DE3003321C2

DE3003321C2 - Stromversorgungsschaltung für die Ablenk- und Hochspannungsschaltung eines Fernsehempfängers mit einem Ferroresonanztransformator

Info

Publication number: DE3003321C2
Application number: DE3003321A
Authority: DE
Inventors: Frank Starr Princeton N.J. Wendt
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1979-01-30
Filing date: 1980-01-30
Publication date: 1985-02-21
Also published as: SE8000548L; HK26784A; PL221592A1; ZA80460B; FI800193A; JPS6028471B2; KR830002465A; NZ192740A; BE881414A; FR2448267A1; ATA45980A; IT8019347A0; DK37680A; FI70355B; GB2041668A; MY8500288A; PL125454B1; AU5486180A; FI70355C; AU529783B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungsschaltung für die Ablenk- und Hochspannungsschaltung eines Fernsehempfängers, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzt ist.

Bei den Ablenk- und Hochspannungs-Stromversorgungseinrichtungen für Fernsehempfänger wird die gewöhnlich mit B+ bezeichnete Betriebsspannung für die Ablenkschaltungen und die Bildröhrenhochspannung gewöhnlich auf zwei verschiedene Arten erzeugt. Die ß⁺-Spannung wird durch Gleichrichten und Glätten aus der Netzwechselspannung gewonnen, während die Bildröhrenhochspannung durch Gleichrichtung von Rücklaufimpulsen von einem Horizontalausgangs- oder Zeilentransformator erzeugt wird. Bei einer solchen An-

Ordnung werden also zwei relativ unabhängige und kostspielige Stromversorgungseinrichtungen benötigt.

Um die Hochspannung zu stabilisieren wird entweder diese selbst geregelt oder die B⁺ -Spannung wird geregelt, typischerweise durch verhältnismäßig komplizierte elektronische Reihenschaltregler oder Parallelregler. Schaltungen dieser Art sind jedoch verhältnismäßig teuer und anfällig für Störungen, welche zusätzlich Schutzschaltungen erforderlich machen, die den Fernsehempfänger bei einem anomalen Ansteigen der Hochspannung abschalten.

Viele Fernsehempfänger enthalten Schaltungen, die die Rasterbreite unabhängig von Schwankungen des Bildröhrenstromes konstant halten. Dies kann dadurch bewirkt werden, daß man die ß⁺-Rasterspannung im Gleichlauf mit den Änderungen der Bildröhrenhochspatmung so ändert, daß die Rasterbreite und damit die Bildgröße konstant bleibt, auch wenn sich d^:.e Bildröhrenhochspannung ändert Die Änderung der B⁺ -Spannung wird typischerweise durch einen Reihenwiderstand, der mit der Primärwicklung des Zeilentransformators galvanisch gekoppelt ist, oder durch Verwendung einer zusätzlichen B⁺ -Regelschaltung bewirkt, die auf die Änderungen des Strahlstroms anspricht und die B⁺ -Spannung entsprechend steuert Bei der ersterwähnten Schaltung kann eine unerwünschte Verlustleistung im Reihenwiderstand auftreten, während die als zweites erwähnte Schaltung zusätzlichen Schaltungsaufwand und zusätzliche Kosten verursacht

Aus der DE-OS 26 49 910, welche der US-PS 40 79 295 entspricht, ist eine Versorgungsspannungsschaltung für Fernsehgeräte bekannt, bei welcher sich die Belastungsschwankungen durch den Tonteil, dessen Betriebsspannung vom Zeilentransformator abgeleitet wird, sich möglichst nicht auf die anderen, an den Zeilentransformator angeschlossenen Schaltungsteile auswirken sollen. Zu diesem Zweck ist die die Versorgungsspannung für den Tonteil liefernde Wicklung nur lose um den Kern gewickelt, ohne den Kernschenkel zu umfassen, so daß die in ihr induzierte Spannung praktisch nur auf den Streufluß des Transformators zurückgeht. Weiterhin ist in der DE-OS 26 06 351 eine Stromversorgungsschaltung für Fernsehgeräte beschrieben, bei welcher nur die Zeilenablenkschaltung unmittelbar aus der Netzspannung versorgt wird, während alle übrigen Tei-Ie des Empfängers von Wicklungen des Zeilentransformators versorgt werden und auf diese Weise ohne Notwendigkeit eines für die Netzfrequenz ausgelegten und daher relativ großen Netztransformator galvanisch vom Netz getrennt sind.

