DE2530350B2 - Speiseschaltung für Fernsehgeräte - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Speiseschaltung für Fernsehgeräte, bei der aus dem Wechselstromnetz durch Gleichrichtung eine unipolare Halbwellenfolge gewonnen wird und diese über einen durch eine im Ablenkteil erzeugte Ansteuerimpulsfolge leitend gesteuerten Halbleiterschalter, der bei Überlast abschaltbar ist, einem Ladekondensator zugeführt wird, wobei dem Halbleiterschalter zum Ermöglichen des Anlaufens h5 der Erzeugung der Ansteuerimpulsfolge ein Widerstand parallel geschaltet ist.

Eine solche Speiseschaltung ist Gegenstand der

älteren Anmeldung P 24 49 280.6.

Der steuerbare Halbleiterschalter dient zur Unterbrechung des Speisestromes bei Überlastungen, wie sie z. B. durch Kurzschlüsse im Fernsehgerät verursacht werden können. Die Ansteuerung des Halbieiterschalters. der ein Thyristor sein kann, geschieht bei bekannten Schaltungen aus dem Ablenkteil des Fernsehgerätes, wobei der Steuerelektrode des Thyristors z. B. die Rückschlagimpulse zugeführt werden. Dem Thyristor ist ein hochohmiger Widerstand parallel geschaltet. Nach dem Schließen des Netzschalters fließt wegen des noch nicht durchgeschalteten Thyristors nur ein sehr geringer Strom über den hochohmigen Widerstand, der gerade ausreicht, einen nachgeschalteten Kondensator auf eine solche Spannung aufzuladen, daß in der darin angeschlossenen Ablenkschaltung der zur Durchschaltung des Thyristors notwendige Steuerstrom erzeugt wird.

Eine solche bekannte Schaltung ist in Fig. la der Zeichnungen dargestellt.

Bei dieser bekannten Schaltung hat es sich herausgestellt, daß nach dem Schließen des Netzschalters und dem kurz darauffolgenden Zünden der Thyristors der Speisestrom Spitzenwerte von rund 50 A erreichen kann. Da diese Größenordnung für die betroffenen Bauelemente in der Regel nicht zulässig ist, muß man nach Maßnahmen suchen, die solche Spitzenwerte des Speisestromes verhindern. Eine Möglichkeit wäre die Einschaltung eines Schutz- bzw. Begrenzungswiderstandes, aber diese Lösung ist wegen des dauernden Leistungsverlustes im Normalbetrieb mit einem großen Nachteil verbunden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Schaltung anzugeben, bei welcher der Einschaltspitzenwert des Speisestromes auf einen zulässigen Wert begrenzt bleibt, ohne daß der Dauerbetrieb des Gerätes in der oben geschilderten Weise negativ beeinflußt wird.

Diese Aufgabe wird für eine Speiseschaltung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ansteuerimpulsfolge eine weitere unipolare Folge überlagert wird, deren Impulse mit denen der Halbwellenfolge nahezu formgleich, jedoch zu denen der Ansteuerimpulsfolge entgegengesetzt gerichtet sind, und daß die Amplituden der Impulse der Ansteuerimpulsfolge und die der weiteren unipolaren Impulsfolge so gewählt werden, daß der Halbleiterschalter Th nur dann leitend geschaltet wird, wenn die Amplitude Ua der Halbwellenfolge ihr Minimum aufweist.

Eine solche Lösung hat außerdem den Vorteil, daß der Anstieg des Speisestromes abhängig ist vom Anstieg der Sinuswelle der Speisespannung.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß die Zusatzinformation aus der Speisespannung bzw. dem Speisestrom abgeleitet ist, dadurch ist einmal die erwähnte Phasenbeziehung leicht herleitbar und Änderungen der Phase geschehen in gegenseitiger Abhängigkeit.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Schaltung, bei der am Ausgang des steuerbaren Halbieiterschalters ein aus Kondensatoren und Widerständen bestehendes Siebglied angeschlossen ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Steuerelektrode des Halbieiterschalters und den Ausgang des ersten oder eines folgenden Siebgliedes ein Widerstand geschaltet ist. Das hat den Vorteil, daß nur ein Widerstand benötigt wird, wobei ein bereits Vorhände-

ner Widerstand, der in der bekannten Schaltung bereits benötigt wird und dort zur Festlegung des Bezugspotentials der Steuerelektrode dient, durch ein Umklemmen auch für die Lösung gemäß der Erfindung mitverwendet wird.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung, den Patentansprüchen sowie den Zeichnungen entnommen werden.

