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Netztrennschaltung für Fernsehgeräte Die Erfindung betrifft eine
Schaltungsanordnung zur galvanischen Trennung der Empfängerschaltung eines Fernsehgerätes,
das ein Netzteil mit einer Gleichrichterschaltung und einen nachgeschalteten, mit
der Zeilenfrequenz arbeitenden Spannungswandler mit einem Ausgangstransformator
aufweist, vom Stromversorgungsnetz.
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Die vorliegende Erfindung geht von dem allgemeinen Bedürfnis aus,
das Chassis eines allstrombetriebenen Fernsehgerätes durch geeignete Schaltungsmaßnahmen
und Isolation vom Stromversorgungsnetz zu trennen, um dadurch potentialunabhängig
zu sein, so daß verschiedene Zusatzgeräte und Meßgeräte, wie Bildband-, Tonbandgeräte
usw., angeschlossen werden können, ohne daß dadurch die Geräte selbst als Folge
der unterschiedlichen Anschlußpotentialausführungen zerstört werden. In Fernsehgeräten
mit niedriger Leistungsaufnahme wird hierzu in Verbindung mit einem Wechselstromnetz
üblicherweise ein.
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Netztrenntransformator eingangsseitig angeordnet, der die volle Energieversorgung
übernimmt. Ein solcher Transformator eignet sich aber bei einer üblichen
Netzfrequenz
von 50 Hz für die Netztrennung für Farbfernsehgeräte mit einer Horizontalablenkschaltung,
die eine hohe Leistungsaufnahme haben, im Hinblick auf die notwendige voluminöse
und unwirtschaftlich teure Baugröße nicht.
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Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, einer eingangsseitig
vorgesehenen Gleichrichterschaltung einen Gleichstrom-Wechselstromwandler hoher
Frequenz nachzuschalten, mit dem jede in einem Fernsehempfänger benötigte Spannung
erzeugt werden kann. Ein derartiger Stromwandler besteht aus einem unmittelbar hinter
der Gleichrichtereingangsschaltung im Gleichstromkreis angeordneten Leistungstransistor,
der von einer zeilenfrequentbetriebenen Treiberstufe gesteuert wird.
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AusgangSseitig ist ein Transformator vorgesehen, der die Energieversorgung
des Gerätes sicherstellt und an dessen Sekundärwicklungen alle Stufen der Empfangsschaltungen
und der die meiste Energie verbrauchende Ablenkgenerator angeschlossen sind.
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Durch einen derartigen Stromwandler ist der Einsatz eines Transformators
geringer Baugröße mit einem Ferritkern möglich. Der beschriebene Stromwandler hat
aber den Nachteil, daß zusätzlich im Fernsehgerät ein Transformator zur Leistungsübertragung
vorgesehen sein muß und außerdem eine getrennte Treiberstufe notwendig ist.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung
zur Netztrennung für Fernsehgeräte
derart auszulegen, daß sie besonders
billig ist, keine großvolumigen Transformatoren notwendig sind, zusätzliche Treiberstufen
zur getakteten Steuerung eines Leigtungstransistors im Gleichstromkreis vermeidet
sowie einen Allstrombetrieb ermöglicht, wobei fast ausschließlich nur auf bereits
im Gerät vorhandene Bauelemente zurückgegriffen wird.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stromwandler
aus dem Horizontalablenkgenerator des Fernsehgerätes gebildet ist und die Wirkleistung
für die Energieversorgung der Empfängerschaltung ausschließlich vom Zeilentransformator
übertragen wird, wobei die im Horizontalablenkgenerator erzeugten Stromschwingungen
in ihrer Frequenz und Amplitude derart dimensioniert sind, daß gleichzeitig die
zur Erzeugung der Magnetfelder in der Ablenkeinheit erforderlichen Blindleistungen
anliegen.
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Dabei dient der Zeilentransformator nicht nur zur Anpassung der Impedanz
der Ablenkeinheit an den Ablenkgenerator, sondern auch zur Erzeugung der verschiedenen
Betriebsgleichspannungen für die einzelnen Stufen der Empfängerschaltung. Dies sind,
z.B. in einem Farbfernsehgerät, die Hochspannung, die Spannung zur Fokussierung
der Bildröhre, die Spannung zur Einstellung der Sperrpunkte der Bildröhre, die Betriebsspannung
für die Video-Endstufe, positive und negative Niedervolt-
Spannungen
zur Versorgung der Vertikal-Endstufe der aktiven Konvergenzschaltung und der IC-Stufen
sowie für die Farbdifferenzverstärkerendstufen.
