DE2504355B2

DE2504355B2 - Elektronenstrahlröhren-Hochspannungsgenerator für Fernsehgeräte

Info

Publication number: DE2504355B2
Application number: DE19752504355
Authority: DE
Inventors: Takumi Hayashi; Isamu Kimura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1974-02-04
Filing date: 1975-02-03
Publication date: 1978-11-09
Also published as: GB1497877A; JPS50109625A; DE2504355A1; DE2504355C3

Description

geben, der zur Hochspannungsstabilisierung keinen gesonderten Parallelresonanzkreis benötigt.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Lehre nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.

Erfindungsgemäß reicht also zur Hochspannungs-Stabilisierung eine besondere Ausbildung der Primär- und der Sekundärwicklung aus, ohne daß zusätzliche Bauelemente vorgesehen werden müßten.

Die Sekundärwicklung kann insbesondere in drei oder mehr Wicklungseinheiten unterteilt sein, die über jeweils eine Diode in Reihe geschaltet sind, so daß die Kombination von Primärinduktivität, wie des an die Sekundärwicklung angeschlossenen Ablenkjochs, und des Resonanzkondensators auf höhere Harmonische mit der Kombination der Eisenkapazität in der Wicklungseinheit der Sekundärwicklung abgestimmt ist. Infolgedessen sind alle Wicklungseinheiten auf höhere Harmonische 5. oder höherer Ordnung getrennt abgestimmt.

Die Resonanzordnung der Harmonischen hängt im wesentlichen vom Produkt der Eisenkapazität mit der Streuinduktivität für eine gegebene Impulsbreite ab, weshalb auch eine Änderung in der Streuinduktivität zusätzlich zur Eigenkapazität beachtet werden muß, um die Ordnung der höheren Resonanz-Harmonischen festzulegen.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Hochspannungsgenerators kann wie folgt zusammengefaßt werden:

Da erstens die Sekundärwicklung in mehrere Wicklungseinheiten unterteilt ist, ist die Eigenkapazität der Sekundärwicklung, wie sie in der Primärwicklung eingeht, bei unabhängiger Erregung der unterteilten Wicklungseinheiten der Sekundärwicklung sehr klein. Die sich daraus ergebende beträchtliche Verringerung der Eigenkapazität der Sekundärwicklung in bezug auf die Primärseite ermöglicht, einen Resonanzzustand bei der 5. Harmonischen oder einer Harmonischen höherer Ordnung mit der Folge eines ersten Hochspannungs-Stabilisierungseffekts zu erreichen.

Zweitens wird die Streuinduktivität in gewünschter Weise nicht nur durch die Unterteilung der Sekundärwicklung in Wicklungseinheiten (unterschiedlicher Windungszahl), sondern auch durch ungleichmäßige Wahl der Wicklungsdichte-Verteilung der Primärwicklung eingestellt.

Wenn die Sekundärwicklung z. B. in drei Wicklungseinheiten unterteilt ist, sollten zwei von ihr bei der 7. Harmonischen in Resonanz sein, während die übrige Wicklungseinheit bei der 5. Harmonischen in Resonanz ist.

Zur genauen Justierung von Eigenkapazität und Streuinduktivität bieten sich an:

In bezug auf die Eigenkapazität: Einstellen der Wicklungsbreite oder -höhe der Sekundärwicklung oder Änderung des Verhältnisses, bei dem die Eigenkapazität der Sekundärwicklung in die Eigenkapazität der Primärwicklung eingeht, indem das Windungsverhältnis von Primär- zu Sekundärwicklung geändert wird; in bezug auf die Streuinduktivität: Änderung des Abstands zwischen Primär- und Sekundärwicklung oder Änderung der Windungszahl bei Konstanthaltung des Windungsverhältnisses.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Hochspannungsgenerators,

Fig. 2 eine Wicklungsanordnung für das in der Fig. 1 gezeigte Schaltbild.

