DE2504515A1

DE2504515A1 - Schaltungsanordnung zur stromversorgung eines netzwechselspannungsgespeisten fernsehempfaengers

Info

Publication number: DE2504515A1
Application number: DE19752504515
Authority: DE
Inventors: Armando Campiono
Original assignee: Indesit Industria Elettrodomestici Italiana SpA
Current assignee: Indesit Industria Elettrodomestici Italiana SpA
Priority date: 1974-02-06
Filing date: 1975-02-04
Publication date: 1975-08-07
Also published as: FR2260242A1; NL7501384A; IT1004873B; GB1502362A; FR2260242B1

Description

Beschreibung Zum Patentgesuch

der Firma Indesit Industria Elettrodomestici Italiana S.p.A. Strada Piossasco Km, 17, Rivaita (Torino) / Italien

betreffend:

¹¹ Schaltungsanordnung zur Stromversorgung eines netzwechselspannungsgespeisten Fernsehempfängers "

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für die Stromversorgung eines Fernsehempfängers, bei der die gleichgerichtete Netzwechselspannung von einer Schaltstufe ¹¹ zerhackt " wird, welche von den Zeilenrücklauf impulsen gesteuert wird, die an der Primärwicklung des Hochspannungstransformators anliegen und geglättet wird durch einen Tiefpassfilter. Eine Schaltungsanordnung für Fernsehempfänger dieser Bauart ist beispielsweise in der italienischen Patentschrift 833.931 beschrieben.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf den Fall, bei dem die Schaltstufe zum Zerhacken der gleichgerichteten Spannung im wesentlichen von einem Silizium-Transistor gebildet

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wird, der in Mhe geschaltet ist und zugleich als Spannungsstabilisator wirkt. Schaltungsanordnungen dieses Typs sind beispielsweise in der Firmendruckschrift NTS 3721 der Firma ATES beschrieben ,sowie in der Firmenäruckschrift o673-loo der Firma Sescosem Italiana. In diesen Druckschriften ist angenommen, daß der Hochspannungstransformator auf die fünfte Harmonische abgestimmt ist. In der zweitgenannten Veröffentlichung heisst es: " Der für diesen Anwendungsfall gewählte Zeilentransformator wird auf die fünfte Harmonische abgestimmt. Dies beruht auf zwei Hauptgründen: das Regelsystem hat die Tendenz.hauptsächlich die Spannung zu stabilisieren, die an den Belägen des Kondensators C^ wiedergewonnen wird. Bei Änderung des Strahlstromes ändert sich, wegen des Innenwiderstandes der Hochspannungswicklung, der Wert dieser Spannung. Deshalb ist der erhebliche Vorteil evident, der sich durch Verwendung eines Transformators, der auf die fünfte Harmonische abgestimmt ist, ergibt. Dies bewirkt nämlich einen höheren Grad der Stabilisierung des Wertes der Hochspannung. Ein weiterer Vorteil rührt her von der vergrösserten Steilheit der Zeilenrücklaufimpulsflanken, was erheblich dazu beiträgt _f die Verlustleistung des Chopper-Transistors im Augenblick der Schaltzustandsänderung herabzus±zen. "

Aufgrund derartiger, oben wiedergegebener Erwägungen war es bisher üblich, die Abstimmung auf die fünfte Harmonische bei FErnsehempfängern vorzusehen, bei denen eine Stromversorgung dieser Bauart gewählt wurde.

Eine genauere Untersuchung des Problems hat jedoch gezedgb, daß die Spannungswellenform, die am Emitter des Netzspannungschopper- oder Zerhacker-Transistors erscheint, der wegen seiner Stabilisierungsaufgabe praktisch niemals gesättigt ist, in diesem Falle merkbar unvorteilhaft ist bezüglich der Verlustleistung des TRansistors selbst. Dieser

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Faktor bewirkt eine Erhöhung der Verlustleistung, die in der Praxis dazu führt, daß sie wesentlich grosser ist als die Verringerung, die theoretisch infolge der vergrösserten Flankensteilheit in Erscheinung treten sollte. Darüberhinaus hat sich auch gezeigt, daß die äquivalente Verringerung des Innenwiderstandes des Hochspannungstransformator s infolge der Abstimmung au-f die fünfte harmonische eigentlich nur massig ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Gattung für einen Fernsehempfänger zu schaffen, deren Betrieb völlig befriedigend ist, auch ohne Abstimmung des Hochspannungstransformators auf die fünfte harmonische, wobei man gleichzeitig eine erhebliche Verringerung der Verlustleistung des Zerhacker-Transistors erzielt und infolgedessen eine viel bessere Zuverlässigkeit.

