DE2639615A1 - Anordnung zur stabilisierung der hochspannung fuer eine kathodenstrahlroehre - Google Patents

Description

7974-76 Ks/Ri
RCA 70,087
Brit.Ser.No: 36089/75

U.S.Ser.No: 668,967 ΐ>ΛΤκχτΛΧΛνΑΐ/ΓΕ

Filed: March 22, 1976 m*. ing. eknst sommhufeld

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RCA Corporation New York, N.Y., V.St.v.A.

Anordnung zur Stabilisierung der Hochspannung für eine Kathodenstrahlröhre

Die Erfindung bezieht sich auf stabilisierte Energieversorgungsschaltungen bei Ablenksystemen.

Die Endanodenspannung für eine Kathodenstrahlröhre wie z.B. eine Fernsehbildröhre gewinnt man üblicherweise durch Gleichrichtung der Horizontalrücklaufimpulse, die aus dem zur Bildröhre gehörenden Ablenksystem entnommen werden. Diese Endanodenspannung kann ansteigen, wenn die den Fernsehempfänger versorgende Netzspannung höher wird oder wenn der Strahlstrom in der Bildröhre absinkt, d.h. wenn die sogenannte "Strahlbelastung" kleiner wird. Eine übermäßig hohe Spannung kann aber zu einem Überschlag oder zur Lichtbogenbildung innerhalb der Bildröhre führen, wodurch die Röhre oder Teile der-

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selben zerstört werden können. Ferner besteht beim Auftreten einer übermäßig hohen Spannung die Gefahr, daß schädliche Röntgenstrahlen von der Röhre ausgehen. Durch Konstantregelung des das Ablenksystem" versorgenden Gleichstroms läßt sich im wesentlichen verhindern, daß Änderungen der Netzspannung oder des Strahlstroms zu einem Anstieg der Hochspannung führen.

Eine in Verbindung mit Ablenksystemen verwendbare Stabilisierungseinrichtung ist ein im Schaltbetrieb arbeitender Regler, in welchem das Tastverhältnis eines zwischen einer Stromquelle und dem Ablenksystem angeordneten Schalters so gesteuert wird, daß eine Stabilisierung erfolgt. Ein derartiger schaltender Regler kann transformatorisch mit dem Ablenksystem gekoppelt sein, wobei der Transformator eine Trennfunktion wahrnimmt, die es erlaubt, den Regler mit dem versorgenden Netz zu verbinden und gleichzeitig das Ablenksystem vom Netz zu isolieren. Ein schaltender Regler dieser Art ist in der USA-Patentanmeldung Nr. 607,512 beschrieben, die am 25. August 1975 eingereicht wurde und den Titel "Synchronized And Regulated Power Supply" trägt. Diese Anmeldung offenbart eine Anordnung, in welcher Oszillatorimpulse transformatorisch auf den Regler gekoppelt werden, um den Betrieb des Energieversorgungsteils mit der Horizontalablenkfrequenz zu synchronisieren und dadurch sichtbare Auswirkungen des Schaltens der Energieversorgung möglichst gering zu halten. Der Transformator dient zur Trennung oder Isolierung des Oszillators vom Energieversorgungsteil (Netzteil ). Die Amplitude der Impulse ist charakteristisch für Änderungen der Glexchstromschwankungen des Ablenksystems, die durch Schwankungen der Versorgungsspannung (Netzspannung) verursacht werden. Mit dieser Anordnung wird die Anzahl der Verbindungen zwischen den isolierten und nicht-isolierten Teilen des Empfängers gering gehalten. Es ist wünschenswert, eine solche Anordnung auch gegen die durch die Strahlbelastung bewirkten Änderungen der Hochspannung zu stabilisieren und dennoch die Anzahl der Verbindungen zwischen den isolierten und den nicht-isolierten Teilen des Chassis minimal zu halten.

Gegenstand der Erfindung ist eine mit einem im Schaltbetrieb arbeitenden Konstantregler versehene Versorgungsschaltung zur Lieferung der Betriebsspannung für ein Ablenksystem, welches seiner-

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seits eine Endanodenspanirang für eine Kathodenstrahlröhre liefert, wobei die Endanodenspannung Schwankungen unterworfen ist, die durch die Strahlbelastung der Röhre hervorgerufen werden. Der Schaltbetrieb des Reglers wird durch einen ihm zugeführten Synchronimpuls synchronisiert. Die Breite des Synchronimpulses wird durch ein Steuersignal bestimmt, welches einer Transistorstufe zugeführt wird, die eine Differenzierschaltung zum Differenzieren des Synchronimpulses enthält. Das Steuersignal wird mittels einer Fühleinrichtung gewonnen, auf die ein für die Endanodenspannung charakteristisches Signal gekoppelt wird.