Fig. la zeigt eine bekannte Speisespannung;

F i g. Ib zeigt ein Oszillogramm der gleichgerichteten Speisespannung und des Speisestromes mit dem Zeitpunkt des Zündens des Halbleiterschalters bei einer bekannten Schaltung(F i g. la);

Fig.2a zeigt eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung;

F i g. 2b zeigt ein Oszillogramm der gleichgerichteten Speisespannung und des Speisestromes bei Anwendung der Erfindung;

Fig.2c zeigt zum besseren Verständnis ein Oszillogramm der Speisespannung und der durch Addition des Ansteuerimpulses und der Zusatzinformation entstandenen Gesamtinformation, dargestellt durch den Strom IG über die Steuerelektrode des Thyristors;

Fig.3 bis 5 zeigen ausschnittsweise weitere schaltungsmäßige Beispiele dafür, wie die Zusatzinformation gewonnen werden kann.

Der Speisestromkreis führt von dem Netzschalter S über die Schmelzsicherungen 5; zu der eigentlichen Speiseschaltung. Von dieser Speiseschaltung sind nur die im Rahmen der Erfindung interessierenden Schaltkreiselemente gezeigt. Es handelt sich also um eine stark vereinfachte, schematische Darstellung.

Vom Ausgang der Sicherung 5; führt der Stromkreis über Nelzgleichrichter GR zu einem Verzweigungspunkt 1. An diesem Punkt 1 ist der Thyristor Th mit seiner Anode angeschlossen. Von der Kathode des Thyristors Th führt der Stromkreis über einen Verzweigungspunkt 2 und den Siebwiderstand R 4 zur Ausgangsklemme 3 der Speiseschaltung. An dieser Klemme 3 steht die Versorgungsspannung für die wesentlichen Funktionseinheiten, wie z. B. die Ablenkschaltungen und die Speiseschaltung für die Bildröhre. Am Punkt 2 ist der Siebkondensator C3, an der Klemme 3 ist der Siebkondensator C 4 angeschlossen.

Der Steuerkreis des Thyristors Th verläuft von dessen Steuerelektrode 4 über einen Widerstand R * >>nd einen Kondensator C5 zu der Klemme 5.

Der Widerstand R 5 dient als Begrenzungswiderstand für den Steuerkreis, der Kondensator dient zur Potentialtrennung. Von der Klemme 5 führt der Steuerkreis in nicht gezeigter Weise z. B. zur Horizontalablenkschaltung.

Der ebenfalls an der Steuerelektrode 4 angeschlossene Widerstand R 3 dient zur Potentialbestimmung der Steuerelektrode 4.

Damit nun nach dem Schließen des Netzschalters S der Speisestrom fließen kann, muß der steuerbare Halbleiterschalter Th durchgeschaltet werden. Zu diesem Zweck sind in der bekannten Schaltung mehrere bo schaltungstechnische Maßnahmen vorgesehen: dem Thyristor 77? ist ein hochohmiger Widerstand R1 parallel geschaltet. Der Strom über diesen Widerstand R1 ist sehr gering und reicht gerade aus, einen nachgeschalteten Kondensator auf eine solche Span- _h-> nung aufzuladen, daß in der daran angeschlossenen Ablenkschaltung der zur Durchschaltung des Thyristors Th notwendige Steuerstrom erzeugt wird. Der Grund dafür, daß die Steuerung des Thyristors aus der nachgeschalteten Ablenkschaltung erfolgt, liegt in der Funktion des Thyristors. Dieser soll bei Störungen, wie z. B. Kurzschlüssen, die Speisung unmittelbar und schnell unterbrechen.

Bei einer solchen Schaltung tritt eine gewisse Anlaufverzögerung für die dem Thyristor nachgeschalteten Schaltungen ein, deren Dauer im wesentlichen durch den Wert des Widerstandes parallel zu dem Thyristor bestimmt ist.

Nacn Ablauf dieser Zeit ist die Spannung am Kondensator C4 auf zirka 20-30 V angestiegen. Dies reicht aus, die bei der praktischen Ausführung benutzte Ablenkschaltung, die hier nicht dargestellt ist, anschwingen zu lassen. Damit entstehen die an der Klemme 5 angedeuteten Rückschlagimpulse in der Horizontalabienkschaltung. Diese Impulse gelangen zur Steuerelektrode des Thyristors Th, der damit leitend gesteuert wird.

Fig. Ib zeigt ein Oszillogramm mit dem zeillichen Verlauf der am Ausgang des Gleichrichters GR, z. B. eines Graetz-Gleichrichters, anstehenden Spannung UA und des Verlaufes des Speisestromes iA.

