DE2262804B2

DE2262804B2 - Spannungsvervielfacherschaltung

Info

Publication number: DE2262804B2
Application number: DE2262804A
Authority: DE
Inventors: Alfred 8300 Schoenbrunn Holzer; Paul Dr. Petrick; Hans-Peter Schwedler
Original assignee: Ernst Roederstein Spezialfabrik fur Kondensatoren 8300 Landshut GmbH
Current assignee: Ernst Roederstein Spezialfabrik fur Kondensatoren 8300 Landshut GmbH
Priority date: 1972-12-21
Filing date: 1972-12-21
Publication date: 1979-08-23
Also published as: GB1453846A; NL7316794A; IT1001052B; DE2262804A1; US3911292A

Description

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Die Erfindung betrifft eine impulsmäßig belastete Spannungsvervielfacherschaltung mit einer Pumpkeilte und einer Speicherkette aus in Reihe geschalte! en Kondensatoren, die durch eine Gleichrichterkecte miteinander verbunden sind, deren Gleichrichter vorzugsweise Siliziumgleichrichter sind, für eine gegenüber inneren Entladungen der Kondensatoren empfindliche — insbesondere Transistoren enthaltende — Schal* tungsanordnung, insbesondere Bildröhrenschaltungsanordnung. ^M

Spannungsvervielfachungs-Kaskaden aus Kondensatoren und Gleichrichtern sind z. B. durch die DE-AS 23 762 und durch »Direct Current«, November 1%2, Sehen 304 bis 306, 312 bekannt und werden zur Erzeugung hoher Gleichspannungen aus sinus- oder impulsförmigen Wechselspannungen benutzt. Wird bei gleichen Kapazitätswerten der Maximalwert einer angelegten Wechselspannung z. B. mit U bezeichnet, so lädt sich der unmittelbar mit der Wechselspannungsquelle verbundene Eingangskondensator auf eine Gleichspannung mit dem Wert U auf, während alle übrigen Kondensatoren auf den Wert 2 U aufgeladen werden. Daher kann an den hintereinandergeschalteten Kondensatoren einer Kapazitätsreihe eine Summenspannung abgenommen werden.

Bei der Anwendung von Spannungsvervielfacher!) in der Technik hat ihr Innenwiderstand eine wesentliche Bedeutung. Um hohe Lastströme auf der Gleicisstromseite zu ermöglichen, ist man bestrebt. Spannungsvervielfacher mit möglichst kleinem Innenwiderstand zu bauen.

Der Innenwiderstand der bekannten Spannungsvervielfacher kann durch Erhöhen der Kapazitätswerte der einzelnen Kondensatoren um gleiche Beträge verringert werden. Da aber bei der praktischen Anwendung eines Spannungsvervielfachers die Größe der Baugruppe von entscheidender Bedeutung ist, kenn der Kapazitätswert der einzelnen Kondensatoren nicht beliebig vergrößert werden. Daher ist mit diesen Mittein nur eine begrenzte Verringerung des Innenwicterstandes eines Spannungsvervielfachers möglich.

In Fernseh-, insbesondere in Farbfernsehgeräten, werden Spannungsvervielfachungs-Kaskaden benötigt, deren Innenwiderstand im allgemeinen einen Wert von 400 bis 500 kOhm aufweist Dieser niedrige Innenwiderstand ließ sich bishc-ϊ bei kleinsten Abmessungen nur dadurch erreichen, daß als Gleichrichter Siliziumdioden und als Kondensatoren metallisierte Folienkondensatoren verwendet wurden.

