DE2505367B2

DE2505367B2 - Thyristor-Sägezahnschaltung mit Netztrennung

Info

Publication number: DE2505367B2
Application number: DE19752505367
Authority: DE
Inventors: Guenter 2083 Halstenbek Benner; Gerd Onken; Walter Otten
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1975-02-08
Filing date: 1975-02-08
Publication date: 1978-04-27
Also published as: DE2505367C3; IT1057135B; FR2300475A1; JPS51104210A; AU1079276A; ES444949A1; FR2300475B3; DE2505367A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Sägezahnstromes in einer (ersten) Induktivität, insbesondere für die Zeilenablenkung in einem Fernsehempfänger, bei der die Speiseenergie in periodischen Intervallen über eine Lade-Induktivität und über eine Anordnung mit gesteuerten Schaltern der ersten Induktivität zugeführt wird, wobei zwischen dem Kreis der Speisequelle und dem Kreis der

ersten Induktivität eine galvanische Trennung besteht

Bei Schaltungen dieser Art enthält die Anordnung vor der den Sägezahnstrom führenden Induktivität, z. B. dem Zeilen-Ablenktransformator einer Fernsehbildröhre, einen über eine Lade-Induktivität gesteuerten ersten Schalter und einen über die Reihenschaltung wenigstens eines Kondensators und einer Kommutierungsspule angeschlossenen zweiten Schalter, welche Schalter aus der Parallelschaltung eines gesteuerten Elementes, z. B. eines Thyristors, und einer in entgegengesetzter Richtung leitenden Diode bestehen können.

Bei einer solchen Schaltung mit Netztrennung (vgl. DT-OS 22 33 249) wird die Kommutierungsspule durch einen Transformator gebildet, der die Netztrennung des Sägezahnstromkreises bewirkt; der erste Schalter ist mit der Gleichspannungsquelle galvanisch verbunden.

Um die Wärme der Schalterelemente gut abführen zu können, ist es erwünscht, daß diese metallisch verbunden werden können mit dem Chassis des Gerätes, das zu dem vom Netz abgetrennten inneren Stromkreis gehört Es ist daher erwünscht, möglichst viele weitere Elemente, insbesondere den ersten Schalter, vom äußeren Netz abzutrennen. Man erhält dann auch dec Vorteil, daß die zugehörigen Steuerkreise auf das Geräte-Chassis bezogen sind, so daß die Zahl der für die Steuerung erforderlichen Trenntransformatoren minimal ist.

Diese Bedingungen werden erfüllt, wenn gemäß der Erfindung die Lade-Induktivität gebildet wird mit einem Transformator, dessen Primärwicklung über einen (dritten) gesteuerten Schalter periodisch an die Speisequelle angeschaltet wird und dessen Sekundärwicklung über eine Diode an die Schalteranordnung mit der ersten Induktivität angeschlossen ist, wobei die Sekundärwicklung in einem Schwingungskreis (mit Kondensator) liegt, in dem die über die Diode nicht abgenommene Energie bis zum folgenden Schließungsintervall des (dritten) Schalters zurückschwingt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert, in der

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung und

F i g. 2 eine dazugehörige Ersatzschaltung zeigen;

F i g. 3 gibt zur Erläuterung der Funktion einige Zeitdiagramme wieder.

In F i g. 1 wird von Netzklemmen 1 die Wechselspannung von z. B. 220 V — ohne Netztransformator — einem Brückengleichrichter 2 zugeführt, so daß an einem Ladekondensator 3 eine gleichgerichtete Speisespannung entsteht. Deren positiver Pol ist über eine erste Hilfs-Induktivität 4 und die Primärwicklung 5 eines Leistungs-Trenntransformators β mit der Anode eines Thyristors 7 verbunden, dessen Kathode an den negativen Pol der Speisequelle angeschlossen ist, und dessen Steuerelektrode von der Sekundärwicklung S eines Steuer-Trenntransformators 9 gegenüber der Kathode angesteuert wird. Die Primärwicklung 10 des Steuertransformators 9 liegt an dem Kollektor eines pnp-Transistors 11, dessen Kathode an eine positive Hiifsspannungsquelle angeschlossen ist, die an einem Ladekondensator 12 gegenüber der Geräte-Masse auftritt. Der Kondensator 12 wird über eine Diode 13 aus der Sekundärwicklung 14 eines Trenntransformators 15 gespeist, dessen Primärwicklung 16 mit den Wechselspannungsklemmen 1 verbunden ist.

