DE2820995A1

DE2820995A1 - Hochspannungsschutzschaltung

Info

Publication number: DE2820995A1
Application number: DE19782820995
Authority: DE
Inventors: Donald Henry Willis
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1977-05-13
Filing date: 1978-05-12
Publication date: 1978-11-23
Also published as: PL206729A1; JPS53141537A; ES469798A1; PL116502B1; CA1096492A; GB1600563A; US4126816A; AU3586178A; FR2390842A1; SE7805157L; BE867041A; FI781415A; IT7823300A0; NZ187261A

Description

Hochspannungsschutzschaltung

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungsschutzschaltung für Fernsehempfänger.

Bei Fernsehempfängern wird die Beschleunigungshochspannung fiir den Strahlstrom häufig von einer an einer Tertiärwicklung des Horizontalausgangstransformators abgenommenen Spannung abgeleitet. Bei transistorisierten Ablenkschaltungen hängt die Hochspannung von Parametern ab, die der geregelten B+ Betriebsspannung, den Werten der Bauelemente der Resonanzrücklaufschaltung und der inneren Impedanz des Ausgangstransformators sowie der Hochspannungsgleichrichter- und Vervielfacherschaltungen. Die Größe der Hochspannung ändert sich, wenn die Kathodenstrahlröhre einen Strahlstrom führt, insbesondere steigt die Hochspannung schnell an, wenn sich der Strahlstrom bei niedrigen Strahlstromwerten verringert.

Zum Schutz gegen die Erzeugung schädlicher Röntgenstrahlen kann der Empfänger eine Hochspannungsschutzschaltung enthalten. Eine solche Schaltung fühlt die Hochspannung über eine Spannung ab, die an einer Sekundärwicklung des Horizontalausgangstransformators entsteht, und unterbindet den normalen Betrieb des Empfängers, falls die Hochspannung über einen vorbestimmten Wert, also über eine Auslösespannung, ansteigt. Da ein ansteigender Strahlstrom bei einer bestimmten Hochspannung ein Ansteigen der Röntgenstrahlung zur Folge hat, sinkt die Hochspannungsgrenze für die Röntgenstrahlungssicherheit erheblich mit anwachsendem Strahlstrom ab. Die nur auf die Hochspannung ansprechende Schutzschaltung muß daher bei hohen Strahlstromen bereits auf eine relativ niedrige Auslösespannung reagieren.

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Bestimmte Fernsehempfängerschaltungen, wie Strahlstrombegrenzungsschaltungen, sind so konstruiert, daß sie bei hohen Strahlströmen ansprechen. Ihre Schutzfunktion ist jedoch nicht gegen die Erzeugung schädlicher Röntgenstrahlungen gerichtet, sondern vielmehr dienen sie dem Schutz von Teilen der Kathodenstrahlröhre gegen Beschädigungen durch Stromüberlastung bei Obermäßiger Ansteuerung sowie bei durch Kanalwechsel induzierten Störungen und momentanen Funkenüberschlägen zwischen den Röhrenelektroden.

Strahlstrombegrenzer beginnen erst bei relativ großen Strahlströmen zu arbeiten. Eine Hochspannungsschutzschaltung muß aber bei allen Strahlstromwerten Schutz bieten. Da die Schutzschaltung jedoch nur spannungsempfindlich ist, ändert sich ihre Auslösespannung relativ wenig mit StrahlStromänderungen. Es ist möglich, daß ein bestimmter Fernsehempfänger bei niedrigem Strahlstrom und einer hohen Spannung arbeitet, die größer als die Auslösespannung für die Schutzschaltung ist, ohne daß jedoch bereits schädliche Röntgenstrahlung erzeugt wird. Der normale Betrieb des Fernsehempfängers wird dabei unnötigerweise unterbunden. Es besteht daher das Bedürfnis nach einer Hochspannungsschutzschaltung, die solche störende Auslösungen ausscheidet.