Die Erfindung, deren wesentliche Merkmale in den Patentansprüchen gekennzeichnet sind, wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt teilweise in Blockform und teilweise im Detail ein Ablenksystem, welches eine erfindungsgemäße Stabilisierungseinrichtung für die Hochspannung aufweist^

Figuren 2 und 3

zeigen nähere Einzelheiten von Energieversorgungsschaltungen, die im Ablenksystem nach Fig. 1 verwendet werden können.

Die Anordnung nach Fig. 1 enthält einen Energieversorgungsteil (Netzteil) 10 mit Konstantregler, um eine Wechselspannung in eine stabilisierte Gleichspannung umzuwandeln, die an den Ausgangsklemmen B und C zur Verfugung steht. Die Klemme C ist mit einem Horizontalablenksystem gekoppelt, welches ähnlich dem in der USA-Patentschrift 3 4-52 24-4- beschriebenen System zwei in beiden Richtungen leitende Schalter mit siliziumgesteuerten Gleichrichtern (Thyristoren) enthält.

Der aus der Klemme C kommende Gleichstrom wird über eine Eingangsdrossel 11 einem Kommutierungsschalter 12 zugeführt, der während des Kommutierungsintervalls jedes Ablenkzyklus¹ durch aus einem Horizontaloszillator 20 kommende Synchronimpulse in den leitenden Zustand gesteuert wird. Die in der Eingangsdrossel 11 gespeicherte

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Energie wird dazu verwendet, eine Anordnung aus Kommutierungs- und Hilfskondensatoren 13 über eine Kommutierungsspule 13a aufzuladen. Ein Hinlaufschalter 14- wird durch Torsteuersignale gesteuert, um einen Ablenkstrom durch die Horizontalablenkwicklungen 15 und einen S-Formungskondensator 16 fließen zu lassen. Diese Torsteuersignale werden von einem dem Kommutierungsschalter 12 parallelgeschalteten Spannungsteiler, bestehend aus einein,Widerstand 21, einem Kondensator 22 und einem Kondensator 23, abgeleitet und dem Hinlaufschalter 14 über ein wellenformendes Netzwerk zugeführt, das einen Widerstand 24- und eine Induktivität 25 enthält. Ein horizontalfrequenter Strom fließt außerdem über die Primärwicklung 17a eines Transformators 17 und einen Koppelkondensator 18, um den Transformator während jedes Horizontalablenkzyklus¹ zu erregen. Eine Tertiärwicklung 17b des Transformators 17 liefert Horizontalrücklaufimpulse an eine Hochspannungseinheit 19» die einen Spannungsvervielfacher und Gleichrichter enthält, um eine gleichgerichtete Hochspannung zu erhalten, die dem Endanodenanschluß einer Fernsehbildröhre angelegt werden kann.

Da die Endanodeηspannung der Bildröhre von der Horizontalablenkschaltung abgeleitet wird, ist es wünschenswert, die Hochspannung gegenüber Änderungen zu stabilisieren, die durch Schwankungen des Strahlstroms in der Bildröhre infolge seiner Modulation mit den Videosignalen verursacht werden. Die Gefahr einer Beschädigung von Teilen des Fernsehempfängers oder einer übermäßigen Röntgenstrahlung, die in manchen Fällen beim Anlegen einer allzu starken Hochspannung an die Bildröhre zu befürchten ist, kann durch Stabilisierung der gleichgerichteten Hochspannung im wesentlichen beseitigt werden. Der übrige Teil der in Fig. 1 dargestellten Anordnung und die in den Figuren 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiele des konstantgeregelten Netzteils 10 steuern die Versorgungsgleichspannung B+ an der Klemme C derart, daß eine stabilisierte gleichgerichtete Hochspannung erhalten wird.

