DE2911152A1

DE2911152A1 - Zeilen(ablenk)transformator

Info

Publication number: DE2911152A1
Application number: DE19792911152
Authority: DE
Inventors: Akira Toba
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1978-03-23
Filing date: 1979-03-21
Publication date: 1979-09-27
Also published as: GB2100524B; GB2100525A; GB2100525B; DE2911152C2; US4266269A; GB2018038A; GB2018038B; GB2100524A

Description

Henkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte

Registered Representatives

before the

European Patent Office

Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha,

Möhlstraße 37 Kawasaki-shi, Japan D-8000 München 80

Tel.: 089/982085-87 Telex: 0529802 hnkld Telegramme: ellipsoid

21. März 1979

53P853-3

Zeilen(ablenk)transformator

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsgleichrichter und insbesondere eine Verbesserung an einem sog. Mehrlagenwicklung-Zeilen (ablenk) transformator der Art gemäß der US-PS 3 381 204.

Zeilen(ablenk)transformatoren werden üblicherweise bei einer eine Hochspannung liefernden Schaltung, etwa bei Fernsehempfängern und Oszillographen, verwendet. Als entsprechender Transformator ist ein Abstimm-Zeilentransformator aus einer Primärwicklung und einer Anzahl von Sekundärwicklungen vorgesehen. Die Sekundärwicklungen sind auf ein und denselben Spulenträger aufgewickelt, wobei je zwei benachbarte Sekundärwicklungen über eine Diode in Reihe geschaltet sind. Wenn bei einem solchen Abstimm-Zeilentransformator ein Horizontalausgangsimpuls oder Zeilenablenkimpuls als Eingangsimpuls an die Primärwicklung angelegt wird, wird eine ungeradzahlige höhere Harmonische, beispielsweise die dritte höhere Harmonische einer an der Primärwicklung anliegenden Grundwelle abgestimmt und an den Sekundärwicklungen erzeugt, weil die verteilte Kapazität zwischen den Sekundärwicklungen ausreichend klein ist, so daß an der Aus-

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gangsseite der Sekundärwicklungen eine Hochspannung erzeugt wird. Obgleich dieser Abstimm-Zeilentransformator wirksam Hochspannungen im Bereich von 7 - 28 kV zu liefern vermag, gewährleistet er nur eine mangelhafte Hochspannungsregelung. Wenn die Hochspannungsregelung jedoch z.B. bei einem Fernsehempfänger mangelhaft ist, kann die Güte des wiedergegebenen Bilds darunter leiden.

Als Zeilentransformator, welcher unter Vermeidung der geschilderten Nachteile eine stabile Hochspannungsregelung gewährleistet, kann ein Mehrlagenwicklung-Zeilen(ablenk)transformator genannt werden. Dieser Transformator umfaßt gemäß der US-PS 3 381 204 und der dieser entsprechenden GB-PS 1 090 995 eine Anzahl von konzentrisch angeordneten, zylindrischen Spulenträgern oder -körpern aus dielektrischem Material, einen in den innersten Spulenkörper eingesetzten Magnetkern, eine auf die Außenumfangsflache des innersten Spulenkörpers aufgewickelte Primärwicklung, mehrere in Lagen in derselben Richtung gewickelte und zwischen den restlichen Spulenkörpern angeordnete Sekundärwicklungen und eine Anzahl von auf dem äußersten Spulenkörper angeordneten Dioden, die jeweils zwischen zwei benachbarte lagenförmige Sekundärwicklungen eingeschaltet sind und diese in Reihe schalten. Da bei diesem Mehrlagenwicklung-Zeilentransformator die Sekundärwicklungen im Vergleich zum Abstimm-Zeilentransformator dichter nebeneinander angeordnet sind, ist die Streukapazität zwischen je zwei benachbarten Lagen ausreichend großer als beim Abstimm-Zeilentransformator. Obgleich er Hochspannungen nicht mit demselben Wirkungsgrad wie dieser letztgenannte Transformator zu liefern vermag, ist jedoch der Mehrlagenwicklung-Zeilentransformator, wie erwähnt, bezüglich der Hochspannungsregelung überlegen. Infolgedessen wird dieser letztere Transformator für die Verwendung bei einem Fernsehempfänger, einem Oszillographen oder einer anderen, eine Hochspannung erzeugenden Schaltung als zweckmäßiger angesehen als der Abstimm-Zeilentransformator.

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Andererseits ist dieser Mehrlagenwicklung-Zeilentransformator mit dem Nachteil behaftet, daß im Fall eines Kurzschlusses an der Ausgangsseite der Sekundärwicklungen oder beim Auftreten einer Entladung in einer Bildröhre die Dioden einer hohen Gegen- oder Sperrspannung ausgesetzt werden, so daß möglicherweise eine oder mehrere Dioden ausfallen. Dieser Nachteil kann durch Verwendung von Dioden mit ausreichend hoher Sperraushaltespannung vermieden werden, doch ist dieser Transformator noch mit einem anderen Problem behaftet, das in einem durch die große Zahl der benötigten Dioden bedingten hohen Kostenaufwand zu sehen ist.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Mehrlagenwicklung-Zeilen (ablenk) transformators, welcher die Dioden ohne Durchbruch derselben aufeinanderfolgend benutzen kann, auch wenn ein Kurzschluß zwischen den Ausgangsklemmen von Sekundärwicklungen auftritt.