Beim Stand der Technik hat man beobachtet, daß unter bestimmten Bedingungen der Empfänger bei niedrigeren Anodenspannungen außer Betrieb gesetzt werden sollte, wenn der Strahlstrom hoch ist. Jedoch sind bekannte Schaltungen zur Erhöhung der Empfindlichkeit der Hochspannungsschutzschaltung während Zeiten hohen Strahlstromes außerordentlich aufwendig und tragen damit zur Größe und zu den Kosten eines Fernsehempfängers bei, der eine solche Schaltung enthält.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der hier zu beschreibenden Erfindung enthält eine Hochspannungsschutzschaltung für einen Fernsehempfänger einen Hochspannungstransformator, der bei Zuführung einer ersten Wechselspannung eine Beschleunigungs-

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hochspannung für den Strahlstrom liefert. Eine mit dem Hochspannungstransformator gekoppelte erste Wicklung liefert eine zweite Wechselspannung, welche ein Maß für die Beschleunigungshochspannung ist. Mit der ersten Wicklung ist über einen ersten Anschluß eine Schutzschaltung gekoppelt, welche auf die zweite Wechselspannung anspricht und ein Betriebsunterbrechungssignal liefert, das den Empfängerbetrieb unterbricht, wenn die Beschleunigungshochspannung einen ersten vorbestimmten Wert überschreitet. Ein auf den Strahlstrom reagierender Strahlstromfühler liefert an einen zweiten Anschluß eine erste Spannung, welche ein Maß für die Größe des Strahlstroms ist. Mit dem ersten und dem zweiten Anschluß ist eine Klemmschaltung gekoppelt, welche den ersten Anschluß während mindestens eines Teils eines Intervalls der zweiten Wechselspannung auf eine praktisch feste Spannung klemmt, wenn der Strahlstrom einen vorbestimmten Betrag hat oder kleiner ist, um auf diese Weise die Größe des ersten vorbestimmten Wertes zu verändern.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Hochspannungsschutzschaltung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 und 3 Kurvenformen zur Erläuterung der Betriebsweise der Schaltung gemäß Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 ist eine an einem Anschluß 68 liegende Quelle einer ungeregelten Spannung, beispielsweise +15OV Gleichspannung, an einen Spannungsregler 69 angeschlossen, der an einem Anschluß 55 eine Ausgangsspannung von beispielsweise +11OV liefert, die über eine Hochspannungsabstimmschaltung mit einer Induktivität 30 und einem dieser parallelgeschalteten Kondensator 31 und über eine Primärwicklung 29a eines Horizontalausgangstransformators 29 einer Horizontalablenkschaltung 56 zugeführt wird. Die Ablenkschaltung 56 weist einen Horizontal-

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oszillator 22, einen Treiber 23, einen Horizontalausgangstransistor 24, eine Dämpfungsdiode 25, einen Rücklaufkondensator 26 und die Reihenschaltung einer Horizontalablenkwicklung 27 mit einem S-Formungskondensator 28 auf, über welche der Horizontalablenkstrom fließt. Einem Eingangsanschluß 21 wird eine Steuerspannung von einer nicht dargestellten automatischen Frequenz- und Phasenregelschaltung zugeführt, um die Horizontalablenkschaltung 56 mit den ankommenden Horizontalsynchronimpulsen zu synchronisieren.

Die über der Primärwicklung 29a auftretenden Hin- und Rücklaufspannungen werden durch eine Tertiärwicklung 29b des Horizontalausgangstransformators 29 zur Lieferung einer Beschleunigungshochspannung für den Strahlstrom einer Kathodenstrahlröhre 42 an einem Endanodenanschluß 62 transformiert. Ein Ende der Tertiärwicklung 29b ist über einen Kondensator 32 kapazitiv an Masse gekoppelt, das andere Ende ist an einen Eingangsanschluß 58 einer Hochspannungsverdreifacherschaltung 33 gekoppelt. Der Gleichstrompfad für den Strahlstrom verläuft von einer Spannungsquelle von +27V über eine Strahlstromfühlschaltung 66 mit in Reihe geschalteten widerständen 34 bis 36 zu einem Gleichstromanschluß 57 der Hochspannungsverdreifacherschaltung 33.

Die Hochspannung am Anschluß 62 ändert sich, wenn der in der Kathodenstrahlröhre 42 fließende Strahlstrom größer wird. In Abhängigkeit von Einflußgrößen wie Innenwiderstand des Horizontalausgangstransformators 29 und der Hochspannungsverdreifacherschaltung 33 sowie den Regeleigenschaften des Spannungsreglers 69 unter Strahlbelastung ergibt sich eine Betriebskennlinie der Hochspannung über dem Strahlstrom für einen typischen Fernsehempfänger, wie sie in Fig. 3 als Kurve 67 dargestellt ist. Die Hochspannung nimmt mit zunehmendem Strahlstrom ab. Alle Fernsehempfängerschaltungen zeigen eine gewisse Schwankungsbreite in ihrem Betrieb, etwa infolge von Toleranzen ihrer Bauelemente oder Montage, So zeigen einige Fernsehempfänger eine

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leicht unterschiedliche Betriebskennlinie, etwa gemäß der oberen Grenzkurve 64 in Fig. 3.

