DE2526823C2

DE2526823C2 - Spannungsvervielfacheranordnung

Info

Publication number: DE2526823C2
Application number: DE19752526823
Authority: DE
Inventors: Werner 8500 Nuernberg Bauer
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1975-06-16
Filing date: 1975-06-16
Publication date: 1979-12-20
Also published as: DE2526823A1; DE2526823B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannungsvervielfacher* anordnung zur Erzeugung einer hohen Gleichspannung, die nach Art einer Greinacher-Schaltung aus Dioden und Kondensatoren gebildet ist, wobei zwei Reihenschaltungen aus jeweils zwei Kondensatoren durch Metallisierungen auf einer Keramikplatte gebildet sind, bei welcher jeweils zwei Metallisierungen auf der einen Oberfläche der Keramikplatte jeweils einer sich über wenigstens einen Teil der beiden Metallisierungen erstreckenden Metallisierung auf der anderen Oberfläche gegenüberliegen.

Eine solche Spannungsvcrvielfacheranordnung ist bereits aus der DE-OS 23 56 477 bekannt. Dort ist eine dünne Keramikplatte auf beiden Flächen und zwei gegenüberliegenden Kanten metallisiert. Die Metallisierung ist durch eine geschlossene, um die metallisierten Kanten herum verlaufende Spur und durch drei dazu senkrecht verlaufende Spuren, von denen zwei auf der vorderen Fläche in der Nähe der metallisierten Kanten und eine in der Mitte der hinteren Fläche angeordnet sind, unterbrochen. Dadurch ergeben sich Paare von Kondensatorelektroden, welche untereinander durch die Metallisierung bzw, durch auf der vorderen Fläche angeordnete Dioden zu einer vierstufigen Gleichspannungskaskade nach Art einer Greinacher-Schaliung verbunden sind.

Diese Spannungsvervielfacheranordnung weist zwar gegenüber anderen bekannten Anordnungen den

ίο Vorteil auf, daß sie besonders raumsparend ausgebildet ist. Nachteilig hierbei ist jedoch, daß sie sich infolge der erforderlichen Metallisierung der Plattenkanten nur schwer und technisch aufwendig herstellen läßt. Weiterhin ist es von Nachteil, daß sich während des

'5 Gebrauchs der Spannungsvervielfacheranordnung leicht eine Beschädigung der metallisierten Plattenkanten einstellt und dann eine gute Kontaktierung nicht mehr gewährleistet ist.

Es hat sich darüber hinaus als nachteilig erwiesen, daß diese Spannungsvcrviclfachcranordnung infolge ihres speziellen Aufbaus auf eine vierstufige Gleichspannungskaskadc fixiert ist. Sie ist demzufolge nicht stufenweise erweiterungsfähig und kann daher nur einem begrenzten Anwendungsbereich genügen. So wird beispielsweise eine Spannungsvcrviclfachcranordnung in Fernsehgeräten zur Erzeugung der Bildröhrenspannung aus der Rüekschlagspitzenspannung vom Zeilentransformator des Fcrnschgcräies betrieben. Um die erforderliche Bildröhrenspannung, die bei Farbbildröhren bis zu 30 kV betragen kann, zu erzeugen, muß wenigstens eine Spannungsverdreifachung vorgenommen werden, wozu eine fünfsiufigc Glcichspannungskaskiide benötigl wird, weil die Rüeksehlagspilzcnspannung praktisch nur aus positiven Halbwcllcn besteht.

Die bekannte Spannungsvcrviclfacheranordnung kann also in diesem Anwendungsfall nicht eingesetzt werden. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Spannungsvcrvielfacheranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen. welehc-?incrsc':is raumsparend angeordnet, andererseits ohne Schwierigkeit und technisch einfach herstellbar ist. bei weicher im Betrieb keine Beschädigung der Metallisierung eintreten kann, und welche darüber hinaus auf beliebige Kaskadcnstufcn erweiterbar ist. um einem möglichst weiten Anwendungsbereich /u genügen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei wenigstens einer der durch die Metallisierungen auf der Keramikplatte gebildeten zwei Reihenschaltungen aus Kondensatoren von den zwei Metallisierungen auf der einen Oberfläche mindestens eine so weit verlängert ist, daß sie ihrerseits einer zusätzlich auf der anderen Oberfläche vorgesehenen Metallisierung gegenüberliegt.

