DE2835946B2

DE2835946B2 - Schaltung der Zeilenablenkendstufe im Fernsehempfänger

Info

Publication number: DE2835946B2
Application number: DE2835946A
Authority: DE
Inventors: Ismo Maerynummi Pyoerre (Finnland)
Original assignee: Salora Oy
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1977-08-18
Filing date: 1978-08-17
Publication date: 1980-01-10
Also published as: GB2002984B; DE2835946A1; FI55278C; IT7868921A0; IT1115572B; GB2002984A; SE438399B; SE7808441L; FI55278B

Description

Die Erfindung betrifft eine Horizontalendstufen Schaltung für Fernsehempfänger zur Erzeugung eines aus Hin- und Rücklaiifteil bestehenden Sägezahnstromes durch die Ablenkspule hindurch, und diese Schaltung umfaßt einen Speisetransformator mit Primär- und Sekundärwicklung(en), einen Primärschalter zum Schalten (Koppeln) der Speisetransformator-Primärwicklung mit Zeilenfrequenz an die Stromquelle und einen Zweirichtungs-Sekundärschalter zum Schalten (Koppeln) der Ablenkspule während des Zeilenhinlaufes an den die Hinlaufspannung enthaltenden Hinlaufkondensator sowie zum Schalten (Koppeln) des Energiespeicherkondensators an die Sekundärwicklung des Speisetransformators.

In der Fernsehempfänger-Bildröhre wird das zur Ablenkung des Strahles erforderliche veränderliche Magnetfeld mit Hilfe einer im Bildröhrenhals angeordneten Ablenkspule erzeugt, durch welche ein Sägezahnstrom hindurchgeschickt wird. Der flachere (längere) Teil der Zacke bildet den Zeilenhinlauf, der steilere (kürzere) Teil den Zeilenrücklauf. Der erforderliche Stromwert ist abhängig von der Windungszahl der Ablenkspule, dem Ablenkwinkel, der Anodenspannung, der Spulenlänge, dem Röhrenhaisdurchmesser, dem Durchmesser der Spulen-Magnetumhüllung (falls vorhanden) usw.

Die Ablenkspule bildet eine Induktivität (Drossel), durch deren Spule Strom hindurchgeschickt wird. Dabei

sammelt sich in der Spule magnetische Energie an, die,

wenn es sich um eine Idealspule handelt, in den Stromspeisekreis zurückgeführt werden kann. Da nun aber die Spule den Wicklungswidentand enthält, wird ein Teil der Ablenkleistung in Wärme umgewandelt, und dieser Teil muß, um einen stabilen Betrieb zu gewährleisten, in jeder Periode durch dem Kreis zuzuführende Zusatzenergie kompensiert werden.

Die von der Zeilenendstufe zur Aufrechterhaltung

ίο des Betriebes benötigte Zusatzenergie kann entweder von einer Gleichstromquelle oder periodisch induktiv oder kapazitiv zugeführt werden. Speisung aus einer Gleichstromquelle gestaltet sich insofern am günstigsten, als dabei ein möglichst großer Stromausnahmewinkel und damit geringe Speiseverluste erzielt werden. Sie kommt in Frage bei Akku- oder Batteriegeräten. Bei Geräten für Netzanschluß kann diese Spannung z. B. durch eine mit Netzfrequenz arbeitende Thyristorstabilisierungsstufe erzeugt werden. Dabei gehen jedoch umfangreiche Störungen vom Gerät aufs Netz über, und die Trennung zwischen Netz und Gerät gestaltet sich schwierig; es ist dann ein großer Netztransformator erforderlich.

Eine zweite Möglichkeit zur Gewinnung der erforderlichen Gleichspannung besteht in der Verwendung einer Zerhackerstromquelle, in der die Netzspannung zunächst gleichgerichtet und danach mit hoher Frequenz, vielfach mit Zeilenfrequenz, primärseitig in den Stromquellentrafo gehackt und aus der Sekundärseite

jo wieder gleichgerichtet wird. Dabei kann dann, da mit hoher Frequenz gearbeitet wird, ein kleiner Transformator verwendet werden. Außerdem kann in diesem Trafo die Trennung zwischen Gerät und Netz erfolgen. Als Schalter kommt ein Transistor oder ein Thyristor in

r. Frage.