An der Sekundärwicklung 17c des Transformators 17» der den Horizontalend- und Hochspannungstransformator des Fernsehempfängers darstellt, wird eine periodische Spannungsweilenform 26 erhalten, die mittels einer Diode 27 und eines Kondensators 28 gleichgerichtet

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und geglättet wird. Diese positive Spannung wird über eine Blockierungsdiode 29 dem Verbindungspunkt zwischen einem Widerstand 30 und einer Zenerdiode 31 zugeführt. Der Widerstand 30 und die Zenerdiode 31 sind mit einem Vorspannungswiderstand 33 in Reihe geschaltet,um eine Vorspannungsschaltung zur Herbeiführung eines bestimmten Ruhestroms in einem Transistor 32 zu bilden. Der Hauptstromweg des Transistors 32 ist über Widerstände 34- und 35 an eine Betriebsspannung gelegt, deren eine Seite das Potential B an der Klemme D bildet. Die Zenerdiode 31 dient zur PegelverSchiebung der am Kondensator 28 liegenden Spannung auf einen zur Ansteuerung des Transistors 32 geeigneten Wert. Wenn der Betrag der durch die Diode 29 gelangenden positiven Spannung infolge eines Anstiegs der vom Transformator 17 kommenden Spannungswellenform höher wird, dann wird diese erhöhte Spannung über die Zenerdiode 31 gekoppelt und führt zu einer Verminderung der Leitfähigkeit des Transistors 32. Der Effekt dieses Vorgangs wird weiter unten beschrieben.

Ein Horizontaloszillator 20 erzeugt horizontalfrequente Synchronimpulse 38» die über einen Widerstand 37 und einen Kondensator zum Verbindungspunkt zwischen dem Kollektor des Transistors 32 und der Basis des Transistors 4-0 gekoppelt werden. Ein ebenfalls mit dem Kollektor des Transistors 32 verbundener Widerstand 35 bildet gemeinsam mit dem Kondensator 36 Teil einer Differenzierschaltung, welche die Spannungswellenform 38 differenziert, wie es mit der Spannungswellenform 39 gezeigt ist. Der Transistor 4-0 bildet eine Emitterfolgerstufe mit einer hohen Eingangsimpedanz, die die Zeitkonstante des aus dem Kondensator 36 und dem Widerstand 35 bestehenden differenzierenden Netzwerks nicht nennenswert beeinflußt. Der Kollektor des Transistors 32 ist auch mit dem differenzierenden Netzwerk verbunden, dies belastet jedoch dieses Netzwerk ebenfalls nicht, weil die Kollektorimpedanz eines Transistors hoch ist. Bei Änderung der Leitfähigkeit des Transistors 32 wird also nicht die Form sondern lediglich der Gleichstrompegel der Impulse 39 geändert.

Die Breite von Impulsen 75 hängt ab von der Zeit, während welcher der Transistor 4-3 leitend ist, was dann der Fall ist, wenn die Spannung an der Basis des Transistors 4-0 einen Wert übersteigt, der gleich ist der Summe der Basis-Emitter-Spannung des Transistors 4-0, der Basis-Emitter-Spannung des Transistors 4-3 und der Durch-

laßspannung der Diode 4-4-· Wenn also der Gleichstrompegel der Impulse 39 durch Änderung der Leitfähigkeit des Transistors 32 geändert wird, dann ändert sich die Zeit, während welcher der Transistor 4-3 jeweils leitet. Die Impulse 75 werden breiter, wenn die Hochspannung abnimmt. Die Amplitude der Impulse 75 ist gleich der Spannung B⁺ an der Klemme D abzüglich der Sattigungsspannung des Transistors 4-3 und der Durchlaßspannung der Diode 44. Die Amplitude zeigt daher jede durch Schwankung der Netzspannung verursachte Amplitude von B an. Eine Diode 4-7 auf der Primärseite eines Transformators 4-6 schützt den Transistor 4-3 vor Überspannung. Die !■— pulse 75 erscheinen auf der Sekundärseite des Transformators, jedoch wird der Mittelwert gleich Null. Obwohl sich der Spitze-Spitze-Wert nicht ändert, ist das Amplitudenmaß von Spitze zu Null abhängig vom Tastverhältnis. Somit hängt die Spitze-Null-Amplitude von der Impulsbreite ab, da die Impulse 75 eine konstante Folgefrequenz haben.

Die Impulse 75 werden über den Transformator 4-6 gekoppelt, wobei alle Einschwingvorgänge durch einen Widerstand 4-9 gedämpft .'erden. Die Impulse können als Wellenform 53 an der Klemme F abgen nmen werden. Diese Impulse werden dazu verwendet, den Schaltbetrieb im schaltgeregelten Netzteil 10 zu synchronisieren. Eine Diode 50» ein Kondensator 51 und ein Widerstand 52 bilden einen Spitzendetektor, der dem Anschluß B des geregelten Netzteils 10 eine glatte Analogspannung zuführt, die sowohl für Änderungen der gleichgerichteten Hochspannung als auch für Änderungen der an der Klemme D erscheinenden Gleichspannung charakteristiEch ist.