Bei einer solchen Anordnung ist die nur schwierig herstellbare Metallisierung der Plallcnkantcn nicht erforderlich. Diese miniaturisierte Anordnung ist technisch einfach herstellbar, da lediglich einzelne Metallisierungen auf die Oberflächen der Keramikplatte aufzubringen sind. Auch eine Beschädigung der Metallisierungen während des Betriebes im Zusammenhang mit einer Unterbrechung der elektrischen Kontakte der Metallisierungen kann praktisch nicht eintreten. Die Anordnung ist darüber hinaus auf beliebige Kaskadcnstufcn erweiterbar.

Eine Erweiterung der Anordnung als vorteilhafte Ausgestaltung des Gegenstandes des Patentanspruchs I wird dadurch vorgenommen, cliiLS in beliebiger Vielzahl Metallisierungen in wechselnder Folge auf beiden

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Oberflächen vorgesehen sind, welche jeweils so weit verlängert sind, daß dem verlängerten Teil wenigstens ein Teil der auf der anderen Oberfläche vorgesehenen Metallisierung gegenüberliegt, und daß dem verlängerten Teil der letzten Metallisierung der Folge eine zusätzliche Metallisierung gegenüberliegt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Patentanspruchs I sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert; es zeigt

Fig. I das elektrische Schaltbild einer fünfstufigen Gleichspannungskaskade,

F i g. 2 die Spannungsvervielfacheranordnung in sehemalischer Darstellung im Grundriß in einer Ausführung als fünfstufige Gleichspannungskaskadc.

Gemäß der Fi g. I sind mit I und 2 die wcchsclspannungsseitig angeordneten, mit 3, 4 und 5 die gleichspannungsscitig angeordneten Kondensatoren und mit 6, 7, 8, 9 und 10 die Dioden der Spannungsvervielfacheranordnung bezeichnen Die Kondensatoren und Dioden sind zu einer fünfsusfigen Glcichspannungskaskade in Grcinaeher-Schaltung zusammengcschaltet, wie sie in Fernsehgeräten zur Erzeugung der Bildröhrenspannung verwendet wird. Mit II, 12, 13 und 14 sind die elektrischen Anschlüsse der Spannungsvcrvielfacheranordnung bezeichnet, und zwar mit 11 der Anschluß für die Eingangsspanniuig, mit 12 der Anschluß für die Ausgangsspannimg, mit 13 der Anschluß für die Fokiissieriingsspannung im Fernsehgerät und mit 14 der Anschluß für das elektrische Masscpotcntial.

Gemäß der F i g. 2 ist mit 15 eine dünne Keramikplatte bezeichnet. Die Keramikplatte 15 dient als Träger der Spanniingsvcrviclfacheraiiordnung und stellt das Dielektrikum der zu bildenden Kondensatoren I bis 5 dar. Aiii die eine Oberfläche 151 der Keramikplatte 15 sind auf der einen Seite hintereinander und in einem Absland zueinander zwei Metallisierungen 16 und 17. und aiii der anderen Seile, geirennl durch einen unmeiallisierlen Bereich 18 aiii der Keramikplatte, ebenfalls hintereinander und in einem Absland zueinander zwei Metallisierungen 19 und 20 aufgebracht. Auf der anderen Oberfläche 152 der Keramikplatte 15 sind, den Metallisierungen 16 und 17 gegenüberliegend, eine Metallisierung 21 sowie, dem einen Teil der Metallisierung 19 gegenüberliegend, eine Metallisierung 22. und dem anderen Teil der Metallisierung 19 und der Metallisierung 20 gegenüberliegend, in einem Abstand zu der Metallisierung 22 eine Metallisierung 23 angeordnet. Diese Metallisierungen sind aus einem elektrisch gut lcilfähigcn Material gebildet.

