DE2551287A1

DE2551287A1 - Hochspannungs-vervielfacherschaltung

Info

Publication number: DE2551287A1
Application number: DE19752551287
Authority: DE
Inventors: Paul Dr Petrick
Original assignee: ROEDERSTEIN KONDENSATOREN; Ernst Roederstein Spezialfabrik fuer Kondensatoren GmbH
Current assignee: Roederstein Spezialfabriken fur Bauelemente Der E
Priority date: 1975-11-14
Filing date: 1975-11-14
Publication date: 1977-05-26
Also published as: DE2551287C2

Description

Hochspannungs-Vervielfacherschaltung
Die Erfindung betrifft eine Hochspannungs-Vervielfacherschaltung, insbesondere für Fernsehgeräte, bestehend aus einer Kaskadenschaltung von Dioden und Kapazitäten.
Zur Erzeugung von Hochspannungen aus sinus- oder impulsförmigen Wechselspannungen sind unter den Bezeichnungen Graetz-Schaltung, Greinacher-Delon-Schaltung und Cockcroft-Walton-Schaltung Spannungsvervielfachungs-Kaskaden bekannt, bei denen eine Serienschaltung von Dioden verwendet wird, die auf zwei Säulen von in Reihe geschalteten Kondensatoren arbeiten, wobei die eine Säule als Pumpsäule und die andere Säule als Speichersäule bezeichnet werden kann. Derartige Spannungsvervielfachungs-Kaskaden werden auch zur Hochspannungserzeugung in Fernsehgeräten eingesetzt.
Es ist auch bekannt, mehrere Kapazitäten in einem Rundwickel durch Serienschaltung oder Parallelschaltung der Kapazitäten zusammenzufassen.
Des weiteren wurde auch bereits vorgeschlagen, bei einer Schaltungsanordnung zur Spannungsverdreifachung vier Kondensatoren in Form elektrisch voneinander unabhängiger Kondensatorpaare zu zwei Wickeln zusammenzufassen und dabei die Anschlüsse der Kondensatorbelegungen an den Stirnseiten der Wickel herauszuführen. Durch Anordnung zweier derartiger Rundwickel nebeneinander und Anbringen der erforderlichen Dioden zwischen den stirnseitig herausgeführten Anschlüssen der Kondensatorwickel kann nach diesem älteren Vorschlag eine im Vergleich zu anderen bekannten Anordnungen relativ kompakte Hochspannungskaskade erhalten werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine besonders raumsparend aufgebaute Hochspannungs-Vervielfacherschaltung zu schaffen, die sich überdies durch gute HF-Eigenschaften auszeichnet.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß jeweils wenigstens zwei Kapazitäten in einem Wickel mit einseitig herausgeführten Anschlüssen zusammengefaßt sind und jeder dieser Wickel die Form eines flachen Blockes besitzt, daß zwei derartige Flachblöcke mit ihren Flachseiten zumindest im wesentlichen deckungsgleich und mit jeweils entgegengesetzt gerichteten Anschlüssen über- bzw. nebeneinander angeordnet sind, und daß die Dioden zwischen den Flachblöcken liegen und mit den an einander gegenüberliegenden Stirnflächen herausgeführten Anschlüssen verbunden sind.
Durch diese Maßnahmen werden unter Gewährleistung der erforderlichen Spannungsfestigkeit überraschend gute HF-Eigenschaften erhalten.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß in jedem Wickel zwei Kapazitäten in Reihe gewickelt und die einseitig herausgeführten Anschlußdrähte derart angebracht sind, daß für keinen dieser Anschlußdrähte ein Gegenbelag besteht.
Durch diese Besonderheit wird die bei flachen Kondensatoren prinzipiell bestehende Gefahr des Durchdrückens der Anschlußdrähte beseitigt und damit die erforderliche hohe Spannungsfestigkeit erreicht.
Vorzugsweise bestehen die verwendeten Dioden aus Silizium-Dioden.
