DE2314674C3 - Elektrische spannungsvervielfacher-kaskade - Google Patents
Elektrische spannungsvervielfacher-kaskadeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Spannungsvervielfacherkaskade
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
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 mit den Anschlüssen der Kondensatoren verbunden sind, daß
über jede Diode ein Kondensator aufgeladen werden kann.
Derartige elektrische Spannungsvervielfacherkaska-
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 Spannungsvervieifacherkaskaae 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 ,"reirandzonen
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 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 Stirnf'äche des kapazitiven Netzwerkes liegen.
Kapazitive Netzwerke der genannten Ausführung sind aus der deutschen Offenlegungsschrift 17 64 861
bekannt. Eine einfachere Herstellungsmöglichkeit für elektrische Spannungsvervielfacherkaskaden ist durch
den Einsatz derartiger kapazitiver Netzwerke allein jedoch nicht zu 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 des kapazitiven
Netzwerkes liegen. Dadurch wurde ein Aufbau erreicht, welcher eine vorteilhafte und wirtschaftliche
weil automatische Fertigung ermöglicht. Außerdem bietet der Einsatz der auf dem Prinzip der Schichtkondensatoren
aufgebauten kapazitiven Netzwerke den großen Vorteil, daß nun auch Siliciumdioden verwendet
werden können, die wesentlich kleiner sind nls 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
Wickelkondensatoren, wodurch die Strombelastung der Beläge im Bereich der Kontaktstellen bei S^hichtkondensatoren
wesentlich geringer ist. Das zur Herstellung dieser Schichtkondensatoren erforderliche Wickelverfahren
wäre für eine rationelle Fertigung von Wickelkondensatoren zu aufwendig.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die beiden kapazitiven Netzwerke
nebeneinander angeord*" . s;<.J 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 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 hervoi stehende
Isolierstoffzwischenlage voneinander getrennt und gemeinsam beschoopt sind und wenn der über die
Stirnkontaktschichten hervorstehende Teil der Isolierstoffzwischenlage
von Schoopmetall frei ist.
Die vorstehenden Isoliersioffschichten 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 Schoopschichten vorstehende Trennlage voneinander getrennt sind,
wenn im Bereich einer Stirnseite alle Beläge jeweils nur einen kapazitiven 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 zu den Einschnitten
angeordnet und mit entsprechenden, aus den Stirnkontaktschichten abgetrennten Kontaktflächen elektrisch
leitend verbunden sind. Hierbei erfassen die Schoopschichten jeweils nur die Beläge eines der beiden
kapazitiven Netzwerke, die Beläge des anderen Netzwerks sind durch entsprechend breite Freirandzonen
sicher von den Schoopschichten isoliert. Gleichzeitig entsteht ein mechanisch stabiles Gebilde, da die
Schoopschichten auch die Teile der Stirnflächer., 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-Kaskaden besteht
darin, daß die beiden kapazitiven Netzwerke 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 Abstand 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
werden. Dabei kann eine am Anfang bzw. Ende der Kaskade befindliche Diode schräg gelegt oder, für eine
Automation vorteilhafter, die entsprechende 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 erfindungsgemäßen, besonders kleinen Ausführung
von Spannungsvervielfacher-Kaskaden besteht darin, daß zur Herstellung der beiden kapazitiven Netzwerke
zwei Muterkondensatoren — durch eine isolierende, nicht über die Stirnseiten vorstehende Zwischenlage
voneinander getrennt — übereinandergewickeit, ge-,
meinsam beschoopt, mit Einschnitten versehen und 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.
Dabei bleiben die äußeren Schenkel eines der kapazitiven Netzwerke außer Betrieb, da bei solchen
Spannungsvervielfacher-Kaskaden stets eine ungerade Zahl von Kondensatoren erforderlich ist. Dieses
Verfahren ermöglicht die Einsparung der sonst beim Übereinanderwickeln mehrerer Mutterkondensatoren
erforderlichen Stahlzwischenlagen im Bereich zwischen den zusammengehörigen Mutterkondensatoren.
Die Erfindung wird nun an Hand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert; sie ist nicht auf die in den Figuren
dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.
Fi g. 1 zeigt das Schaltbild einer Spannungsvervielfacher-Kaskade
der erfindungsgemäßen Art;
Fig. 2 zeigt eine aus zwei getrennten kapazitiven Netzwerken und Dioden zusammengesetzte Spannungsvervielfacher-Kaskade
gemäß der Erfindung ohne Verguß;
F i g. 3 zeigt eine besonders raumsparend aufgebaute erfindungsgemäße Spannungsvervielfacher-Kaskade;
Fig.4 zeigt die Schichtenfolge einer Spannungsvervielfacher-Kaskade
gemäß F i g. 3.
