DE2364920B2 - Voltage multiplier rectifier device in cascade connection to generate the high voltage for cathode ray tubes, especially in television - Google Patents
Voltage multiplier rectifier device in cascade connection to generate the high voltage for cathode ray tubes, especially in televisionInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannungsvervielfacher-Gleichrichtervorrichtung (Kaskadengenerator), wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben ist,The invention relates to a voltage multiplier rectifier device (Cascade generator), as specified in the preamble of claim 1,
Aus dem Stand der Technik sind Spannungsvervielfacher-Gleichrichtervorrichtungen. auch als Kaskadengeneratoren bezeichnet, bekannt. Eine solche bekannte Vorrichtung mit fünffacher .Spannungsvervielfachung, wie sie für den Hochspannungskreis eines Farbfernsehers u. dgl. verwendet wird, gehl ι. B. aus den Fig.) und hervor, wobei die Fig. 1 das bekannte Schaltbild und die F i g. 2 einen Aufbau einer derartigen Vorrichtung in perspektivischer Ansicht zeigen. Es sind fünf Hochspannungs-Keramikkondensatoren vorgesehen, wobei ein jeder dieser Kondensatoren derart aufgebaut ist, daß er einen dielektrischen Körper 1 aus einem Keramikmaterial mit hoher Dielektrizitätskonstante hat, auf dem sich auf einander gegenüberliegenden Seiten Elektroden 2,2 befinden. Durch Anlöten 3, .3 sind Anschlußdrähte 5, 5 an die Elektroden befestigt. Es sind fünf Dioden 6 vorgesehen, deren Anschlußdrähte sich in dazuPrior art includes voltage multiplier rectifier devices. also known as cascade generators. Such a known device with five times the voltage multiplication, as it is used for the high-voltage circuit of a color television and the like, gehl ι. B. from the Fig.) And out, Fig. 1 the known circuit diagram and the F i g. 2 show a structure of such a device in a perspective view. Five high-voltage ceramic capacitors are provided, each of these capacitors being constructed to have a dielectric body 1 made of a ceramic material having a high dielectric constant, on which electrodes 2, 2 are located on opposite sides. By soldering 3, .3 connecting wires 5, 5 are attached to the electrodes. Five diodes 6 are provided, the connecting wires of which are in addition to this
Ό longitudinaler Richtung erstrecken. An den Lötpunkten 4 sind diese Gleichrichter angeschlossen. Diese ganze Vorrichtung befindet sich in einem elektrisch isolierenden, gegossenen Harz, das nicht dargestellt ist. Ein solcher üblicher Spannungsvervielfacher hat unterΌ extend longitudinally. At the solder points 4 these rectifiers are connected. This whole device is located in an electrically insulating, cast resin, not shown. Such a common voltage multiplier has under
ij anderem einen Nachteil, nämlich daß er keine große Integrations-Packungsdichte seiner Einzelteile ha* und deshalb relativ viel Platz beansprucht. Weiterhin sind seine dielektrischen Körper der Keramikkondensatoren gegen Wärmeschock empfindlich, der sich bei dem Anlöten der Zulcitungsdrähte 5 ergibt, so daß größte Sorgfalt bei diesem Anlöten aufzuwenden ist, um den Keramikkörper vor einem Zerspringen zu schützen.ij has another disadvantage, namely that it is not a big one The integration packing density of its individual parts has * and therefore takes up a relatively large amount of space. Furthermore are its dielectric body of the ceramic capacitors is sensitive to thermal shock that occurs during the Soldering the lead wires 5 results, so that the greatest care must be taken in this soldering to the To protect the ceramic body from cracking.