Diese Aufgabe wird bei einem Zeilen(ablenk)transformator, bestehend aus einer Anzahl zylindrischer und konzentrischer Spulenträger aus dielektrischem Material, einem in den innersten Spulenträger eingesetzten Magnetkern, einer lagenartig auf die Mantelfläche des innersten Spulenträgers aufgewickelten Primärwicklung, zwei an letztere angeschlossenen Eingangsklemmen, mehreren lagenartig mit jeweils gleicher Wicklungsrichtung auf die betreffenden Spulenträger gewickelten, zwischen den restlichen Spulenträgern angeordneten Sekundärwicklungen, zwei mit innerster und äußerster Sekundärwicklung verbundenen Ausgangsklemmen und einer Anzahl von auf dem äußersten Spulenträger angeordneten Dioden mit jeweils einer Kathode und einer Anode, wobei die eine Diode zwischen die äußerste Sekundärwicklung und eine der Ausgangsklemmen eingeschaltet ist, während die anderen Dioden jeweils in Durchlaßrichtung zwischen die einzelnen benachbarten Sekundärwicklungen eingeschaltet und dadurch die verschiedenen Sekundärwicklungen zwischen den beiden Ausgangsklemmen in Reihe

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geschaltet sind, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Kondensator vorgesehen ist, der zwischen der Kathode der mit der äußersten Sekundärwicklung verbundenen Diode und der Kathode einer der anderen Dioden gebildet ist, deren Anode mit dem anderen Ende der äußersten Sekundärwicklung verbunden ist.

In abgewandelter Ausführungsform kennzeichnet sich dieser Transformator dadurch, daß eine der anderen Dioden, die zwischen die äußerste Sekundärwicklung und eine dieser in Einwärtsrichtung benachbarte Sekundärwicklung eingeschaltet ist, eine höhere Sperraushaltespannung (reverse withstandung voltage) besitzt als die anderen Dioden.

In weiterer Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Transformator dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlagenkondensatoren zwischen benachbarten Sekundärwicklungen gebildet sind und aus anodenseitigen Zwischenlagenkondensatoren, von den einen, mit den Anoden der Dioden verbundenen Enden der benachbarten Sekundärwicklungen her gesehen, und kathodenseitigen Zwischenlagenkondensatoren, von den anderen, mit den Kathoden der Dioden oder zur Erdung mit einer der Ausgangsklemmen verbundenen Enden der benachbarten Sekundärwicklungen her gesehen, bestehen, und daß die anodenseitigen Zwischenlagenkondensatoren jeweils eine kleinere Kapazität besitzen als die kathodenseitigen Zwischenlagenkondensatoren,

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Mehrlagenwicklung-Zeilen (ablenk) transf ormators mit Merkmalen nach der Erfindung,

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Fig. 2 ein Schaltbild dieses Transformators,

Fig. 3 eine graphische Darstellung von Wellenformen der an den Sekundärwicklungen gemäß Fig. 2 erzeugten Ausgangsimpulse und der Potentiale an den Kathoden der Dioden,

Fig. 4 einen Teil des Schaltbilds nach Fig. 2 zur Darstellung der Streukapazitäten,

Fig. 5 ein Äquivalentschaltbild des im Schaltbild nach Fig.2 dargestellten Transformators zur weiteren Veranschaulichung der Streukapazitäten und der Zwischenlagenkapazitäten (inter-layer capacitors),

Fig. 6 eine perspektivische Teildarstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mehrlagenwicklung-Zeilen-(ablenk)transformators gemäß der Erfindung,

Fig. 7 und 8 jeweils Teile des Äquivalentschaltbilds nach Fig. 5 zur Untersuchung des Durchbruchvorgangs bei den Dioden,

Fig. 9 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Kapazität jedes anodenseitigen Zwischenlagenkondensators zwischen zwei benachbarten Sekundärwicklungen und der an jeder Diode anliegenden Sperrspannung und

Fig. 10 eine schematische Schnittansicht zur Veranschaulichung des Aufbaus einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Transformators.

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S -

In Fig. 1 ist ein Mehrlagenwicklung-Zeilen(ablenk)transformator (im folgenden auch einfach als "Transformator" bezeichnet) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt, der mehrere, beispielsweise sechs konzentrisch angeordnete, zylindrische Spulenträger 2, 4, 6, 8, 10 und 12 aus einem dielektrischen Material, eine Primärwicklung 16 und eine Hauptsekundärwicklung 21 mit mehreren, beispielsweise vier Einzel-Sekundärwicklungen 22, 28, 32 und 36 aufweist. In den am weitesten innen gelegenen ersten Spulenträger 2 ist ein Magnetkern 14 eingesetzt, der zur Bildung eines nicht dargestellten Magnetkreises mit einem außerhalb des ersten Spulenträgers 2 befindlichen Magnetelement gekoppelt ist. Die Primärwicklung 16 ist in Lagenform eng auf die Umfangs- bzw. Mantelfläche des ersten Spulenträgers 2 aufgewickelt und an ihren beiden Enden mit Eingangsklemmen 18 und 20 verbunden. Am Aussenumfang der Primärwicklung 16 befindet sich der zweite Spulenträger 4, auf dessen Mantelfläche eine erste Sekundärwicklung 22 in Lagenform eng aufgewickelt ist. Das eine Ende dieser Sekundärwicklung 22 ist zur Erdung mit einer Ausgangsklemme 24 verbunden, während ihr anderes Ende an die Anode einer an der Außenfläche des äußersten Spulenträgers 12 angeordneten ersten Diode 26 angeschlossen ist. Auf der Mantelfläche des dritten Spulenträgers 6 über dem Außenumfang der ersten Sekundärwicklung 22 befindet sich eine zweite Sekundärwicklung 28, die in derselben Richtung wie die erste Sekundärwicklung 22 eng in Lagenform gewickelt ist und deren Ende an die Kathode der ersten Diode 26 angeschlossen ist, während ihr anderes Ende mit der Anode einer- ebenso wie die erste Diode 26 - an der Außenfläche des äußersten Spulenträgers 12 angeordneten zweiten Diode 30 verbunden ist. Weiterhin befindet sich auf der Mantelfläche des vierten Spulenträgers 8 über der Umfangsflache der zweiten Sekundärwicklung 28 eine dritte Sekundärwicklung 32, die in derselben Richtung wie erste und zweite Sekundärwicklung 22 bzw. 28 eng als Lage gewickelt ist und deren eines Ende mit der Kathode der zweiten