Dient ein Thyristor als Schalter, so ist für die Stromunterbrechung ein besonderer Kommutierungskreis, z. B. ein zwischen Anode und iiethode geschalteter Resonanzkreis, erforderlich. Die Folge sind jedoch

4(i zusätzliche Leistungsverluste; außerdem gestaltet sich die Stabilisierung schwierig, da der Resonanzkreis die Gründungszeit des Schalters bestimmt.

Dient ein Transistor als Schalter, so kann der Strom durch Basissteuerung unterbrochen werden, wobei sich

π dann auch die Einstellung der Gründungszeit und damit die Stabilisierung der Ausgangsspannung einfach gestaltet. Das Problem bilden hier die Abschaltverluste, die man durch Begrenzung der Kollektorspannungs-Anstieggeschwindigkeit im Moment der Unterbrechung

ν) zu verringern versucht. Zur Begrenzung der Anstieggeschwindigkeit bedient man sich oft einer den Schalter überbrückenden Dioden widerstand-Kondensator-Kombination, bei der der Anstieg durch die Reihenschaltung aus Kondensator und Diode verlangsamt wird

Vi und die Entladung des Kondensators über einen parallel zu diesem geschalteten Widerstand erfolgt. Dies ist ein Mittel, die Abschaltverluste ius dem Transistor herauszunehmen und auf einen äußeren Widerstand zu übertragen. Die Verlustleistung selbst entsteht aber

πι trotzdem. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß auch der Thyristorschalter einen entsprechenden Begrenzungskreis zur Begrenzung der Spannungsanstieggeschwindigkeit benötigt, damit der Thyristor nicht erneut auf leitenden Zustand schaltet.

tv, Von den den Zeilenhinlaufkreis direkt periodisch mit Energie speisenden Kreisen ist die Thyristorzeilenendstufe am bekanntesten, bei welcher ein Kommutierungskreis den Strom des Hinlaufkreises unterbricht, die vom

Hinlaufkreis benötigte Zusatzenergie einspeist und seinen eigenen Strom unterbricht Als Nachteil sind die in den Kreisen laufenden hohen Ströme zu nennen.

Eine bestimmte Ablenkspule hat folgende Werte: Induktivität L_h= 1.7 raH; Widerstand R_h = 1,8 Ohm; Strom von Spitze zu Spitze l_hpp = 3,6 A (Spule einer Farbbildröhre 90° 20').

Der Effektivwert des Sägezahnstromes beträgt Ipp: (2 i/3) oder in diesem Falle 3,6 A :3,4δ = 1,04 A. Die in den Widerstand gehende Leistung beträgt

P- R= 1.04² · 1,8= 1,95 W

(In der Praxis liegt diese Leistung höher, da der Wechselstromwiderstand größer als der Gleichstromwiderstand ist) Die zur Erzeugung des Ablenkstromes erforderliche Ablenkspulen-Polspannung während des Hinlaufes beträgt:

= L-^d! *

IJmH

vorausgesetzt die Hinlaufzeit beträgt 52 μ5, ein für Farbfernseher typischer Wert (Zeiie 64 ^s). Der auf Verluste entfallende Strom beträgt:

1,95 W

1.8V

mA

Dies ist der Mittelwert-Strom. Wird der Strom während des Hinlaufes in Sägezackenform eingespeist, lautet der Spitzenwert:

4OmA

Wird der Hinlaufschalter von einem Thyristor gebildet, ist zur Unterbrechung dessen Stromes an die Anode ein Kompensierungsstrom zu legen, dessen Spitzenwert wenigstens während der Dauer der Auskupplungszeit des Thyristors größer als der Ablenkstrom-Wert ist In diesem Falle beträgt der benötigte Strom ca. 13 ■ I_pp:2 = 2,3 A, vorausgesetzt der Kompensierungsstrom hat Sinusform und die erforderliche Auskupplungszeil beträgt 3,5 μ5. Vergleicht man diesen Strom an dem vorangehend erhaltenen zur Kompensierung der Verluste benütigten Strom-Spitzcnwert von 40 mA, so erhält man als Relation 57.