Die Kondensatoren 1, 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 zürn Anschluß des Massekontakts, die Kontaktfläche 7 als Impulseingang, der Kontaktfläche 8
als Abgriff für die Hochspannung und die Kontaktflächen 9 zur Kontaktierung der Dioden mit jeweils zwei
der Kondensatoren jeweils eines kapazitiven Netzwerkes bzw. die Kontaktfläche 22 zur Kontaktierung des
letzten Kondensators des kapazitiven Netzwerkes^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 10 werden im Zuge des
Umhüllcns mit Kunststoff ausgefüllt, so daß sie die erforderliche Spannungsfestigkeit aufweisen An diesen
Schlitzen liegt beim Betrieb zumindest zeitweise die volle Spannung eines Kondensators, für die Verwendung
in Farbfernsehgeräten bei den gezeigten Beispielen8,5kV.
In Fig.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 Stirnflächen der kapazitiven Netzwerke 4 und 5 sind
vollständig mit Schoopschichten bedeckt. Die Dioden 3 liegen parallel zu den eingesägten Schlitzen 10 und
verbinden die entsprechenden aus den Schoopschichten abgetrennten Kontaktflächen 13,14 der Schoopschichten.
Die Kontaktflächen 13 und 14 kontaktieren, wie in F i g. 4 dargestellt, nur die entsprechenden ivietalibeiäge
15 bzw. 17 eines der kapazitiven Netzwerke^ bzw. 4.
Die Beläge 16 des kapazitiven Netzwerkes 4 kontaktieren keine der beiden Schoopschichten 13 bzw. 14, sind
also Blindbeläge, reichen aber auf der Seite, die der zugehörigen Schoopschicht 14 abgewandt ist, über die
Schnittiefe 19 für die eingesägten Schlitze hinaus, so daß nach Fertigstellung des kapazitiven Netzwerkes elektrisch
leitende Stege außerhalb der Einschnitte übrigbleiben, die mit den Blindbelägen einstückig verbunden
sind. Entsprechend ragen die Blindbeläge 18 des kapazitiven 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 3 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 Spannungsfestigkeil 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 Durchschläge 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 Spannungsvervielfacherkaskade zur Hochspannungserzeugung für Kaihodenstrahlröhren,
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 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 gekennzeichnet, daß die beiden Reihen unmittelbar in
Serie geschalteter Kondensatoren (1, 2) jeweils aus 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 (1, 2) aufgetrennt sind, daß die einzelnen Kondensatoren
(1,2) innerhalb des kapazitiven Netzwerkes (4,5) jeweils innere Reihenschaltungen von Belagsflächen
(15—18) enthalten und daß alle Anschlüsse einer Reihe von in Serie geschalteten Kondensatoren (1,
2) durch Einschnitte (10) voneinander getrennt in einer Stirnfläche des kapazitiven Netzwerkes liegen.
2. Spannungsvervielfacherkaskade nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, Jaß sie als Dioden (3)
Siliciumdioden enthält.
3. Spannungsvervielfacherkaskade nach Anspruch 1 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 annähernd parallel liegen.
4. Spannungsvervielfacherkaskade nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kontaktflächen (6—9,22) aller Kondensatoren (1,2)
in einer Ebene liegen.
5. Spannungsvervielfacherkaskade nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die
beiden kapazitiven Netzwerke (4, 5) übereinander angeordnet, durch eine über die Schoopschichten
(13, 14) hervorstehende Isolierstoffzwischenlage voneinander getrennt und gemeinsam beschoopt
sind und daß der über die Schoopschichten (13, 14) vorstehende Teil der isolierstoffzwischenlage von
Schoopmetall frei ist.
6. Spannungsvervielfacherkaskade nach einem der 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. Spannungsvervielfacherkaskade nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitiven
Netzwerke (4, _5) 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
verschweißt sind.
8. Verfahren zur Herstellung von elektrischen Spannungsvervielfacherkaskaden nach einem der
Ansprüche 1 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 in: Abstand der
Diodcnlänge angeordnet werden, daß die Dioden (3) zueinander parallel und mit der entsprechenden
Polung mit ihren 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 Mutterkondensatoren — durch eine isolierende nicht über die Stirnseiten vorstehende Zwischenlage
voneinander getrennt — übereinandergewickek, gemeinsam beschoopt, mit Einschnitten versehen
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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