DE2911152C2

DE2911152C2 - Zeilenablenktransformator mit einer eine Hochspannung für Kathodenstrahlröhren liefernden Schaltung, insbesondere für Fernsehbildröhren

Info

Publication number: DE2911152C2
Application number: DE2911152A
Authority: DE
Inventors: Akira Fukaya Saitama Toba
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1978-03-23
Filing date: 1979-03-21
Publication date: 1986-06-19
Also published as: US4266269A; DE2911152A1; GB2018038B; GB2100525A; GB2100524A; GB2018038A; GB2100525B; GB2100524B

Description

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Die Erfindung betrifft einen Zeilenablenktransformator mit einer eine Hochspannung für Kathodenstrahlröhren liefernden Schaltung, insbesondere für Fernsehbildröhren, 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 Eingangs- klemmen, mehreren lagenartig mit jeweils gleicher Wicklungsrichtung auf die betreffenden Spulenträger gewickelten, zwischen den restlichen Spulenträgern angeordneten Sekundärwicklungen, zwei mit innerster und äußerster Sekundärwicklung verbundenen Aus- π gangsklemmen 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 π

Zeilen((tb]enk)transformatoren werden üblicherweise bei einer eine Hochspannung für Kathodenstrahlröhren liefernden Schaltung, etwa bei Fernsehempfängern und Oszillographen, verwendet Als entsprechender Transformator ist ein Abstinmti-Zeilentransformator aus einer κι 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 Grundweile abgestimmt und an den Sekundärwicklungen erzeugt, weil die verteilte Kapazität zwischen den Sekundärwicklungen ausreichend klein ist, so daß an der Ausgangsseite der Sekundärwicklungen eine Hochspannung erzeugt wird. Obgleich dieser μ Abstimm-Zeilentransformator wirksam Hochspannungen im Bereich von ? - 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 Bildes darunter leiden.

Als Zeilentransformator, welcher unter Vermeidung der geschilderten Nachteile eine stabile Hochspannungsregelung gewährleistet, kann ein Mehrlagenwick-Iung-Zeilen(ablenk)transformator genannt werden. Dieser Transformator umfaßt gemäß der US-PS 33 81 204 und der dieser entsprechenden GB-PS 10 90 995 eine Anzahl von konzentrisch angeordneten, zylindrischen Spulenträgern aus dielektrischem Material, einen in den innersten Spulenträger eingesetzten Magnetkern, eine auf die Außenumfangsfläche des innersten Spulenträgers aufgewickelte Primärwicklung, mehrere in Lagen in derselben Richtung gewickelte und zwischen den restlichen Spulenträgern angeordnete Sekundärwicklungen und eine Anzahl von aui dem äußersten Spulenträger angeordneten Dioden, die jeweils zwischen zwei benachbarte lagenförmige Sekundärwicklungen eingeschaltet sind und diese -n 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 größer 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.

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 Durchbruchsspannungsfestigkeit 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.

Aus der GB-PS 14 97 877 ist ein Transformator bekannt, der nicht aus einem mehrschichtigen oder Mehrlagentransforniator besteht Die Sekundärwicklungen dieses bekannten Transformators sind nicht koaxial angeordnet, haben jedoch eine Zylindergestalt mit gleichem Durchmesser und sind aneinandergefügt um dadurch einen längeren Hohlzylinder zu bilden. Zwischen den Sekundärwicklungen werden daher keine Zwischenlagenkondensatoren gebildet Um den Kopplungskoeffizienten zwischen den Primärwicklungen und den Sekundärwicklungen zu ändern, sind die Primärwicklungen in einer spezifischen Weise gewickelt während jedoch die Sekundärwicklungen in anderer Weise gewickelt sind.