Man kann in ^+-Reglern auch einen regelnden Netztransformator, wie einen 60 Hz-Ferroresonanztransformator, vorsehen, um eine geregelte ß⁺-Spar.nung zu erzeugen. Wegen der relativ niedrigen Netzfrequenz wird hierfür ein verhältnismäßig großer und schwerer Transformator benötigt. Außerdem muß für die Erzeugung der Hochspannung dann noch ein eigener, relativ großer Zeilentransformator, der für die benötigte Leistung bemessen ist, vorgesehen werden.

Bei anderen Regelschaltungen für Fernsehempfänger kann man die Hochspannung mittels eines Rücklaufimpulstransformators erzeugen, der selbst mit Ferroresonanz arbeitet. Der Transformator hat eine Primärwicklung, auf die Rücklaufimpulse gekoppelt werden, und eine Hochspannungswicklung für die Bildröhrenhochspannung, die auf eine gewünschte Frequenz abgestimmt wird. Da die ß⁺-Spannung eigens erzeugt wird, 7 R durch ein Netzteil, muß für sie eine eigene Regelschaltung vorgesehen werden, wenn sie stabilisiert sein solL Wenn die B⁺ -Spannung nicht stabilisiert wird, sind im allgemeinen andere Schaltungen erforderlich, um die Rasterbreite konstant zu halten.

Bei vielen typischen, durch Rücklaufimpulse gespeisten Hochspannungsschaltungen des Standes der Technik ist der Spitzenwert der erzeugten Hochspannung wssentlich kleiner als die erforderliche Bildröhrenhochspannung, um die Anzahl der Windungen der Hochspannungswicklung nicht zu groß werden zu lassen. Die Spannung wird dann durch einen Hochspannungsvervielfacher auf den erforderlichen Wert gebracht Bei vielen Spannungsvervielfachern werden beide Polaritäten der Eingangswechselspannung ausgenutzt und es ist dann wünschenswert die Spannungsvervielfacherschaltung mit einer Wechselspannung zu speisen, bei der die Amplituden der positiven und negativen Teile möglichst gleich sind. Wenn die Amplituden der einen Polarität wesentlich kleiner sind als die der anderen, tragen die während der einen Polarität arbeitenden Kondensatoren und Dioden nur sehr wenig zur Ausgangsspannung bei. Dies ist auch der Fall, wenn die Rücklauf impulse zur Speisung einer Spannungsvervielfacherschaltung verwendet werden. Bei der Speisung einer Spannungsvervielfacherschaltung mit Rücklaufimpulsen kleinen Tastverhältnisses (kleinen Stromlußwinkels) wird eine Spannungsversechsfacherschaltung mit sechs Dioden und sechs Kondensatoren benötigt, um die Eingangsspannung um den Faktor 3 zu erhöhen.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine Stromversorgungseinrichtung für eine Ablenk- und Hochspannungsschaltung eines Fernsehempfängers anzugeben, die einen geringeren Schaltungsaufwand erfordert und insgesamt bessere Betriebseigenschaften hat als vergleichbare bekannte Stromversorgungseinrichtungen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Stromversorgungseinrichtung gelöst.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Stromversorgungseinrichtung gemäß der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Ferroresonanz-Stromversorgungseinrichtung für eine Ablenk- und Hochspannungsschaltung eines Fernsehempfängers mit einer Wechselspannungsquelle und einem Resonanztransformator. Dieser hat einen Magnetkern, eine mit der Wechselspannungsquelle gekoppelte erste Wicklung und eine um einen Teil des Magnetkerns gewickelte sowie mit einer Hochspannungsklemme gekoppelte Hochspannungswicklung zum Erzeugen einer Hochspannung. LJm den erwähnten Teil des Magnetkernes ist ferner eine zweite Wicklung gewickelt, die mit einer Ablenkversorgungsspannungsklemme für eine Ablenkversorgungsspannung gekoppelt ist. Mindestens eine Wicklung des Ferroresonanztransformators ist mit einer Anordnung genügender Kapazität gekoppelt, so daß kreisende oder Resonanzströme entstehen, die die Kernteile unter der Hochspannungswicklung und der zweiten Wicklung während jedes Zyklus der Wechselspannung sättigen. Hierdurch werden die Hochspannung und die Ablenkversorgungsspatinung stabilisiert odsr geregelt. Ein Ablenkschalter ist mit einer Ablenkwicklung gekoppelt, um Hinlaufund Rücklaufintervalle für jeden A.blenkzyklus zu erzeugen. Mit der Ablenkwicklung ist eine Ablenkspannungsquelle gekoppelt, um in der Ablenkwicklung einen Ablenkstrom zu erzeugen. Die geregelte Ablenkversor-