Die Sekundärwicklung 20 des Leistungs-Trenntransformators 6 bildet zusammen mit einem Kondensator 21 einen Schwingungskreis, dessen eine Seite an der

Geräte-Masse liegt und dessen andere Seite über eine zweite Hilfs-Indufctivität 22 an die Anode einer Diode 23 angeschlossen ist, deren Kathode am ersten Schalter der Sägezahnstrom-Anordnung liegt. Dieser Schalter besteht aus der Parallelschaltung eines Thyiistors 24, dessen Kathode an Masse liegt, und einer in entgegengesetzter Richtung parallelliegenden Diode 25.

Die Kathode der Diode 23 ist weiter über eine Kommutierungsspule 28 und die Reihenschaltung zweier Kondensatoren 29 und 30 mit der ersten Induktivität 3] verbunden, zu der eine Streukapazität 32 parallel und ein Kondensator 33 in Reihe liegt Zwischen dem Verbindungspunkt der Kondensatoren 29 und 30 und Masse ist ein weiterer Kondensator 34 wirksam. Parallel zur Induktivität 31 liegt ein zweiter Schalter, der, wie der erste, aus der entgegengesetzten Parallelschaltung eines Thyristors 35 und einer Diode 36 besteht.

Die Sägezahnstrom-Anordnung mit den beiden Schaltern, die von einer Ansteuer- und ggf. Regel-Einheit 38 gesteuert werden, ist im Prinzip von bekannter Art, so daß sich eine nähere Erläuterung erübrigt.

Die Speisung der Ansteuereinheit 38 erfolgt von der am Kondensator 12 auftretenden Gleichspannung. Es werden Impulse der Basis des Transistors 11 zugeführt, dessen Kollektorstrom über den Transformator 9 Steuerimpulse dem Thyristor 7 zuführt, der als (dritter) Schalter impulsartig Strom führt. — Der Steuertransformator 9 kann auch unmittelbar aus der Ansteuer-Einheit 38 gespeist werden.

Nach der Erfindung werden so durch die Primärwicklung des Transformators 5 Impulse der Speiseenergie, z. B. in der Größenordnung von 200 W bei einer Frequenz von 15 625 Hz, zugeführt. Diese Impulse werden auf die Sekundärseite 20 übertragen und über die Diode 23 in der Sägezahnstrom-Schaltung zur Energiezufuhr wirksam gemacht. Durch die Diode 23 wird erreicht, daß am ersten Schalter 24,25 nur positive Spannungen auftreten, so daß nicht über die Diode 25 ein unerwünschter Stromfluß auftreten kann.

Durch den mit dem Transformator 6, insbesondere seiner Steuinduktivität, und dem Kondensator 21 gebildeten Schwingungskreis wird erreicht, daß, wenn der Thyristor 7 leitfähig gesteuert wurde, an seiner Anode eine Schwingung auftritt, die die Form einer Sinushalbwelle aufweist und schließlich einen negativen Wert annimmt, so daß der Thyristor 7 wieder gesperrt wird.

Der Ansteuereinheit 38 werden Synchronisierimpulse 40 zugeführt, ggf. ein ganzes Fernsehsignal, dessen Impulse in der Ansteuereinheit 38 abgetrennt werden. Die Ansteuereinheit 38 kann weitere Schaltimpulse liefern; ihr können, z.B. bei 41 und/oder 42, auch Meßwerte zugeführt werden, z. B. abhängig von dem Strom oder der Spannung eines an die Induktivität 31 angekoppelten Geräteteiles, etwa des Hochspannungs-Gleichstromes einer Fernsehbildröhre. Durch diese Meßwerte kann dann die Phasenlage der von der Ansteuereinheit 38 abgegebenen Impulse, die normalerweise synchron liegen können, gegenseitig verschoben werden, um die gewünschte Regelung zu erreichen. So lassen sich auch Netzspannungsschwankungen, ggf. Brumm, in ihrem Einfluß auf den Sägezahnstrom ausgleichen.

In dieser Schaltung wird vom Netzgleichrichter 2 eine beträchtliche Energie zur Induktivität 31 übertragen. Da hierbei das Zuführen von Energie mittels des Thyristors 7 über den Transformator 6 und die Energieaufnahme

der Sägezahnschaltungsanordnung praktisch gleichzeitig erfolgt, ist es nicht erforderlich, daß die Gleichspannungsquelle (Kondensator 3) für diese Frequenz gut gesiebt ist.