Fig. 3 die Beziehung zwischen einem Stahlstrom und einer Hochspannung,

Fig. 4 die Beziehung zwischen der Ordnungszahl der höheren Harmonischen in Resonanz und Änderungen der Hochspannung,

Fig. 5 eine Wicklungsanordnung für ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, ähnlich zur Anordnung der Fig. 2,

Fig. 6 den Aufbau eines Hochspannungsgenerators, der die in der Fig. 1 dargestellte Schaltung hat und mittels des anhand der Fig. 2 erläuterten Verfahrens hergestellt ist, und

Fig. 7 ein Schaltbild eines Hochspannungsgenerators nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren erläutert.

In der Fig. 1, die ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Hochspannungsgenerators zeigt, sind eine Elektronenstrahlröhre 1 und ein Transformator 2 mit einer Primärwicklung 3, einer Sekundärwicklung 4 und einem geeigneten Magnetwerkstoff (Medium) 5 vorgesehen.

Die Sekundärwicklung 4 ist in drei Wicklungseinheiten oder Spulen 41, 42 und 43 geteilt. Ein Ende der Wicklungseinheit 41 ist mit Erde verbunden, während das andere Ende an eine Diode 7 angeschlossen ist. Ein Ende der Wicklungseinheit 42 ist mit der Kathode der Diode 7 verbunden, während das andere Ende an die Anode einer Diode 8 angeschlossen ist. Ein Ende der Wicklungseinheit 43 ist mit der Kathode der Diode 8 verbunden, während das andere Ende an die Anode einer Diode 9 angeschlossen ist. Die Kathode der Diode 9 ist mit der Anode der Elektronenstrahlröhre 1 verbunden.

Wenn bei der so aufgebauten Schaltung angenommen wird, daß die Frequenz 15,734 kHz beträgt, sind die drei Wicklungseinheiten 41,42 und 43 gleichzeitig lediglich während einiger μ$ der Periode von ungefähr 63,55 μβ erregt, während der die Dioden 7, 8 und 9 erregt sind, wodurch eine Spannung erzeugt wird, die dreimal höher als der durch jede Wicklungseinheit erzeugte Hochspannungsimpuls ist. Während der übrigen Periode von ungefähr 60 μ& sind die Wicklungseinheiten 41, 42 und 43 betriebsmäßig voneinander getrennt und unabhängig erregt. Aus diesem Grund ist das Windungsverhältnis zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung sehr klein, da die Eigenkapazität der Wicklungseinheiten 41, 42 und 43 die Form einer Serienschaltung annimmt, wodurch die Eigenkapazität der Sekundärseite stark verringert wird, wie sie in die der Sekundärwicklung umgesetzt wird.

Das auf dem oben erläuterten ersten und zweiten Grundgedanken beruhende Schaltbild der Fig. 1 ist so aufgebaut, daß die Sekundärwicklung in drei Wicklungseinheiten geteilt ist, um deren Eigenkapazität zu verringern, während gleichzeitig die drei Wicklungseinheiten in der Entfernung von der Primärwicklung verschieden sind, mit dem Ergebnis, daß die Wicklungseinheiten 41 und 42 bei der siebten höheren Harmonischen auf Resonanz abgestimmt sind, während die Wicklungseinheit 43 bei der fünften höheren Harmonischen auf Resonanz abgestimmt ist.

Im folgenden wird anhand der Fig. 2 eine Einrichtung erläutert, die dazu dient, die Wicklungseinheiten 41 und 42 bei der siebten höheren Harmonischen und

die Wicklungseinheit 43 bei der fünften höheren Harmonischen auf Resonanz abzustimmen.

Bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel ist die Gesamtzahl der Windungen der Sekundärwicklung in die Windungszahl 980 Γ der Wicklung 41, die Windungszahl 1064 Γ der Wicklung 42 und die Windungszahl 1158 der Wicklungseinheit 43 geteilt. Die Primärwicklung ist auf der Seite der Wicklungseinheit 41 dicht gemacht, indem eine kleinere Anzahl von Wicklungen umfaßt wird, während sie auf der Seite der Wicklungseinheit 43 grob gemacht ist, indem eine größere Anzahl von Windungen umfaßt wird. Mit anderen Worten, die Primärwicklung ist mit acht Dioden 1ST, 26T, 1ST, 1ST, 1ST, IQT, 10Γ und 10T von der Seite der Wicklungseinheit 41 aus vorgesehen, so daß die Wicklungseinheiten jeweils bei den höheren Harmonischen der oben erwähnten Ordnungen auf Resonanz abgestimmt sind.