Es ist zweckmäßig, die gegenseitig ausgerichteten Flachbiöcke mit den dazwischen angeordneten Dioden in eine Form einzusetzen und mit Kunstharz zu vergießen, wobei in der Form neben den gegenseitig ausgerichteten Flachblöcken noch ein weiterer Kondensator als diskretes Element angeordnet und zur Kaskade dazugeschaltet werden kann, wobei es sich bei diesem Kondensator um einen üblichen runden Kondensator handeln kann, dessen Durchmesser der Gesamtdicke der beiden nebeneinanderliegenden Flachblock-Kondensatoren angepaßt ist.
Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung von Flachblock-Kondensatoren mit zwei in Reihe geschalteten Kapazitäten für eine Hochspannungs-Vervielfacherschaltung der vorstehend erläuterten Art zeichnet sich dadurch aus, daß bei der Reihenwicklung von zwei Kondensatoren der erste Anschluß vor der Einwicklung des gemeinsamen Gegenbelags eingeführt und mit der ersten Wertfolie verbunden wird, daß der am gemeinsamen Gegenbelag anzubringende Anschluß nach dem Abschneiden der ersten Wertfolie und vor dem Einlegen der zweiten Wertfolie eingebracht wird,- und daß der dritte Anschluß nach dem abtrennen des gemeinsamen Gegenbelags am Ende der zweiten Wertfolie angebracht wird, worauf das Zusammenpressen des Wickels zu einem Flachblock erfolgt. Diese spezielle Wickeltechnik gewährleistet, daß für die Anschlußdrähte kein Gegenbelag besteht und demgemäß auch die bei Flachblock-Kondensatoren üblicherweise befürchtete Durchschlagsgefahr bei hohen Spannungen beseitigt ist.
Beim Zusammenpressen des Wickels zu einem Flachblock wird ein möglichst großer Abstand zwischen den Anschlußdrähten eingehalten. Dieses Zusammenpressen erfolgt zweckmäßigerweise in einer Richtung senkrecht zu der durch zwei Anschlußdrähte verlaufenden Ebene, wobei der verbleibende dritte Anschluß etwa in der Mitte zwischen den beiden anderen Anschlüssen liegt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt: Fig. 1 ein Schaltbild einer Spannungsverdreifacher-Kaskade, Fig. 2 eine Prinzipdarstellung des Aufbaus eines zwei Kapazitäten enthaltenden Wickels, Fig. 3 eine schematische Darstellung der gegenseitigen Anordnung zweier Flachwickel, Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Hochspannungs-Vervielfacherschaltung nach der Erfindung vor dem Vergießen und Fig. 5 eine schematische Darstellung einer in eine Form eingesetzten und vergossenen Hochspannungs-Vertielfacherschaltung.
Fig. 1 zeigt eine Au'sführungsform einer Spannungsverdreifacherschaltung nach Cockeroft-Walton, bei der die Pumpsäule aus in Reihe geschalteten Kondensatoren C C2 und die Speichersäule aus Kondensatoren C3, C4 und gegebenenfalls C5 aufgebaut ist. Zwischen die Kondensatoren der Fump-und Speichersäule sind in bekannter Weise Dioden D1 bis D5 bzw. D6 geschaltet.
An der Eingangsklemme Us wird die zu verdreifachende Wechsel-oder Impulsspannung zugeführt, und an der Klemme UH kann die gewünschte Gleichspannungs-Ho chspannung abgenommen werden.
Die einzelnen Verbindungspunkte zwischen den Dioden und den Kapazitäten sind in Fig. 1 mit den Bezugszeichen 1,2,3,4,5 und 6 gekennzeichnet. Vom Schaltungspunkt 2 ist ein Anschluß UF für die Fokusspannung in Fernsehgeräten abgezweigt.
Zwischen die Schaltungspunkte 1 und 2 können der Kondensator und die Diode D6 geschaltet sein, wobei diese beiden Schaltelemente über die Punkte D und A direkt miteinander verbunden sein können und diese Verbindungsleitung an Masse liegt. Es sei noch erwähnt, daß der Fokuskondensator C5 für bestimmte Anwendungsfälle der Verdreifacherschaltung auch eingespart werden kann.
