DE2751626A1

DE2751626A1 - Vertikalablenkschaltung fuer ruecklaufschalterschutz

Info

Publication number: DE2751626A1
Application number: DE2751626A
Authority: DE
Inventors: Michael Lee Henley
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1976-11-19
Filing date: 1977-11-18
Publication date: 1978-05-24
Also published as: FR2371833A1; FR2371833B1; US4096416A; JPS5365014A; GB1551636A; DE2751626B2; IT1088326B

Description

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-4-Vertikalablenkschaltung mit Rücklaufschalterschutz

In den US-PSen 4 023 069 und 3 979 641 sind Vertikalablenkschaltungen beschrieben, bei denen ein Ablenkverstärker über einen Ausgangsanschluß mit einer Vertikalablenkwicklung gekoppelt ist und in dieser einen Hinlaufstrom erzeugt, wenn an einem Eingangsanschluß des Verstärkers ein Treibersignal liegt. Ein Rücklaufschalter, der in beiden Richtungen leiten kann, ist zwischen den Ausgangsanschluß und eine Spannungsquelle geschaltet und leitet während des Rücklaufs, so daß in der Wicklung ein Rücklaufstrom entsteht. Gemäß der zuerst erwähnten Patentschrift ist der Rücklaufschalter mit einem Steueranschluß an den Eingangsanschluß des Verstärkers angekoppelt, und unter bestimmten Bedingungen ist es möglich, daß die Treibersignale zu Beginn des Hinlaufintervalls den Rücklaufschalter so vorspannen, daß er Hinlaufstrom leitet. Wird der während des Hinlaufs durch den Rücklaufschalter fließende Strom nicht begrenzt, dann kann der Rücklaufschalter beschädigt werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe von Schutzmaßnahmen für den Rücklaufschalter unter derartigen Bedingungen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vertikalablenkschaltung ist eine Ablenkwicklung an einen Ausgangsanschluß eines Ablenkverstärkers angeschlossen, und bei Ansteuerung des Verstärkers durch an seinem Eingang liegende Treibersignale wird ein Hinlaufstrom erzeugt. Eine erste Spannungsquelle liefert eine Betriebsspannung für den Verstärker, über einen Schalter, der in beiden Richtungen leiten kann, wird der Ausgangsanschluß während des Rücklaufintervalls mit einer zweiten Spannungsquelle gekoppelt, die zur Erzeugung eines Rücklaufstroms in der Wicklung eine Spannung größerer Höhe liefert. Der Schalter enthält einen gesteuerten Halbleiter, dessen

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Steuereingang mit dem Eingangsanschluß gekoppelt ist. Der gesteuerte Halbleiter bestimmt den Leitungszustand der Hauptstromstrecke des Schalters während eines Teiles des Rücklaufintervalls unter Steuerung durch die Treibersignale. Mit der Hauptstromstrecke des Schalters ist ein veränderbarer Widerstand gekoppelt, der während des RücklaufIntervalls einen niedrigen Widerstandswert hat; dagegen hat er einen hohen Widerstandswert, wenn die Treibersignale den gesteuerten Halbleiter so vorspannen, daß die Hauptstromstrecke des Schalters während eines wesentlichen Teils des HinlaufIntervalls leitet.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Dem Anschluß A der in der Figur dargestellten Vertikalablenkschaltung 20 wird eine Eingangssagezahnspannung 101 zugeführt, die mit der Vertikalfrequenz 1/Ty periodisch ist. Der Anschluß A ist auf die Basis eines Fehlerverstärkertransistors 21 geführt, dessen Emitter mit einem Anschluß B am Verbindungspunkt der Vertikalablenkwicklung 22 mit einem Rückführungswiderstand 23 gekoppelt ist. Der in der Wicklung 22 fließende Ablenkstrom bewirkt im Widerstand 23 einen entsprechenden Spannungsabfall, der als Rückführungsspannung über einen Widerstand 24 auf den Emitter des Transistors 21 gekoppelt wird.