Obwohl bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel das Windungsverhältnis zwischen der Primärwicklung und der gesamten Sekundärwicklung konstant ist, führt die Tatsache, daß die Windungszahl für jede Wicklungseinheit der Sekundärwicklung verschieden ist, dazu, daß das Umsetzungsverhältnis zwischen der Primärwicklung und der jeweiligen Wicklungseinheit der Sekundärwicklung voneinander verschieden ist, was unterschiedliche Eigenkapazitäten für die verschiedenen Wicklungseinheiten bewirkt. Weiterhin wird beim Einstellen der Streuinduktivität zwischen jeder Wicklungseinheit und der Primärwicklung (Fig. 1) die Induktivität zuerst zwischen den Anschlüssen der Primärwicklung bestimmt, wobei die jeweiligen Sekundärwicklungseinheiten 41, 42 und 43 kurzgeschlossen sind, und in diesem Zustand wird die Dichte der Primärwicklung eingestellt, um solche Werte für die Eigenkapazität und die Streuinduktivität zu erhalten, daß deren Produkt im wesentlichen die Resonanzbedingung mit Harmonischen der gewünschten Ordnungen erfüllt.

Erfindungsgemäß ist es möglich, die beiden Wicklungseinheiten 41 und 42 auf die siebte Harmonische und die übrige Wicklungseinheit 43 auf die fünfte Harmonische mittels der oben erläuterten Einrichtung abzustimmen.

Der erfindungsgemäße Hochspannungsgenerator, der für eine Zweifach-Resonanz höherer Harmonischer der fünften und siebten Ordnung geeignet ist, wie dies oben erläutert wurde, hat die in der Fig. 3 gezeigte Strahlstrom-Hochspannungs-Kennlinie. Aus dieser Figur geht hervor, daß eine überlegene Kennlinie erhalten wird, bei der sich die erzeugte Hochspannung H_v nur wenig mit zu- oder abnehmendem Strahlstrom I_B ändert.

In der Fig. 4, die die Änderung der Hochspannung gegenüber den Resonanz-Ordnungen der höheren Harmonischen zeigt, ergibt sich eine untere Kurve A, wenn die Wicklungseinheiten 41, 42 und 43 nicht in Resonanz sind, während eine Kurve B mit einem in der Kurve A fehlenden Mittelpunkt erhalten wird, wenn die Wicklungseinheiten 41, 42 und 43 bei den jeweiligen höheren Harmonischen in Resonanz sind.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist

in der Fig. 5 gezeigt, wobei die Wicklungseinheit 41 bei der fünften höheren Harmonischen auf Resonanz abgestimmt ist, während die Wicklungseinheiten 42 und 43 bei der siebten höheren Harmonischen auf Resonanz abgestimmt sind.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Windungszahlen der Wicklungseinheiten 41, 42 und 43 der Sekundärwicklung gleich zu den Windungszahlen des Ausführungsbeispiels der Fig. 2. Die Dichteverteilung der Primärwicklung 3 ist so, daß deren Dichte größer gegenüber den Wicklungseinheiten 42 und 43 der Sekundärwicklung ist, um dadurch die Streuinduktivität der Wicklungseinheit 41 größer als die Streuinduktivität der Wicklungseinheit 43 zu machen, wobei die Primärwicklung 3 in sieben verschiedenen Möglichkeiten ausgebildet ist.

Dieses Ausführungsbeispiel hat die gleichen Kennlinien wie die Kennlinien der Fig. 3 und 4 für das Ausführungsbeispiel der Fig. 2, und es ermöglicht eine überlegene Anordnung mit geringeren Änderungen der Hochspannung.

