DE2314674B2 - Elektrische spannungsvervielfacher-kaskade - Google Patents
Elektrische spannungsvervielfacher-kaskadeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Spannungsvcrvielfacherkaskade
zur Hochspannungserzeugung für Kathodenstrahlröhren, insbesondere in Fernsehgeräten,
die zwei Reihen direkt hintereinander geschalteter Kondensatoren und Dioden enthält und mit Kunststoff
umhüllt ist, wobei die Dioden jeweils einen Kondensatoranschluß auf der einen Reihe unmittelbar in Serie
gcschalleier Kondensatoren mit einem Kondcnsatoranschluß
auf der anderen Reihe unmittelbar in Serie geschalteter Kondensatoren verbinden und alle Dioden
in Durchlaßrichtung für Impulse einer Polarität unmittelbar in Serie geschaltet und so mit den
Anschlüssen der Kondensatoren verbunden sind, daß über jede Diode ein Kondensator aufgeladen werden
kann.
Derartige elektrische Spannungsvcrvielfacherkaska-
den sind bekannt und werden z. B. in Farbfernsehgeräten
zur Erzeugung der Bildröhrenhochspannung verwendet. Die bekannten elektrischen Spannungsvervielfacherkaskaden
werden aus Einzelbauelementen von Hand zusammengesetzt und verlötet, wobei auf eine
günstige Anordnung der Bauelemente zueinander geachtet wird. Eine Automatisierung der Lötung ist bei
dem bekannten Aufbau nicht ohne weiteres möglich.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Spannungsvervielfacherkaskade kleiner zu
gestalten und einen für eine automatische Herstellung geeigneten Aufbau anzugeben.
Diese Aufgabe wird bei einer elektrischen Spannungsvervielfacherkaskade
der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Reihen
unmittelbar in Serie geschalteter Kondensatoren jeweils aus einstückig miteinander verbundenen, aus
einem Mutterkondensator abgetrennten stirnkontaktierten Schichtkondensatoren bestehen, deren Beläge
an einander gegenüberliegenden Seiten Freirandzonen freilassen und weiche durch Einschnitte, die durch
jeweils eine Stirnfläche und die angrenzenden Freirandzonen hindurch und bis über den kapazitiv wirksamen
Bereich des Kondensators hinaus geführt sind, zu einem kapazitiven Netzwerk in Form einer Reihe in Serie
geschalteter Kondensatoren aufgetrennt sind, daß die einzelnen Kondensatoren innerhalb des kapazitiven
Netzwerkes jeweils innere Reihenschaltungen von Belagsflächen enthalten und daß alle Anschlüsse einer
Reihe von in Serie geschalteten Kondensatoren durch Einschnitte voneinander getrennt in einer Stirnfläche
des kapazitiven Netzwerkes liegen.
Kapazitive Netzwerke der genannten Au .führung
sind aus der deutschen Offenlegungsschrift 17 64 361
bekannt. Eine einfachere Herstcllungsmöglichkeit für elektrische Spannungsvervielfacherkaskaden ist durch
den Einsatz derartiger kapazitiver Netzwerke allein jedoch nicht zn erreichen. Erst durch die erfindungsgemäße
Kombination mit einer inneren Reihenschaltung konnten Anordnungen von Belägen und Schnitten
gefunden werden, die es ermöglichen, daß alle kontaktflächen auf derselben Stirnfläche d<js kapazitiven
Netzwerkes liegen. Dadurch wurde ein Aufbau erreicht, welcher eine vorteilhafte und wirtschaftliche
u eil automatische Fertigung ermöglicht. Außerdem bietet der Einsatz der auf dem Prinzip der Schichtkondensatoren
aufgebauten kapazitiven Netzwerke ilen großen Vorteil, daß nun auch Siliciumdioden verwendet
werden können, die wesentlich kleiner sind als die bisher verwendeten Selen-Gleichrichter. Dies ist dadurch
möglich, daß die Kontaktierung der Stirnkontaktschichten
bei .Schichtkondensatoren an wesentlich mehr Stellen erfolgt als bei den bisher verwendeten
Wickelkondensateren, wodurch die Strombclastung der Beläge im Bereich der Kontaktstellen bei Schichtkondensatoren
wesentlich geringer ist. Das zur Herstellung dieser Schichlkondensatoren erforderliche Wickelverfahren
wäre für eine rationelle Fertigung von Wickelkondensatoren zu aufwendig.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung be- &o
steht darin, daß die beiden kapazitiven Netzwerke nebeneinander angeordnet sind und daß die Dioden
zumindest bis auf eine, am Ende der Schaltung liegende,
zueinander annähernd parallel liegen. Dies fördert die Automatisierbarkeit der Herstellung. Aus dem gleichen t>5
Grund empfiehlt es sich, daß die Kontaktflächen aller Kondensatoren in einer Ebene liegen. Ein besonders
platzsparender Aufbau ergibt sich, wenn die beiden kapazitiven Netzwerke übereinander angeordnet, durch
eine isolierende und über die Schoopschicht hervorstehende Isolierstoffzwischenlage voneinander getrennt
und gemeinsam beschoopt sind und wenn der über die Stirnkontiaktschichten hervorstehende Teil der Isolierstoffzwischenlage
von Schoopmetall frei ist.