Aus der DE-OS 28 41 885 ist ein Zeilentransformator bekannt, der ähnlich dem Transformator gemäß der genannten GB-PS 14 97 877 aufgebaut ist. Dieser bekannte Transformator ist somit ebenfalls nicht als mehrschichtiger Transformator ausgebildet und beansprucht vergleichsweise sehr viel Raum. Der bekannte

Zeilentransformator enthält neben der Sekundärwicklung auch noch eine Tertiärwicklung zur Abnahme des Ausgangssignals. Das wesentliche dieser bekannten Konstruktion besteht darin, daß die Tertiärwicklung an einer Stelle angebracht ist, an der die magnetische Kopplung der Tertiärwicklung zur Primärwicklung im Vergleich zu der zur Sekundärwicklung sehr gering ist, daß der magnetische Streufluß der Sekundärwicklung bezüglich der Primärwicklung so verläuft, daß er die Tertiärwicklung verkettet, und daß eine mit der Tertiärwicklung verbundene Kommutierungsschaltung das Ausgangssignal der Tertiärwicklung während der Abtastperiode der Horizontalablenkschaltung kommu· tiert.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Zeilenablenktransformator der eingangs definierten Art zu schaffen, welcher die Dioden ohne Durchbnich derselben aufeinanderfolgend benutzen kann, auch wenn ein Kurzschluß zwischen den Ausgangsklemmen von Sekundärwicklungen auftritt.

Ausgehend von dem Zeilentransformator der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe gemäß einer ersten Lösung 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.

Gemäß einem zweiten Lösungsvorschlag wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäQ dadurch gelöst, daß eine der anderen Dioden, die zwischen die äiußcfste Sekundärwicklung und eine dieser in Einwärtsrichtung benachbarte Sekundärwicklung eingeschaltet ist. eine höhere Durchbruchsspannungsfestigkeit besitzt als die anderen Dioden.

Eine dritte Lösung der genannten Aufgabe besteht erfindungsgemäß schließlich darin, daß die Zwischenlagenkondensatoren zwischen benachbarten Sekundärwicklungen gebildet sind und aus anodenseitigen Zwischinlagenkondensatoren. von den einen, mit den Anoden der Dioden verbundenen Enden der benachbarten Sekundärwicklungen her gesehen, und kathodensei-

i CIl₁ VUt* UCM

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.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeber, sich aus den Patentansprüchen 2 bis 4.6 und 8.

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

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Zeilen(ablenk)transformators mit Merkmalen nach der Erfindung,

F i g. 2 ein Schaltbild dieses Transformators.

F i g. 3 eine graphische Darstellung von Wellenformen der an den Sekundärwicklungen gemäSJ F i g. 2 erzeugten Ausgangsimpulse und der Potentiale an den Kathoden der Dioden.

F i g. 4 einen Teil des Schaltbildes nach F i g. 2 zur Darstellung der Streukapazitäten.

F i g. 5 ein Äquivalentschaltbild des im Schaltbild nach Fig. 2 dargestellten Transformators zur weiteren Veranschauiichung der Streukapazitäten und der Zwischenlagenkapazitäten.

Fig. 6 eine perspektivische Teildarstellung einer Ausführungsform des Zeilen(ablenk)transformators mit Merkmalen der Erfindung,

F i g. 7 und 8 jeweils Teile des Äquivalentschaltbildes > nach F i g. 5 zur Untersuchung des Durchbruchvorgangs bei den Dioden,

F i g. 9 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Kapazität jedes anodenseitigen Zwischenlagenkondensators zwischen zwei benachbarten Sekun-

Ki därwicklungen und der an jeder Diode anliegenden Sperrspannung und

Fig. IO eine schematische Sehnittansicht zur Veranschaulichung des Aufbaus einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Transformators.

■, In Fig. I ist ein Zeilenablenktransformator (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

ί 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 Spulenträger·; 2 befindlichen Magnetelement gekoppelt ist. Die Primärwicklung 16 ist in Lagenform eng auf die Mantelfläche des ersten Spulenträgers 2 aufgewickelt

in und an ihren beiden Enden mit Eingangsklemmen 18 und 20 verbunden. Am Außennmfang 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

Γι 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

ίο Spulenträgers 6 über dem Außenumfang der ersten Sekundärwicklung 22 befindet sich eine zweite Sekun-UdI WiCMUIIg 28. UIC III UCI^ClUCtI RiUI)IUIIg WIC UIC Cl SlC Sekundärwicklung 22 eng in Lagenform gewickelt ist und deren Ende an die Kathode der ersten Diode 26

i". 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 "ich auf der Mantelfläche des vierten

>" Spulenträgers 8 über der Umfangsfläche der »weiten 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