Zum Zeitpunkt T-, dem Beginn des Hinlaufintervalls jedes Ablenkzyklus, ist die Sägezahnspannung 101 genügend weit abgefallen und die Rückkopplungsspannung genügend stark angestiegen, um den Bansistor 21 in den Leitungszustand zu spannen. Der Kollektor des Transistors 21 ist auf die Basis eines Vortreibertransistors 25 geführt, außerdem liegt diese Basis über einen Widerstand 26 an einer Spannungsquelle von -40 V. Der Kollektor des Transistors 25 liegt an einem Eingangsanschluß C eines Ablenkverstärkers 30; außerdem ist der Anschluß C über einen Widerstand 27 an eine Spannungsquelle +210 V gelegt.

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Wenn der Transistor 21 zum Zeitpunkt T₁ in Durchlaßrichtung vorgespannt ist, ist der Transistor 25 ebenfalls in Durchlaßrichtung vorgespannt. Wenn die Sägezahnspannung 101 absinkt, steigt der Strom in den Transistoren 21 und 25 und die Spannung am Eingangsanschluß C, die als Treiberspannung 103 zur Ansteuerung des Ablenkverstärkers 30 dient, sinkt.

Der Eingangsanschluß C ist mit der Basis eines ersten Treibertransistors 31 über ein Paar in Reihe geschaltete Dioden 28 und 29 verbunden. Die Basis des Transistors 31 liegt ferner über einen Widerstand 41 an der Spannungsquelle +210 V. Der Emitter des Transistors 31 liegt an der Basis eines ersten Ausgangstransistors 32 und ferner über einen Widerstand 35 am Ausgangsanschluß D. Der Kollektor des Transistors 31 ist mit dem Kollektor des Transistors 32 und mit der Kathode einer Trenndiode 36 verbunden. Die Anode der Diode 36 liegt an Masse. Der Emitter des Transistors 32 ist an den Ausgangsanschluß D geführt.

Der Ausgangsanschluß D liegt über einen Widerstand 37 an einem Ende der Ablenkwicklung 22: Der Widerstand 37 stellt den mit der Wicklung 22 in Reihe liegenden Gesamtwiderstand dar, also der Konvergenzschaltungen, der Kissenkorrekturschaltungen und des Wicklungswiderstandes selbst. Das andere Ende der Wicklung 22 ist mit dem Verbindungspunkt eines Paares von Koppelkondensatoren 38 und 39 über den Rückkopplungswiderstand 23 verbunden. Das andere Ende des Kondensators 38 liegt an Masse, das andere Ende des Kondensators 39 an der Spannungsquelle -40 V.

Während der ersten Hälfte des Hinlaufintervalls leiten die Transistoren 31 und 32. Von Masse fließt über die Diode 36, den Transistor 32, den Widerstand 37, die Ablenkwicklung 22, den Widerstand 23 und die Kondensatoren 38 und 39 ein Hinlaufstrom. Die Spannung am Ausgangsanschluß D wird während des Hinlaufintervalls hauptsächlich durch die ohmschen Spannungsabfälle an den Elementen 37, 22 und 32 bestimmt. Die Induktivität der Wicklung 22

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ergibt nur einen sehr kleinen induktiven Spannungsabfall während des Hinlaufintervalls an der Wicklung. Die Spannung am Anschluß D ist so gerichtet, daß sie die Diode 36 während des Hinlaufintervalls in Durchlaßrichtung vorspannt. Es sei darauf hingewiesen, daß während des Hinlaufintervalls die Spannung am Eingangsanschluß C etwa gleich der Spannung am Ausgangsanschluß D ist, da die Spannungsabfälle an den Dioden 28 und 29 etwa gleich den Spannungsabfällen an den Basis-Emitter-Strecken der Transistoren 31 und 32 sind.

Da die Treiberspannung 103 während des Zeitraums T₁ bis T₂ abnimmt, leiten auch die Transistoren 31 und 32 weniger und ergeben eine linear abfallende Ausgangsppannung 104 und einen linear abfallenden positiven Hinlaufstrom 102.