Ausgehend von einer Schaltungsanordnung zur Stromversorgung eines netzspannungsgespeisten Fernsehempfängers mit' einem Hochspannungstransformator, an dessen Primärwicklung Zeilenrücklaufspannungsimpulse liegen, mit einem Gleichrichtungs-und Glättungsnetzwerk für die Netzwechselspannung, mit einer Schaltstufe, die von den Zeilenrücklaufimpulsen gesteuert ist, zum Zerhacken und Stabilisieren der gleichge-

richteten Wechselspannung bei einem wesentlich niedrigeren Wert und mit einem Tiefpassfilter zum Glätten der zerhackten Spannung, wird diese Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung daduch gelöst, daß die Charakteristiken des Transformators und der anderen Schaltungskomponenten derart bemessen sind, daß das Deckplateau der Spannungsimpulse im wesentlichen flach ist und diese Impulse während der Zeitperiode, in der der von der Schaltstufe durchgelassene Strom einen Wert hat, der grosser ist als die Hälfte seines Maximalwertes, einen mittleren Spannungswert Vm aufweist, dessen Verhältnis zum Spitzenwt
erfüllt.

Spitzenwert Vp dieser Impulse die Beziehung — ^£» o,85

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Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel und anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Figur zeigt den Stromlaufplan einer Hochspannungsversorgung für einen Fernsehempfänger gemäß der Erfindung, und

Figur 2 zeigt das Verhalten der Kollektor-Emitter-Spannung und des Emitterstromes des Chopper-Transistors in dem Falle, in dem der Hochspannungstransformator auf die fünfte Harmonische abgestimmt ist, während

Figur 3 das Verhalten der Kollektor-Emitter-Spannung und des Emitterstromes des Chopper-Transistors darstellt, in dem Falle, in dem der Hochspannungstransformator auf die dritte Harmonische abgestimmt ist.

In Figur 1 liegt an 1 die Netzwechselspannung, beispielsweise 22o V _ff. Diese Spannung 1 gelangt über den Hauptausschalter 2 des Empfängers an die Anode einer Gleichrichterdiode 3, deren Kathode über eine Reihenschaltung von zwei Begrenzerwiderständen 4 und 5 an den Kollektor eines Leistungs-NPN-Transistors 6 gelegt ist, der als Chopper-und Stabilisier-Transistor gleichzeitig dient. An den Verbindungspunkt der Widerstände 4 und 5 ist ein mit seinem anderen Belag an Masse geschalteter Glättungskondensator 7 gelegt. Der Emitter des Transistors 6 ist über einen Vorwiderstand 8 an ein Ende einer Wicklung 9 eines Hochspannungstransformators Io gelegt, der unter Berücksichtigung seiner Eigeninduktivität und seiner Streukapazitäten auf die dritte i^rmonische bezüglich der Grundfreguenz (Zeilenrücklaufimpulse) abgestimmt ist.

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Die Basis des Transistors 6 ist mit dem Kollektor eines NPN-Transistors 11 verbunden ,sowie mit einem Ende einer Parallelschaltung aus einem Kondensator 12 und einem Widerstand 13, deren anderes Ende über einen Begrenzerwiderstand 14 an das andere Ende der Wicklung 9 geschaltet ist. Parallel zur Wicklung 9 liegt eine Serienschaltung aus dem Widerstasä 14 mit einer Zenerdiode 15, deren Kathode mit dem Widerstand 14 selbst verbunden ist. Parallel zur Zenerdiode 15 liegt ein Kondensator 16, der als Filter für eventuelle unerwünschte Frequenzen dient. Parallel zur Wicklung 9 liegt ferner eine Serienschaltung aus einem Widerstand 17, einer Diode 18 und einem Kondensator 19, die ein Gleichrichter-und Glättungsnetzwerk bilden. Die Kathode der Diode 18 ist über einen Widerstand mit einem Ende eines Potentiometers 21 verbunden, dessen anderes Ende mit einem Ende der Wicklung 9, der Anode einer Diode 22 und über einen Rückkopplungswiderstand 23 mit dem Emitter des Transistors 11 verbunden ist.

Der Schleifer des Potentiometers 21 liegt an der Basis des Transistors 11.

