ermöglichen. When these voltage multipliers are used in technology, their internal resistance has a substantial one Meaning. For example, when used in televisions, the image width is constant Changes in brightness on the screen (changes in the beam current of the picture tube) primarily from the Depend on the internal resistance of the multiplier. The aim is therefore to multiply voltage with a small To build internal resistance in order to enable high load currents with low DC voltage fluctuations.
Es ist bekannt, den Innenwiderstand der bekannten Spannungsvervielfacher durch Erhöhen der Kapazitätswerte der Kondensatoren entsprechend zu verringern. Da aber bei der praktischen Anwendung eines Spannungsvervielfacher die Größe der Baugruppe entscheidende Bedeutung besitzt, kann das Volumen der einzelnen Kondensatoren nicht beliebig vergrößert werden. Durch eine verbesserte Anordnung und Befestigung der Kondensatoren unt Gleichrichter in einem Gehäuse, das anschließend mit Kunststoff vergossen wird, wie sie z.B. in DE-Gbm 71 14078 beschrieben ist, läßt sich die Baugröße weiter verkleinern. Doch läßt sich dadurch eine weitere Verringerung des Innenwiderstandes eines Spannungsvervielfachers der bekannten Art nicht erreichen.It is known to reduce the internal resistance of the known voltage multipliers accordingly by increasing the capacitance values of the capacitors. Since, however, in the practical application of a voltage multiplier, the size of the assembly is of crucial importance, the volume of the individual capacitors cannot be increased at will will. Thanks to an improved arrangement and fastening of the capacitors and rectifiers in a housing, which is then encapsulated with plastic, as for example in DE-Gbm 71 14 078 is described, the size can be further reduced. However, this can result in a further reduction of the internal resistance of a voltage multiplier of the known type cannot be achieved.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Spannungsvervielfacher der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß er einen geringen Innenwiderstand bei möglichst kleinen Abmessungen seines Gesamtaufbaues aufweistThe object of the invention is to improve a voltage multiplier of the type mentioned at the beginning in such a way that that it has a low internal resistance with the smallest possible dimensions of its overall structure
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die ersten Kondensatoren der beiden Kondensatorreihen eine Kapazität aufweisen, die höher ist als die Kapazität aller anderen Kondensatoren. Ein günstiges Ergebnis wird bei einer Kapazitäts-Erhöhung um den Faktor 1,5 bis 4 erreichtAccording to the invention, this object is achieved in that the first capacitors of the two capacitor banks have a capacitance that is higher than the capacitance of all other capacitors. A cheap one The result is achieved with a capacity increase by a factor of 1.5 to 4
Durch das Abgehen vom bekannten kapazitätssymmetrischen Aufbau eines Spannungsvervielfachers der eingangs genannten Art, bei dem alle Kondensatoren gleiche Kapazitätswerte aufweisen, erhält man einen niedrigen Innenwiderstand bei kleinen Abmessungen des Gesamtaufbaues des Vervielfachers, da nur zwei Teilkapazitäten einen vergrößerten Wert haben. Ein Spannungsvervielfacher gemäß der Erfindung eignet sich daher besonders für die Anwendung in Geräten, bei denen es auf eine kompakte Bauweise bei hoher Belastbarkeit ankommt. Ein Anwendungsgebiet ist z. B. die Erzeugung von Hochspannungen in Fernsehgeräten.By moving away from the well-known capacitance-symmetrical structure of a voltage multiplier of the Type mentioned at the beginning, in which all capacitors have the same capacitance values, one obtains a low internal resistance with small dimensions of the overall structure of the multiplier, since only two Partial capacities have an increased value. A voltage multiplier according to the invention is suitable are therefore particularly suitable for use in devices that require a compact design with high Resilience matters. One area of application is e.g. B. the generation of high voltages in televisions.
gekennzeichnet, daß die Dioden Siliziumdioden sind. Bekanntlich haben Siliziumdioden gegenüber Selen-Gleichrichtern einen deutlich kleineren Innenwiderstand in Flußrichtung. Da der Innenwiderstand eines Spannungsvervielfachers der hier betrachteten Art ebenfalls durch die Widerstände der einzelnen Dioden bestimmt wird, kann durch die Verwendung von Siliziumdioden als Gleichrichter gegenüber anderen Gleichrichtertyptn beim Aufbau eines Vervielfachers eine weitere Verrin)»erun{| des Innenwiderstandes erreicht werden.characterized in that the diodes are silicon diodes. It is known that silicon diodes have a significantly lower internal resistance than selenium rectifiers in the direction of flow. Since the internal resistance of a voltage multiplier of the type considered here is also determined by the resistances of the individual diodes, can be achieved by using Silicon diodes as rectifiers compared to other rectifier types when building a multiplier another Verrin) »erun {| the internal resistance can be achieved.