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Damit auch eine Netztrennung der Steuer- und Regelschaltung des Horizontalablenkgenerators
gewährleistet ist, sieht die Erfindung in weiterer Ausgestaltung vor, daß die zeilenfrequenten
Ansteuerimpulse für den Horizontalablenkgenerator an diesem über einen übertrager
anliegen. Hierfür sind zwei Schaltungsausführungen besonders geeignet.
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In der ersten Ausführung ist die Steuer- und Regelschaltung am Eingang
bei der Stromversorgung aus einem Wechselstromnetz durch einen Netztrenntransformator
vom Stromversorgungsnetz und am Ausgang durch einen Übertrager vom Ablenkgenerator
galvanisch getrennt. Der Netztrenntransformator ist, da nur eine geringe Leistung
übertragen wird,-sehr klein. Vorzugsweise wird er gleichzeitig zur Stromversorgung
des Heizfadens der Bildröhre im Stand-by-Betrieb verwendet. Der Ausgangsübertrager
dient lediglich zur Ubertragung der Ansteuerimpulse und ist ohnehin zur Ansteuerung
des Ablenkgenerators notwendig, so daß keine zusätzlichen Bauelemente notwendig
sind, wenn der Netztrenntransformator zur Heizstromversorgung bereits vorhanden
ist.
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In der zweiten Ausführung wird die Steuer- und Regelschaltung netzpotentialbezogen
betrieben und liegt direkt am Stromversorgungsnetz. Die zur Triggerung des in der
Steuer- und Regelschaltung
enthaltenen Oszillators aus dem empfangenen
Signalgemisch anliegenden Synchronisierimpulse werden dabei über einen Übertrager
der Steuer- und Regelschaltung zugeführt. Es ist also auch in diesem Fall gewährleistet,
daß die eigentliche Empfangs schaltung des Gerätes vom Netzpotential absolut getrennt
ist. Im Grunde ist die Erfindung vom Aufbau des Ablenkgenerators unabhängig, da
lediglich der zu jedem Ablenkgenerator gehörende Zeilentransformator zur Wirkleistungsübertragung
ausgenutzt wird. Es ist aber nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen,
daß der so gebildete Stromwandler aus einer Thyristor-Horizontalablenkschaltung
besteht, deren Kommutierungsthyristor von den Ansteuerimpulsen getriggert wird.
Hierbei wird der Thyristor, der als nahezu idealer elektrischer Schalter angesehen
werden kann, dazu verwendet, die sehr hohen Energien durchzuschalten, ohne daß dabei
der zur Erzeugung der Magnetfelder in der Ablenkeinheit notwendige Blindstrom unterdrückt
wird. Dieses wird durch eine entsprechende Dimensionierung der Frequenz und der
Amplitude der Stromschwingungen erreicht, wodurch am Ablenkgenerator bei Beendigung
des Hinlaufs, infolge der Selbststeuerung der Ablenkschaltung, die Nachlieferung
der Energie in den Ablenkkreis während der Rücklaufphase vollzogen wird.
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Die Erfindung sieht in weiterer Ausgestaltung hierzu vor, daß die
Energieaufnahme des Stromwandlers
last- und betriebsspannungsabhängig
über ein in dem Gleichstromkreis des Ablenkgenerators angeordnetes Stromtor geregelt
wird, dessen Steuerimpulse über einen, zwischen der Regelschaltung und der Steuerelektrode
des Stromtores angeordneten übertrager an das Stromtor abgegeben werden. Das hierbei
verwendete Regelprinzip ist für die Erfindung unbedeutend und soll nicht näher beschrieben
werden. Auch in dieser Ausführung ist die absolute Netztrennung des Gerätes gewährleistet.
Da in beiden Fällen, nämlich der Ansteuerung des Kommutierungsthyristors und des
Stromtores, das vorzugsweise ebenfalls aus einem Thyristor besteht, die Ubertrager
lediglich zur Impulsübertragung der Ansteuerimpulse dienen, sind diese gleichförmig
und sehr klein ausgebildet.
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Bisher wurde davon ausgegangen, daß stets ein Wechselstromnetz als
Energiequelle vorhanden ist. Wird das Gerät z.B. an eine Gleichstromquelle angeschlossen,
so ändert sich die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung im Hinblick auf die gewünschte
Netztrennung nicht, da im Stromwandler selbst stets ein Wechselstrom erzeugt wird
und deshalb eine Energieübertragung sichergestellt ist. Allerdings muß die Eingangsschaltung
des Netzteils anders ausgelegt sein; es kann z.B. ganz auf eine Gleichrichterschaltung
verzichtet werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in Blockschaltbildern dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgebildete
Schaltungsanordnung; bei- der die Steuer- und Regelschaltung zur Ansteuerung des
Ablenkgenerators und des Stromtores der Energiesteuerschaltung vom Netz getrennt
ist und Fig. 2 eine vereinfachte Ausführung, bei der lediglich die reine Empfangsschaltung
des Fernsehgerätes vom Netz getrennt ist.