Der Transformator Io besitzt noch weitere drei Wicklungen 25, 26 bzw. 27.

Die Wicklung 25 ist die Hochspannungswxcklung und eines ihrer Enden liegt an Masse, während das andere Ende mit der Anode einer Gleichrichterdiode 28 verbunden ist, deren Kathode an die zweite Anode der Bildröhre (nicht dargestellt) angeschlossen ist. Die Wicklung 26 ist eine Betriebswicklung, die an nicht dargestellte Schaltkreise angeschlossen ist.

Die Wicklung 27 ist die Primärwicklung des Transformators und besitzt eine Mittelanzapfung, an die die Kathode der Diode 22 gelegt ist. Ein Ende der Wicklung 27 ist mit dem

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— Ο ~"

Emitter eines PNP Transistors 29 verbunden, der den Zeilenendtransistor bildet.

Der Kollektor des Transistors 29 ist an Masse gelegt, während zwischen die Basis und dem Emitter die Sekundärwicklung eines Treibertransformators 3o geschaltet ist, an dessen Primärwicklungsklemmen 31 ein Treibersignal angelegt ist, erzeugt in an sich bekannter Weise. Zwischen den Emitter des Transistors 29 und Masse ist ein Kondensator 32 gelegt für die Grundabstimmung des Transformators Io, die Serienschaltung aus einem Entkopplungskondensator 33 mit einer Wicklung 34 der Horizontalablenkung eines Ablenksystems und ein Paralleldämpf ungsglied oder einer Recoverydiode 35, deren Anode an Masse gelegt ist.

Ein Kondensator 37 ist zwischen Masse und das andere Ende der Wicklung 27 gelegt, von der eine Gleichspannung 36 abgenommen wird, die verglichen mit der Netzspannung 1 niedrig ist und dazu dient, weitere (nicht dargestellte) Stufen des Empfängers zu versorgen.

Die in Figur 1 dargestellte Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt:

An die Primärwicklung 27 des Hochspannungstransformators Io sind die Zeilenrücklaufimpulse angelegt,und diese Impulse werden an der Wicklung 9 des Transformators Io abgenommen, abgestimmt auf die dritte Harmonische. Diese Impulse werden durch den Widerstand 14 und die Zenerdiode 15 begrenzt,durch das Netzwerk aus der Parallelschaltung von Kondensator 12 und Widerstand 13 differen alert,und angelegt an die Basis des Transistors 6, um diesen so nur während der Zeilenrücklaufzeit leitend zu machen. Dieser Transistor 6 jedoch, der die Netzspannung 1 in gleichgerichteter und geglätteter Form erhält,

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wird nicht gesättigt und sein Strom wird geregelt durch den Transistor 11 automatisch gemäß der Amplitude der Zeilenrücklauf impulse. Diese Impulse nämlich erzeugen über den Gleichrichter-und Glättungsschaltkreis, gebildet aus Widerstand 17, Diode 18 und Kondensator 19, eine Gleichspannung mit einer Amplitude proportional der Amplitude der Impulse selbst,und ein Teil dieser Spannung gelangt an die Basis des Transistors 11, um diesen aufzusteuern und damit auch den Transistor 6.

An dem Emitter des Transistors 6 liegen die Zeilenrücklaufimpulse, die an der Anzapfung der Wicklung 27 zur Verfügung stehen. Durch diese Anzapfung werden die Impulsspannungen, die an den Emittern der Transistoren 6 und 29 stehen,einander angepasst. Die Diode 22 dient zum Schutz des Transistors 6 gegen eventuelle Überspannungen an Wicklung 27. ,

Der höhere oder niedrigere Leitungsstrom des Transistors 6 lädt mehr oder weniger den Kondensator 37, der zusammen mit der Induktivität der Primärwicklung 27 die Spannung glättet, die von dem Transistor 6 selbst zerhackt worden ist.

Die Gleichspannung 36, die zerhackt und stabilisiert worden ist, relativ zur Netzspannung, wird neben der Speisung des TRansistors 29, wie oben erwähnt, auch als Spannungsquelle für weitere Stufen verwendet.