υ 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 Sekundär-

r'i wicklung 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 isL Der

ιϊ äußerste Spulenträger i2 befindet sich auf dem Außenumfang der vierten Sekundärwicklung 36, deren anderes Ende mit der Arode 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. I ist ein Kondensator 48 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 2b, JO, 34 und 18 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 F i g. 1 läßt sich durch das Schaltbild von Fig. 2 darstellen, in welchem der Kondensator 48 aus Vereinfachungsgründen weggelassen ist. Dabei umfaßt der Transformator 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 Horizontal-Ausgangsimpuls als Eingangsimpuls 50 an die Primärwicklung 16 angelegt wird, erscheint an der ersten Sekundärwicklung 22 gemäß F i g. 3 ein Ausgangsimpuls 52. der gemäß F i g. 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 Gleichspanpungspotential des Pegels £"1 erscheint. Es «pi Haraiif hingewiesen, daß eine Streiikanazitäl 56 zwischen der Anode der ersten Diode 26 und Masse gebildet wird, wobei das Gleichspannungspotential an der Anode der Diode 26 praktisch zu Null wird. Bei Anlegung des Eingangsimpulses 50 an die Primärwicklung 16 erscheint zudem gemäß F i g. 3 ein Ausgangsimpuls 60 an der zweiten Sekundärwicklung 26. Dieser Ausgangsimpuls 60 wird dem Gleichspannungspotential E1 überlagert und durch die zweite Diode 30 sowie eine Streukapazität 62 zwischen ihrer Kathode und Masse geglättet. Infolgedessen erscheint ein Gleichspannungspotential des Pegels £2 an der Kathode der zweiten Diode 30. Der Streukondensator 54 bewirkt einen Gegen-Ausgangsimpuls 58. und das Gleichspannungspotential 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 50 entsprechende Ausgangsimpulse 66 und 68 an dritter bzw. vierter Sekundärwicklung 32 bzw. 36 erzeugt wobei Gieichspannungspotentiaie Ei und EA an den Dioden 34 bzw. 38 erscheinen. Infolgedessen tritt ein hohes Gleichspannungspotential E 4 ( = E_H) an der Ausgangsklemme 40 der Sekundärwicklungen auf. Wenn die an den Sekundärwicklungen 22, 28,32 und 36 erzeugten Gleichspannungen gleich groß sind, entsprechen sie Eh/4. Diese Gleichspannungen von £V4 werden an diesen vier Sekundärwicklungen 22, 28, 32 und 36 überlagert, so daß an der Ausgangsklemme 40 ein hohes Gleichspannungspotential £7/erscheint.

Während das Prinzip der Leistungsverstärkung 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. F i g. 5 veranschaulicht diese Zwischenlagenkapazitäten in einem Äquivalentschaltbild, wobei die Elemente mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet sind. Streukapazitäten 66, 70 und 68, 72 entstehen dabei zwischen den Kathoden von dritter bzw. vierter Diode 34 bzw. J8 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 ist dabei derjenige am einen Ende jedes Sekundärwicklungs-Paares, das mit der Kathode jeder Diode oder Masse verbunden ist. Andererseits entsteht der anodenseitige Zwischenlagenkondensator am anderen, an die Anode jeder Diode angeschlossenen Ende jedes Paares von Sekundärwicklungen. Obgleich die Ausgangsklemme 40 tatsächlich an die Anode einer Bildröhre angeschlossen ist, ist in F i g. 5 zur Vereinfachung der Darstellung anstelle der Bildröhre ein Schalter 86 mit der Auspanp<:klpnimp 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 F i g. 5 und 2 sind nämlich ein Äquivalentschaltbild bzw. ein Schaltbild eines bisherigen Zeilentransformators.

Es 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 bis 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. wobsi sich die Ladungen der Streukondensatoren 56, 64, 68 und 72 sowie der Zwischeniagenkondensatoren 76, 80 und 84 schnell über die Diode 38 entladen. Infolgedessen fallen die Potentiale an Verbindungspunkten 88, 90 und 92

zwischen den Anoden der Dioden 26,30 bzw. 34 und den anderen Enden der Sekundärwicklungen 22,28 bzw. 32 allmählich ab. Andererseits werden die elektrischen Ladungen der Str«ukondensatoren 54, 62 und 66 sowie der Zwischenlagenkondensatoren 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 Verbindungspunkl;en 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 Verbindungspunkl: 98 am höchsten, gefolgt vom Potential am Verbindungspunkt 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 anließt.

Wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, erfahren die Dioden einen Durchbruch aufgrund des (Spannungs)Unterschiedes zwischen den Entladungsstrecken für die Kondensatoren an Anoden- und Kathodenseite der Dioden, nämlich aufgrund des Gleichspannungs-Potentialunterschiedes zwischen Anoden- und Kathodenseite der Dioden. Bei der dargi· stellten Ausfühnii'i'sform der Frfindung ist daher dci Kondensator 48 gemäß F i g. 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 eine zusätzliche Entladungsstrekke zu bilden. Durch Einschaltung des Kondensators 48 zwischen die Kathoden der Dioden 34 und 38 können die Ladungen der kathode! .seitigen 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.

für Ail* \£

Kapazität nur γ,λ groß zu sein braucht wie die Kapazität eines Zwischenlagenkondensators. Diese Ausführungsform unter Verwendung zweier Metallplatten 100, 102 bietet gegenüber der Verwendung des Kondensatorelements gemäß F i g. I den Vorteil niedrigerer Kosten.

Bei einer anderen Ausführungsform des Zeilentransformators ist die dritte Diode 34 so ausgebildet, daß sie einer höheren Sperrspannung standhält, 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 Falles der Anlegung von Sperrspannungen an die Dioden hervorgehen dürfi.·;. Hierbei wird die Durchbruchsspannungsfestigkeit der Dioden größer gewählt als die Großen oder Werte V_x, Vß und V_r, die dem Ergebnis der theoretischen Untersuchung entsprechen. Die Durchbruchsspannungsfestigkeit 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 Durchbruchsspannungsfestigkeit 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 Durchbruchsspannungsfestigkeit besitzen können.

Im folgenden ist anhand der F i g. 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 En während die durch eine Glättungsschaltung aus den Sekundärwicklungen, de.. Dioden und

9·ι«-νϊ|4|βη

sind beispielsweise folgende: Streukondensator 54 =55 pF, Streukondensator 62 =36 pF, Kondensator 66 = 32 ρ F, Kondensator 56 =34 ρ F, Kondensator 64 = 6pF, Kondensator 68 =8pF und Kondensator 72 = 9pF. 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 kXI 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 Metaüplatten 100 und 102 ein Kondensator, dessen

Kathoden der Dioden und Masse verstärkten Spannungen praktisch einander gleich sein sollten, wie dies in Verbindung mit den F i g. 2,3 und 4 beschrieben worden ist. Unter diesen Bedingungen befindet sich das Kathoden-Gleichspannungspotential der ersten Diode 26 bzw. das Gleichspannungspctential am Verbindungspunkt 94 auf dem Pegel £//4, während sich das Kathoden-Gleichspannungspotential der zweiten Diode 30 bzw. das Gleichspannungspotential am Verbindungspunkt 96 auf 2 Eh/4 und die entsprechenden Potentiale der dritten Diode 34 bzw. des Verbindungspunktes 98 auf 3 £//4 befinden. Gemäß F i g. 7 besitzen weiterhin die Gleichspannungspotentiale an der Anode der ersten Diode 26 oder am Verbindungspunkt 88 den Pegel Vb=O, an der Anode der zweiten Diode 30 oder am Verbindungspunkt 90 den Pegel £«/4, an der Anode der dritten Diode 34 oder am Verbindungspunkt 92 den Pegel 2 £//4 und an der Anode der vierten Diode 38 oder am Verbindungspunkt 93 den Pegel 3 £//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 72 weggelassen worden, weil er bei

Il

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 der an ihm liegenden Spannung augenblicklich entladen wird. Wenn die an den anodenseitigen Zwischenlagenkondensatoren 76, 80 und 84 liegenden Spannungen mit V_A, Vr bzw. V₁ bezeichnet werden, ergibt sich folgendes:

dargestellt, weil der Schalter 86 geschlossen ist. Es ist zu beachten, daß die nachstehenden Gleichungen nur für den Zeitpunkt unmittelbar nach dem Schließen des Schahers 86 (t = 0) gelten.