Die Haaptinduktivität des Transformators 6 ist gegenüber der Streuinduktivität, die insbesondere für die Schwingung mit dem Kondensator 21 maßgebend ist, etwa 5 bis 30 mal so groß. Mit der ersten Hilfsinduktivität 4 kann der Spitzenstrom des Thyristors 7 eingestellt werden.

Mit der zweiten Hilfsinduktivität 22 läßt sich die Stromabnahme im sekundären Schaltungsteil beeinflussen derart, daß der Bereich eingestellt werden kann, in dem die Spannung an der Anode des Thyristors 7 negativ ist: Das ist notwendig, um dem vorher stromleitenden Transistor eine ausreichende Erholungszeit für den Abbau der Ladungsträger zu ermöglichen, damit bei ansteigender positiver Spannung nicht ein unerwünschtes Zünden erfolgt

F i g. 2 zeigt ein Ersatzschaltbild des Ausführungsbeispieles nach F i g. 1. Die Schaltung arbeitet wie folgt:

Wenn der durch den Thyristor 7 gebildete dritte Schalter geschlossen wird, wird die Speisequelle von z. B. 280 Volt vom Kondensator 3 an den Transformator 6 und damit über Längsinduktivitäten an den Kondensator 21 angelegt. Diese Längsinduktivitäten werden gebildet durch die Streuinduktivitäten des Transformators 6 und ggf. zusätzlich eingeschaltete, evtl. einstellbare Induktivitäten, wie die in F i g. 1 im Primärkreis angegebene Spule 4. Bei Stromimpulsen mit einer Wiederholungsfrequenz von 15 625 Hz und einer Breite von etwa 10% der Periode betrug die Summe der Streuinduktivitäten etwa 0,5 mH; die Querinduktivität des Transformators lag bei 3 mH. Das Übersetzungsverhältnis von der Wicklung 5 auf die Wicklung 20 war 1 :1,2. Der Kondensator 21 kann in der Größenordnung von 50 nF liegen.

Nach dem Schließen des dritten Schalters 7 fließt durch die Primärwicklung ein in Fig.3a dargestellter impulsförmiger Strom I₇, z. B. mit einem Spitzenwert von 5 Ampere. Dadurch wird die in F i g. 2b dargestellte Spannung am Kondensator 21 von einem etwa +200 V betragenden Wert auf —550 V umgeladen. Im anschließenden Schwingungsintervall müßte der Strom h in umgekehrter Richtung vom Kondensator 21 zur Batterie fließen: der Thyristor 7 öffnet also.

Danach setzt mit dem Kondensator 21 und der sekundärseitigen Wicklungsinduktivität des Transformators 6 eine Schwingung ein, deren Periode etwa der Impulsperiode der angeschlossenen Ablenkschaltung entspricht. Die Spannung U₂\ schwingt gemäß F i g. 3b von dem negativen Wert auf einen positiven Wert hinüber.

In diesem Hinlaufteil der Ablenkung ist der zweite Schalter 35, 36 geschlossen, so daß lediglich die Kommutierungsinduktivität 28 und eine Kapazität 29', die die Kapazitäten 29, 30 und 34 umfaßt, wirksam ist Sobald die Spannung U₂\ am Kondensator 21 die an der Kapazität 29' stehende Spannung übersteigt, öffnet die Diode 23, und über die Längsinduktivitäten 22 und 28 fließt ein Ladestrom zur Kapazität 29'. Der in Fig.3c dargestellte Diodenstrom /23 zeigt daher einen Impuls A. Dadurch wird Energie aus dem mit dem Kondensator 21 gebildeten, von der Speisequelle 3 über den Schalter 7 gespeisten Schwingungskreis zum Kondensator 29' und damit in die an sich bekannte Ablenkschaltung hinein übertragen. — Sobald kein Ladestrom mehr fließt, öffnet die Diode 23, die dann energielosen Induktivitä-

ten 22 und 28 bleiben in Ftuhe, und an der Diode 23 ist lediglich die Differenz der Spannungen am Kondensator 21 und an der Kapazität 29' wirksam; dieser Wert kann z. B. —250 V betragen, weil die positive Spannung gegen Erde am Kondensator 29' um diesen Betrag höher ist als die Spannung Lfo am Kondensator 21.