Die Metallisierung 21 auf der einen Seite der Oberfläche 152 der Keramikplatte 15 erstreckt sich, wie in der Fig.2 dargestellt, als zusammenhängende, leitende Schicht über den gesamten Flächenbereich der beiden Metallisierungen 16 und 17 auf der Oberfläche 151. Die Metallisierung 21 muß aber wenigstens Teilen der beiden Flächen der Metallisierungen 16 und 17 gegenüberliegen, da sie die gemeinsame Elektrode für die Kondensatoren 1 und 2 bildet. Die Metallisierung 16 bildet die zweite Elektrode des Kondensators I und die Metallisierung 17 die /weile Elektrode des Kondensators 2. _6j

Die Metallisierung 19 auf der anderen Seite der Oberfläche 151 der Kcram.Kplatle 15 erstreckt sich als zusammenhängende leitende Schicht, wie in der Fig. 2

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45 dargestellt, über den gesamten Flächenberejeb der Metallisierung 22 und einen Teil des Fläehenbereichs der Metallisierung 23 &uf der Oberfläche 152; sie muß wenigstens Teilen der beiden Flächen der Metallisierungen 22 und 23 gegenüberliegen. Pie Metallisierung 19 bildet die gemeinsame Elektrode für die Kondensatoren 4 und 5, die Metallisierung 22 die zweite Elektrode des Kondensators 5,

Die Metallisierung 23 erstreckt sich nun ihrerseits als zusammenhängende leitende Schicht, wie in der Fig. 2 dargestellt, über einen Teil des Flächenbereichs der Metallisierung 19 und über den gesamten Flächenbereich der Metallisierung 20 auf der Oberfläche 151. Die Metallisierung 23 muß wenigstens Teilen der beiden Flächen der Metallisierungen 19 und 20 gegenüberliegen, da sie die gemeinsame Elektrode für die Kondensatoren 3 und 4 bildet. Die Metallisierung 20 bildet die zweite Elektrode des Kondensators 3.

Die Flächcnausdehnungen der Metallisierungen sollen nicht auf die in der Fig. 2 darg; wellten Formen beschränkt sein, sondern sie sollen als jev-'cils zusammenhängende Schicht unter Berücksichtigung eines hinsichtlich der Spannungsfestigkcii der Spannungsvcrviclfachcranordniing gegebenen Abstands zueinander eine möglichst große Fläche auf der Keramikplatte bedecken und sich auch in möglichst großen Flächenbereichen gegenüberliegen.

Auf der Keramikplatte 15 sind in derem unmetallisicrten Bereich 18, also im Bereich zwischen den Metallisierungen 16, 17,21 und den Metallisierungen 19, 20. 22, 23. zwei Öffnungen 24 und 25 angeordnet. Die Öffnungen 24, 25 müssen wenigstens so groß sein, daß ein Anschlußdraht einer Diode hindurchgeführt werden kann. Sie dienen dazu, jeweils einen An.schlußdraht der Dioden 7 und 9 durch die Keramikplatte 15 zu führen, um diese Dioden mit ihren entsprechenden, auf den beiden gegenüberliegenden Oberflächen 151 und 152 angeordneten Metallisierungen zu verbinden. Die Di^xIe 7 ist mit der Metallisierung 19 auf der Oberfläche 151 und mit der Metallisierung 21 auf der Oberfläche 152, die Diode 9 ist mit der Metallisierung 23 auf der Oberfläche 152 und mit der Metallisierung 17 auf der Oberfläche 151 verbunden. Die Dioden 7 und 9 sind hinsichtlich der Oberflächen der Keramikplatte beliebig angeordnet, wobei jeweils einer ihrer Ansehlußdr.ihte durch die Öffnungen 24 bzw. 25 geführt ist. Es ist zweckmäßig, im Hinblick auf die Spannungsfestigkeit der Anordnung die Dioden mit kürzesten elektrischen Verbindungen anzuordnen, also jeweils im Bereich ihrer zugeordneten Metallisierungen, und auch die Öffnungen 24 und 25 im unmetallisiertcn Bereich 18 der Keramikplatte 15 dementsprechend anzuordnen. Die Dioden 6 und 10 sind auf der Oberfläche 151 angeordnet, die Diode 6 in elektrisch leitendem Kontakt mit den Metallisierungen 16 und 19, die Diovte 10 in elektrisch leitendem Kontakt mit den Metallisierungen 17 und 20. Die Diode 8 ist in elektrisch leitendem Kontakt mit den Metallisierungen 21 und 23 auf der Oberfläche 152 angeordnet.