Die vorstehenden Isolierstoffschichten und die für deren Wirksamkeit erforderliche Entfernung von
Schoopmetall von diesen Schichten können entfallen, wenn die beiden kapazitiven Netzwerke übereinander
angeordnet und durch eine nicht über die Schoopschiehten vorstehende Trennlage voneinander getrennt sind,
wenn im Bereich einer Stirnseite alle Beläge jeweils nur einen kapiazitiven Netzwerks Freirandzonen freilassen,
wenn im Bereich dieser Stirnseite jeder dieser Beläge außerdem gegenüber den jeweiligen benachbarten
Belägen versetzt angeordnet ist, wenn die beiden kapazitiven Netzwerke auf beiden Seiten gemeinsam
mit durchgehenden Schoopschichten versehen sind und die Anschlüsse der Dioden parallel .,; den Einschnitten
angeordnet und mit entsprechenden, avi den Stirnkontaktschichten
abgetrennten Kontaktflächen elektrisch leitend verbunden sind. Hierbei erfassen die Schoopschichten
jeweils nur die Beläge eines der beiden kapazitive η Netzwerke, die Beläge des anderen
Netzwerks sind durch entsprechend breite Freirandzonen sicher von den Schoopschichten isoliert. Gleichzeitig
entsteht ein mechanisch stabiles Gebilde, da die Schoopscl'iichten auch die Teile der Stirnflächen, die sie
nicht kontaktieren, verfestigen.
Eine besonders einfach herzustellende Ausführung des zuletzt genannten Aufbaus besteht darin, daß die
Netzwerke deckungsgleich ausgebildet sind, daß die Dioden auf einer Seite der miteinander durch die
Schoopschichten verbundenen kapazitiven Netzwerke und senkrecht zu den Stirnkontaktschichten angeordnet
und mit den angrenzenden Schmalseiten der Kontaktflächen
verschweißt sind.
Ein einfaches Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemäßen Spannungsvervielfacher-Kaskade η beste;.ι
darin, daß die beiden kapazitiven Net/werke nebeneinander und die Kontaktflächen oben und in
einer Ebene liegend angeordnet werden, daß die einander gegenüberliegenden Kanten jeweils zweier
miteinander durch Dioden zu verbindender Kontaktflächen in einer zur Folienausdehnung senkrechten
Richtung annähernd im Abstiv.d der Diodenlänge
angeordnet werden, daß die Dioden zueinander parallel und mit der entsprechenden Polung mit ihren
Anschlußdrähten auf die zu verbindenden Kontaktflächen aufgelegt und anschließend durch Punktschweißen
mit den Kontaktflächen elektrisch leitend verbunden werd1!!. Dabei kann eine am Anfang bzw. Ende der
Kaskade befindliche Diode schräg gelegt oder, für eine
Automation vorleä'haftcr, die entsprechend« Kontaktfläche
des einen kapazitiven Netzwerkes breiter ausgebildet werden. Im letzten Fall ergibt sich ein nicht
benutzter Bereich des kapazitiven Netzwerkes.