Qr, = C₁ ■ V₁₁,

Qn = C_H Q, = G-

v_H,

Q₁ = C₄- V₁.

Qh -	*Ch ■ Vh*	•	und
Of ■ =			H V_H).
Qa =	G- V_x
Qt =	Ci(V₁-

(I) (2) (3) (4) (5)

Hierin bedeuten Ca. Cb und Cc die Kapazitäten der anodenseitigen Zwischenlagenkondensatoren 76, 80 bzw. 84 und Qa, Qb und Qc die Größen der elektrischen Ladungen der anodenseitigen Kondensatoren 76, 80 bzw. 84. Weiterhin bedeuten Cr und Cf die Kapazitäten der Streukondensatoren, die zwischen die Anoden von zweiter bzw. dritter Diode und Masse eingeschaltet sind.

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 bis 118 sind in Fig.8 nicht

I V₁ \ i +1 - 1 - 1 -\\ /0

^Lr y*-B "*" Lfj L.f Cf

0 -C₈ (C₁+ Cf) Cf

0 0 -C, C_n

Durch Einführung der genannten Bedingung

ν — ν — ν — ι
V_A- V₈ — V_c- \

Qj = G,- V₁.

Qk = Cf(Vj+ V_tl),

Qr = G ( Vj + V₁, + V_n) und

V, = V₁ + V₁. + V_n.

(10)

(II)

(12)

Dabei bedeutet Co die Kapazität des Streukondensators 56 zwischen der ersten Diode 26 und Masse, während Qc bis Qi, die Größen der elektrischen Ladungen der Kondensatoren 76, 80,56,64 bzw. 68 und Ve,— V/die Spannungen bedeuten, die unmittelbar beim Schließen des Schalters 86 an den Kondensatoren 76, 80,84 bzw. 56 anliegen.

Die folgenden Gle'chungen gelten entsprechend der Umwandlung der elektrischen Ladungen:

- Of + Qh+ Q, = Qi+ Qn + Q, -Qh + Qt + Qf = -Qn+ Qu+ Qk

^r> - Q.I =-Qf, + Qv-

(13) (14) (15)

Durch Umordnung von Gleichungen (I) bis (15) erhalt man:

Vc+ C₁₁V₈+C(V₁+ V„)

(16)

und einer zusätzlichen Bedingung

C_A=C_B = C_C= C₁

auf beiden Seiten von Gleichung (12) ergibt sich: (V,\
V„
V_c

I +1	-1	-1	-1
G	(G+ c	V) Cf	Cf
0	-c,	(G +	Cf) G
lO	0	-c,	Q

(17)

Aus Gleichung (13) läßt sich folgendes ableiten:

V₁=V,-

V₁= V,

- Cf + Cf (2 C, + Q) + C, (4 C_nC₁ + 2 Q- C, + C₁₁Cg) +2 C₀

Cf	+ Cf (3 C_n +2 G +	G)	+	G	PC_nGH	G) +	) +	G	G
	Cf + CfPCt + ο	+ (		2(	η 2 CG +	CG	C₀	ι G
Cf	+ C?(3C+2C,+	G)	+	G	r„C+2CC, + c.i		) +	CeC,	G
					P C»G.+ 2C_nC,+		C_n
-3Cf
	ι Q

Cf + Cf (3 C_n +2C₁ + C₁) + C₁ (2 C_nC₁. + 2 C_nC, + C₁C₁) + C_nC,_:C,

(18)
(19)
(20)

Dementsprechend ist das Anodenpotential der ersten bzw. das Potential El am Verbindungspunkt 94 gleich Diode 26 oder das Potential E 5 am Verbindungspunkt _E\ = ^i, während das Potential der zweiten Diode 30 88 gleich ι ~ 4

E_n

^bzw· das Potential El am Verbindungspunkt 96 gleich E 2 = —O-, das Kathodenpotential der dritten Diode 32

Das Anodenpotential der zweiten Diode 30 bzw. das bzw. das Potential E3 am Verbindungspunkt 98 gleich

Potential £6 am Verbindungspunkt 90 entspricht j.. 3|„ _{und das Kathodenpotemia}, _{der vierten Djode} 3g

E_b = ν, + V₁. = ^j-β. bzw. das Potential £4 an der Ausgangsklemme 40 gleich

⁴ £4=0 sind.

und das Anodenpotential der dritten Diode 34 bzw. das Die an den Dioden 26, 30, 34 und 38 anliegender

Potential £7 am Verbindungspunkt 92 entspricht r> Sperrspannungen bestimmen sich damit wie folgt

£ Sperrspannung ν_Λ an der ersten Diode 26: £7= V, = -jLy.