Aus der DE-AS i 1 14 580 und der DF.-OS 21 20 452 sind Spannungsvervielfacher-Gleichrichtervorrichtungen in Kaskadenschaltung bekannt, die aus zwei säulenartig aufgebauten Kondensatorblöcken mit scheibenartigen Keramikkondensatoren bestehen. Zwischen den einzelnen Kondensatoren der beiden Blöcke sind Anschlußplattcn für den Anschluß der GleichrichterFrom DE-AS i 1 14 580 and DF.-OS 21 20 452 are voltage multiplier rectifier devices known in cascade connection, consisting of two columnar capacitor blocks with disk-like Ceramic capacitors are made. Between the individual capacitors of the two blocks are Connection plates for connecting the rectifier
JO pingefügt. Bei tüesen Spannungsvervielfacher-GIeichrichtervorrichtungen ist die gegenseitige Lage zwischen den Kondensatorblöcken und den Gleichrichtern relativkompliziert. Ferner ist aus dem DE-Gbm 19 58 842 ein mit einem Kondensator ausgestatteter GleichrichterJO pinged. With tüesen voltage multiplier rectifier devices the mutual position between the capacitor blocks and the rectifiers is relatively complicated. Furthermore, DE-Gbm 19 58 842 discloses a rectifier equipped with a capacitor
J5 bekannt, bei dem der Kondensalor aus einem plattenförmigen Dielektrikum besieht, auf das auf beiden Seiten eine Metallkaschicrung aufgedampft ist. Auf diese Metallkaschicrung kann kein Anschlußdraht angebracht werden.J5 known, in which the condenser consists of a plate-shaped dielectric, on which a metal coating is vapor-deposited on both sides. No connecting wire can be attached to this metal cladding.
Aufgabe der Erfindung ist es. eine Spannungsvervielfacher-Glcichrichiervorrichtung anzugeben, bei der die elektrische Durchschlag- b/w. Durchbruchspannung verbessert ist. ohne daß die Dicke ihrer keramischen dielektrichen Körper vergrößert werden muß. und bei der die gegenseitige Lage zwischen den Kondensatorblöcken und den Gleichrichtern einfach ist. Ferner soll bei ihr möglich sein, die Kondensatoren mit einem Anschlußdraht versehen zu können.It is the object of the invention. a voltage multiplier rectifier indicate where the electrical breakdown b / w. Breakdown voltage is improved. without having to increase the thickness of their ceramic dielectric bodies. and at which the mutual position between the capacitor blocks and the rectifiers is simple. Furthermore should be possible with her to be able to provide the capacitors with a connecting wire.
Diese Aufgabe wird durch eine im Oberbegriff des Palentanspruchs 1 angegebene Spannungsverviellachcr-CJIeichrichtervorrichtung gelöst, die erfindungsgemäß nach der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Weise aufgebaut ist. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.This object is achieved by a voltage multiplier CJIeichrichtervorrichtung specified in the preamble of claim 1 solved the invention according to the in the characterizing part of claim 1 is constructed. Refinements and developments of the invention are based the subclaims.
Die Verbesserung der dielektrichen Durehbruchsspannung ist dadurch erreicht, daß der Kondensator mil einem plattenförmigen, dielektrischen Keramikkörper, der Elektroden auf einander gegenüberliegenden Oberflächenseiten hat, gcmälJ einem Merkmal der Erfindung auf jeder dieser Seiten eine Plane aus einem Material großer elektrischer Leitfähigkeit hat, die mit diesem Körper verbunden ist. Für das Innere des dielektrischen Keramikkörpers läßt sich damit eine durchgehend gleichmäßige Feldstärke bei angelegter elektrischer Spannung erreichen, wodurch sich die dielektrische Durchbruchsspannung des dielektrischen Keramikkörpers außerordentlich erhöhen läßt, z. B. aufThe improvement in the dielectric breakdown voltage is achieved in that the capacitor mil a plate-shaped, dielectric ceramic body, the electrodes on opposite one another Surface sides has, according to a feature of the invention, a tarpaulin from one on each of these sides Has material of great electrical conductivity associated with this body. For the inside of the dielectric ceramic body can thus be a consistently uniform field strength when applied electrical voltage, thereby increasing the dielectric breakdown voltage of the dielectric Ceramic body can increase extremely, z. B. on