Ein besonders einfaches Verfahren, zur Herstellung
der erfinduiigsgemäßcn. besonders kleinen Ausführung
von Spannungsvervielfacher-Kaskaden besteh! darin,
daß zur Herstellung der beiden kapazitiven Netzwerke zwei Muterkondensatoren — durch eine isolierende,
nicht über die Stirnseiten vorstehende Zwischenlage voneinander getrentit — übereinandergewickelt, gemeinsam
beschoopt, mit Einschnitten versehen und abgetrcnnl werden und daß die Dioden auf die so
verbundenen kapazitiven Netzwerke aufgelegt und
deren Anschlüsse durch Punktschweißen mil den
Schmalseiten der entsprechenden Kontaktflächen verbunden werden.
Dabei bleiben die äußeren Schenkel eines der kapazitiven Netzwerke außer Betrieb, da bei solchen
Spannungsvervielfachcr-Kaskaden stets eine ungerade Zahl von Kondensatoren erforderlich ist. Dieses
Verfahren ermöglicht die Einsparung der sonst beim Übcreinanderwickeln mehrerer Mutterkondensatoren
erforderlichen Stahlzwisehenlagen im Bereich /wischen den zusammengehörigen Mutterkondensatoren.
Die Erfindung wird nun an I land der I' ig. I his 4
näher erläutert; sie ist nicht auf die in den l;igtiren
dargestellten Ausführ ungsbcispiele beschränk!.
Γ i g. I zeigt das Schaltbild einer Spannungsvervielfacher-Kaskadeder
crfindungsgemäßen Art;
I'ig. 2 zeigt eine aus zwei getrennten kapa/itivcn
Netzwerken und Dioden /usiiuimcngesci/it-- Spannungsvervielfachcr-Kaskade
gemäß der l-lrfindung ohne Verguß;
I' i g. 3 zeigt eine besonders raumsparend aufgebaute erfindiingsgcmäßc .Spannungsvervielfacher·Kaskade;
I ig. 4 zeigt die Schichtenfolge einer Spannungsvervielfacher-Kaskade
gemäß Γ i g. J.
Die Kondensatoren I1 Dioden 3 und Kondensatoren 2
sind jeweils untereinander unmittelbar in Serie geschaltet. Aus den Kondensatoren 1 wurde das kapazitive
Netzwerk 4^ auf der Basis eines Schichtkondensators gebildet. Aus den Kondensatoren 2 entstand gemäß der
Erfindung das kapazitive Netzwerk _5 Die Kontaktfläche 6 dient zum Anschluß des Massekoniakts, die
Kontaktfläche 7 als Impulseingang, der Kontaktfläche 8
als Abgriff für die Hochspannung und die Kontaktflächen 9 zur Kontaktierung der Dioden mit jeweils /wci
der Kondensatoren jeweils eines kapazitiven Netzwerkes
bzw. die Kontaktfläche 22 zur Kontaktierung des letzten Kondensators des kapazitiven Netzwerkes 5 mit
zwei Dioden.
Die Dioden 3 sind in f i g. 2 auf die Kontaktflächen 7
bzw. 8 bzw. 22 bzw. 9 aufgelegt und mit den Kontaktflächen durch Punktschweißen elektrisch leitend
verbunden. Die Schlitze IO werden im Zuge des Umhiillens mit Kunststoff ausgefüllt, so daß sie die
erforderliche Spanmingsfestigkeit aufweisen An diesen
Schlitzen liegt beim Betrieb zumindest zeitweise die volle Spannung eines Kondensators, für die Verwendung
in F'arbfernsehgcräien bei den gezeigten Beispielcn8.5kV.
In I" i g. 3 sind die kapazitiven Netzwerke 4 und 5 deckungsgleich ausgebildet und übereinander angeordnet.