In der Anordnung nach Fig. 1 werden die Impulse 75 über den Transformator 4-6 gekoppelt, der zur Isolierung der Sekundärseite des Transformators 17 von der eingangsseitigen Netzspannung dient. Diese Isolierung ist wünschenswert, damit jede Gleichspannung, die von zusätzlichen Wicklungen des Transformators 17 abgeleitet und .zur Versorgung anderer Teile des Fernsehempfängers verwendet wird, auf das Massepotential des Empfängerchassis bezogen ist. Hierdurch kann auf den relativ teuren Leistungstransformator verzichtet werden, der ansonsten zur Netzisolierung im Empfängerchassis erforderlich ist. Bei der vorliegenden isolierten Anordnung geht der Rück-

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weg ^pür die Klemm- und Detektorschaltung über die Klemme A des Net: seils 10.

Die Fig. 2 zeigt einen im Schaltbetrieb arbeitenden Netzteil, der ähnlich wie die in der British Provisional Application 24-861/75 vom 10. Juni 1975 beschriebene Einrichtung ist und im Block 10 der Mg. 1 verwendet werden kann, um den Empfänger netzisoliert zu betreiben. Die Eingangsleitung liegt an einem Brückengleichrichter 60, und der positive Gleichstrom wird einem Schalttransistor 61 zugeführt, der die Primärwicklung eines ebenfalls innerhalb des Blocks 10 untergebrachten Transformators 62 versorgt. Der Weg für die Sekundärwicklung des Transformators 62 geht über eine Diode 63» welche die durch den Schaltbetrieb entstandene Reckeckwelle gleichrichtet und an der Klemme C einen Gleichstrom für den Betrieb der Horizontalablenkschaltung erscheinen läßt. Wenn die Anordnung nach Fig. 2 verwendet wird, kann die in Fig. 1 dargestellte Eingangsdrossel 11 fortgelassen werden und die Klemme C direkt mit der Kommutierungsspule 13a verbunden werden, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Die Sekundärwicklung des Transformators 62 dient nämlich effektiv als Quelle für gespeicherte Energie, womit eine gesonderte Eingangsdrossel 11 überflüssig wird. Eine Anzapfung der Sekundärwicklung des Transformators 62 geht über eine Diode 64- und einen Siebkondensator 65, so daß an der Klemme D eine Spannung B mit niedrigerem Pegel erhalten werden kann, um den fühlenden Teil der Reglerschaltung nach Fig. 1 mit Betriebsspannung zu versorgen. Es sei darauf hingewiesen, daß der Transformator 62 des schaltenden Reglers als Trenntransformator dient, dessen Sekundärwicklung mit der Masse des Chassis verbunden ist, so daß die gesamte Ablenkschaltung gegenüber der eingangsseitigen Netzleitung isoliert ist. Der Wechsel des Schalttransistors zwischen Sperr- und Leitzustand wird durch eine geeignete geschaltete Steuerschaltung 66 gesteuert, die als Eingangssignale die analoge Steuerspannung an der Klemme B und die Synchronimpulsinformation an der Klemme F empfängt. Hierdurch wird der Schaltbetrieb mit der Horizontalablenkfrequenz synchronisiert, um Störeinflüsse auf die Wiedergabe der Videosignale auszuschließen, und die Ein/Aus-Intervalle jeder Periode der Regelung werden durch die auf die Klemme B gegebene Analogspannung gesteuert. Die Steuereinrichtung 66 für den Schalter

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kann beispielsweise einen Multivibrator enthalten, der derart vom Analogsignal an der Klemme B beeinflußt wird, daß sich das Tastverhältnis seines Betriebs abhängig von der Steuerspannung ändert, · um den Ein/Aus-Betrieb des Transistors 61 und somit den Pegel der an den Klemmen C und D erhaltenen Gleichspannungen zu ändern.

Die Fig. 3 zeigt eine andere allgemeine Ausführungsform eines Konstantreglers, der ebenfalls die von der Schaltung nach Fig. 1 erhaltenen analogen Steuersignale verwenden kann. Die eingangsseitige Netzwechselspannung wird durch einen Brückengleichrichter 60 gleichgerichtet, und der ausgangsseitige pulsierende Gleichstrom wird durch ein Filternetzwerk geglättet, welches eine Drossel 67 und einen Kondensator 68 enthält. Der Gleichstrom wird dann über eine Diode 69 zur Klemme C geleitet, um die Horizontalablenkschaltung nach Fig. 1 mit Energie zu versorgen. Zwei quer über die Versorgungsschaltung geschaltete Widerstände 71 und 72 lassen an ihrem Verbindungspunkt eine Spannung B⁺ geringeren Werts erscheinen, um die Fühlschaltung nach Fig. 1 zu versorgen. Die Synchronimpulse 53 werden über die Klemme F auf eine Einrichtung 73 zur Schaltersteuerung gegeben, die außerdem über die Klemme B die analoge Steuerspannung empfängt.