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Diode 30 verbunden ist, während ihr anderes Ende mit der Anode einer dritten Diode 34 verbunden ist, die ihrerseits ebenfalls an der Außenfläche des äußersten Spulenträgers 12 angeordnet ist. Auf der Mantelfläche des fünften Spulenträgers 10 über der dritten Sekundärwicklung 32 befindet sich zudem eine vierte Sekundärwicklung 36, die in derselben Richtung wie erste bis dritte Sekundärwicklung 22, 28 bzw. 32 eng in Lagenform gewickelt und mit ihrem einen Ende an die Kathode der dritten Diode 34 angeschlossen ist. Der äußerste Spulenträger 12 befindet sich auf dem Außenumfang der vierten Sekundärwicklung 36, deren anderes Ende mit der Anode einer vierten Diode 38 auf dem Spulenträger 12 verbunden ist. Die Kathode der vierten Diode 38 ist mit einer Ausgangsklemme 40 verbunden, die an die Anode einer Bildröhre anschließbar ist. Eine andere Klemme 42, die mit einer entsprechenden Kathode der Dioden verbunden ist, dient zur Zufuhr einer Gleichspannung von mehreren kV zur Fokussierelektrode der Bildröhre. Weitere Anschlüsse oder Klemmen 44 und 46, die mit einer unabhängig von der Primärwicklung 16 gewickelten Tertiärwicklung verbunden sind, dienen zur Feststellung der an die Primärwicklung 16 angelegten Spannung.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist ein Kondensator 4 8 mit einer Kapazität von ungefähr 15 pF parallel zu einer Reihenschaltung aus vierter Sekundärwicklung 36 und vierter Diode 38 geschaltet, d.h. zwischen das eine Ende der vierten Sekundärwicklung 36 und die Ausgangsklemme 40 eingeschaltet. Durch diesen Anschluß des Kondensators 48 kann eine etwaige plötzliche Anlegung einer hohen Gegen- oder Sperrspannung an die Dioden 26, 30, 34 und 38 verhindert werden. Dies ist im folgenden anhand einer Erläuterung des Arbeitsprinzips dieses Transformators und der Ursachen für einen Durchbruch der Dioden verdeutlicht.

Der Transformator gemäß Fig. 1 läßt sich durch das Schaltbild von Fig. 2 darstellen, in welchem der Kondensator 48 aus Vereinfachungsgründen weggelassen ist. Dabei umfaßt der Trans-

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formator die Haupt-Sekundärwicklung 21, die durch die Dioden 26, 30, 34 und 38 in die einzelnen Sekundärwicklungen 22, 28, 32 und 36 unterteilt ist, welche ihrerseits über die Dioden 26, 30, 34 bzw. 38 miteinander in Reihe geschaltet sind. Jede dieser Sekundärwicklungen wirkt im wesentlichen unabhängig als Transformator.

Wenn ein Rücklauf- oder Horizontal-Ausgangsimpuls als Eingangsimpuls 50 an die Primärwicklung 16 angelegt wird, erscheint an der ersten Sekundärwicklung 22 gemäß Fig. 3 ein Ausgangsimpuls 52, der gemäß Fig. 4 durch die erste Diode 26 und eine Streukapazität 54 zwischen der Kathode der ersten Diode 26 und Masse geglättet wird, so daß an der Kathode der ersten Diode 26 ein Glexchspannungspotential des Pegels E1 erscheint. Es sei darauf hingewiesen, daß eine Streukapazität 56 zwischen der Anode der ersten Diode 26 und Masse gebildet wird, wobei das Glexchspannungspotential an der Anode der Diode 26 praktisch zu Null wird. Bei Anlegung des Eingangsimpulses 50 an rüs Primärwicklung 16 erscheint zudem gemäß Fig. 3 ein Ausgangsimpuls 60 an der zweiten Sekundärwicklung 26. Dieser Ausgangsimpuls 60 wird dem Glexchspannungspotential E1 überlagert und durch die zweite Diode 30 sowie eine Streukapazität 62 zwischen ihrer Kathode und Masse geglättet. Infolgedessen erscheint ein Glexchspannungspotential des Pegels E2 an der Kathode der zweiten Diode 30. Der Streukondensator 54 bewirkt einen Gegen-Ausgangsimpuls 58, und das Glexchspannungspotential an der Anode der zweiten Diode 30 wird praktisch zu Null. Der Gegen-Ausgangsimpuls 58 in Form einer in Sperrichtung an die erste Diode 26 angelegten Spannung hat keinen Einfluß auf das Potential E1, das an der Kathode der zweiten Diode 30 erscheint. Zwischen der Anode der zweiten Diode 30 und Masse befindet sich ebenfalls eine Streukapazität 64. Auf ähnliche Weise werden dem Eingangsimpuls entsprechende Ausgangsimpulse 66 und 68 an dritter bzw. vierter Sekundärwicklung 32 bzw. 36 erzeugt, wobei Gleichspannungs-

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Potentiale E3 und E4 an den Dioden 34 bzs. 38 erscheinen. Infolgedessen tritt ein hohes Gleichspannungspotential E4 (= E ) an der Ausgangsklemme 40 der Sekundärwicklungen auf.