das i,8fache bei einer noch zu beschreibenden Ausführungsform.1.8 times as much in an embodiment yet to be described.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß der Randanteil einer wie voranstehend angegebenen elektrisch leitenden Platte sowohl als Kondensatoran-Schluß als auch als verbindender Anschluß für andere Teile verwendet wird. Einem Erfindungsgedanken gemäß erreicht man mit der Erfindung eine Spannungsvervielfacher-Gleichrichtervorrichtung, die nach einem Verfahren mit verringerter Anzahl von Verfahrensschritten zusammenzubauen ist, wobei diese Vorrichtung hohe Zuverlässigkeit und eine geringe Größe hat.The invention is based on the idea that the edge portion of a as specified above electrically conductive plate as well as a capacitor connection as well as being used as a connecting terminal for other parts. An inventive idea according to the invention, a voltage multiplier rectifier device is achieved, which is to be assembled according to a method with a reduced number of method steps, this device has high reliability and small size.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stehen mehrere Anschlußplatten in jedem Kondensatorblock in der gleichen Win.kelbeziehung. '5 Das hat den Vorteil, daß die Gleichrichter zwischen den beiden Blöcken fast parallel zueinander verlaufen und rechts und links verteilt werden können. Der Aufbau des Ganzen wird also klein und übersichtlich sein und überdies kleine Abmessungen haben.In a preferred embodiment of the invention, there are several connection plates in each Capacitor block in the same angular relationship. '5 This has the advantage that the rectifiers between the two blocks run almost parallel to one another and can be distributed right and left. So the structure of the whole will be small and clear and also have small dimensions.
Bei einer anderen Auslührungsform stehen mehrere Anschlußplatten in verschiedener Winkelbeziehung zueinander. Damit haben auch die Vorsp.ünge der Anschlußplatte verschiedene Winkelstellungen, so daß die Gleichrichter auf dem Umfang der Platten im wesentlichen gleichmäßig verteilt werden können.In another embodiment there are several Connection plates in different angular relationship to one another. This means that the preps of the Connection plate different angular positions, so that the rectifier on the circumference of the plates in can be distributed substantially evenly.
Weitere Erläuterungen der Erfindung gehen aus den Figuren und der Beschreibung zu zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen nach der Erfindung hei vor. Über den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Stand der Technik hinaus zeigtFurther explanations of the invention can be found in the figures and the description of two preferred ones Embodiments according to the invention are vor. About the prior art shown in Figs shows out
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer bei dieser Ausführungsform verwendeten Anschlußphme,Fig. 3 is a perspective view of one in this Embodiment used connection phme,
Fig.4 eine perspektivische Ansicht einer anderen bevorzugten Ausfühningsform nach der Erfindung und4 shows a perspective view of another preferred embodiment according to the invention and
Fig. 5 ein im Rahmen der Erfindung gegenüber der Fig. I abgewandeltes Schaltbild.Fig. 5 a within the scope of the invention compared to the Fig. I modified circuit diagram.
Wie in der Fig. ) durgestellt, hat eine jede der Anschlußplatten Px, ... (hier mit 7 bezeichnet) eine solche Gestalt, daß ein scheibenförmige!. Teil 8 mit vorspringenden Nasen 10,10 für Anschlüsse vorgesehen isi. wobei jeder dieser Nasen ein Loch 9 οι/er einen für das Anbringen eines Anschlußdrahtes verwendbaren Einschnitt od. dgl. aufweist. Der Körper der Anschlußplatte besteht aus Keramik, auf deren Oberfläche sich eine Plattierung oder eine Silberbeschichtung befindet. Der Durchmesser des scheibenförmigen Teiles 8 der Anschlußplatte 7 ist so bemessen, daij dieser etwa 10% größer ist als der Durchmesser des scheibenförmigen Keramikkörpers des Kondensators, der ein konstruktives Aufbauteil eines wie der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist.As shown in the figure ) , each of the connecting plates P x , ... (denoted here by 7) has such a shape that a disk-shaped !. Part 8 with projecting lugs 10,10 is intended for connections. each of these lugs having a hole 9 or an incision or the like that can be used for attaching a connecting wire. The body of the terminal plate is made of ceramic with a plating or silver coating on the surface. The diameter of the disk-shaped part 8 of the connection plate 7 is dimensioned so that it is about 10% larger than the diameter of the disk-shaped ceramic body of the capacitor, which is a structural component of a device like the one according to the invention.