Im allgemeinen ist an den Belägen des Kondensators 37 eine Spannung von etwa 35 Volt vorhanden. Als Ergebnis der Stabilisierung hat die Amplitude der Impulse, die am Emitter des Transistors 6 liegen, die Tendenz konstant zu bleiben. Damit die Stabilisierung arbeiten kann, auch noch mit der minimal zulässigen Netzspannung 1, beispielsweise 195 Volt, darf der Transistor 6 in keinem Augenblick des Zeilenrücklaufes gesättigt sein. Infolgedessen steht bei der maximal zulässigen

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Neztspannung 1, beispielsweise 245 Volt, zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 6 eine Spannung, die in ihrem Minimum einen Wert von mindestens 5o Volt hat. Falls jedoch das Deckplateau der Zeilenimpulse nicht flach ist, kann in anderen Augenblicken des Zeilenrücklaufes diese Spannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter viel höher sein.

Die von dem TRansistor 6 abgegebene Leistung ist gegeben durch das Integral:

P = ( vidt worin ν die Spannung zwischen Kollektor und Emitter ist, _i der Emitterstrom und _t die Zeit, und

bei Annahme eines konstanten Stromes Jl wird

P = IJ vdt = I xV'm

worin Vm die mittlere Emitter-Kollektor-Spannung in einer bestimmten Zeitperiode angibt. Es ist deshalb offensichtlich, daß es erforderlich ist, die mittlere Spannung Vm so niedrig wie möglich zu halten, um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten, und dies wird erzielt, wenn das Deckplateau der Zeilenpulse so flach wie möglich ist,d.h. wenn bei durchgeschaltetem Transistor das Verhältnis zwischen der mittleren Spannung Vm und der Spitzenspannung Vp des Impulses nahe bei 1 liegt.

In Figur 2 sind die Wellenformen der Kollektor-Emitter-Spannung Vce und des Emitterstromes Ie von Transistor 6 im Falle gezeigt, daß der Transformator Io auf die fünfte harmonische abgestimmt ist. In Figur 3 sind dieselben Wellenformen wie in Figur 2 für den Fall dargestellt, daß der Transformator

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auf die dritte Harmonische abgestimmt ist. Man kann sofort erkennen, daß die Wellenformen von Figur 3 günstiger sind im Hinblick auf kleineren Leistungsumsatz durch den Transistor 6 selbst. Messungen, die Im Falle der Schaltungsanordnung nach Figur 1 zunächst unter Abstimmung des Transformators Io auf die fünfte Harmonische und dann auf die dritte Harmonische durchgeführt wurden, hatten die Ergebnisse mit einer Versorgungsspannung 1 von 242 V _ff und einem Strahlstrom gleich o,4 inA:

Abstimmung auf die fünfte Harmonische: Verlustleistung des Transistors 6, P = 2o Watt; Temperaturanstieg im Falle des Transistors 6,At = 72 °C.

Abstimmung auf die dritte Harmonische: Verlustleistung des Transistors 6, P = 13 Watt; Temperaturanstieg im Falle des Transistors 6,At = 52°C.

Das Kühlblech des Transistors 6 bestehend aus einer Platte geschwärzten Aluminiums mit einer Dicke von 3 mm und einer

2
Fläche von 68 cm .

Bei Abstimmung auf die fünfte Harmonische war das Verhältnis

^ = ^ = o,76; im Falle der Abstimmung auf die dritte vp δοο 215

Harmonische war dieses Verhältnis -jr— = o,93.

Der mittlere Wert Vm wurde in der Zeitperiode berechnet, in der der Emitterstrom gleich oder grosser als 5o% des Maximalwertes war (Breite der Stromimpulse bei 5o% der Amplitude) . Diese Zeitperiode betrug 7,5 ,u see. und war in beiden Fällen im wesentlichen gleich. Bei Abstimmung des Transformators auf die dritte Harmonische ergab sich ein Anstieg des Äquivalenzwiderständes des EAT Generators von etwa 3,5 Mohm auf 4 Mohm. Dies wäre durchaus akzeptable, da es

- Io 509832/0790

- Io —

praktisch eine mittlere Verringerung der EAT von nur loo-15o Volt bedeutete; die Abitiessungsanderungen des Bildes bei Änderung der Helligkeiten verschlechterten sich ebenfalls von 2% auf etwa 3%. Dieser Nachteil wurde behoben durch Hinzufügen, des Widerstandes 23, der in den bis dahin durchgeführten Messungen noch fehlte. Mit einem Wert des Widerstandes 23 von 4,7 Ohm wurden die Abmessungsänderungen des Bildes wieder auf 2% zurückgeführt mit dem Nachteil eines weiteren geringfügigen Anstiegs des Äguivalenzwiderstandes des EAT Generators, der jedoch keine praktische Bedeutung hatte.