An den Verbindungspunkt der Widerstände 34 und 35 ist ein Strahlstrombegrenzer 37 angeschlossen, welcher den den Kathoden 41a, b und c der Kathodenstrahlröhre zugeführten Strahlstrom begrenzt, wenn dieser durch Funkenbildung zwischen den Elektroden innerhalb der Kathodenstrahlröhre, durch übermäßige Videosignalansteuerung usw. zu groß werden sollte. Der Strahlstrombegrenzer 37arbeitet in üblicher Weise, wobei der +27V-Klemme Strom entnommen wird, und liefert ein Strahlstrombegrenzungssignal an die Videosignalverarbeitungsschaltung 38. Ein von dieser geliefertes Abschaltsignal wird einem Videotreiber 40 zugeführt, um das Ausgangssignal zu den Kathoden 41a, b und c zu sperren.

Eine unabhängig vom Strahlstrombegrenzer 37 arbeitende Hochspannungsschutzschaltung 39 unterbindet den Betrieb der Horizontalablenkschaltung 56, falls die Hochspannung am Anodenanschluß 62 vorbestimmte Werte, die Auslösespannungen, überschreitet und verhindert dabei die Erzeugung schädlicher Röntgenstrahlungen am Schirm der Kathodenstrahlröhre 42.

Der Horizontalausgangstransformator 29 hat auch eine Sekundärwicklung 29c, über die ein Spannungsteiler mit Widerständen 43 und 44 geschaltet ist. An den Anschluß A, der Verbindungspunkt der Widerstände 43 und 44 ist ein Spitzendetektor mit Kondensatoren 45 und 46 und entsprechend gepolten Dioden 47 und 48 angeschlossen.

Die Ausgangsspannung V₅₉ des Spitzendetektors am Anschluß 59 wird dem Emitter eines Vergleichstransistors 49 zugeführt, auf dessen Basis über einen Widerstand 51 eine Bezugsspannung Vg₀ gegeben wird, die an einem Anschluß 60 von einer temperaturstabilen Bezugsdiode 50 geliefert wird. Über einen Widerstand 52 ist eine Spannungsquelle von +210V mit dem Anschluß 60 verbunden. Der Kollektor des Transistors 49 liegt Über eine

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Diode 53 am Eingangsanschluß 21 der Horizontalablenkschaltung 56.

In einem Störfall, wenn beispielsweise der Spannungsregler 69 nicht richtig arbeitet, kann die Hochspannung über die für gegebene Strahlstrombedingungen akzeptable Sicherheitsgrenze ansteigen. Bei einem bestimmten Fernsehempfängertyp kann eine solche Sicherheitsgrenze durch eine Kurve 63 (Fig. 3) gleicher Strahlungsbelastung (isoexposure curve) der Hochspannung über dem Strahlstrom bestimmt werden. Im Normalbetrieb des Fernsehempfängers liegt man im Bereich unterhalb der Kurve 63. Die Erzeugung schädlicher Röntgenstrahlungsmengen hängt sowohl von der Hochspannung als auch vom Strahlstrom ab. Die Hochspannungssicherheitsgrenze, also die Kurve gleicher Strahlungsbelastung, sinkt mit zunehmendem Strahlstrom, da bei einer gegebenen Hochspannung ein größerer Strahlstrom mehr Röntgenstrahlung erzeugt.

Die Spannung am Anschluß 59 ist ein Maß für die Spannung an der Sekundärwicklung 29c, welche ihrerseits ein Maß für die Hochspannung am Anschluß 62 ist. Läßt man einmal die Wirkung der Diode 54 (auf die noch eingegangen wird) auf den Betrieb der Hochspannungsschutzschaltung 39 außer Acht und nimmt an, daß die Hochspannung am Anschluß 62 genügend ansteigt, um die Sicherheitsgrenze zu erreichen, dann steigt auch die Spannung Vgg an, und für Hochspannungen, welche bei gegebenen Strahlströmen vorbestimmte Werte überschreiten, wird die Spannung V₅Q mehr als ein V, größer als die Bezugsspannung an der Basis des Transistors 49, so daß dieser leitet und von seinem Kollektor eine Betriebsunterbrechungsspannung zum Eingangsanschluß

21 der Horizontalablenkschaltung 56 gelangen läßt. Diese BetrJebsunterbrechungsspannung erhöht die Frequenz des Oszillators

22 erheblich und unterbindet den normalen Betrieb der Horizontalablenkschaltung 56, welche dann ein unsichtbares Raster erzeugt, und erniedrigt die Hochspannung, wobei sie auf diese Weise einen Schutz gegen die Erzeugung schädlicher Röntgenstrahlung gibt.