Die Anschlußplatten und die scheibenförmigen Keramikkörper der Kondensatoren, von denen jeder Keramikkörper zuvor auf seinen gegenüberliegenden Oberflächenseiten mit Elektroden versehen worden ist, sind in abwechselnder Folge aufeinandergestellt. Zwischen einander benachbart liegenden Konstruktions-Einzeltcilen befindet sich ein Silberlot oder ein elektrisch leitendes Klebemittel. Diese zusammengesetzte Einheit wird graduell erwärmt und wieder abgekühlt, z. B. indem man sie durch einen Tunnelofen hindurchla'ifen läßt. Auf diese Weise werden die konstruktiven Einzelteile miteinander fest verbunden.The terminal plates and the disk-shaped ceramic body of the capacitors, each of which Ceramic body has previously been provided with electrodes on its opposite surface sides, are placed one on top of the other in alternating sequence. Between adjacent construction pieces there is a silver solder or an electrically conductive adhesive. This compound Unit is gradually heated and cooled again, e.g. B. by passing them through a tunnel oven can run through. In this way, the individual structural parts are firmly connected to one another.
Bei unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten für den dielektrischen Körper des Keramikkondensators und für d.i; Anschlußplatte kann während der Hochtemperaturbehaiidlung für das Silberlöten od. dgl. der Fall eintreten, daß der dielektrische Keramikkörper springt oder die Kondensatorelektrc.de abgehoben wird. Aus diesem Grunde wird die Anschlußplatte vorzugsweise aus einem solchen Keramikmaterial gemacht, das einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 6 bis l5xlO-6/C hat, also nahezu gleich demjenigen von 6-10 χ 10~6/C des dielektrischen Keramikkörper ist. Es kann aber sogar Metal! verwendet werden, wenn dessen linearer Ausdehnungskoeffizient kleiner als 15 χ 10-6/C ist.With different thermal expansion coefficients for the dielectric body of the ceramic capacitor and for di; During the high-temperature treatment for silver soldering or the like, the terminal plate can cause the dielectric ceramic body to crack or the capacitor electrode to be lifted off. For this reason, the connecting plate is preferably made of such a ceramic material having a linear thermal expansion coefficient of 6 to l5xlO- 6 / C, that is nearly equal to that of 6-10 χ 10 -6 / C of the dielectric ceramic body. But it can even do metal! be used if its linear expansion coefficient / C is less than 15 χ 10. 6
Sofern die Keramikkondensatoren, die sich zwischen den Anschlußplatten in (einem) jedem Kondensatorblock befinden, auf ihrer Oberfläche mit Glasmasse beschichtet und dann einer Temperatur ausgesetzt werden, die höher ist als der Schmelzpunkt der Glasmasse, oder wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Glasschmelze ummantelt wird (wobei dieses Glas in eine Schmelzform gegossen ist, in die zuvor die Vorrichtung hereingebracht worden ist) kann die elektrische Spannung, der di. erfindungsgemäße Vorrichtung zwischen den Einzeiteii'n derselben zu widerstehen vermag, verbessert bzw. erhöht werden. Dies wirkt dahingehend, daß die erfindungs<?emäße Vorrichtung in klein ausgeführt werden kann.Provided the ceramic capacitors, which are located between the connection plates in (one) each capacitor block are, coated on their surface with glass mass and then exposed to a temperature which is higher than the melting point of the glass mass, or if the device according to the invention is encased in a glass melt (this glass is poured into a melt mold into which previously the device has been brought in) the electrical voltage, the di. according to the invention Device between the Einzeitei'n can withstand the same can be improved or increased. This has the effect that the inventive <? Device can be made small in size.
Ein·1 weitere Ausführungsform nach der Erfindung ist in F i g. 4 gezeigt.· A 1 further embodiment of the invention is in F i g. 4 shown.