Wenn die an den Sekundärwicklungen 22, 28, 32 und 36 erzeugten Gleichspannungen gleich groß sind, entsprechen sie E /4♦ Diese Gleichspannungen von E„/4 werden an diesen vier Sekundärwicklungen 22, 28, 32 und 36 überlagert, so daß an der Ausgangsklemme 40 ein hohes Gleichspannungspotential E erscheint.

Während das Prinzip der Leistungsverstärkung (boosting) eines solchen Transformators aus den vorstehenden Ausführungen deutlich sein dürfte, ist darauf hinzuweisen, daß bei einem solchen Transformator eine vergleichsweise große Zwischenlagenkapazität zwischen je zwei benachbarten Sekundärwicklungen 22, 28, 32 und 36 entsteht. Fig. 5 veranschaulicht diese Zwischenlagenkapazitäten (inter-layer capacities) in einem Äquivalentschaltbild, wobei die Elemente mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet sind. Streukondensatoren bzw. -kapazitäten 66, 70 und 68, 72 entstehen dabei zwischen den Kathoden von dritter bzw. vierter Diode bzw. 38 und Masse sowie zwischen den Anoden dieser Dioden 34 bzw. 38 und Masse. Weiterhin entstehen ein kathodenseitiger und ein anodenseitiger Zwischenlagenkondensator 74 bzw.' 76 zwischen erster und zweiter Sekundärwicklung 22 bzw. 28, während ein kathodenseitiger und ein anodenseitiger Zwischenlagenkondensator 78 bzw. 80 zwischen zweiter und dritter Sekundärwicklung 28 bzw. 32 entstehen. Weitere kathoden- und anodenseitige Zwischenlagenkondensatoren 82 bzw. 84 werden zwischen dritter und vierter Sekundärwicklung 32 bzw. 38 gebildet. Diese Zwischenlagenkondensatoren sind über die Anordnung der Sekundärwicklungen verteilt. Der kathodenseitige Zwischenlagenkondensator bzw. -kapazität ist dabei derjenige am einen Ende jedes Sekundärwicklungs-Paars, das mit der Kathode jeder Diode oder Masse verbunden ist. Andererseits

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291115;

entsteht der anodenseitige Zwischenlagenkondensator am anderen, an die Anode jeder Diode angeschlossenen Ende jedes Paars von Sekundärwicklungen. Obgleich die Ausgangsklemme 40 (tatsächlich) an die Anode einer Bildröhre angeschlossen ist, ist in Fig. 5 zur Vereinfachung der Darstellung anstelle der Bildröhre ein Schalter 86 mit der Ausgangsklemme 40 verbunden, weil eine oder mehrere Dioden durchbrechen, wenn in der Bildröhre eine Entladung auftritt oder die Ausgangsklemme 40 kurzgeschlossen wird. Wie im Fall von Fig. 2 ist der Kondensator 48 in Fig. 5 der Einfachheit halber nicht gezeigt. Die Fig. 5 und 2 sind nämlich ein Äquivalentschaltbild bzw. ein Schaltbild eines bisherigen Mehrlagenwicklung-Zeilentransformators .

Erfindungsgemäß wurde dem folgenden Punkt im Äquivalentschaltbild nach Fig. 5 besondere Aufmerksamkeit gewidmet: Es hat sich nämlich gezeigt, daß zwischen den Kathoden von dritter und vierter Diode 34 bzw. 38 eine Zwischenlagenkapazität entsteht. Wenn der Eingangsimpuls der Primärwicklung 16 zugeführt und die Hochspannung weiterhin an der Ausgangsklemme 40 der Sekundärwicklungen bei offenem Schalter 86 geliefert wird, werden die Streukondensatoren 54, 56, 62, 64, 68, 70 und 72 sowie die Zwischenlagenkondensatoren 74 - 84 mit vorbestimmten Spannungen aufgeladen. Wenn dagegen der Schalter 86 geschlossen wird, d.h. aus irgendeinem Grund eine Entladung in Bildröhre auftritt, setzt eine Entladung der elektrischen Ladungen dieser Kondensatoren ein, wobei sich die Ladungen der Streukondensatoren 56, 64, 68 und 72 sowie der Zwischenlagenkondensatoren 76, 80 und 84 schnell über die Diode 38 entladen. Infolgedessen fallen die Potentiale an Knotenpunkten 88, 90 und 92 zwischen den Anoden der Dioden 26, 30 bzw. 34 und den anderen Enden der Sekundärwicklungen 22, 28 bzw. allmählich ab. Andererseits werden die elektrischen Ladungen der Streukondensatoren 54, 62 und 66 sowie der Zwischenlagen-

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- ,4 - 291 Ή 5

kondensatoren 74, 78 und 82 über die vierte Sekundärwicklung 36 und die Diode 38 entladen, so daß diese Entladung vergleichsweise langsam vor sich geht. Infolgedessen fallen die Potentiale an Knotenpunkten 94, 96 und 98 zwischen den Kathoden der Dioden 25, 30 bzw. 34 und den ersten Enden der Sekundärwicklungen 28, 32 bzw. 36 niemals allmählich ab. Da die Zwischenlagenkondensatoren 74, 78 und 82 in Reihe vorliegen, ist das Potential am Knotenpunkt 98 am höchsten, gefolgt vom Potential am Knotenpunkt 96. Demzufolge liegt die höchste Gegen- oder Sperrspannung an der Diode 34 an, während eine niedrigere Sperrspannung an der Diode 30 und eine noch niedrigere Sperrspannung an der Diode 26 anliegt.

Wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, erfahren die Dioden einen Durchbruch aufgrund des (Spannungs)Unterschieds zwischen den Entladungsstrecken für die Kondensatoren an Anoden- und Kathodenseite der Dioden, nämlich aufgrund des Gleichspannungs-Potentialunterschieds zwischen Anoden- und Kathodenseite der Dioden. Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist daher der Kondensator 48 gemäß Fig. 1 zwischen die Dioden 34 und 38 eingeschaltet, um an der Kathodenseite der Dioden eine zusätzliche Entladungsstrecke zu bilden. Durch Einschaltung des Kondensators 48 zwischen die Kathoden der Dioden 34 und 38 können die Ladungen der kathodenseitigen Kondensatoren 54, 62, 66, 74, 78 und 82 ebenso schnell entladen werden wie diejenigen der anodenseitigen Kondensatoren 56, 64, 72, 76, 80 und 84. Die Dioden 34, 30 und 26 werden daher nicht mit einer übermäßig hohen Gegen- bzw. Sperrspannung gespeist, so daß ein Durchbruch vermieden wird.

Meßwerte für die Kapazitäten dieser Kondensatoren sind- beispielsweise folgende: Streukondensator 54 = 55 pF, Streukondensator 62 = 36 pF, Kondensator 66 = 32 pF, Kondensator 56 = 34 pF, Kondensator 64 = 6 pF, Kondensator 68 = 8 pF und

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Kondensator 72 = 9 pF. Der Kapazitätswert des Streukondensators 70 wird durch seine Verbindung mit der Bildröhre bestimmt. Die Kapazitätswerte der Zwischenlagenkondensatoren 74, 76, 78, 80, 82 und 84 entsprechen praktisch 15 pF. Induktivität und Widerstand der Sekundärwicklung betragen 200 mH bzw. 1 kO-. Unter Berücksichtigung dieser Ziffern sollte die Kapazität des Kondensators 48 zweckmäßig auf 15 pF, entsprechend derjenigen jedes Zwischenlagenkondensators, eingestellt werden.

Der Kondensator 48 braucht nicht unbedingt ein Kondensatorelement zu sein. Bei der in Fig. 6 gezeigten abgewandelten Ausführungsform können anstelle eines solchen Kondensatorelements leitfähige Metallplatten 100 und 102 am äußersten Spulenträger 12 vorgesehen werden. Die Metallplatten 100 und 102 sind dabei in Nuten 104 bzw. 106 in der Außenfläche des äußersten Spulenträgers 12 befestigt und an Zuleitungen 108 bzw. 110 angeschlossen, so daß ihre Kantenflächen mit vierter bzw. dritter Diode 38 bzw. 34 verbunden sind. Infolgedessen entsteht zwischen den Metallplatten 100 und 102 ein Kondensator, dessen Kapazität nur so groß zu sein braucht wie die Kapazität eines Zwischenlagenkondensators. Diese Ausführungsform unter Verwendung zweier Metallplatten 100, 102 bietet gegenüber der Verwendung des Kondensatorelements gemäß Fig. den Vorteil niedrigerer Kosten.

Bei einer anderen Ausführungsform des Mehrlagenwicklung-Zeilentransformators besitzt die dritte Diode 34 eine höhere Sperraushaltespannung (reverse withstanding voltage), weil die höchste Gegen- oder Sperrspannung an die als zweite an die Seite der höchsten Spannung angeschlossene Diode angelegt wird, d.h. an die Diode zwischen der äußersten Sekundärwicklung und der benachbarten Sekundärwicklung, wie dies aus den vorstehenden Ausführungen über die Ursache des Diodendurchbruchs und das noch zu erläuternde Ergebnis einer theoretischen Untersuchung des Falls der Anlegung von Sperrspannungen

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-16- O ü 1 · ι ?~

an die Dioden hervorgehen dürfte. Hierbei werden die Sperraushaltespannungen der Dioden größer gewählt als die Größen oder Werte V , V_R und V , die dem Ergebnis der theoretischen Untersuchung entsprechen. Die Sperraushaltespannung der zweiten Diode 30 wird kleiner gewählt als diejenige der dritten Diode 34, aber größer als für die erste Diode 36. Diese Beziehungen gelten auch bei Vergrößerung der Zahl von Sekundärwicklungen und Dioden. Es ergibt sich somit notwendigerweise, daß die Sperraushaltespannung der als zweite an die Ausgangsklemme an der Hochspannungsseite angeschlossenen Diode am höchsten ist, während die näher an der masseseitigen Ausgangsklemme 24 liegenden Dioden niedrigere Sperraushaltespannungen besitzen können.