Der Eingangsanschluß C ist mit der Basis eines zweiten Treibertransistors 33 gekoppelt, dessen Emitter am Ausgangsanschluß D liegt und dessen Kollektor mit der Basis eines zweiten Ausgangstransistors 34 und außerdem über einen Widerstand 42 mit der Spannungsquelle -40 V gekoppelt ist. Der Kollektor des Transistors 34 liegt am Ausgangsanschluß D und sein Emitter an der Spannungsquelle -40 V. Die Reihenschaltung der Ausgangstransistoren 32 und 34 sowie der Treibertransistoren 31 und 33 bilden einen symmetrischen quasikomplementären Verstärker, welcher in der Ablenkwicklung 22 den Hinlaufstrom fließen läßt.

Während der zweiten Hälfte des Hinlaufintervalls hat die Treiberspannung 103 den Transistor 31 in Gegenrichtung, die Transistoren 33 und 34 dagegen in Leitungsrichtung vorgespannt. Die linear abfallende Treiberspannung 103 ergibt eine linear abfallende Ausgangsspannung 104 und einen linear abnehmenden negativen Hinlaufstrom. Der Strom fließt von den Kondensatoren 38 und 39 über den Widerstand 23, die Ablenkwicklung 22 und den Widerstand 37 zum Transistor 34. Die Dioden 28 und 29 verhindern in üblicher Weise Stromübernahmeverzerrungen in der Mitte des Hin-

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laufIntervalls, wenn der Transistor 32 aufhört zu leiten und der Transistor 34 zu leiten beginnt.

Der Eingangsanschluß C ist mit einem Steuereingang E eines Rücklaufschalters 40 gekoppelt, der in beiden Richtungen leiten kann und während des RücklaufIntervalls den Ablenkstrom führt. Der Rücklaufschalter 40 enthält einen Steuertransistor 43, einen Schalttransistor 44 und eine Diode 45. Die Basis des Transistors 43 liegt am Eingang E, sein Kollektor liegt am Kollektor des Transistors 44 und an einem Ende eines Thermistors 46, dessen anderes Ende an eine Spannungsquelle +27 V geführt ist. Der Emitter des Transistors 43 ist über einen Widerstand 47 mit dem Emitter des Transistors 44 gekoppelt, der außerdem ebenso wie die Anode einer Diode 45 an den Ausgangsanschluß D geführt ist. Die Kathode der Diode 45 liegt an der Spannungsquelle +27 V.

Am Ende des Hinlaufintervalls zum Zeitpunkt T2 wächst die Sägezahneingangsspannung 101 auf ihren oberen Spannungswert und sperrt die Transistoren 21 und 25. Die Treiberspannung 104 wächst ebenfalls auf ihren oberen Spannungswert, so daß die Transistoren 31 bis 34 gesperrt werden. In der Wicklung 22 entsteht eine entgegengerichtete elektromagnetische Kraft, welche den Strom in der Wicklung konstantzuhalten versucht. Diese EMK am Ausgangsanschluß D wächst auf 27 V + V, (die Durchlaßspannung der Diode 45).

Der Rücklaufschalter 40 führt nun den negativen Rücklaufstrom durch eine die Diode 45 enthaltende Hauptstromstrecke. Die Wicklung 22 ist nun über den Schalter 40 an die Spannungsquelle +27 V angeschlossen und liegt außerdem über den Kondensator 39 an der Spannungsquelle -V. Die während des Rücklaufs an der Wicklung 22 liegende Spannung beträgt 47 V und ist größer als beim Hinlauf. Der Strom in der Wicklung 22 kehrt schnell seine Richtung um.

Wenn der Strom den Wert 0 erreicht, hört die Diode 45 auf zu

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leiten, die Ausgangsspannung sinkt langsam ab und die Transistoren

43 und 44 sind zum Leiten des Stromes vorgespannt. Der positive Rücklaufstrom fließt nun über eine andere Hauptstromstrecke des Schalters 40, welche den Thermistor 46 und den gesättigten Transistor 44 umfaßt. Die Spannung am Ausgangsanschluß D beträgt 27 V abzüglich des kleinen ohmschen Spannungsabfalls am Thermistor 46 und ferner abzüglich der Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung V / _tν der Transistoren 43 und 44. Die Spannung am Anschluß E ist um zwei Basis-Emitter-Spannungsabfälle größer als die Spannung am Anschluß D.