Die Prinzipdarstellung nach Fig. 2 dient zur Erläuterung des Aufbaus und der Herstellung von Flachkondensatoren, wie sie für die Hochspannungs-Vervielfacherschaltung nach der Erfindung erforderlich sind.
Bisher ist es üblich, bei Wickel-Kondensatoren runde Bauformen zu verwenden, um die erforderliche Spannungsfestigkeit zu erreichen. Bei flachen Kondensatoren besteht die Gefahr des Durchdrückens der Anschlüsse, und diese Gefahr hat den Einsatz von Flachkondensatoren bisher dann verhindert, wenn an derartige Kondensatoren hohe Anforderungen hinsichtlich der Spammungafestigkeit zu stellen waren.
Durch die Maßnahmen gemaß vorliegender Erfindung werden die bisher üblichen Schwierigkeiten bei Flachkondensatoren im Hinblick auf deren Spannungsfestigkeit beseitigt. Zu diesem Zweck werden zwei Kondensatoren in spezieller Weise in Reihe gewickelt. flies wird anhand der Fig. 2 erläutert, wobei das selbstverständlich zwischen den Folien einzubringende Dielektrikum in Form einer Kunststoffolie bei der Beschreibung des Wickel-Vorgangs nicht besonders erwähnt wird.
Der erste Anschluß w für die erste Wertfolie 7 wird vor Beginn des Einwickelns des gemeinsamen Gegenbelags 9 angebracht.
Nach dem Abschneiden der ersten Wertfolie 7 wird dann der gemeinsam Anschluß 11 am gemeinsamen Gegenbelag 9 angebracht und anschließend die zweite Wertfolie g eingebracht. Nach Fortführung des Wickelvorgangs wird der gemeinsame Belag 9 abgetrennt und dann am Ende der zweiten Wertfolie 8 der dritte Anschluß 12 angebracht.
Der so erhaltene Rundwickel besitzt demgemäß an einer StIrnseite herausgeührte Anschlüsse 10, 11, 12, denen - wie dies Fig. 2 auch erkennen läßt-kein Gegenbelag gegenüberliegt.
Der Rundwickel wird anschließend gepreßt, wobei ein möglichst weiter Abstand der Anschlußdrähte eingehalten wird.
Wie Fig. 3 zeigt, werden zwei Flachkondensatoren, die in der soeben beschriebenen Weise hergestellt worden sind, mit Abstand übereinander oder nebeneinander angeordnet, und zwar derart, daß ibre Anschlußdrähte in entgegengesetzte Richtung zeigen.
Zwischen den beiden Flachkondensatoren 14 und 15 werden die Dioden D1 bis D5 angebracht und mit den anschlußdrähten in Kaskadenschaltung verbunden. Dies ist in Fig.4 gezeigt.
Die Dioden können schon vor dem Einbringen zwischen die beiden Flacbkondensatoren 14,15 in ihrer gegenseitigen lage fixiert sein, so daß das anschließende Verbinden mit den auf gegenüberliegenden Stirnseiten herausgeführten Anschlußdrähten der Flachkondensatoren 14,15 weiter vereinfacht wird.
Die in Fig. 4 gezeigte, äußerst kompakte Anordnung wird vorzugsweise in der in Fig. 5 gezeigten Weise in eine Form eingebracht und mit Kunstharz vergossen. Dabei ist es auch problemfrei möglich, in diese Form noch eine weitere Kapazitrat C5 als diskreter Bauelement einzubringen und mit der Schaltung elektrisch zu verbinden.
Durch die Erfindung wird einerseits die Herstellung von hohe Spannungsfestigkeit besitzenden Flachkondensato ren in überraschend einfacher Weise möglich und andererseits erreicht, daß unter Verwendung derartiger Flachkondensatoren eine besonders raumsparende Hochspannungs-Vervieifacherschaltung geschaffen werden kann, die überraschend gute HF-Eingenschsften besitzt.
Obwohl bevorzugt Jeweils zwei Doppelwickel verwendet werden, ist es bei bestimmten Abmessungsproblemen vorteilhaft, nur mit einem Doppelwickel zu arbeiten und die übrigen Kapazitäten als Einzelkapazitäten in flacher oder runder Form zu verwenden.
-Patentansprüche-