Im folgenden ist anhand der Fig. 5, 7 und 8 das Ergebnis der theoretischen Untersuchung der Anlegung von Gegen- oder Sperrspannungen an die Dioden erläutert.

Wenn der Schalter 86 geschlossen ist, d.h. wenn keine Entladung in der Bildröhre auftritt, besitzt die von der Ausgangsklemme 40 gelieferte hohe Gleichspannung den Pegel E„,

rl

während die durch eine Glättungsschaltung aus den Sekundärwicklungen, den Dioden und den Streukondensatoren zwischen den betreffenden Kathoden der Dioden und Masse verstärkten (boosted) Spannungen praktisch einander gleich sein sollten, wie dies in Verbindung mit den Fig. 2, 3 und 4 beschrieben worden ist. Unter diesen Bedingungen befindet sich das Kathoden-Gleichspannungspotential der ersten Diode 26 bzw. das Gleichspannungspotential am Knotenpunkt 94 auf dem Pegel E„/4, während sich das Kathoden-Gleichspannungspotential- der zweiten Diode 3 0 bzw. das Gleichspannungspotential am Knotenpunkt 96 auf 2E /4 und die entsprechenden Potentiale der dritten Diode 34 bzw. des Knotenpunkts 98 auf 3E„/4 befinden. Gemäß Fig. 7 besitzen weiterhin die Gleichspannungspotentiale an der Anode der ersten Diode 26 oder am Knotenpunkt 88 den Pegel V_ß = O, an der

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Anode der zweiten Diode 30 oder am Knotenpunkt 90 den Pegel E„/4, an der Anode der dritten Diode 34 oder am Knotenpunkt 92 den Pegel 2E_TT/4 und an der Anode der vierten Diode

Xl

38 oder am Knotenpunkt 93 den Pegel 3E„/4. In Fig. 7 sind die Dioden 26, 30, 34 und 38, die Sekundärwicklungen 22, 28, 32 und 36, die kathodenseitigen Zwischenlagenkondensatoren 74, 78 und 82 sowie die Streukondensatoren 54, 62, 66 und 70 der Übersichtlichkeit halber weggelassen und durch Spannungsquellen 112, 114, 116 und 118 ersetzt. Ebenso ist der Kondensator weggelassen worden, weil er bei der Untersuchung der Anlegung von Sperrspannungen an die Dioden nicht berücksichtigt zu werden braucht, da nämlich beim Schließen des Schalters 86 die elektrische Ladung des Kondensators 72 unter Verringerung derjan ihm liegenden Spannung augenblicklich entladen wird. Wenn die an den anodenseitigen Zwischenlagenkondensatoren 76, 80 und 84 liegenden Spannungen mit V_a, V bzw. V_n bezeichnet werden, ergibt sich folgendes:

^QA ^QB ⁼
^QC ⁼
^QE ⁼

^QF * ^CF^(VA ⁺ V·

Hierin bedeuten C₇. , C_n und C_n die Kapazitäten der anodenseitigen Zwischenlagenkondensatoren 76, 80 bzw. 84 und Q,, Q„ und Q_c die Größen der elektrischen Ladungen der anodenseitigen Kondensatoren 76, 80 bzw. 84. Weiterhin bedeuten C„ und C^₁ die Kapazitäten der Streukondensatoren, die zwischen die Anoden von zweiter bzw. dritter Diode und Masse eingeschaltet sind.

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Die obigen Gleichungen enthalten keine Gleichung für den Streukondensator 56 zwischen der Anode der ersten Diode .26 und Masse, weil die Spannung an diesem Streukondensator 56 ständig den Pegel Null besitzt und dieser Kondensator bei geschlossenem Schalter 86 nicht aufgeladen wird.

Wenn dann der Schalter 86 geschlossen wird, d.h. wenn eine Entladung in der Bildröhre stattfindet (vgl. Fig. 8), gelten die nachstehenden Gleichungen. Die Spannungsquellen 112 sind in Fig. 8 nicht dargestellt, weil der Schalter 86 geschlossen ist. Es ist zu beachten, daß die nachstehenden Gleichungen nur für den Zeitpunkt unmittelbar nach dem Schliessen des Schalters 86 (t = 0) gelten.

Qg	- ^CA	•^VG'	) und	(6)
Qh	" ^CB	• v_H,		(7)
^Qi	" ⁰C	.V₁,	(8)
Qj	^{= C}D	'V	(9)
⁰K	^{= C}E	<^VJ ⁺ V '	(10)
Q_L	^{β C}F	(Vj + V_G + V_H	(11)
^vi	^{= V}J	^{+ V}G ^{+ V}H·	(12)

Dabei bedeutet C„ die Kapazität des Streukondensators 56 zwischen der ersten Diode 26 und Masse, während CL, bis Q_T die

ti Jj

Größen der elektrischen Ladungen der Kondensatoren 76, 80, 56, 64 bzw. 68 und V_, - V_T die Spannungen bedeuten, die unmittelbar beim Schließen des Schalters 86 an den Kondensatoren 76, 80, 84 bzw. 56 anliegen.