Im Thyristorkreis muß zur Unterbrechung des Hinlaufschalters ein Kompensierungs- oder Kommutierungsstrom eingespeist werden, der also beträchtlich größer ist als zur Kompensation der Verluste notwendig wäre. Die überschüssige Energie muß in den Kommutierungskreis zurückgeleitet werden, und die Folge davon ist der hohe Hin- und Rückstrom zwischen Kommutierungs· und Hinlaufschalter. Dieser Strom wird mit Hilfe eines /wischen Kommutierungs- und Hinlaufschalter geschalteten Resonanzkreises gebildet, bei dem die Induktivität entweder separat vorliegt oder im Kopplungsfaktor des Transformators enthalten ist wie in der amerikanischen Patentschrift 40 34 263 beschrieben. Für diese Induktivität ist vor allem im letzteren Falle eine beträchtliche Menge Spulendraht erforderlich, durch die ein hoher Strom fließt. Der Skineffekt und der »proximity effect« bewirken einen hohen Widerstand des Drahtes, der zusammen mit dem hohen Strom einen hohen Leistungsverlust verursacht.

Außerdem ist, soll der Betrieb der Zeilenendstuie stabilisiert werden, ein Hilfskreis erforderlich, z. B. ein Transduktor oder ein dritter Thyristor. Diese Stellen gemeinsam verursachen einen hohen Leistungsverlust

Ersetzt man den Kommutierungsthyristor durch einen Transistor, wie dies aus der deutschen Offenlegungsschrift 26 14 299 bekannt ist, so bleibt die Situation dieselbe. Lediglich der Stabilisierungshilfskreis kann entfallen, da sich nun die Gründungszeit des Transistors regulieren läßt Aus Abb. 2, Kurve 6 der o. g. Druckschrift ist ersichtlich, daß der Kollektorstrom bei hohem Wert zum Zeitpunkt ti unterbrochen wird, was gleichbedeutend mit hohem Ausschaltverlust ist Der Leistungsverlust ist also auch hier groß.

Ist der Hinlaufschalter ein Transistor, so kann die Unterbrechung durch Basissteuerung erfolgen, wobei die Verluste dann lediglich aus dem Ausschaltverlust des Transisteis bestehen. Aber auch dieser ist groß, wenn die Anstieggeschwindigkeit der ..ollektorspannung groß ist. Der Hinlaulkreis ist jedoch ein Resonanzkreis, bei welchem der Abstimmkondensator am Transistor vorbeigeschaltet ist. Dieser Kondensator begrenzt die Anstieggeschwindigkeit, so daß bei Verwendung eines Transi· tors als Hinlaufschalter ein guter Wirkungsgrad erzielt wird, vor allem wenn Zusatzenergie über einen möglichst langen Zeitraum zugeführt wird.

Mit der vorliegenden Erfindung wird bezweckt, die vorgenannten Probleme und Nachteile 7.u beseitigen und eine Horizontalendstufen-(Zeilenendstufen-)Schaltung zu schaffen, bei der die Ausschaltverluste und damit die Leistungsaufnahme besonders gering sind, und bei der die erforderliche Zusatzenergie aus der Stromquelle mit gutem Wirkungsgrad zugeführt werden kann.

Um diese Zielsetzung zu erreichen ist für die erfindungsgemäße Schaltung kennzeichnend, daß die gegenseitige Poligkeit der Speisetrafo-Primärwicklung und -Sekundärwicklung so beschaffen ist. daß als Folge der Unterbrechung des Sekundärsthalters der auf die Poie der Speisetrafo-Sekundärwicklung wirkende Rückimpuls durch den Speisetrafo hindurch in die Primärwicklung einen Strom induziert, der den Strom des Primärschalters kompensiert.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung speist der Primärschalter nur so viel Energie ein wie zur Aufrechterhaltung der Betriebs.kontinuität erforderlich ist. Durch Regulierung der Leitzeit des Primärschalters läßt sich die besagte Energie regulieren und der Betrieb der Endstufe stabilisieren. Ein weiterer Unterschied gegenüber den bereiis bekannten Schaltungen besteht darin, daß die Funktion des Hinlaufschalters rückwärts in de - Form auf die Funktion des Primärschalters wirkt. daß der Kollektorstrom des Primärschalters negativ wird, wie später ηχ-h genauer erläutert werden wird. Dabei treten dann keine Abschaltverluste auf, da der Kollektor nicht gleichzeitig unter Strom und Spannung steht. Damit kann auch der Begren/.ungskrcis für die Spannungs-Anstieggeschwindigkeit entfallen.