Zum Zeitpunkt T₁ ist die Eingangssägezahnspannung 101 genügend weit abgefallen und der Strom in der Wicklung 22 genügend weit angestiegen, um die Transistoren 21 und 25 in den Leitungszustand vorzuspannen. Dieser Zeitpunkt bestimmt das Ende des geschalteten Rücklaufintervalls. Die Treiberspannung 103 am Eingangsanschluß C nimmt ab und schaltet die Transistoren 43 und

44 ab. Die Spannung am Ausgangsanschluß D sinkt, bis die Transistoren 31 und 32 und die Diode 36 in den Leitungszustand gespannt sind. Der Transistor 32 beginnt den Hinlaufstrom zu leiten , und damit hat ein neuer Ablenkzyklus begonnen.

Die Treiberspannung 103 sperrt die Transistoren 31 bis 34 am Ende des Hinlaufintervalls, so daß der Rücklaufschalter 40 zum Leiten des Rücklaufstromes vorgespannt wird. Am Ende des Rücklaufintervalls sperrt die Treiberspannung 103 den Rücklaufschalter 40 durch Sperren der Transistoren 43 und 44 und Vorspannen der Transistoren 31 und 32 zum Leiten des HinlaufStroms.

Im normalen Betrieb führt der Thermistor 46 als Mittelwert über den Ablenkzyklus einen kleinen Strom, da er Rücklaufstrom nur während des zweiten Teils des Rücklaufs führt, wenn der Transistor 44 leitet. Wenn der durch den Thermistor 46 fließende mittlere Strom klein ist, erwärmt sich der Thermistor nur wenig und sein Widerstandswert ist relativ klein und kann vernachlässigt werden.

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In bestimmten Situationen kann die Treiberspannung 103 genügend positiv sein, so daß die Transistoren 43 und 44 des Schalters während eines erheblichen Teiles des HinlaufIntervalls zum Leiten des HinlaufStromes vorgespannt sind. Wird der Hinlaufstrom durch den Transistor 44 nicht begrenzt, dann kann dieser während eines erheblichen Zeitraumes leitende Transistor zerstört werden.

Der Thermistor 46 dient dem Schutz des Rücklaufschalters 40 gegen Beschädigung unter solchen Bedingungen. Da der Thermistor 46 nun auch Hinlaufstrom führt, ist der durch ihn fließende mittlere Strom relativ groß, und er erwärmt sich nennenswert, wobei sein Widerstandswert relativ groß wird und den im Transistor 44 fließenden Strom begrenzt und auf diese Weise den Transistor gegen Beschädigung schützt.

Wenn wieder normale Bedingungen eintreten, fließt wieder nur wenig mittlerer Strom durch den Thermistor 36, und sein Widerstand kehrt auf den früheren, relativ kleinen Wert zurück.

Die Treiberspannung 103 spannt die Transistoren 43 und 44 in Fällen niedriger Schwingfrequenz des Sägezahngenerators oder bei zu hoch eingestellter Sägezahnamplitude so vor, daß sie den Hinlaufstrom leiten. In beiden Fällen steigt der Spitzenwert der Sägezahnspannung an, so daß in der Wicklung 22 ein Ablenkstrom höherer Amplitude fließt. Da die Spannung am Anschluß D zu Beginn des Hinlaufs durch den ohmschen Spannungsabfall an den Elementen 37, 22 und 23 bestimmt wird, führt ein Ablenkstrom höherer Amplitude zu Beginn des Hinlaufs zu einer positiveren Spannung am Ausgangsanschluß D. Bei zu hoher positiver Spannung kann die Diode 36 nicht ir.ehr leitend werden und der Transistor 32 nicht mehr den Hinlaufstrom führen. Um den Hinlaufstrom in der Ablenkwicklung 22 aufrechtzuerhalten, ändert sich die Treiberspannung 103 am Eir* jangsanschluß C von ihrem Rücklaufwert, der um 27 V beträgt und gleich der Spannung am Ausgangsanschluß D plus zwei Basis-Emitter-Spannungsabfällen ist. Wenn eine sol-

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che Änderung eintritt, werden die Transistoren 43 und 44 in den Leitungszustand vorgespannt und führen anstelle der Transistoren 31 und 32 den Hinlaufstrom: Sie leiten solange, bis die Trenndiode 36 wieder durchlässig wird.