Die folgenden Gleichungen gelten entsprechend der Umwandlung der elektrischen Ladungen:

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~^QC ^{+ Q}B ^{+ Q}F ^{= Q}I ^{+ Q}H ^{+ Q}L -Q_R + Q_a + Q₁, = -Q_tI + Q_{n +} Q

II

+ Q

(13) (14) (15)

Durch Umordnung von Gleichungen (1) bis (15) erhält man:

+1

-1

	^VH	^cc	(c_B+c_F)
	^VG	0	"^CB
\	V	Vo	O

^CF

(c_A+c_F) c_E

(16)

Durch Einfügung der genannten Bedingung V_A = V = V_r = (= —j) und einer zusätzlichen Bedingung C, = C_R = C_c = auf beiden Seite:, von Gleichung (12) ergibt sich:

V,

+1 -1 -1 -1

C₁ (C₁₊Cp) Cp Cp

o -C₁ (C₁₊Cp) c_E

Vo ο -C₁ c_D/

^CE^V1

\ -C₁V₁

(17)

Aus Gleichung (13) läßt sich folgendes ableiten:

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29-

^Cl^3+Cl² (3^+2Cg₊Cp)₊C₁ (2C_DC_E+2C_DC_F+C_EC_F)₊C_DC_EC_F

(18)

_v . _v

^G *

^ci^3+ci^2(3cd^+2ce^+cf^)+ci^(2cd^ce^+2cd^cf^+ce^cf^)+cd^ce^cf

^l

(19)

(20)

Dementsprechend ist das Anodenpotential der ersten Diode 26 oder das Potential E5 am Knotenpunkt 88 gleich

_{E5 = Vj} - —f- a,

Das Anodenpotential der zweiten Diode 30 bzw. das Potential E'6 am Knotenpunkt 90 entspricht

^E6 ^{= V}J ^{+ V}G -

und das Anodenpotential der dritten Diode 34 bzw. das Potential E7 am Knotenpunkt 92 entspricht

^EH

₄ y.

Außerdem ist im Augenblick des Schließens des Schalters 86 das Kathodenpotential der ersten Diode 26 bzw. das Potential E1 am Knotenpunkt 94 gleich E1 = —j— , während das Potential der zweiten Diode 30 bzw. das Potential E2 am Knotenpunkt

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ORIGINAL INSPECTED

OUj

2Ε
96 gleich Ε2 = —^j »■ ^das Kathodenpotential der dritten

Diode 32 bzw. das Potential E3 am Knotenpunkt 98 gleich

und das Kathodenpotential der vierten Diode 38 bzw.

4
das Potential E4 an der Ausgangsklemme 40 gleich E4 = 0 sind.

Die an den Dioden 26, 30, 34 und 38 anliegenden Sperrspannungen bestimmen sich damit wie folgt: Sperrspannung V an der ersten Diode 26:

^EH ^E

H _n _ 1 - α

(2C_DC_E+2C_DC_F+C_EC_F)+C_DC_EC_F

C₁ ^J+C/ (3C_D+2C_E+Cp) +C₁ (2C_OC_E+2C_DC_F+C_EC_F) +C₀CgCp

(20)

Sperrspannung V_R an der zweiten Diode 30:

_ ffli ^H. _ß _ 2 r β

β 4 ~ 4 4 Ή

₊C_F)+C₁(2 C_DC_E+2C_DC_F hC_EC_F)+C_DC_EC_p

(21)

und Sperrspannung V an der dritten Diode 32:

3E E
■r» _ π π _ J ~ γ _,

γ 4*4 4 ¹⁴H

Ε^ 4C₁ ³^-C₁ ² (9C_D+5C_E+C_F)

(3C_D+2C_E+Cp) +C₁ (2C_oC_E+2C_oC_F+C_ECp) +C^

(22)

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ORIGINAL INSPECTS

- 22 - 291 ".

V , V_ und V sind sämtlich gleich Null, so daß Gegen- oder Sperrspannungen an die drei Dioden 26, 30 und 34 angelegt werden. Im Fall von V < V_R < V ergibt sich, daß die Sperrspannung an der ersten Diode 26 am kleinsten und diejenige an der dritten Diode 34 am größten ist. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden daher die Sperraushaltespannungen von erster, zweiter und dritter Diode 26, 30 bzw. 34 vorzugsweise auf über V , V_R bzw. V eingestellt, wodurch ein Diodendurchbruch verhindert wird.

Die graphische Darstellung von Fig. 9 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Gegen- oder Sperrspannung V , V_fl und V an den Dioden gemäß Gleichungen (20), (21) und (22) einerseits und der Kapazität C1 (C1 = C₇., C , C) der anodenseitigen Zwxschenlagenkondensatoren 76, 80 und 84 andererseits. Die Kurven I , I_R und I verdeutlichen dabei die Beziehungen zwischen den Sperrspannungen V , V„ und V von erster, zweiter und dritter Diode 26, 30 bzw. 32 und der Kapazität C1 der Zwxschenlagenkondensatoren 76, 80 bzw. 84 bei einem Gleichspannung-Ausgangspotential E„ von 39 kV. Ebenso verdeutlichen die Kurven II , II „ und II die betreffenden Beziehungen für E„ =36,5 kV, während die Kurven III , III_ß und III

JtI Ct ρ Y

dieselben Beziehungen für E„ = 34 kV angeben.

ti

Aus Fig. 9 geht hervor, daß die Sperrspannungen V , V_fl und V um so kleiner sind, je kleiner die Kapazität C1 der Zwxschenlagenkondensatoren 76, 80 und 84 ist.