Im Rücklaufintervall der Ablenkschaltung wird der Schalter 24, 25 geschlossen (die Wirkungen im Ablenkteil rechts von diesem ersten Schalter sind bekannt und hier nicht weiter zu erörtern). Da aber die Spannung U₂\ am Kondensator 21 positiv gegenüber dem Bezugspotential, der Gerätemasse, ist, öffnet die Diode 23 wieder, und die links von der Diode 23 gezeichneten Schaltungsteile führen eine Schwingung aus, wobei im Diodenstrom fa ein (zweiter) Impuls B auftritt (F ig. 3c).

Das Schließen des Rücklaufschalters 24, 25 durch Zünden des Thyristors 24 erfolgt im allgemeinen früher als das Schließen des dritten Schalters 7; der in F i g. 3c dargestellte Stromimpuls durch die Diode 23 setzt also früher ein. Kurz danach wird dann auch der Schalter 7 geschlossen und von der Speiseseite her Energie zugeführt, wodurch die Spannung am Kondensator 21 weiter in negativer Richtung umgeladen wird.

Die Größen der Stromimpulse A und B können durch Bemessung der Längsinduktivitäten 4 und 22 in gewissen Grenzen eingestellt werden.

Wenn infolge der Schwingung mit dem Kondensator 21 die Richtung des Stromes durch den Transformator 6 umgekehrt und infolgedessen der Thyristor 7 nicht mehr leitet, so daß der in Fig. 3a dargestellte Strom /7 Null wird, soll die am Thyristor 7 auftretende Spannung längere Zeit negativ bleiben, damit die durch den Vorwärtsstrom gebildeten Ladungsträger verschwinden und bei wieder positiv werdender Spannung nicht eine ungesteuerte Zündung erfolgen kann. Dieser negativ gehende Teil kann mit Hilfe der zusätzlichen Induktivitäten, insbesondere der Induktivität 4, eingestellt werden. — Die Induktivität 22 wirkt sich mehr auf die gegenseitige Lage und die Amplitude der Impulse des Stromes /23 durch die Diode 23 aus.

Der Kondensator 21 kann auch an eine Anzapfung der Wicklung 20 angeschlossen werden; damit kann in üblicher Weise die Spannungs- bzw. Strombelastung dieses Kondensators verändert und ggf. auf die in Erscheinung tretenden Längsinduktivitäten Einfluß genommen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Sägezahnstromes in einer (ersten) Induktivität (31), insbesondere für die Zeilenablenkung in einem Fernsehempfänger, bei der die Speiseenergie in periodischen Intervallen über eine Lade-Induktivität und über eine Anordnung mit gesteuerten Schaltern der ersten Induktivität zugeführt wird, wobei zwischen dem Kreis der Speisequelle und dem Kreis der ersten Induktivität eine galvanische Trennung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Lade-Induktivität gebildet wird mit einem Transformator (6), dessen Primärwicklung (5) über einen (dritten) gesteuerten Schalter (7) periodisch an die Speisequelle (2, 3) angeschaltet wird und dessen Sekundärwicklung (20) über eine Diode (23) an die Schalteranordnung (25 bis 36) mit der ersten Induktivität (31) angeschlossen ist, wobei die Sekundärwicklung (20) in einem Schwingungskreis (mit Kondensator 21) liegt, in dem die über die Diode (23) nicht abgenommene Energie bis zum folgenden Schließungsintervall des (dritten) Schalters (7) zurückschwingt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Primärwicklung (5) des Transformators (6) eine ggf. abgleichbare, erste Hilfsinduktivität (4) eingeschaltet ist

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis-Kondensator (21) an eine Anzapfung der Transformator-Sekundärwicklung (20) angeschlossen ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Sekundärwicklung (20) des Transformators (6) eine zweite Hilfsinduktivität (22) eingeschaltet ist

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärwicklung (20) ein Kondensator (21) parallel liegt derart, daß während des Intervalles, in dem der erste Schalter (7) geschlossen ist, an der Sekundärseite des Transformators (6) eine etwa kosinusförmig verlaufende Spannungs-Halbwelle auftritt (F ig. 3b).

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schalter (7) ein Thyristor ist, dessen Steuerelektrode über einen Trenntransformator (9) von einer Ansteuerschaltung (38) etwa im Takte zugeführter Synchronimpulse (40) betätigt wird.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung gespeist wird von einem einen Kondensator (3) ladenden Gleichrichter (13), der über einen Trenntransformator (15) an das Wechselstromnetz (1) angeschlossen ist.