DE2811907C2

DE2811907C2 - Anordnung mit einer auf Hochspannung betriebenen Elektronenröhre

Info

Publication number: DE2811907C2
Application number: DE2811907A
Authority: DE
Inventors: Frits Herman Almelo Klokkers
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-03-31
Filing date: 1978-03-18
Publication date: 1982-09-02
Also published as: IT7821680A0; DE2811907A1; GB1563178A; FR2386229B1; JPS53122724A; ES468311A1; AU3446078A; FR2386229A1; US4190873A; AU514664B2; IT1093938B; SE7803432L; NL7703493A; CA1099416A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bei Anordnungen dieser Ari kann der Hochspannungsgenerator einen Hochspannungstransformator enthalten, der eine bestimmte Innenimpedanz besitzt, die durch Kupferverluste (Widerstand) und Streuinduktivität verursacht wird. Ebenefaüs ist eine bestimmte Wicklungs- und Verdrahtungskapazität vorhanden. Bei gängigen Konstruktionen entsteht hierdurch ein periodisch gedämpfter ÄLC-Kreis, in dem Schwingungen auftreten können. Derartige Schwingungen treten insbesondere auf, wenn zwischen den Elektroden der Elektronenröhre ein Durchschlag auftritt. Durch diese Schwingungen kann die Spannung an den Ausgangsklemmen des Hochspannungsgenerators vorübergehend bedeutend ansteigen, wodurch Teile der Anordnung Schaden nehmen können.

Aus der US-PS 23 97 337 ist bereits eine Anordnung der eingangs genannten Art bekannt, bei der die Elektronenröhre eine Diode ist, deren Lastimpedanz durch eine Induktivität gebildet wird. Parallel zu der Induktivität ist die Serienschaltung einer Diode und eines Kondensators geschaltet, wobei die Diode in bezug auf die Hochspannung mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung eingeschaltet ist wie die Triode. Die bekannte Schaltung arbeitet nur in Verbindung mit einer Induktivität im Lastkreis der Elektronenröhre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art ohne hohen Aufwand derart zu sichern, daß besonders hohe Spannungen durch Schwingungen nicht mehr auftreten können, und zwar auch dann, wenn im Lastkreis der Elektronenröhre keine Induktivität vorhanden ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.

Vorzugsweise ist ein Widerstand von mindestens einigen MOhm den Dioden parallelgeschaltet

Um die Hochspannung über die Dioden gleichmäßig zu verteilen, ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand aus einer der Diodenanzahl gleichen Anzahl von Widerständen aufgebaut ist. die je einer der Dioden parallelgeschaltet sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung und

F i g. 2a und 2b Spannungs-Zeitdiagramme zur Veranschaulichung der mit der Erfindung erreichten Verbesserung.

Die in F i g. 1 dargestellte Anordnung enthält eine Röntgenröhre 1 mit einer Anode 3 und einer Kathode 5, die mit Ausgangsklemmen 7 bzw. 9 eines Hochspannungsgenerators 11 verbunden sind. Zum Aufheizen der Kathode 5 ist eine regelbare Heizstromspeisung 13 vorgesehen, deren Eingangsklemmen 15 und J 7 mit dem Lichtnetz verbunden sind.

Der Hochspannungsgenerator 11 enthält einen Hochspannungstransformator 19, dessen Primärseite über Eingangsklemmen 21 und 23 mit dem Lichtnetz verbunden ist. Die Sekundärseite ist mit den Wechselspannungsanschlüssen eines Brückengleichrichters 25 verbunden, dessen Gleichspannungsanschlüsse mit den Ausgangsklemmen 7 und 9 des Hochspannungsgenerators 11 verbunden sind.

Außer den erwähnten Teilen enthält die Schaltung weiter noch eine Anzahl von Streuelementen, die mit gestrichelten Linien dargestellt sind. Der Transformator 19 hat einen Kupferwiderstand 27, eine Streuinduktivität 29 und eine Wicklungskapazität 31. Weiterhin befindet sich zwischen der Anode 3 und der Kathode 5 der Röntgenröhre 1 eine Streukapazität 33, die namentlich durch die Anschlußleitungen zwischen dieser Röhre und dem Hochspannungsgenerator 11 gebildet wird. Bei einem Hochspannungsgenerator für Spannungen von ungefähr 60 kV beträgt der Wert R des Widerstandes 27 etwa lOkOhm und der Wert L der Selbstinduktivität 29 etwa 100 mH. Die parallelgeschalteten Kapazitäten 31 und 33 haben zusammen einen Wert Cp von etwa 60 pF. Es ist daraus klar ersichtlich, daß die Schaltung nicht aperiodisch gedämpft sein kann,

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weil die Bedingung R² > —nicht erfüllt ist. Die Folge

davon ist, daß sprunghafte Spannungsänderungen, die die Folge von Entladungen in der Röntgenröhre 1 sind Schwingungen auslösen, wie in Fig.2a dargestellt ist. Die Kurve 35 zeigt den Verlauf der Spannung zwischen der Anode 3 und der Kathode 5 als Funktion der Zeit Dies ist im Prinzip eine gleichgerichtete sinusförmige Spannung mit einem Spitzenwert Vp. Zum Zeitpunkt fo entsteht eine Entladung in der Röhre, wodurch die Spannung sprunghaft auf nahezu Null absinkt Dadurch entstehen in der Schaltung Schwingungen, wobei die Spannung vorübergehend auf den doppelten Spitzenwert 2Vp ansteigen kann. Es wird klar sein, daß hierdurch Beschädigungen von Teilen der Schaltung entstehen können. Die Schwingungen enden im allgemeinen erst zum Zeitpunkt fi, wenn die gleichgerichtete Sinusspannung den Wert Null erreicht. Die stark angestiegene Spannung während der Schwingungen kann an sich wieder weitere Durchschläge in der Röhre auslösen, wodurch sich der Vorgang selbst noch verstärkt.