Beim erfindungsgemäßen Mehrlagenwicklung-Zeilentransformator ist eine Einrichtung zur Verkleinerung der anodenseitigen Zwxschenlagenkondensatoren 76, 80 und 84 unter Berücksichtigung der Ergebnisse gemäß der graphischen Darstellung nach Fig. 9 vorgesehen. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 10 weisen jeweils zwei benachbarte Sekundär-

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wicklungen unterschiedliche Wicklungslängen mit unregelmäßigen bzw. ungleich langen Wicklungsenden auf. Während nämlich die Längen von erster und dritter Sekundärwicklung 22 bzw. 32 jeweils L1 betragen, entsprechen die Längen von zweiter und vierter Sekundärwicklung 28 bzw. 36 jeweils L2 ( L2 )>· L1) . Aufgrund der Änderung der Längen jeweils benachbarter Sekundärwicklungen ist der Abstand z.B. zwischen einem zusätzlichen Abschnitt 28A der zweiten Sekundärwicklung 28 entsprechend einer Länge (L2 - L1) und der angrenzenden ersten Sekundärwicklung 16 im Vergleich zu den anderen, entsprechenden Abschnitten größer. Infolgedessen wird die Kapazität C des anodenseitigen Zwischenlagenkondensators 76 kleiner. Ebenso werden die Kapazitäten C_n und C_ der anderen Zwischenlagenkondensatoren 80 und 84 kleiner. Die Möglichkeit für einen Durchbruch der Dioden 34, 30 und 26, insbesondere der Diode 34, kann damit zufriedenstellend verkleinert werden.

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, ^2f.

Leerseite

Claims

Honkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte

Registered Representatives

before the

European Patent Office

Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha, i^^??» ³I _n

* D-8000 München 80

Kawasaki-shi, Japan

Tel.: 089/982085-87 Telex: 05 29 802 hnkl d

Telegramme: ellipsoid

.21. Hm 1979

53P853-3

Zeilen(ablenk)transformator

Patentansprüche

Zeilen(ablenk)transformator, bestehend aus einer Anzahl zylindrischer und konzentrischer Spulenträger aus dielektrischem Material, einem in den innersten Spulenträger eingesetzten Magnetkern, einer lagenartig auf die Mantelfläche des innersten Spulenträgers aufgewickelten Primärwicklung, zwei an letztere angeschlossenen Eingangsklemmen, mehreren lagenartig mit jeweils gleicher Wicklungsrichtung auf die betreffenden Spulenträger gewickelten, zwischen den restlichen Spulenträgern angeordneten Sekundärwicklungen, zwei mit innerster und äußerster Sekundärwicklung verbundenen Ausgangsklemmen und einer Anzahl von auf dem äußersten Spulenträger angeordneten Dioden mit jeweils einer Kathode und einer Anode, wobei die eine Diode zwischen die äußerste Sekundärwicklung und eine der Ausgangsklemmen eingeschaltet ist, während die anderen Dioden jeweils in Durchlaßrichtung zwischen die einzelnen benachbarten Sekundärwicklungen eingeschaltet und dadurch die verschiedenen Sekundärwicklungen zwischen den beiden Ausgangsklemmen in Reihe geschaltet sind,

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dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator vorgesehen ist, der zwischen der Kathode der mit der äußersten Sekundärwicklung verbundenen Diode und der Kathode einer der anderen Dioden gebildet ist, deren Anode mit dem anderen Ende der äußersten Sekundärwicklung verbunden ist.
2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator ein Kondensatorelement ist.
3. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er Zuleitungen aufweist, welche die Dioden mit den zugeordneten Sekundärwicklungen verbinden, daß der Kondensator aus zwei leitfähigen Metallplatten gebildet ist, die am äußersten Spulenträger befestigt und jeweils mit einer Zuleitung, welche an die Kathode der einen, mit dem einen Ende der äußersten Sekundärwicklung verbundenen Diode angeschlossen ist, und einer anderen Zuleitung verbunden sind, die mit der Kathode der einen Diode verbunden ist, deren Anode an das andere Ende der äußersten Sekundärwicklung angeschlossen ist.
4. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator eine Kapazität besitzt, die praktisch derjenigen jedes Zwischenlagenkondensators entspricht, der zwischen jeweils zwei benachbarten Sekundärwicklungen entsteht.
5. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der anderen Dioden, die zwischen die äußerste Sekundärwicklung und eine dieser in Einwärtsrichtung benachbarte Sekundärwicklung eingeschaltet ist, eine höhere Sperraushaltespannung (reverse withstanding voltage) besitzt als die anderen Dioden.
6. Transformator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine der anderen, an die weiter innen gelegenen Sekundär-

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Wicklungen angeschlossenen Dioden, mit Ausnahme der zwischen die äußerste Sekundärwicklung und eine der Ausgangsklemmen eingeschalteten Diode, (eine) niedrigere Sperraushaltespannung besitzen.
7. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlagenkondensatoren zwischen benachbarten Sekundärwicklungen gebildet sind und aus anodenseitigen Zwischenlagenkondensatoren, von den einen, mit den Anoden der Dioden verbundenen Enden der benachbarten Sekundärwicklungen her gesehen, und kathodenseitigen Zwischenlagenkondensatoren, von den anderen, mit den Kathoden der Dioden oder zur Erdung mit einer der Ausgangsklemmen verbundenen Enden der benachbarten Sekundärwicklungen her gesehen, bestehen, und daß die anodenseitigen Zwischenlagenkondensatoren jeweils eine kleinere Kapazität besitzen als die kathodenseitigen Zwischenlagenkondensatoren.
8. Transformator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungslängen je zweier benachbarter Sekundärwicklungen unterschiedlich sind.