Bei der Verwendung von Siliziumgleichrichtern zur Erreichung eines kleinen Innenwiderstandes ergeben sich durch deren kleinen Flußwiderstand hohe Spitzenströme und damit Probleme in bezug auf die Impulsfestigkeit der Kondensatoren. Aus Platzgründen, d. h. um möglichst geringe Abmessungen der Baugruppe zu ermöglichen, und auch aus Kostengründen werden nämlich die metallisierten Folien-Kondensatoren verwendet Diese zeigen einen sogenannten Selbstheileffekt, durch den die bei Auftreten von inneren Überschlägen entstehenden Schaden im Kondensator durch teilweises Verdampfen des Folienbelages um die Durchschlagstelle herum wieder ausheilen. Für die Kondensatoren selbst ist dieser Selbstheileffekt durchaus erwünscht, nicht aber ohne Nachteile für die übrigen Bauelemente der Schaltung, insbesondere für die Siliziumgleichrichter, für die Bildröhren, sowie für die Bauelemente, die Bildröhrenspannung führen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Spannungsvervielfacherschaltung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß bei geringen Abmessungen der gesamten Baugruppe und kleinem Innenwiderstand die Impulsfestigkeit der gesamten Schaltungsanordnung erhöht wird und die zuvor beschriebenen nachteiligen Auswirkungen auf nachgeordriete Elemente zuverlässig vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von den in der Pumpkette angeordneten Kondensatoren wenigstens der der Eingangsspannungsquelle zunächst liegende Kondensator als ein weniger zu inneren Entladungen als jeder einzelne Kondensator der Speicherkette neigender Kondensator ausgebildet ist

Nach der Erfindung wird die Spannungsvervielfacherschaltung nicht mit einheitlichen Kondensatoren ausgerüstet, sondern die einzelnen Kondensatoren werden jeweils nach ihrer Belastung ausgelegt und in

ihrer Konstruktion so ausgeführt, daß nur bei bestimmten Kondensatoren eine größere Impulsfestigkeit erreicht wird. Es hat sich nämlich gezeigt, daß zwar die spannungsmäßige Belastung aller Kondensatoren der Vervielfacherschaltung etwa gleich groß sein kann, daß jedoch die Impulsströme der Kondensatoren sowie deren Stromflußwinkel verschieden sind. Besonders die Kondensatoren der Pumpkette werden impulsmäßig sehr stark belastet Bei der Spannungsvervielfacherschaltung nach der Erfindung werden nun diese ι ο Kondensatoren so ausgelegt, daß wenigstens der der Eingangsspannungsquelle zunächst liegende weniger zu inneren Entladungen neigt als die Kondensatoren in der Speicherkette. Prinzipiell wäre es möglich, die gesamte Schaltungsanordnung aus derartigen Kondensatoren aufzubauen. Allerdings werden dann die äußeren Abmessungen der gesamten Baugruppe untragbar groß. Die erfindungsgemäße Spannungsvervielfachungs-Kaskade ermöglicht es hingegen, bei günstigem Innenwiderstand der Spannungsvervielfachungs-Kaskade und kleinen Abmessungen der gesamten Baugruppe eine betriebssichere Ausführung zu schaffen, die insgesamt nicht zu Oberschlägen neigt und da· er keine Nachteile für die besonders empfindlichen Bauelemente der übrigen Schaltung mit sich bringt Es besteht so die Möglichkeit, Spannungsvervielfachungs-Kaskaden mit Siliziumgleichrichtern zu schaffen, die sich durch eine hohe Lebensdauer auszeichnen. Speziell für die Bildröhrenschaltung in Fernsehgeräten, insbesondere in Farbfernsehgeräten, ist damit eine Spannungsvervielfachungs-Kaskade geschaffen, die höchste Anforderungen erfüllt und deren mittlere Lebensdauer die des Fernsehgerätes in jedem Falle übersteigt. Die kleine Bauform bleibt auch dann noch erhalten, wenn alle Kondensatoren der Pumpkette als weniger zu inneren Entladungen neigende Kondensatoren ausgebildet sind.

Vorteilhaft sind alle Kondensatoren der Pumpkette als Folienkondensatoren ausgebildet Auch kann der weniger zu inneren Entladungen neigende Kondensator als ein Kondensator mit metallisierten Kunststoffolien ausgebildet sein.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß auch wenigstens der weniger zu inneren Entladungen neigende Folienkondensator mit einem Hochspannungs-Imprägniermittel -»5 imprägniert ist Im Gegensatz zu nicht imprägnierten metallisierten Folien-Kondensatoren läßt sich dadurch die Entladehäufigkeit durch innere Entladungen bzw. Überschläge um den Faktor to bis 100 senken. Als Hochspannungs-Imprägniermittel können ein Hocbspannungsöi wie Polybuten oder Siiikonöl oder Mischungen aus diesen vorgesehen sein.