Außerdem ist im Augenblick des Schließens des y^ - ^" . ^" _a - * ~° g

Schalters 86 das Kathodenpotential der ersten Diode 26 tu "4 4 4

₌ Eh_ 4Cf + C](IC_n+ 2 C, + C) + C, (2 C.G + 2 CC,+ G G) + CQG 4 Cf τ C; (3 C + 2 C, + C) + C, (2 C.G + 2 C_nC, + Q C₁) + C_nC₁ C₁

Sperrspannung V_e an der zweiten Diode 30:

2£„ E_n 2-ß

V₁₁ = — — ß — E_n

4 4 4

(20)

4Cf + Cf(6C„+ 2C + C) +

jC, + 2C„C + C₁C₁) + C_nC₁C₁

Cf + Cf(3C,+2C, + C,)+ C, (2 CC, +2 C„C+ C,. C)+

und Sperrspannung V₁ an der dritten Diode 32:
3 E₁, E₁₁ 3-y

(21)

E₁₁ 4Cf + Cf(9C,.+ SC,;+ C;) + C₁(SCCf. + 2C_nG + GG) + C_nQQ 4 ' Cf+ Cf (3 C_n + 2 C, + C) + C, (2 C_n C + 2 C_n C, + C G) + C_n Q Q

(22)

V„ Vß und V_r sind sämtlich gleich Null, so daß Gegenoder Sperrspannungen an die drei Dioden 26,30 und 34 angelegt werden. Im Fall von V,< V_/j< 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 Durchbruchsspannungsfestigkeiten von erster, zweiter und dritter Diode 26,30 bzw. 34 vorzugsweise auf über V,. Vß bzw. V.. eingestellt. wodurch ein Diodendurchbruch verhindert wird.

Die graphische Darstellung von Fig.9 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Gegen- oder Sperrspannung V,, Vß und K an den Dioden gemäß Gleichungen (20), (21) und (22) einerseits und der Kapazität Ci (Ci = Ca, C C₁) der anodenseitigen

Zwischenlagenkondensatoren 76, 80 und 84 anderer seits. Die Kurven U. I3 und I, verdeutlichen dabei di< Beziehungen zwischen den Sperrspannungen V_n, Vß un< V_r von erster, zweiter und dritter Diode 26,30 bzw. 3: und der Kapazität Cl der Zwischenlagenkondensato ren 76, 80 bzw. 84 bei einem Gleichspannungs-Aus gangspotential E₁₁ von 39 kV. Ebenso verdeutlichen dii Kurven 1I„ Hj) und II,. die betreffenden Beziehungen fü £/,= 36,5 kV. während die Kurven HU, 111^ und III dieselben Beziehungen für £//=34 kV angeben.

Aus F i g. 9 geht hervor, daß die Sperrspannungen V, Vß und V₁. um so kleiner sind, je kleiner die Kapazität C der Zwischenlagenkondensatoren 76,80 und 84 ist.

Beim erfindungsgemäßen Zeilentransformator is eine Einrichtung zur Verkleinerung der anodenseitigei