Claims

Pat eiitansprübe 1. Hochspannungs-Vervielfacherschaltung, insbesondere für Fernsehgeräte, bestehend aus einer Kaskadenschaltung von Dioden und Kapazitäten7 dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß wenigstens zwei Kapazitäten in einem Wickel mit einseitig herausgeführten Anschlüssen zusammengefaßt sind und dieser Wickel die Form eines flachen Blockes besitzt, und daß die restlichen Kapazitäten als Einzelkapazitäten in runder oder flacher Form ausgebildet sind.
2. Hochspannungs-Vervielfacherschaltung, insbesondere für Fernsehgeräte, bestehend aus einer Easkadenschaltungvon Dioden und Kapazitäten, dadurch g e k e n n z e i c Ii -n e t , daß wenigstens zwei Kapazitäten (C1, C2; C3, C4) in einem Wickel mit einseitig herausgeführten Anschlüssen (10, 11, 12) zusammengefaßt sind und dieser Wickel die Form eines flachen Blockes (14,15) besitzt, daS zwei derartige Flachblöcke mit ihren Flachseiten zumindest im wesentlichen deckungsgleich und mit jeweils entgegengesetzt gerichteten Anschlüssen über- bzw. nebeneinander angeordnet sind, und daß die Dioden (D1 bis D5) zwischen den Flachblöcken liegen und mit den an einander gegenüberliegenden Stirnflächen herausgeführten Anschlüssen verbunden sind.
3. Hochspsnnungs-Vervielfacherschaltung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in jedem Wickel zwei Kapazitäten in Reihe gewickelt und die einseitig herausgeführten Anschlußdrähte (10, 1 , 12j derart angebracht sind, daß für keinen dieser Anschlußdrähte ein Gegenbelag besteht.
4. Ifochspannungs-Vervielfacherschaltung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Dioden (D1 bis D5) aus Silizium-Dioden bestehen.
5. Hochspannungs-Vervielfacherschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die gegenseitig ausgerichteten Flachblöcke (14,15) mit den dazwischen angeordneten Dioden (D1 bis D5) in eine Form (16) eingesetzt und mit Kunstharz vergossen sind.
6. Hochspannungs-Vervielfacherschaltung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Form (16) neben den Flachblöcken (14,15) noch ein weiterer Kondensator (C5) als diskretes Element angeordnet und zur Kaskade dazugeschaltet ist.
7. Verfahren zur Herstellung von Flachblock-Kondensatoren mit zwei in Reihe geschalteten Kapazitäten für eine Hochspannungs-Vervielfacherschaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß bei der Reihenwicklung von zwei Kondensatoren der erste Anschluß (10) vor der Einwicklung des gemeinsamen Gegenbelags (9) eingeführt und mit der ersten Wertfolie (7) verbunden wird, daß der am gemeinsamen Gegenbelag anzubringende Anschluß (11) nach dem Abschneiden der erden Wertfolie (7) und vor dem Einlegen der zweiten Wertfolie (8) eingebracht wird, und daß der dritte Anschluß (12) nach dem Abtrennen des gemeinsamen Gegenbelags (9) am Ende der zweiten Wertfolie (8) angebracht a.ird, worauf das Zusammenpressen des Wickels zu einem Flachblock erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c b -n e t , daß beim Zusanimenpressen des Wickels ein möglichst großer Abstand zwischen den Anschlußdrähten (10,11,12) eingehalten wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß das Zusammenpressen in einer Richtung senkrecht zu der durch zwei Anschlußdrähte verlaufenden Ebene erfolgt, wobei der verbleibende dritte Anschluß etwa in der Mitte zwischen den beiden anderen Anschlüssen gelegen ist.