Der Strom iA über den Thyristor Th ist zunächst Null, da ja nur der geringe Strom über den Widerstand R 1 fließt. Sobald der an der Klemme 5 erscheinende Ansteuerimpuls ausreicht, den für das Zünden des Thyristors Th notwendigen Steuerstrom zu erzeugen, zündet der Thyristor. Dieser Vorgang ist im Oszillogramm deutlich erkennbar. Bei dieser herkömmlichen Schaltung ist es völlig offen, zu welchem Zeitpunkt — bezogen auf den Verlauf der Spannung UA — der Thyristor zündet. In Fig. Ib ist ein äußerst ungünstiger Zündzeitpunkt oszillographiert, denn das Zünden geschieht gerade im Scheitelwert der Spannung UA.

Daraus erklärt sich dann auch, daß ein solch hoher Strom iA von hier fast 50 A erreicht wird.

Durch einen solch hohen Strom werden aber die Bauelemente wie z. B. der Netzschalter, der Gleichrichter, der Thyristor etc. stärker belastet, als es in den Spezifikationen vorgesehen und zugelassen ist.

In Fig. 2a ist eine Schaltung als Beispiel gezeigt, in welcher die Erfindung verwirklicht ist.

Bei diesem Beispiel handelt es sich um eine verblüffend einfache Lösung der Aufgabe, die gegenüber dem Stand der Technik zudem noch ohne jeden weiteren Aufwand auskommt. Bei genauer Betrachtung und einem Vergleich der Schaltungen gemäß Fig. la (Stand der Technik) und der Schaltung nach F i g. 2a stellt man fest, daß der Widerstand R 3 in F i g. 1 a durch einen Widerstand R 31 ersetzt und mit einem der beiden Anschlüsse umgeklemmt wurde, und zwar an den Punkt 3 der Schaltung.

Diese besonders einfache Ausführungsform der Erfindung ist aber nur als ein, wenn auch bevorzugtes Beispiel der Erfindung zu betrachten.

Weitere Beispiele werden nachfolgend noch beschrieben.

In Zusammenhang mit den Oszillogrammen gemäß Fig.2b und 2c wird nunmehr die Funktion der Erfindung erläutert.

Analog zu F i g. Ib erkennt man in beiden F i g. 2b und 2c im oberen Teil der Oszillogramme wieder den Veriauf der Spannung UA.

Es sei darauf hingewiesen, daß es sich hier um die Ausgangsspannung eines Doppelweggleichrichters handelt.

Ebenso könnte natürlich auch z. B. ein Einweggleich-

richter vorgesehen sein, dessen Ausgangsspannung nur jweils eine Halbwelle zeigt.

Betrachtet man z. B. in Fi g. 2c in der unteren Bildhälfte den Verlauf des Stromes /G₁ so wird die Lösung gemäß der Erfindung deutlich.

Dieses Oszillogramm des Steuerstromes iC wurde bei abgeklemmter Zuleitung des Thyristors Th aufgenommen, um ein Zünden des Thyristors zu verhindern. Dieses Bild zeigt quasistationär die Verhältnisse, wie sie kurz vor dem betriebsmäßigen Zünden des Thyristors im wesentlichen bestehen.

Der Strom /G in Fig. 2c besteht aus zwei Komponenten, deren eine bekannte Komponente der aus dem Ablenkteil stammende Ansteuerimpuls ist, dessen Frequenz z. B. entsprechend dem Rückschlagimpuls im Horizonlalablenkteil rund 15 kHz beträgt. Zu diesem höherfrequenten Ansteuerimpuls ist eine zweite, eine Zusatzinformation addiert, wie man an dem Verlauf der Hüllkurve des Stromes /G erkennt.

Die Hüllkurve des Stromes /G erreicht stets dann ein Maximum, wenn die Anodenspannung UA ihr Minimum hat.

Die Wirkung dieser Maßnahme wird beim Betrachten der F i g. 2b deutlich:

Der Verlauf des Stromes /G ist so gewählt, daß der Thyristor Th mit Sicherheit nur dann gezündet wird, wenn das Spannungsminimum der Anodenspannung UA — also zu Beginn der Sinushalbwelle — vorliegt.

Man sieht, der Strom iA über den Thyristor, d. h. der Speisestrom, steigt mit dem Anwachsen der Anodenspannung UA und erreicht noch einen Spitzenwert von rund 18 A.

Auf die geschilderte, erfindungsgemäße Weise wird hier durch geeignete Addition zweier deutlich unabhängiger Informationen eine in der Elektrotechnik stets wiederkehrende Forderung verwirklicht, bei Schaltvorgängen in Wechselstromnetzen den Nulldurchgang der Spannung für das Schalten zu benutzen.