Eine andere mögliche Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, (IaB die Dielektrika der Kondensatoren aus Keramik oder Kunststoffolie bestehen. Diese Dielektrika ermöglichen den Aufbau >> von Kondensatoren mit geringen Abmessungen und hohen Kapazitätswerten. Durch die Verwendung solcher Kondensatoren beimi Aufbau eines Spannungsvervielfachers kann die Abmessung des Gesamtaufbaus weiter verkleinert werden.Another possible embodiment of the invention is characterized in that (IaB the dielectrics of the capacitors made of ceramic or plastic film exist. These dielectrics enable the construction >> of capacitors with small dimensions and high capacitance values. By using Such capacitors when building a voltage multiplier can reduce the size of the overall structure can be further reduced.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur dargestellt und wird im folgenden beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the figure and is described below.
Die Figur zeitig das prinzipielle Schaltbild eines Spannungsvervielfachers miit in Kaskade geschalteten Kondensatoren CX biü CS und Gleichrichtern DX bis D 5. An die Anschlußklemmen 1 und 2 wird eine Impulsspannungsquelle: UE angeschlossen, die einen positiven impulsförmigen Strom liefertThe figure shows the basic circuit diagram of a voltage multiplier with cascaded capacitors CX to CS and rectifiers DX to D 5. A pulse voltage source: U E is connected to terminals 1 and 2, which supplies a positive pulse-shaped current
Im stationären Zustand sind alle Kondensatoren auf den Spitzenwert Lfeder Impulsspannung aufgeladen. An den Anschlußklemmen 3 und 4 wird die gewünschte hohe Gleichspannung abgenommen, die sich über die Lade-Kondensatoren CX, C3 und C 5 mit insgesamt 3 χ Ue aufbaut Die Anschlußklemme 3 ist zusammen mit der Anschlußklemme 2 mit dem einen Pol der einspeisenden Impulsspannungsquelle Ue verbunden, der auf Massepotential liegen kann. Durch die Verwendung von mehr als drei Stufen läßt sich eine höhere Gleichspannung erzeugen, wobei die erste Stufe aus einem Kondensator und einer Diode und jede weitere Stufe aus zwei Kondensatoren und zwei Dioden bestehtIn the steady state, all capacitors are charged to the peak value Lspring impulse voltage. The required high DC voltage is taken from terminals 3 and 4, which builds up over the charging capacitors CX, C3 and C 5 with a total of 3 χ Ue . Terminal 3, together with terminal 2, is connected to one pole of the incoming pulse voltage source Ue , which can be at ground potential. By using more than three stages, a higher DC voltage can be generated, the first stage consisting of a capacitor and a diode and each further stage consisting of two capacitors and two diodes
Die einzelnen Kondensatoren werden durch den Laststrom entladen. Sie werden jedoch durch den Impulsstrom aus der Spannungsquelle UE immer wieder neu aufgeladen, so daß der Spannungsvervielfacher ausgangsseiüg kontinuierlich belastet werden kann.The individual capacitors are discharged by the load current. They are, however, charged again and again by the pulse current from the voltage source U E , so that the voltage multiplier can be continuously loaded on the output side.
Die Kondensatoren CX und C5„ also die ersten Kondensatoren der beiden Kondensator -einen, haben eine höhere Kapazität als die Kondensatoren C% C3 und CA. Dadurch ist es möglich, den gewünschten geringen Innenwiderstand der Gesamtanordnung zu verwirklichen, jedoch mit nur zwei vergleichsweise großen, im übrigen aber räumlich kleinen Kondensatoren. The capacitors CX and C5, ie the first capacitors of the two capacitors - one, have a higher capacitance than the capacitors C% C3 and CA. This makes it possible to achieve the desired low internal resistance of the overall arrangement, but with only two comparatively large, but otherwise spatially small capacitors.
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|---|---|---|---|
| 8235 | Patent refused |