Zwischenlagenkondensatoren 76, 80 und 84 unter Berücksichtigung der Ergebnisse gemäß der graphischen Darstellung nach Fig-9 vorgesehen. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß F i g, 10 weisen jeweils zwei benachbarte Sekundärwicklungen unterschiedliche Wicklungslängen mit unregelmäßigen bzw. ungleich langen Wicklungsenden auf. Während nämlich die Längen von erster und dritter Sekundärwicklung 22 bzw. 32 jeweils Ll betragen, entsprechen die Längen von zweiter und vierter Sekundärwicklung 28 bzw. 36 jeweils LI (L2>Li). Aufgrund der Änderung der Längen jeweils benachbar-

ter Sekundärwicklungen ist der Abstand z, B. zwischen einem zusätzlichen Abschnitt 28Λ der zweiten Sekundärwicklung 28 entsprechend einer Länge (Z.2-Ll) und der angrenzenden ersten Sekundärwicklung 16 im Vergleich zu den anderen, entsprechenden Abschnitten größer. Infolgedessen wird die Kapazität C₄ des anodenseitigen Zwischenlagenkondensators 76 kleiner. Ebenso werden die Kapazitäten Cb und Ccder anderen Zwischenlagenkondensatoren 80 und 84 kleiner. Die Möglichkeit für einen Durchbrach der Dioden 34, 30 und 26, insbesondere der Diode 34, kann damit zufriedenstellend verkleinert werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnuneen

Claims

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Patentansprüche;