Die äußeren Schenkel 11 des kapazitiven Netzwerkes 5 werden nicht verwendet. Die beiden
ίο Stirnflächen der kapazitiven Netzwerke 4 und 5 sind
vollständig mit Schoopschichlen bedeckt. Die Dioden J liegen parallel zu den eingesägten Schlitzen 10 und
verbinden die entsprechenden aus den Schoopschichten abgetrennten Kontaktflächen U, 14 der Schoopschichten.
Die Kontaktflächen Π und 14 kontaktieren, wie in
f: i g. 4 tiargestellt, nur die entsprechenden Meiallhcläge
15 bzw. 17 eines der kapazitiven Netzwerke _5 bzw. 4.
ie neiiige io ucs *ii|>ii/nivcn
t T KOlI Wl M IC ·
rcn keine der beiden Schoopschichten 13 bzw. 14. sind
also Blindbeläge, reichen aber auf der Seite, clic tier
zugehörigen Schoopschicht 54 abgewandt ist. über die
Schnittiefe 19 für die eingesägten Schlitze hinaus, so daß
nach Fertigstellung des kapazitiven Netzwerkes elek
trisch leitende Stege außerhalb der Einschnitte übrig bleiben, die mit den Blindbelägen einstückig verbunden
sind, luiisprechend ragen die Blindbeläge 18 des
kapa:- .liven Netzwerks 5 über die Schnittiefe 20 der
eingesägten Schlitze hinaus. Dadurch ist die Kontaktierung jeweils eines kapazitiven Netzwerks auf nur einer
Stirnseite möglich. Die Dioden Z können so allein durch Verschweißen ihrer beiden Anschlüsse mit je einer
Kontaktfläche 13 und 14 gemäß Fig. 1 verschaltet werden. Auch dieser Aufbau muß zur Erreichung der
notwendigen Spannungsfestigkeit vergossen werden.
Die Zwischenlage 21 ragt nicht über die Stirnseiten der
kapazitiven Netzwerke^ bzw._5. vor und ist von der
Schoopschicht überdeckt. Sie verhindert Überschläge im Bereich der Schnittkanten und F3urchschläge durch
das Dielektrikum, da insbesondere bei Verwendung einer mehrfachen inneren Reihenschaltung das Dielektrikum
keine der gesamten Kondensatorspannung entsprechende Durchschlagsfestigkeit aufweist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Elektrische Spannungsvervielfncherkaskade zur Hochspannungserzeugung für Kathodenstrahlröhren,
insbesondere in Fernsehgeräten, die zwei Reihen direkt hintereinander geschalteter Kondensatoren
und Dioden enthält und mit Kunststoff umhüllt ist, wobei die Dioden jeweils einen
Kondensatoranschluß auf der einen Reihe unmittel- to bar in Serie geschalteter Kondensatoren mit einem
Kondensatoranschluß auf der anderen Reihe unmittelbar in Serie geschalteter Kondensatoren verbinden
und alle Dioden in Durchlaßrichtung für Impulse einer Polarität unmittelbar in Serie geschaltet und so '5
mit den Anschlüssen der Kondensatoren verbunden sind, daß über jede Diode ein Kondensator
aufgeladen werden kann, dadurch gekennzeichne',
daß die beiden Reihen unmittelbar in Serie geschalteter Kondensatoren (J, 2) jeweils aus M
einstückig miteinander verbundenen, aus einem Mutterkondensator abgetrennten stirnkontaklierten
Schichtkondensatoren bestehen, deren Beläge an einander gegenüberliegenden Seiten Freirandzonen
freilassen und welche durch Einschnitte, die durch jeweils eine Stirnfläche und die angrenzenden
Freirandzonen hindurch und bis über den kapazitiv wirksamen Bereich des Kondensators hinaus geführt
sind, zu einem kapazitiven Netzwerk (4, 5) in Form einer Reihe in Serie geschalteter Kondensatoren (I, -to
2) aufgetrennt sind, daß die einzelnen Kondensatoren (1,2) innerhalb der kiipazi '.ven Netzwerkes (4,5)
jeweils innere Reihenschaltungen "on Bclagsflächen (15—18) enthalten und daß &!'; Anschlüsse einer
Reihe von in Serie geschalteten Kondensatoren (1, 1^
2) durch Einschnitte (10) voneinander getrennt in einer Stirnfläche des kapazitiven Netzwerkes liegen.