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Für typische Fernsehempfängerschaltungen geben die Kurven 65 bzw. 65a in Fig. 3 die Hochspannung für bestimmte Strahlströme bzw. die Auslösespannungen wieder, oberhalb deren die Hochspannungsschutzschaltung 39 den Betrieb der Horizontalablenkschaltung 56 unterbindet.

Die Hochspannungsschutzschaltung 39 spricht auf die Spitzenspannung an, welche an der Sekundärwicklung 29c auftritt und ein Maß für die Beschleunigungshochspannung am Anschluß 62 ist. Wenn sich der Strahlstrom bei hohen Werten, in der Nähe von Ig gemäß Fig. 3, ändert, haben die Auslösekurve 65 und die Betriebskennlinien 64 und 67 eine konstante Neigung. Bei kleineren Strahlströmen in der Nähe von I- neigt die Hochspannung zum Ansteigen, beispielsweise wegen der Ausgangsimpedanz der Spannungsverdreifacherschaltung 33, und dies wird durch anwachsende Steigung der Betriebskennlinien 64 und 67 mit abnehmendem Strahlstrom sichtbar. Da die Hochspannung über die an der Sekundärwicklung 29c auftretende Spitzenspannung abge fühlt wird, steigt die Neigung der Auslösekennlinie 65a nicht so stark wie diejenige der Betriebskennlinien.

Für einige Fernsehempfänger, beispielsweise solche, wo die Bauelemente- und Montagetoleranzen zu Schaltungen mit Betriebskennlinien nahe der oberen Grenzkurve 64 führen, schneiden sich die Betriebskennlinie und die Auslösekennlinie bei niedrigen Strahlströmen, gemäß Fig. 3 also nahe bei I-. Für kleinere Strahlströme als I- unterbindet die Hochspannungsschutzschaltung 39 den normalen Betrieb der Horizontalablenkschaltung Dies tritt ein, selbst wenn der Fernsehempfänger in einem Bereich deutlich unterhalb der Kurve 63 betrieben wird, wo noch keine schädliche Röntgenstrahlung entsteht.

Da Fernsehempfänger nach dem Stande der Technik bereits eine Strahlstrombegrenzungsschaltung und eine Hochspannungsschutzschaltung enthalten, ergibt die hier beschriebene Erfindung

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eine außerordentlich einfache Anordnung zur Herabsetzung der Empfindlichkeit der Hochspannungsschutzschaltung 39 bei niedrigen Strahlströmen. Auf diese Weise wird eine unerwünschte Schutzauslösung vermieden.

Ein Merkmal der Erfindung besteht in der Vermeidung solcher unerwünschter Auslösungen durch Ankoppeln der Anode der Diode an den Verbindungspunkt B der Strahlfühlwiderstände 35 und 36 und der Kathode der Diode 54 an den Anschluß A der Hochspannungsschutzschaltung 39, so daß auf diese Weise die Hochspannungsschutzschaltung auch gegen Strahlstromänderungen empfindlich wird.

Bei hohen Strahlströmen hat die Spannung V_ft am Anschluß A einen Spitzenwert von V , wie in Fig. 2a dargestellt. Die Spannung V„ am Anschluß B, der als Quelle für das Strahlstromsignal dient, ist negativ und hat den Wert -V . Bei hohen Strahlströmen ist die Diode 54 während des gesamten Ablenkintervalls in Sperrichtung vorgespannt. Die Strahlstromfühlwiderstände sind von der Hochspannungsschutzschaltung 39 abgekoppelt, und die Schaltung arbeitet in der bisher beschriebenen Weise.