Bei dieser Ausführungsform sind die erste und die zweite Reihe der Kondensatorblöcke in einer einzigen Achse angeordnet. Dies wird erreicht, indem man F i g. 1 in die Fig. 5 umwandelt und Fig. 5 entsprechend konstruktiv aufbaut. Mit CO ist ein dielektrisch konstanter elektrischer Isolator bezeichnet, der z. B. aus einem Keramikmaterial ist, wie es für die /wischen C2 und C3 notwendige elektrische Isolation erforderlich ist. Die Ausführungsform nach Fig. 4 kann so gedacht werden, als wenn anstelle des eingefügten Isolators CO ein erforderliches Luftabstandsstück an dieser Stelle vorgesehen wäre.In this embodiment, the first and second rows of capacitor blocks are in a single one Axis arranged. This is achieved by figuring out FIG. 1 converts to FIG. 5 and FIG. 5 accordingly constructively builds up. With CO a dielectrically constant electrical insulator is referred to, the z. B. off a ceramic material, as is necessary for the electrical insulation between C2 and C3 is. The embodiment of FIG. 4 can be thought of as if instead of the inserted insulator CO a required air spacer would be provided at this point.
Das Volumen der äußeren Isolationsschmelze im Fall einer bekannten Spannungsvervielfacher-Gleichrichtervorrichtung nach Fig. 2 beträgt z. B. 51,5 cm1. Dagegen hat eine erfindungsgemäße Vorrichtung nach F i g. 4 nur 15.4 cmJ.The volume of the external insulation melt in the case of a known voltage multiplier rectifier device according to FIG. B. 51.5 cm 1 . In contrast, a device according to the invention according to FIG. 4 only 15.4 cm J.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist bei den aufeinander gesetzten Kondensatoren kein solcher Luftabstand für einen elektrischen Verbindungsdraht notwendig, wie er bei der bekannten Ausführungsform nach Fig. 2 erforderlich ist. Es sind keine speziellen Anschlußdrähte zwischen den Kondensatoren erforderlich und gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Anschlußdrähte der Gleichrichter an die Aiischlußplatten angeschlossen, so daß die Länge dieser Drähi? beinahe gleich derjenigen der vorbekannten Ausführungsform ist. Auf diese Weise wird die erfindungsgemäßi Vorrichtung klein. Dementsprechend wird auch, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Isolationsmaterial umschmolzen bzw. umgeben wird oder ein Isolalionsgehäuse erhält, eine geringere Menge an Harz und ein sehr kleines Gehäuse erreicht. Ein ähnlicher entsprechender Effekt ergibt sich, wenn die Vorrichtung in ein evakuiertes Gehäuse eingebaut bzw. eingeschmolzen ist.According to the present invention, there is none of the capacitors placed one on top of the other Air gap necessary for an electrical connecting wire, as in the known embodiment according to Fig. 2 is required. No special connection wires are required between the capacitors and according to a further feature of the invention, the connecting wires are the rectifiers to the Aiischlußplatten connected so that the length of this wire? almost the same as that of the previously known Embodiment is. In this way, the device of the present invention becomes small. Accordingly is also when the device according to the invention is melted or melted with an insulating material. is surrounded or receives an Isolation housing, one achieved a lower amount of resin and a very small housing. There is a similar corresponding effect when the device is installed or melted down in an evacuated housing.
Einem Merkmal der Erfindung gemäß sind keine Anschlußdrähte für die Kondensatoren vorgesehen, so daß keine Verbinduiigspunkte vorhanden sind, an denen zu löten ist. Dadurch sind Schwierigkeiten verringert bzw. vermieden und eine automatisierte Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist außcrordent-According to a feature of the invention, no connecting wires for the capacitors are provided, see above that there are no connection points at which to solder. This reduces difficulties or avoided and an automated production of a device according to the invention is außcrordent-
lieh einfach. Da die Temperatursteuerung bzw. -kontrolle während der Hochtemperaturbehandlung außerdem in einfacher Weise auszuführen ist, kann verhindert werden, daß das Kondensatorclement zerspringt. Die Ausbeute wird wesentlich verbessert und die Erfindung ist für Massenproduktion geeignet.just borrowed. As the temperature control during the high temperature treatment as well can be carried out in a simple manner, the capacitor element can be prevented from cracking. the Yield is greatly improved and the invention is suitable for mass production.
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