Gegen solche Schwingungen ist zwischen der Anode 3 und der Kathode 5 eine Schutzschaltung 37 angeordnet, die aus einem Kondensator 39 besteht, dem eine Anzahl von (in diesem Fall drei) Dioden 41 in Serie geschaltet ist. Parallel zu jeder der Diocen 41 ist ein Widerstand 43 geschaltet. Die Widerslände 43 haben alle den gleichen Wert, und ihre Se· lenschaltung hat einen Widerstand von mindestens einigen MOhm, beispielsweise 20 MOhm. Die Kapazität Cdes Kondensators 39 muß bedeutend größer sein als die Gesamtstreukapazität C_p zwischen den Elektroden, beispielsweise um lOOmal größer.

Die Wirkung der Schutzschaltung 37 wird anhand der Fig.2b näher erläutert Die aufgezogene Kurve 45 stellt die Spannung an der Röhre 1 und die strichpunktierte Kurve 47 die Spannung am Kondensator 39 dar. Im stationären Betrieb verläuft die Spannung an der Röhre auf gleiche Weise wie in Fig.2a. Der Kondensator wird jeweils auf eine Spannung V_p aufgeladen und entlädt sich dann über die Widerstände 43 auf einen etwas niedrigeren Wert. Wenn ein Kurzschluß oder eine Entladung zwischen den Elektroden 3 und 5 der Röhre 1 auftritt (Zeitpunkt fc), sinkt die Röhrenspannung sehr rasch auf Null. Die Dioden 41 sind dabei durch die Spannung am Kondensator 39 gesperrt, und die Schaltung fängt zu schwingen an. Dabei werden die Streukapazitäten 31 und 33 geladen, und die Induktivität 29 nimmt Energie auf, die zum Zeitpunkt t₂

einen maximalen Wert-ZJ² erreicht (I ist de» Strom in

diesem Augenblick). Wenn die Schwingung ungestört weitergehen würde, wie in Fig. 2a dargestellt, würde diese Energie auf die Streukapazitäten 31 und 33 übertragen werden. Da die Amplitude der Schwingung Vp beträgt, würde die Energie — LP in der Stxeukapazität gleich ~ CpVp-.

Die Schutzschaltung macht die Situation ganz anders. Zum Zeitpunkt ij werden die Dioden 41 leitend, wodurch die Kapazität C des Kondensators 39 zur Streukapazität C_p parallelgeschaltet wird. Die Amplitude V, der Schwingung wird dabei durch c!ie Gleichung

^X- LP = i C„Vl = I (C₁, + O

bestimmt. Wenn Cgieich 100 C₇, ist, beträgt V, also etwa 0,1 Vp.

Eine derartige geringe Überspannung kann die Teile der Schaltung nicht beschädigen. Die Spannung am Kondensator 39 ist nach einem Durchschlag also gleich V_p+ V_x. Durch die Widerstände 43 entlädt sich dieser Kondensator innerhalb einiger Perioden wieder auf einen Wert unter Vp. Gegebenenfalls könnte dieses Entladen auch über den Leck widerstand der Dioden 41 erfolgen, aber die zusätzlichen Widerstände 43 bieten den zusätzlichen Vorteil, daß sie die Spannungsvertei-

2-i lung über die Dioden verbessern.

Die beschriebene Schutzschaltung enthält preisgünstige Teile und erhöht dadurch den Preis der Anordnung nicht nennenswert. Ea hat sich gezeigt, daß für die. Dioden die Typen, di: für Hochspannungserzeugung in Fernsehempfängern benutzt werden, sehr gut geeignet sind. Die Anzahl der zu benutzenden Dioden ist selbstverständlich vcn der Spannung abhängig, die die Dioden aushalten können, und von der Hochspannung, die die Röhre 1 benötigt.

zu I BhUt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung mit einer Elektronenröhre, von der zwei Elektroden an einen eine gleichgerichtete Hochspannung erzeugenden Hochspannungsgenerator angeschlossen sind, wobei eine Schutzschaltung vorgesehen ist, die eine Reihenschaltung eines Kondensators und wenigstens einer Diode enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschaltung (39, 41) den beiden Elektroden (3, 5) der Elektronenröhre (1) parallelgeschaltet ist, daß die Diode(n) (41) in bezug auf die Hochspannung die gleiche Durchlaßrichtung wie die Elektronenröhre aufweist (aufweisen), und daß die Kapazität des Kondensators (39) bedeutend größer ist als die zwischen den beiden Elektroden auftretende Streukapazität (33).

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand von mindestens einigen MOhm den Dioden (41) parallelgeschaltet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand aus einer der Diodenanzahl (41) gleichen Anzahl von Widerständen (43) aufgebaut ist, die je einer der Dioden (41) parallelgeschaltet sind.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenröhre (1) eine Röntgenröhre ist

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