In der nachfolgenden Tabelle sind nur zu Informationszwecken die Werte der Komponenten der Schaltungsanordnung nach Figur 1 in einer Ausführungsform, wie oben beschrieben, aufgelistet:

WIDERSTÄNDE	8,2 Ohm	KONDENSATOREN	7	= 22o,uF	DIODEN	= BY 127	= ZD 15
4 =	Io Ohm			3	= BA 129	TRANSISTOREN
5 =	6,8 Ohm	12	= 6,8 nF	18	= BA 129	6 =
8 =		16	= 4,7 nF	22	= TV 18	11 =
	18o Ohm	19	= lO yUF	28	= AY Io2	29 =
13 =	27 Ohm 22o Ohm	U) U) U) NJ	= 39 nF = 2,7 _/UF	35	ZENERDIODE^	= BU 12o
14 = 17 -	4,7 Kohm	37	= 47o -uF		= BC 377
2o =	4,7 Ohm			15	= AU 1ο6
23 =

-■ 11 -

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POTENTIOMETER 21 = 5oo Ohm

lo: Transformator abgestimmt auf die dritte Harmonische mit den folgenden Wicklungen:

Drahtdurchmesser ο,25 mm

" o,12 mm

" o,25 mm

" ο, 6 mm

2 Kern aus Ferroxcube 3C6 Querschnittsfläche 1,7 cm .

Luftspalt 2 χ ο,2 mm.

Aus der obigen Beschreibung ergeben sich klar die Vorteile bezüglich der Zuverlässigkeit bei Verwendung der beschriebenen Schaltungsanordnung.

9 -	3	Windungen
25 -	142o	11
26 -	67	Il
27 -	3o	Il

( Patentansprüche )

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Claims

Patentansprüche

l/Schaltungsanordnung zur Stromversorgung eines netzwechselspannung gespeisten Fernsehempfängers mit einem Hochspannungstransformator, an dessen Primärwicklung Zeilenrücklauf Spannungsimpulse liegen, mit einem Gleichrichtungs-und Glättungsnetzwerk für die Netzwechselspannung, mit einer Schaltstufe, die von den Zeilenrücklauf impulsen gesteuert ist, zum Zerhacken und Stabilisieren der gleichgerichteten Wechselspannung bei einem wesentlich niedrigeren Wert, und mit einem Tiefpassfilter zum Glätten der zerhackten Spannung', dadurch gekemzeichnet, daß Charakteristiken des Trans— formators und der anderen Schaltungskomponenten derart bemessen sind, daß das Deckplateau der Spannungsimpulse im wesentlichen flach ist und diese Impulse während der Zeitperiode,in der der von der Schaltstufe dur enge las s.ene Strom einen Wert hat, der grosser ist als die Hälfte seines Maximalwertes, einen mittleren Spannungswert Vm aufweisen, dessen Verhältnis zum Spitzenwert Vp dieser Impulse die Beziehung =■=— ^> o,85 erfüllt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Schaltstufe einen Transistor (6) umfasst und dieser Transistor im wesentlichen ungesättigt bleibt bei normalen Betriebsbedingungen des Netzwerkes.
3. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefpassfilter im wesentlichen von mindestens einem Teil der Primärwicklung des Hochspannungstransformators und einem Kondensator gebildet ist.

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4. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungstransformator auf die dritte Harmonische abgestimmt ist.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstufe einen ersten Leistungstransistor in Serienschaltung zwischen dem Gleichrichternetzwerk und dem Tiefpassfilter umfasst.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn-" zeichnet, daß die Durchschaltzeit des ersten Transistors mittel der Zeilenrücklaufimpulse gesteuert ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeilenrücklaufimpulse, welche den ersten Transistor steuern, amplitudenstabilisiert sind.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeilenrücklaufimpulse mittels einer Zenerdiode amplitudenstabilisiert sind.
9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche von 6"-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeilenrücklaufimpulse differenziert sind.
10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche von 5-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchschaltung des ersten Transistors von einem zweiten Transistor (11) gesteuert ist, der als Gleichstromverstärker arbeitet.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Transistor in Emitter-Basis-Schaltung angeschlossen ist.

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12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in die Emitter-Basis-Schaltung des zweiten Transistors ein Rückkopplungswiderstand gelegt ist.
13. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefpassfilter mit Niederspannung betriebene weitere Schaltkreise des Fernsehempfängers speist.

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