Die Erfindung sowie ihre sonstigen C.harakienstika und Vorteile werden im folgenden in For!.ι eines Beispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. 11 der Zeichnung zeigt

Fig.) die schema ische Darstellung einer Ausführungsform der erfinci'ingsgemäßen Schaltung,

Fig. 2 zur Funktionsbeschreibung der Erfindung gehörende Strom- und Spannungskurven.

Die Trafo-Primärseite wird von den Wicklungen 1, 2, 3 und 4, die -Sekundärseile von den Spulen 5 und 6

gebildet (Fig. 1). Die primärseitigen Wicklungen sind dicht aneinandergekoppelt, desgleichen die sekundärseitigen Wicklungen (kO,95). Hingegen besteht von der Primärseite zur Sekundärseite eine lockere Kopplung ^r 0,7). An den Punkt A wird der Pulspol, an den Punkt B der Minuspol der Stromquelle angeschlossen. Der Oszillator 7 steuert den Betrieb des vom Transistor 8 und der Diode 9 gebildeten Primärschalters, und der Oszillator 10 steuert den Betrieb des vom Transistor 11 und der Diode 12 gebildeten Sekundär- oder Hinlaufschalters. 13, 14 und 15 bezeichnen Energiespeicherkondensatoren. 16 bezeichnet die Ablenkspule, und die Diode 17 hat die Aufgabe, aus der Spannung der Wicklung 6 die Spannung für den Kondensator 14 gleichzurichten, die als Betriebsspannung des Oszillators 10 dient und über die Punkte C und D als Betriebsspannung an die anderen Kreise angelegt

l„„ I

Die Verwendung der lockeren Kopplung zwischen Primär- und Sekundärwicklung zur Energiespeicherung ist im Hinbück auf den Betrieb nicht unbedingt erforderlich, vereinfacht aber den Aufbau des Kreises. Es können somit auch ein Trafo mit dichter Kopplung /wischen Primär- und Sekundärseite und eine separate Induktivität zur Speicherung von Energie oder eine Schaltung, die einen Kompromiß zwischen diesen beiueii Sch«\U'ngsarten darstellt, verwendet werden.

Die Schaltung funktioniert wie folgt:

Zum Zeitpunkt t< (Fig. 2) wird der Transistor 8 in leitenden Zustand gesteuert (Basisstrom Kurve f). Der Transistor 11 befindet sich hierbei in leitendem Zustand, und sein Kollektorstrom (Kurve c). sein Basisstrom (Kurve a) und seine Kollektorsp.'nnung (Kurvety entsprechen F i g. 2. Der Kondensator 13 ist hierbei über den Transistor 11 an die Pole der Wicklung 5 gekoppelt. Ist der Kondensator 13 groß, so bildet die Streuinduktivität zwischen den Wicklungen 1 und 5 eine Last für den Transistor 8, und der Koliektorstrom dos Transistors 8 beginnt mit der von dieser Streuirnluktivität und der Betriebsspannung bestimmten Geschwindigkeit anzuwachsen (Kurve e. t< — t,). Zum Zeitpunkt /> wird der Basisstrom (Kurve a) des Transistors 11 unterbrochen, wobei an dessen Kollektor nach Ablauf der Auskupplungszeit (t_:— ή) ein der Kurvet entsprechender Rückimpuls entsteht, dessen Länge fii—fi) hauptsächlich von der Induktivität der Ablenkspule 16 und der Kapazität des Kondensators 19 bestimmt wird.