Bei Verhältnissen, wie sie soeben beschrieben worden sind, wirkt der Thermistor 46 als veränderbarer Widerstand zum Schutz des Schalttransistors 44. Der Thermistor hat in solchen Fällen, wo die Treiberspannung die Transistoren 43 und 44 während wesentlicher Teile des Hinlaufintervalls in den Leitungszustand vorspannt, einen relativ hohen Widerstand, dagegen hat er unter normalen Bedingungen während des RücklaufintervalIs einen relativ kleinen Widerstand. Diese Schutzschaltung erlaubt die Verwendung preiswerterer, für kleinere Ströme ausgelegter Transistoren.

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Claims

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vom 19. November 1976 Dr. D»etar ν. Bcsofd

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8 München &S. Pcötfadi 860668

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Patentansprüche

Vertikalablenkschaltung mit einem Ablenkverstärker, an dessen Ausgangsanschluß eine Ablenkwicklung angeschlossen ist, in welcher während des Hinlaufintervalls jedes Ablenkzyklus ein Hinlaufstrom erzeugt wird, wenn Treibersignale am Eingangsanschluß des Ablenkverstärkers liegen, mit einer ersten Spannungsquelle, die als Betriebsspannungsquelle an den Verstärker angeschlossen ist, und mit einer zweiten Spannungsquelle, sowie mit einem zwischen den Ausgangsanschluß des Verstärkers und die zweite Spannungsquelle gekoppelten Schalter, der in beiden Richtungen leiten kann und über den zur Erzeugung eines Rücklaufstromes in der Ablenkwicklung während eines Rücklaufintervalles jedes Ablenkzyklus eine Spannung größerer Höhe als die von der ersten Spannungsquelle gelieferte Spannung zur Verfügung gestellt wird und der ein gesteuertes Halbleiterelement enthält, das mit einem Steueranschluß an einen Anschluß des Ablenkverstärkers angeschlossen ist, an welchem eine ablenkfrequente Spannung entsteht, und der durch die Treibersignale

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von einem Leitungszustand in einen anderen vorgespannt wird und auf diese Weise den Leitungszustand der Hauptstromstrecke des Schalters während eines Teiles des RücklaufIntervalls bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß an die Hauptstromstrecke ein veränderbarer Widerstand (46) angekoppelt ist, der für den in der Hauptstromstrecke fließenden Strom zu dessen Begrenzung einen relativ großen Widerstand darstellt, wenn die Treibersignale das gesteuerte Halbleiterelement (44) in den Leitungszustand vorspannen und dadurch die Hauptstromstrecke während eines wesentlichen Teils des Hinlaufintervalls leitend ist, und der während des Rücklaufintervalls einen relativ kleinen Widerstand darstellt.
2) Vertikalablenkschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der veränderbare Widerstand (46) einen Thermistor aufweist.
3) Vertikalablenkschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gesteuerte Halbleiterelement (44) ein Transistor ist, dessen Basis und Emitter zwischen den Eingangsund den Ausgangsanschluß geschaltet ist.
4) Vertikalablenkschaltung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter, welcher in beiden Richtungen leiten kann, eine Diode (45) enthält, welche während eines Teiles des Rücklaufintervalls den Rücklaufstrom leitet.
5) Vertikalablenkschaltung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenkverstärker (30) zwei in Reihe geschaltete Transistoren (32,34) enthält, die abwechselnd von den Treibersignalen während des Hinlaufintervalls in den Leitungszustand vorgespannt werden und die am Ende des Hinlaufintervalls beide gesperrt werden.

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6) Vertikalablenkschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Kollektor-Emitter-Strecke eines der beiden in Reihe geschalteten Transistoren (32,34) eine Trenndiode (36) geschaltet ist, die so gepolt ist, daß sie während des Rücklaufintervalls nicht leitet.
7) Vertikalablenkschaltung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenkverstärker (30) zur Bildung eines symmetrischen quasikomplementaren Verstärkers zwei an die in Reihe geschalteten Transistoren (32,34) angekoppelte Treibertransistoren (31,33) enthält, die mit ihren Basen an den Eingangsanschluß gekoppelt sind.
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