In F i g. 2c ist die Breite der Hüllkurve des Stromes /G durch die Amplitude des Ansteuerimpulses bestimmt und die Welligkeit der Hüllkurve durch die addierte Zusatzinformation.

Abweichend von der Schaltung in F i g. 2a ist in F i g. 3 eine Variante gezeigt, mit der ebenfalls die erfindungsgemäße Lösung schaltungstechnisch verwirklicht wird. Bezüglich der Klemmenbezeichnung wurden gleiche Ziffern wie in F i g. 2a gewählt.

Hier bleibt der bekannte Widerstand R 3 in seiner ursprünglichen Funktion erhalten und die Zusatzinformation wird über einen geeignet dimensionierten Kondensator zugeführt.

Eine etwas aufwendigere, aber gemäß dem Lösungsprinzip gleicherweise mögliche Ausführung zeigt Fig.4a bzw. 4b. Hier wird die Zusatzinformation über einen Impulsformer /Farn Ausgang des Gleichrichters GR gewonnen und der Klemme 4 zugeführt, d. h. zu derr Ansteuerimpuls addiert.

Dabei ist in Fig.4b ein Prinzipschaltbild für einer Impulsformer gezeigt.

Eine vierte Ausführungsmöglichkeit zeigt F i g. 5 Hier wird ein ?.. B. primärseitig an die Netzwechselspan nung von 220 V angeschlossener Transformator be nutzt, die Zusatzinformation mittels einer in di< Zuleitung 4 zur Steuerelektrode des Thyristors geschal teten Sekundärwicklung zu dem Ansteuerimpuls zi addieren.

Allen gezeigten Beispielen ist gemeinsam, daß di< Zusatzinformation aus der Speisespannung abgeleite wird. Dadurch läßt sich die erwünschte Phasenbezie hung zwischen der Spannung UA und dem über die Steuerelektrode des Thyristors Th fließenden Steuer strom /G — d. h. der sog. Gesamtinformation — arr leichtesten verwirklichen. Insbesondere bleibt dies« Beziehung auch dann bestehen, wenn sich dii Phasenlage der Anodenspannung UA kurzzeitig änderr sollte.

Es sei aber darauf hingewiesen, daß theoretisch aucl· andere Lösungen für die Gewinnung der Zusatzinfor mationen denkbar sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Speiseschaltung für Fernsehgeräte, bei der aus dem Wechselstromnetz durch Gleichrichtung eine unipolare Halbwellenfolge gewonnen wird und diese über einen durch eine im Ablenkteil erzeugte Ansteuerimpulsfolge leitend gesteuerten Halbleiterschalter, der bei Überlast abschaltbar ist, einem Ladekondensalor zugeführt wird, wobei dem Halbleiterschalter zum Ermöglichen des Anlaufens der Erzeugung der Ansteuerimpulsfolge ein Widerstand parallel geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansteuerimpulsfolge eine weitere unipolare Folge überlagert wird, deren Impulse mit denen der Halbwellenfolge nahezu formgleich, jedoch zu denen der Ansteuerimpulsfolge entgegengesetzt gerichtet sind und daß die Amplituden der Impulse der Ansteuerimpulsfolge und die der weiteren unipolaren Impulsfolge so gewählt werden, daß der Halbleiterschalter (Th)nur dann leitend geschaltet wird, wenn die Amplitude (ua) der Halbwellenfolge ihr Minimum aufweist.

2. Speiseschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzinformation aus dem Speisestrom abgeleitet ist.

3. Speiseschaltung nach Anspruch 2, bei der am Ausgang des steuerbaren Halbleiterschalters ein aus Kondensatoren und Widerständen bestehenden Siebglied angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Steuerelektrode (4) des Halbleiterschalters (Th) und den Ausgang (3) des ersten oder eines folgenden Siebgliedes ein Widerstand (R 31) geschaltet ist (F i g. 2a).

4. Speiseschaltung nach Anspruch 2, bei der am Ausgang des steuerbaren Halbieiterschalters ein aus Kondensa'^ren und Widerständen bestehendes Siebgliec' angeschlossen ist, daß zwischen die Steuerelektrode (4) des Halbieiterschalters (Th) und den Ausgang (3) des ersten oder eines folgenden Siebgliedes ein Kondensator (CS) geschaltet ist (F ig. 3).

5. Speiseschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Steuerelektrode (4) des Halbieiterschalters (Th) und dessen Eingang (1) ein Impulsformer f/f^geschaltet ist (F i g. 4a).

6. Speiseschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzinformation an einem Transformator ansteht, dessen Primärwicklung an die Speisestromquelle angeschlossen ist und so dessen Sekundärwicklung in die zur Steuerelektrode (Gate) führende Zuleitung (4) eingeschaltet ist (F ig. 5).