Ferner kann der der Eingangsspannungsquelle zunächst liegende Kondensator der Pumpkette ein imprägnierter Folienkondensator sein, während der folgende Kondensator der Pumpkette ein imprägnierter Kondensator mit metallisierten Kunststoffolien ist

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur dargestellt und wird im folgenden beschrieben.

Die Figur zeigt das prinzipielle Schaltbild eines Spannungsvervielfachers mit in Kaskade geschalteten Kondensatoren Q bis C₅ und Gleichrichtern D₁ bis D₅. An die Anschlußklemmen 1 und 2 wird eine Wechselspannungsquelle Ue angeschlossen, die z. B. eine impulsförmige Wechselspannung liefert. Die Kondensatoren Q und C₂ bilden die Pumpkette, die Kondensatoren Cy, Ct, und Cs bilden die Speicherkette.

Im stationären Zustand ist der Kondensator C\ auf den Maximalwert der Wechselspannung LJe aufgeladen, ebenso die übrigen Kondensatoren Cz bis Cj. An den Anschlußklemmen 3 und 4 wird die gewünschte hohe Gleichspannung Ua abgenommen, die sich aus den an den Kondensatoren C3 bis Cs abfallenden Gleichspannungen zusammensetzt Die Anschlußklemme 3 ist zusammen mit der Anschlußklemme 2 mit dem einen Pol der einspeisenden Wechselspannungsquelle Ue verbunden, der auf Massepotential liegen kann. Bei der hier beschriebenen Schaltung läßt sich eine Gleichspannung Ua abnehmen, deren Spannungswert ungefähr dem 3fachen Maximalwert der impulsförmigen Wechselspannung Ue entspricht Durch die Verwendung von mehr als fünf Kondensatoren läßt sich eine entsprechend höhere Gleichspannung erzeugen.

Die einzelnen Kondensatoren werden durch die Abnahme der Gleichspannung Ua entladen. Sie werden aber durch die von der Wechselspannungsquelle Ue gelieferte elektrische Energie immer wieder neu aufgeladen, so daß der Spannungsvervielfacher ausgangsseitig kontinuierlich belastet werden kann.

Gemäß der Erfindung ist in diesem Ausführungsbeispiel mindestens der Kondensator Ci in der Pumpkette so ausgebildet, daß er weniger zu inneren Entladungen neigt als jeder einzelnen Kondensator Cy, G, Q, der Speicherkette.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Impulsmäßig belastete Spannungsvervielfacherschaltung mit einer Pumpkette und einer Speicherkette aus in Reihe geschalteten Kondensatoren, die durch eine Gleichrichterkette miteinander verbunden sind, deren Gleichrichter vorzugsweise Siliziumgleichrichter sind, für eine gegenüber inneren Entladungen der Kondensatoren empfindliche — insbesondere Transistoren enthaltende — Schal- ι ο tungsanordnung, insbesondere Bildröhrenschaltungsanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß von den in der Pumpkette angeordneten Kondensatoren (Q, C₂) wenigstens der der Eingangsspannungsquelle (Ue) zunächst liegende Kon- is densator (Q) als ein weniger zu inneren Entladungen als jeder einzelne Kondensator (C₃, <X C₅) der Speicherkette neigender Kondensator ausgebildet ist

Z Spannungsvervielfacherschaltung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Kondensatoren (Cu ^a) der Pumpkette als Folienkondensatoren ausgebildet sind.

3. Spannungsvervielfacherschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weniger zu inneren Entladungen neigende Kondensator (Q) als ein Kondensator mit metallisierten Kunststolfolien ausgebildet ist.

4. Spaniiungsvervielfacherschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch wenigstens der weniger zu inneren Entladungen neigende Folienkondensator (Q) mit einem Hochspannungs-Imprägniermittel imprägniert ist.

5. Spannungsvervieifachen-Jialtung nach Anspruch^ dadurch gekennzeichnet, daß als Hochspannungs-Imprägniermittel ein Hochspannungsöl wie Polybuten oder Silikonöl oder Mischungen aus diesen vorgesehen ist

6. Spannungsvervielfacherschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der der Eingangsspannungsquelle (Ue) zunächst liegende Kondensator CG) der Pumpkette ein imprägnierter Folienkondensator ist und daß der folgende Kondensator (C₂) der Pumpkette «in imprägnierter Kondensator mit metallisierten Kunststoffolien ist