Die Fig. 6 zeigt den tatsächlichen Aufbau der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele, wobei die Primärwicklung 3 auf der Primärteilerspule 10 in acht verschiedenen Abschnitten vorgesehen ist, während die Primärwicklung 4 in drei Wicklungseinheiten auf der Sekundärteilerspule 11 geteilt ist. Die Wicklungseinheiten 41, 42 und 43 sind jeweils über Dioden 7, 8 und 9 angeschlossen, um insgesamt eine Reihenschaltung zu bilden. Die Primär- und Sekundärwicklung sind mittels eines geeigneten Magnetwerkstoffes 2 verbunden.

Unabhängig von der oben erläuterten Art, in der die Sekundärwicklung eingeteilt und angeordnet ist, kann diese in verschiedenen Lagen mit Papier oder auf andere geeignete Weise eingeteilt und angeordnet sein. Ebenso kann jede Wicklungseinheit in kleineren Untereinheiten unterteilt sein.

Die Erfindung ermöglicht eine Verringerung der Amplitude der Hochspannungsimpulse, wodurch die Isolation erleichtert wird. Es ist weiterhin möglich, eine einfache, kompakte und überlegene Anordnung zu erhalten, die Resonanz bei höheren Harmonischer mit geringer Hochspannungsänderung aufgrund einer stark verringerten Eigenkapazität besitzt.

Weiterhin kann durch Änderung des Abstandes zwischen der Primärwicklung und jeder Wicklungseinheit der Sekundärwicklung oder durch Änderung der Windungszahl jeder Wicklungseinheit der Sekundärwicklung eine unterschiedliche Resonanz für verschiedene Wicklungseinheiten erhalten werden, wodurch es möglich ist, eine überlegene Anordnung herzustellen, die insgesamt geringeren Änderungen der Hochspannung ausgesetzt ist. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Fig. 7 dargestellt. Durch Einteilung der Sekundärwicklung 4 in mehrere Wicklungseinheiten mittels mehrerer Dioden können unterschiedliche Spannungen an eine Leuchtstoff-Eleklrode 12, eine Masken-Elektrode 13, eine Trichter-Elektrode 14 und eine Fokussier-Elektrode 15 der Elektronenstrahlröhre 1 gelegt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronenstrahlröhren-Hochspannungsgenerator für Fernsehempfänger, mit einem Zeilentransformator, der eine Primärwicklung und eine damit stark gekoppelte Sekundärwicklung aufweist, die als mehrere Wicklungseinheiten auf einem unterteilten Spulenkörper angeordnet ist, die über je eine Diode in Reihe liegen und deren letzte an der Elektronenstrahlröhre die Hochspannung abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Wicklungseinheiten (41-43) auf ungeradzahlige Harmonische S 5. Ordnung abgestimmt sind, daß in an sich bekannter Weise die Windungszahl der Wicklungseinheiten (41-43) der Sekundärwicklung (4) ungleichmäßig ist, daß mindestens eine Wicklungseinheit auf die 5. Harmonische und eine andere Wicklungseinheit auf eine Harmonische höher als 5. Ordnung abgestimmt ist, indem auch die Wicklungsdichteverteilung der Primärwicklung ungleichmäßig ist, und daß zur Resonanzabstimmung die Eigenkapazität und/oder die Streuinduktivität gegebenenfalls einstellbar sind.

2. Hochspannungsgenerator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen unterteilten Spulenkörper (10) für die Primärwicklung (3) mit einzelnen Wicklungsabschnitten, wobei auf mindestens zwei der Wicklungsabschnitte ihres Spulenkörpers (10) gewickelte Wicklungsteille der Primärwicklung eine unterschiedliche Windungszahl aufweisen, und wobei die Wicklungseinheiten (41-43) der Sekundärwicklung auf die Wicklungsabschnitte ihres Spulenkörpers (11) so gewickelt sind, daß mindestens zwei Wicklungseinheiten eine unterschiedliche Windungsanzahl aufweisen (Fig. 6).

3. Hochspannungsgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Spannung für eine weitere Elektrode (12-15) der Elektronenstrahlröhre (1) von der Kathode einer der Dioden (7-9, 72) abgenommen ist (Fig. 7).

4.' Hochspannungsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Eigenkapazität die Wicklungsbreite oder -höhe der Sekundärwicklung änderbar ist.