Während des Rücklaufens belastet der o. g. Resonanzkreis die Wicklung 5, wobei die in der Streuinduktivität zwischen den Wicklungen 1 und 5 gespeicherte Energie in den Resonanzkreis übergeht und eine Umkehrung der Polarität des Koilektorstromes des Transistors 8 bewirkt (Kurve e, t>—h). Der Basisstrom des Transistors 8 kann in dem Moment unterbrochen werden, da sich die Kollektorstrom-Polarität umkehrt, d. h. der Strom vom Kollektor auf die Diode 9 übergeht (Kurve f. U).

Entspricht die in den Resonanzkreis übergegangene Energie der im Ablenkkreis in der vorangegangenen Periode verbrauchten Energie, so setzt sich der Betrieb in der folgenden Periode in gleicher Weise fort. Die übergehende Energiemenge kann durch Änderung des Schaltzeitpunktes des Transistors 8 im Verhältnis zum Rückimpuls reguliert werden. Das Energieniveau kann

differentiale Weise an den Wicklungen 3 und 4 ermittelt werden.

Im Zeitraum /-,— Λ, herrscht sekundärseitig der gleiche Zustand wie zum Anfangszeitpunkt, so daß sich der Strom der Wicklung 1 mit der von der Streuinduktiviläi und der Betriebsspannung bestimmten Geschwindigkeit ändert. Da der Strom in der Ausgangssituation nun negativ ist und durch die Diode 9 läuft, folgt, daß der Strom unterbrochen wird, und die Spannung an der Kathode der Diode 9 und am Kollektor des Transistors 8 positiv wird (Kurve d). Der Maximalwert dieser Spannung kann mit der Wicklurg 2 und der Diode 18 begrenzt werden.

Da der Transformator eine lockere Kopplung zwischen Primär- und Sekundärseite aufweist, kann er so mit dem für den Fernsehapparate erforderlichen Hochspannungstrafo zusammengebaut werden, daß sich die Sekundärwicklungen unter der Hochspannungswicklung auf dem einen Schenkel und die Primärwicklungen auf dem anderen Schenkel befinden. Hierbei lassen sich Primär- und Sekundärseite leicht gegeneinander isolieren, und ein besonderer Netzrransformator oder ein Zerhackerstromquellentransformator zur Trennung zwischen Netz und Gerät erübrigt sich. Da durch den Trafo hindurch auch Informationen von der Sekundärseite zurück auf die Primärseite geschickt werden können, läßt sich die Amplitude der Ablenkung trotz Netzspannung und z. B. den Schwankungen der Hochspannungslast konstant halten.

2 lilntl

Claims

Patentansprüche:

1. Horizontalendstufen-Schaltung für Fernsehempfänger zur Erzeugung eines aus Hin- und Rücklaufteil bestehenden Sägezahnstromes durch die Ablenkspule hindurch, bestehend aus einem Speisetransformator mit Primär- und Sekundärwicklung(en), einem Primärschalter zum Ankoppeln der Speisetrafo-Primärwicklung mit Zeilenfrequenz an die Stromquelle und einem Zweirichtungs-Sekundärschalter zum Ankoppeln der Ablenkspule während des Hinlaufs an den die Hinlaufspannung enthaltenden Hinlaufkondensator sowie zum Ankoppeln des Energiespeicherkondensators an die Sekundärwicklung des Speisetransformators, dadurch gekennzeichnet, daß die Primär- (1) und die Sekundärwicklung (5) des Speisetransformators gegeosdtig so gepolt sind, daß als Folge der Unterbrechung des Sekundärschalters (II) der auf die Pole der Speisetrafo-Sekundärwicklung wirkende Rückimpuls durch den Speisetrafo hindurch in die Primärwicklung (1) einen Strom induziert, der den Strom der Primärwicklung (1) kompensiert, der den Strom des Primärschalters (8) I ompensiert.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung zwischen Primärwicklung (1) und Sekundärwicklung (5) des Speisetransformators eine lockere ist.

3. Schaltu:g nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß -Me für die Ablenkung erforderliche Zusatzenergie mit Hilfe des Primärschalters (8) in der von der '-ickeren Kopplung zwischen Speisetrafo-Primärseite (1) und-Sekundärseite (5) gebildeten Streuinduktivität gespeichert wird.