Bei niedrigen Strahlströmen unterhalb von I^ steigt die Spannung V_ am Anschluß B auf einen Wert -V_'. Wenn die Spannung

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V, am Anschluß A nahe dem Beginn des Hinlaufintervalls genügend negativ wird, um die Diode 54 in den Leitungszustand vorzuspannen, dann wird V, auf eine Spannung geklemmt, die um einen Diodenspannungsabfalljnegativer als -V₀ ¹ ist. Der Anschluß A wird während des Hinlaufintervalls durch die Strahlstromfühlschaltung 66 belastet, so daß die Spitzenspannung am Anschluß A auf V ', der für die hohen Strahlstromwerte niedriger als V ist, absinkt.

Ein sinken der Spitzenspannung am Anschluß A bei niedrigen Strahlströmen führt zu einer Vergrößerung der erforderlichen Hochspannungen, oberhalb deren die Hochspannungsschutzschal-

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tung 39 den normalen Betrieb der Horizontalablenkschaltung 56 unterbindet. Die neue Steigung der Auslösekurve 65b wächst mit erheblich größerer Neigung bei Strahlströmen unterhalb von I-an, so daß sogar die oberen Grenzkurven, wie die Kurve 64, die Auslösekurve nicht schneiden. Der normale Betrieb des Fernsehempfängers wird nicht unterbunden. Es versteht sich, daß ein unerwünschtes Auslösen auch durch unterschiedliche Werte der Auslösekurven 65 und 65a bei verschiedenen Empfängern infolge solcher Einflußgrößen wie Bauelemente-und Montagetoleranzen verursacht werden können. Dadurch, daß die Hochspannungsschutzschaltung 39 sowohl auf die Hochspannung als auch auf den Strahlstrom genügend empfindlich anspricht, können solche unerwünschten Auslösungen jedoch vermieden werden.

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Claims

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RCA 71_f716/Sch/Vu

USSN 796,669 Dr. Dte?3r ν. Eesöld

vom 13. Mai 1977 Dip! ·,._;. ρ·· _;r CcIiOtZ

Dip!-!:■;-·. v - ifc-rn Hausier 8 München £Ci, Fosliacft 830668

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

1V Hochspannungsschutzschaltung für einen Fernsehempfänger mit einem Hochspannungstransformator, der bei Zuführung einer ersten Wechselspannung eine Beschleunigungshochspannung für den Strahlstrom liefert und mit dem eine erste Wicklung zur Lieferung einer zweiten Wechselspannung gekoppelt ist, die ein Maß für die Beschleunigungshochspannung ist, ferner mit einer Schutzschaltung, die mit der ersten Wicklung über einen ersten Anschluß gekoppelt ist und unter Steuerung durch die zweite Wechselspannung ein Sperrsignal zur Unterbindung des normalen Betriebs des Empfängers liefert, wenn die Beschleunigungshochspannung einen ersten vorbestimmten Wert überschreitet, ferner mit einem Strahlstromfühler, der unter Steuerung durch den Strahlstrom an einem zweiten Anschluß eine erste Spannung liefert, welche ein Maß für die Größe des Strahlstromes ist, gekennzeichnet durch eine erste Klemmschaltung (54), die an den ersten Anschluß (A) und an den zweiten Anschluß (B) angeschlossen ist und den ersten Anschluß zur Ver-

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ORIGINAL INSPECTED

änderung der Größe des ersten vorbestimmten Wertes während mindestens eines Teils eines Intervalls der zweiten Wechselspannung auf im wesentlichen die erste Spannung klemmt, wenn der Strahlstrom einen vorbestimmten Betrag hat oder kleiner als dieser ist.
2) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Klemmschaltung eine Diode (54) enthält, die so gepolt ist, daß sie leitet, wenn der Strahlstrom auf weniger als den zweiten vorbestimmten Betrag absinkt.
3) Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlstromfühler einen Spannungsteiler (Widerstände 34,35, 36) aufweist, durch welchen der Strahlstrom fließt und der einen Abgriff (B) hat, an den die Diode (54) angekoppelt ist.
4) Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschaltung einen mit der ersten Wicklung (29c) gekoppelten Spitzendetektor (45-48), eine an den Ausgang (59) des Spitzendetektors bzw. an eine Bezugsspannungsquelle (50) angeschlossene Vergleichsschaltung (49) zur Lieferung des Unterbrechungssignals und ein Koppelelement (53) zur Kopplung des Unterbrechungssignals an die Ablenkschaltung zur Unterbrechung des normalen Betriebs der Ablenkschaltung aufweist.

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