In der Anordnung nach Fig. 3 ist ein Thyristor 70 vorgesehen, der von der Steuereinrichtung 73 zu bestimmten Zeiten und für jeweils bestimmte Dauer aufgesteuert wird. Der Zeitpunkt der Aufsteuerung wird durch den auf die Klemme F gegebenen Impuls 53 bestimmt, und die Dauer der Aufsteuerung wird durch die auf die Klemme B gegebene Analogspannung bestimmt. Die Steuereinrichtung 73 bewirkt somit eine Phasenregelung für die Leitfähigkeit des Thyristors 70. Wie an sich bekannt, kann sich die im Kommutierungsnetzwerk 13 und 13a nach Fig. ι gespeicherte Energie über diesen Thyristor zurück in die Energieversorgungsquelle entladen, um den zur Erzielung einer stabilisierten Hochspannung im Fernsehempfänger gewünschten Energiepegel in der Ablenkschaltung aufrecht zu erhalten. Die Ausführungsform nach Fig. 3 bringt jedoch keinen Betrieb mit netz— isoliertem Chassis. Gewünschtenfalls kann jedoch ein Netztransformator als Trenntransformator vor dem Brückengleichrichter 60 in die Wechselstromleitung eingefügt werden, so daß das gesamte Chassis netzisoliert wird. -Q-

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   (Λ·/ Anordnung zur Versorgung der Endanode einer Kathodenstrahlröhre mit stabilisierter Hochspannung, mit .einer Energieversorgungsschaltung, die einen im Schaltbetrieb arbeitenden Regler enthält, ferner mit einem Ablenksystem, welches aus der Energieversorgungsschaltung Betriebsstrom erhält, um periodische Rücklauf-Spannungsimpulse zu gewinnen, aus denen durch Gleichrichtung die Endanodenspannung erzeugbar ist, ferner mit einer Quelle für Synchronimpulse., die zur Synchronisierung der periodischen Spannungsimpulse auf das Ablenksystem koppelbar sind, sowie mit einer Steuereinrichtung für die Energieversorgungsschaltung, die mit der Quelle der periodischen Spannungsimpulse und mit der Synchronimpulsquelle und mit der Energieversorgungsschaltung gekoppelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung folgendes enthält:

   a) ein mit der Synchronimpulsquelle (20) gekoppeltes differenzierendes Netzwerk (35» 36) zum Differenzieren der Synchronimpulse;

   b) eine mit dem differenzierenden Netzwerk gekoppelte und die differenzierten Impulse von diesem Netzwerk empfangende Transistorstufe (43, 44·);

   c) eine mit dem Ablenksystem und mit der Transistorstufe gekoppelte Schaltung (27, 28, 29, 31, 32) zur Ableitung eines für den Pegel der periodischen Spannungsimpulse (26) charakteristischen ersten Steuersignals und zum Anlegen dieses Steuersignals an die Transistorstufe, um deren Vorspannung zur Beeinflussung der Breite der von der Transistorstufe erhaltenen differenzierten Synchronimpulse (75) zu steuern;

   d) eine mit dem Ausgang der Transistorstufe und mit der Energieversorgungsschaltung (10) gekoppelte Schaltung (50, 51 53), die aus den breitenmodulierten Synchronimpulsen (75)

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   ein zweites Steuersignal ableitet und es dem Regler der Energieversorgungsschaltung zuführt, um das Tastverhältnis seines Schaltbetriebs zu steuern.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Ableitung des ersten Steuersignals eine die periodischen Spannungsimpulse (26) gleichrichtende und glättende Einrichtung (27, 28) enthält,um ein für den mittleren Pegel der periodischen Spannungsimpulse charakteristisches erstes Steuersignal zu erhalten.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die breitenmodulierten Synchronimpulse (75) auf die durch Schaltbetrieb geregelte Energieversorgungsschaltung (10) gekoppelt werden, um deren Schaltbetrieb zu synchronisieren.
4. 4-, Anordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Ableitung des zweiten Steuersignals eine Einrichtung (50, 51» 52) zur Erzeugung einer mittleren Spannung enthält, deren Pegel sich mit der Dauer der breitenmodulierten Synchronimpulse (75) ändert.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die breitenmodulierten Synchronimpulse (75) transformatorisch (4-6) auf die Einrichtung (50, 51» 52) zur Ableitung des zweiten Steuersignals gekoppelt sind.

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