2. Spannungsverviclfacherkaskade nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Dioden (3)
Siliciumdiodcn enthält.
3. Spannungsverviclfacherkasknile nach Anspruch
I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
kapazitiven Netzwerke (4, 5) nebeneinander angeordnet sind, daß die Dioden (3) zumindest bis auf
eine, am Ende der Schaltung liegende zueinander 4^
annähernd parallel liegen.
4. Spannungsverviclfacherkaskade nach einem der Ansprüche I bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die
Kontaktflächen (6-9. 22) aller Kondensatoren (1, 2)
in einer Ebene liegen. W
5. Spannungsvcrviclfachcrkaskade nach einem der
Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden kapazitiven Netzwerke (4, 5) übereinander
angeordnet, durch eine über die Schoopschichten
(13, 14) hervorstehende Isolicrstoffzwischenlage M voneinander getrennt und gemeinsam beschoopt
sind und daß der über die Schoopschichten (13, 14) vorstehende Teil der Isolierstoffzwischenlage von
Schoopmctall frei ist.
6. Spannungsvervielfacherkaskade nach einem der M
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden kapazitiven Netzwerke (4, 5) übereinander
angeordnet und durch eine nicht über die Schoopschichten (13, 14) vorstehende Trennlage (21)
getrennt sind, daß im Bereich einer Stirnseite jeweils alle Beläge (16, 17 bzw. 15, 18) eines kapazitiven
Netzwerkes Freirandzonen freilassen, daß im Bereich jeder Stirnseite jeder dieser Beläge (15—18)
versetzt angeordnet ist, daß die beiden kapazitiven Netzwerke (4, 5) auf beiden Seiten gemeinsam mit
durchgehenden Schoopschichten (13, 14) versehen sind und daß die Anschlüsse der Dioden (3) parallel
zu den Einschnitten (10) angeordnet und mit entsprechenden, aus den Schoopschichten (13, 14)
abgetrennten Kontaktflächen elektrisch leitend verbunden sind.
7. SpannungEvervielfacherkaskade nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitiven
Netzwerke (4, j>) deckungsgleich ausgebildet sind,
daß die Dioden (3) auf einer Seite der miteinander durch die Schoopschichten (13, 14) verbundenen
kapazitiven Netzwerke (4, 5) und senkrecht zu den Schoopschichten (13, 14) angeordnet und mit den
angrenzenden Schmalseiten der Kontaktflächen verschweiß; sind.
8. Verfahren zur Herstellung von elektrischen Spannungsvervielfacherkaskaden nach einem der
Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden kapazitiven Netzwerke (4, 5) nebeneinander
und die Kontaktflächen (6—9, 22) oben und in einer Ebene liegend angeordnet werden, daß die einander
gegenüberliegenden Kanten jeweils zweier miteinander durch Dioden (3) zu verbindender Kontaktflächen
(7—9, 22\ in einer zur Folienausdehnung senkrechten Richtung annähernd im Abstand der
Diodenlänge angeordnet werden, daß die Dioden (3) zueinander parallel und mit der entsprechenden
Polung mit riircn Anschlußdrähten auf die zu verbindenden Kontaktflächen (7—9. 22) aufgelegt
und anschließend durch Punktschweißen mit den Kontaktflächen (7 — 9. 22) elektrisch leitend verbunden
werden.
9. Verfahren zur Herstellung von elektrischen Spannungsvervielfacherkaskaden nach einem der
Ansprüche 6 oder 7. dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der beiden kapazitiven Netzwerke
zwei Mutterkondensatorcn — durch eine isolierende
nicht über die Stirnseiten vorstehende Zwischenlage voneinander getrennt — übcrcinandergewickclt.
gemeinsam beschoopt. mit Einschnitten verschen und von den Mutterkondensatoren abgetrennt
werden und daß die Dioden auf die so verbundenen kapazitiven Netzwerke aufgelegt und deren Anschlüsse
durch Punktschweißen mit den Schmalseiten der entsprechenden Kontaktflächen verbunden
werden.
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