5. Hochspannungsgenerator nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Eigenkapazität das Windungsverhältnis von Primär- zu Sekundärwicklung änderbar ist.

6. Hochspannungsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Streuinduktivität der Abstand zwischen Primiir- und Sekundärwicklung änderbar ist.

7. Hochspannungsgenerator nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Streuinduktivität die Windungsanzahl bei konstant gehaltenem Windungsverhältnis änderbar ist.

Die Erfindung betrifft einen Elektronenstrahlröhren-Hochspannungsgenerator nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Gewöhnlich erfordert die Elektronenstrahl- bzw. ^r> Bildröhre eines Fernsehempfängers eine Gleich-Hochspannung von 7-25 kV.

Herkömmlicherweise werden zur Erzeugung einer derartigen Hochspannung eine Gleichrichtereinheit mit einem Zeilentransformator und einem Gleich-

1« richter-Ventil hoher Sperr-Durchbruchsspannung oder eine Spannungsvervielfacher-Gleichrichter-Einheit mit Greinacher- oder Kaskaden-Schaltung einschließlich eines Zeilentransformators und mehrerer Gleichrichter-Ventile und Kondensatoren verwendet.

^r> Insbesondere beim Einsatz derartiger Elektronenstrahlröhren-Hochspannungsgeneratoren im Farbfernsehempfänger muß die erzeugte Hochspannung möglichst konstant gehalten werden, d. h. ihre Änderungen dürfen nur innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs auftreten, da sonst Farbfehler entstehen.

Dabei sind die Hochspannungsänderungen um so kleiner, je höher die Ordnung der Resonanz-Harmonischen ist.

?^r> Beim ersteren obenerwähnten Hochspannungsgenerator ist an sich nachteilig, daß die große Windungsanzahl der Sekundärwicklung zu einem sehr großen Windungsverhältnis führt, das seinerseits die (verteilte) Eigenkapazität der Primärwicklung sehr groß

Jo macht, da diese in bezug auf die Sekundärwicklung vom Windungsverhältnis-Quadrat abhängt, so daß die Resonanzen höherer Harmonischer nur bis zur 3. Ordnung gehen.

Bei dem anderen eingangs erwähnten Elektronen-

i^ri strahlröhren-Hochspannungsgenerator ist zwar vorteilhaft, daß mit zunehmendem Spannungsvervielfachungsfaktor die erzeugten Hochspannungsimpulse kleiner werden können, so daß das Windungsverhältnis zwischen Primär- und Sekundärwicklung und damit die Eigenkapazität entsprechend verringert werden, also eine Resonanz von Harmonischen höherer Ordnung mit entsprechend geringen Hochspannungsschwankusigen ermöglicht wird, jedoch ist dabei nachteilig, daß die zahlreichen Kondensatoren der Gleichrichter-Einheit einen größeren Aufwand mit sich bringen.

Bei einem bekannten Elektronenstrahlröhren-Hochspannungsgenerator der eingangs genannten Art (vgl. DT-PS 902632) wird zwar durch die Unterteile lung der Sekundärwicklung die Eigenkapazität verringert, doch ist das Problem der Hochspannungs-Stabilisierung nicht angesprochen.

Schließlich ist ein Elektronenstrahlröhren-Hochspannungsgenerator bekanntgeworden (vgl. DE-AS

M 1805 499), bei der zur Erzielung einer Resonanz etwa der 5., 9. bzw. 13. Harmonischen die Sekundärwicklung des Zeilentransformators wenigstens annähernd dreieckförmig gewickelt ist, wobei die Basis des Dreiecks dem Transformatorkern am nächsten liegt, ins-

bo besondere die Sekundärwicklung in mindestens zwei stufenförmigen Schichten gewickelt ist, wobei die breitere Schicht dem Transformatorkern näherliegt, und die Sekundärwicklung mit der Primärwicklung insbesondere über einen abstimmbaren Parallelresonanzkreis verbunden ist.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, einen Elektronenstrahlröhren-Hochspannungsgenerator mit magnetischer Spannungsvervielfachung anzu-