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Das in Fig. 1 ausgeführte Beispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Schaltungsanordnung besteht aus einer Netzgleichrichterschaltung 1, die eingangsseitig
an ein Wechselstronversorgungsnetz über die Anschlußklemme A angeschlossen und ausgangsseitig
mit dem Stromtor einer Energiesteuerungsstufe 2 verbunden ist. Das Stromtor ist
ausgangsseitig mit dem Eingang des Horizontalablenkgenerators 3 verbunden, der einen
Zeilentransformator 4 zur Blind-und Wirkleistungsübertragung aufweist. Die Sekundärwicklungen
des Zeilentransformators 4 sind in an sich bekannter Weise mit den verschiedenen,
nicht dargestellten Stufen der Empfängerschaltung und mit dem Hochspannungsgenerator
verbunden.
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Am Wechselstromnetz liegt auch ein kleiner Netztrenntransformator
5, der zur Energieversorgung der Steuer- und Regelstufe 6 dient. Diese Steuer- und
Regelstufe 6 beinhaltet einen gehätegebundenen, also einen ohnehin vorhandenen Oszillator,
der über seinen Ausgang zeilenfrequentsynchrone Ansteuerimpulse abgibt, die über
einen nachgeschalteten Übertrager 7 am Ablenkgenerator 3 anliegen. Von der Sekundärwicklung
des Zeilentransformators 4 erhält die Steuer- und Regel stufe 6 eine Ist-Wert-Information,
die eine Regelung der Energieaufnahme in der Weise bewirkt, daß in der Steuer- und
Regelschaltung 6 in einem zweiten Generator Steuerimpulse erzeugt werden, die über
einen zweiten Ausgangsübertrager 8 dem Stromtor der Energiesteuerstufe 2 zugeführt
werden.
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In dem Blockschaltbild ist deutlich zu erkennen, daß alle Eingänge
der Steuer- und Regelschaltung vom Netz durch Übertrager getrennt sind und die Ausgänge
ebenfalls einer galvanischen Trennung über die Übertrager 7 und 8 unterworfen sind.
An eine derartig isolierte Empfangsschaltung kann jedes bezugspotentialgefährdete
Gerät angeschlossen werden.
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Zwischen dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und dem Ausführungsbeispiel
in Fig. 2 besteht ein prinzipieller Unterschied im Anschluß der Steuer- und Regelschaltung
6 für den Ablenkgenerator 3. Die Steuer-und Regelschaltung 6 ist in diesem Fall
netzpotentialbezogen direkt mit der Netzgleichrichterschaltung 1
und
dem Ablenkgenerator 3 sowie der Energiesteuerstufe 2 verbunden. Die eingezeichneten
Pfeile weisen auf die Stromflußrichtungen bzw. auf die Beziehungen zwischen den
einzelnen Stufen hin. Eingangsseitig ist die Netzgleichrichterschaltung 1 mit dem
Wechselstromnetz über die Klemme A verbunden und ausgangsseitig über die Energiesteuerstufe
2 am Ablenkgenerator 3 angeschlossen, von dessen Ausgang eine Ist-Wert-Informationfür
die Regelschaltung mit dem zweiten integrierten Oszillator abgegriffen wird. Dieser
Oszillator arbeitet getrennt vom ersten integrierten Oszillator zur Erzeugung der
Ansteuerimpulse für den Ablenkgenerator 3, der von Synchronisierimpulsen getriggert
wird, die von einer nicht dargestellten Treiberstufe der Empfangsschaltung über
einen Übertrager 9 anliegen.
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In diesem Ausführungsbeispiel sind also zur Trennung der Empfangsschaltung
des Fernsehgerätes vom Stromnetz nur zwei Trennstellen, nämlich der Zeilentransformator
4 und der Übertrager 9, notwendig.
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Der Übertrager 9 ist aber, wie der Zeilentransformator 4, ohnehin
im Gerät vorhanden, so daß ohne zusätzliche Bauelemente die gewünschte Netztrennung
erzielt wird. Da es aus meßtechnischen Gründen erwünscht ist, eine Netztrennung
so nahe wie möglich am Stromversorgungseingang vorzunehmen, empfiehlt es sich, die
erste Ausführung bevorzugt anzuwenden.