U Zeilenablenktransformator mit einer eine Hochspannung für Kathodenstrahlröhren liefernden Schaltung, insbesondere für Fernsehbildröhren, bestehend aus einer Anzahl zylindrischer und konzentrischer Spulenträger (2, 4, 6, 8, 10, 12) aus dielektrischem Material, einem in den innersten Spulenträger (2) eingesetzten Magnetkern (14), einer ι ο lagenartig auf die Mantelfläche des innersten Spulenträgers (2) aufgewickelten Primärwicklung (16), zwei an letztere angeschlossenen Eingangsklemmen (18, 20), mehreren lagenartig mit jeweils gleicher Wicklungsrichtung auf die betreffenden Spulenträger (2,4,6,8,10,12) gewickelten, zwischen den restlichen Spulenträgern angeordneten Sekundärwicklungen (22,28,32,26), zwei mit innerster und äußerster Sekundärwicklung (22, 36) verbundenen Ausgangsklemmen (40,42) und einer Anzahl von auf dem äußersten Spulenträger (12) angeordneten Dioden (26,30,34,38) mit jeweils einer Kathode und einer Anode, wobei die eine Diode (38) zwischen die äußerste Sekundärwicklung (36) und eine der Ausgangsklemmen (40) eingeschaltet ist, während die anderen Dioden (26, 30, 34) jeweils in Durchlaßrichtung zwischen die einzelnen benachbarten Sekundärwicklungen (36, 32, 28, 22) eingeschaltet und dadurch die verschiedenen Sekundärwicklungen zwischen den beiden Ausgangsklemmen (40, 42) ii\ Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator (48) vorgesehen ist, der zwischen der Kathode mit der äußersten Sekundärwicklung (36) verbundenen Diode (38) und der Kathode t. aer (34) der anderen Dioden gebildet ist
2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator ein Kondensatorelement (48) ist (F i g. 1).
3. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er Zuleitungen (108, 110) aufweist, welche die Dioden (38, 34) mit den zugeordneten Sekundärwicklungen (36, 32) verbinden, daß der Kondensator (48) aus zwei leitfähigen Metallplatten (102, 100) gebildet ist, die am äußersten Spulenträger (12) 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 w Kathode der einen Diode verbunden ist, deren Anode an das andere Ende der äußersten Sekundärwicklung (36) angeschlossen ist.
4. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (4S) eine Kapazität besitzt, die praktisch derjenigen jedes Zwischenlagenkondensators (74, 76, 78, 80, 82, 84) entspricht, der zwischen jeweils zwei benachbarten Sekundärwicklungen (22,28,32,36) entsteht
5. Zeilenablenktransformator mit einer eine Hochspannung für Kathodenstrahlröhren liefernden Schaltung, insbesondere für Fernsehbildröhren, bestehend au» einer Anzahl zylindrischer und konzentrischer Spulenträger (2, 4, 6, 8, 10, 12) aus dielektrischem Material, einem in den innersten Spulenträger (2!) eingesetzten Magnetkern (14), einer lagenartig auf die Mantelfläche des innersten Spulenträgers (2) aufgewickelten Primärwicklung (t6), zwei an letztere angeschlossenen Eingangsklemmen (18, 20), mehreren lagenartig mit jeweils gleicher Wieklungsriehtung auf die betreffenden Spulenträger (2,4,6,8,10,12) gewickelten, zwischen den restlichen Spulenträgern angeordneten Sekundärwicklungen (22,28,32,36), zwei mit innerster und äußerster Sekundärwicklung (22, 36) verbundenen Ausgangsklemmen (40,42) und einer Anzahl von auf dem äußersten Spulenträger (12) angeordneten Dioden (26,30,34,38) mit jeweils einer Kathode und einer Anode, wobei die eine Diode (38) zwischen die äußerste Sekundärwicklung (36) und eine der Ausgangsklemmen (40) eingeschaltet ist, während die anderen Dioden (26, 30, 34) jeweils in Durchlaßrichtung zwischen die einzelnen benachbarten Sekundärwicklungen (36, 32, 28, 22) eingeschaltet und dadurch die verschiedenen Sekundärwicklungen zwischen den beiden Ausgangsklemmen (40, 42) in Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine (34) der anderen Dioden, die zwischen die äußerste Sekundärwicklung (36) und eine dieser in Einwärtsrichtung benachbarte Sekundärwicklung (32) eingeschaltet ist, eine höhere Durchbruchsspannungsfestigkeit besitzt als die anderen Dioden (38,30,26).
6. Transformator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine der anderen, an die weiter innen gelegenen Sekundärwicklungen angeschlossenen Dioden, mit Ausnahme der zwischen die äußerste Sekundärwicklung (36) und eine der Ausgangsklemmen (40) eingeschalteten Diode (38), eine niedrigere Durchbruchsspannungsfestigkeit besitzen.
7. Zeilenablenktransformator mit einer eine Hochspannung für Kathodenstrahlröhren liefernden Schaltung, insbesondere für Fernsehbildröhren, bestehend aus einer Anzahl zylindrischer und konzentrischer Spulenträger (2, 4, 6, 8, 10, 12) aus dielektrischem Material einer' in den innersten Spulenträger (2) eingesetzten Magnetkern (14), einer lagenartig auf die Mantelfläche des innersten Spulenträgers (2) aufgewickelten Primärwicklung (16), zwei an letztere angeschlossenen Eingangsklemmen (18, 20), mehreren lagenartig mit jeweils gleicher Wicklungsrichtung auf die betreffenden Spulenträger (2,4,6,8,10,12) gewickelten, zwischen den restlichen Spulenträgern angeordneten Sekundärwicklungen (22,28,32,36), zwei mit innerster und äußerster Sekundärwicklung (22, 36) verbundenen Ausgangsklemmen (40,42) und einer Anzahl von auf dem äußersten Spulenträger (12) angeordneten Dioden (26,30,34,38) mit jeweils einer Kathode und einer Anode, wobei die eine Diode (38) zwischen die äußerste Sekundärwicklung (36) und eine der Ausgangsklemmen (40) eingeschaltet ist, während die anderen Dioden (26, 30, 34) jeweils in Durchlaßrichtung zwischen die einzelnen benachbarten Sekundärwicklungen (36, 32, 28, 22) eingeschaltet und dadurch die verschiedenen Sekundärwicklungen zwischen den beiden Ausgangsklemmen (40, 42) in Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlagenkondensatoren zwischen benachbarten Sekundärwicklungen gebildet sind und aus anodenseitigen Zwischenlagenkondensatoren (76, 80, 84), von den einen, mit den Anoden der Dioden (26,30,34) verbundenen Enden der benachbarten Sekundärwicklungen (22, 28, 32, 36) her gesehen, und kathodenseitigen Zwischenla-

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genkondensatoren (74,78,82), von den anderen, mit den Kathoden der Dioden (76, 80, 84) oder zur Erdung mit einer der Ausgangsklemmen (42) verbundenen Enden der benachbarten Sekundärwicklungen (22, 28, 32, 36) her gesehen, bestehen, und daß die anodenseitigen Zwischenlagenkondensatoren (76, 80, 84) jeweils eine kleinere Kapazität besitzen als die kathodensettigen Zwischenlagenkondensatofen (74,78,82),
8. Transformator nach Anspruch 7, dadurch ι ο gekennzeichnet, daß die Wicklungslängen je zweier benachbarter Sekundärwicklungen (22, 28, 32, 36) unterschiedlich sind.