Der elektrische Anschluß (I der Spannungsvervielfacheranordriung ist mit der Metallisierung 16, der elektrische Anschluß 12 mit der Metallisierung 20, der elektrische Anschluß 13 mit der Metallisierung 19 und der elektrische Anschluß 14 mit der Metallisierung 22 kontakliert: die Anschlüsse sind entsprechend auf der jeweils diesen Metallisierungen zugeordneten Oberfläche angeordnet.

Es isi ein besonderer Voricil der Erfindung, daß die

Gleichspannungskaskade gemäß der Spannungsvervielfacheranordnung stufenweise beliebig erweiterbar ist. Dazu sind Metallisierungen in beliebiger Vielzahl in wechselnder Folge auf beiden Oberflächen der Keramikplatte vorgesehen, welche jeweils über ihre gegenüberliegende Metallisierung hinaus so verlängert ausgebildet sind, daß dem verlängerten Teil ein Teil der auf der anderen Oberfläche vorgesehenen Metallisierung gegenüberliegt, und daß dem verlängerten Teil der letzten Metallisierung der F^:olgc eine zusätzliche Metallisierung gegenüberliegt.

(icmäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Öffnungen 24 und 25 wenigstens entsprechen! dei (iröl.ic einer Diode ausgebildet, und die Dioden 7 und 9 in den Öffnungen 24 und 25 ungeordnet.

Darüber hinaus ist es zweckmäßig, auch die Dioden, die nicht mit Metallisierungen auf zwei verschiedenen Oberflächen verbunden werden müssen, in Öffnungen anzuordnen. Dazu ist dann im unmclallisicrien Bereich 18 der Keramikplatte 15 für jede Diode eine wenigstens der (iröUe der Diode entsprechende Öffnung vorgesehen, und die Dioden sind in ilen Öffnungen angeordnet. Auch diese Offnungen sind so auf der Keramikplatte

ίο angeordnet, daß die Dioden mit kürzesten elektrischen Verbindungen angeschlossen werden können. Durch eine solche M.iUn.ihmc lsi es möglich, die Anordnung noch Macher auszugestalten.

Hierzu 1 Hl.'ttt Zeichnunccn

Claims

Patentansprüche;

I. Sparmungsvervielfacheranordnung zur Erzeugung einer hohen Gleichspannung, die nach Art einer Greinacher Schaltung aus Dioden und Kondensatoren gebildet ist, wobei zwei Reihenschaltungen aus jeweils zwei Kondensatoren durch Metallisierungen auf einer Keramikplatte gebildet sind, bei welcher jeweils zwei Metallisierungen auf der einen Oberfläche der Keramikplatte jeweils einer sich Ober wenigstens jeweils einen Teil der beiden Metallisierungen erstreckenden Metallisierung auf der anderen Oberfläche gegenüberliegen, dadurch gekennzeichnet, daß bei wenigstens einer der durch die Metallisierungen auf der Keramikplatte gebildeten zwei Reihenschaltungen aus Kondensatoren von den zwei Metallisierungen auf der einen Oberfläche mindestens eine so weit verlängert ist, «laß sie ihrerseits einer zusätzlich auf der anderen Oberfläche vorgesehenen Metallisierung gegenüberliegt.

Z Spannungsvcrvielfacheranordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet,daß in beliebiger Vielzahl Metallisierungen in wechselnder Folge auf beiden Oberflächen vorgesehen sind, welche jeweils so weil verlängert sind, daß dem verlängerten Teil wenigstens ein Teil der auf der anderen Oberfläche vorgesehenen Metallisierung gegenüberliegt, und daß dem verlängerten Teil der letzten Metallisierung der Folge eine zusätzliche Metallisierung gegenüberliegt.

3. SpannungsvcrvielfaehcranoTdnung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im nichtmclallisicrtcn Bereich der Keramikplatte mindestens zwei Öffnungen vorgesehen sind, durch weiche Vcrbindungsleitungen geführt sind.

4. Spanniingsvcrviclfacheninordnung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen wenigstens so groß sind wie die Dioden, und die Dioden in den Öffnungen angeordnet sind.

5. Spannungsvcrviclfachcranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im nichtmctallisicrtcn Bereich der Keramikplatte eine der Anzahl der Dioden entsprechende Anzahl von Öffnungen vorgesehen sind.