gungsspannung ist über eine erste Anordnung mit der Ablenkspannungsquelle gekoppelt. Die Bildröhrenhochspannung ist an einer Bildröhrenhochspannungsklemme abnehmbar. Eine Hochspannun.gsanordnung ist mit der Hochspannungsklemme und mit der Bildröhrenhochspannungsklemme gekoppelt, um die Bildröhrenhochspannung aus der geregelten Hochspannung zu erzeugen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer Hochfrequenz-Ferroresonanz-Stromversorgungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung für eine Ablenk- und Hochspannungsschaltung;

F i g. 2 eine Kern- und Wicklungsanordnung eines Hochfrequenz-Ferroresonanztransformators für die Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1;

F i g. 3 einen Querschnitt in einer Ebene 3-3 der Fig. 2;

Fig.4 einen anderen Kern für den Transformator gemäß F i g. 2; und

F i g. 5 Diagramme von Spannungen und Strömen, die beim Betrieb der Schaltung gemäß F i g. 1 in dieser auftreten.

Die Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 hat zwei Netzklemmen 21 und 22, über die eine Netzwechselspannung von z.B. 120V, 60Hz, zwei Eingangsklemmen 23 und 24 einer Vollweg-Gleichrichterbrücke 25 zugeführt wird. Zwischen den Klemmen 21 und 23 ist ein Strombegrenzungswiderstand 30 geschaltet An einer nicht geerdeten Ausgangsklemme 26 der Gleichrichterbrücke entsteht eine Gleichspannung von z. B. 150 V, die durch einen Kondensator 27 geglättet wird, der zwischen die Klemme 26 und eine Klemme 28 geschaltet ist, die mit einem galvanisch nicht vom Netz getrennten Masseanschluß verbunden ist Mit der +150 V führenden Klemme 26 ist ein Anschluß eines Widerstandes 29 gekoppelt, dessen anderer Anschluß mit einer Kathode einer Zenerdiode 33 verbunden ist, deren Anode an Masse liegt. An einer mit der Kathode der Zenerdiode 33 verbundenen Klemme 32 steht eine niedrige Gleichspannung von z. B. + 20 V zur Verfügung.

Bei der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 ist ferner ein Hochfrequenz-Rechteckschwingungs-Leistungsoszillator 35 vorgesehen, der einen Sinusoszillator 36, eine Gegentaktstufe 37, die die Schwingungen rechteckig macht, und eine Leistungsendstufe 38 enthält Der Sinusoszillator 36 ist selbstschwingend und enthält einen Transistor 39, dessen Koiiektoreiektrode mit einem LC-Tankresonanzkreis 45 gekoppelt ist, welcher einen Kondensator 40 und eine Wicklung 41a eines Kopplungstransformators 41 enthält Dem Transistor 39 wird eine Kollektorspannung von der +20 V führenden Klemme 32 über einen Widerstand 42 und einen Abgriff 48 der Wicklung 41a zugeführt Mit dem; Abgriff 48 ist ein Ableitkondensator 43 gekoppelt Der Widerstand 42 setzt die Spannung von 20 V auf 17 V herab und der Kondensator 43 verringert die Welligkeit der gleichgerichteten Eingangsspannung. Damit der Oszillator schwingt, ist eine Wechselspannungsrückkopplung vom Tankkreis 45 zur Basiselektrode des Transistors 39 über einen Kondensator 44 vorgesehen. Die Basis ist mit einer Gleichspannung vorgespannt, die durch einen Spannungsteiler aus Widerständen 46 und 47 erzeugt wird, weiche zwischen den Widerstand 42 und Masse geschaltet sind.

Der Oszillator 36 erzeugt eine relativ hochfrequente sinusförmige Spannung in der Wicklung 41a. Die Resonanzfrequenz des Parallelresonanz- oder Tankkreises 45 wird beispielsweise etwa gleich der Zeilenfrequenz VTn von etwa 15,75 kHz gewählt. Der Oszillator 36 hat ferner eine Synchronisierungseingangsklemme 69, der Zeilenrücklaufimpulse 67 von einem Versorgungs- oder Norm-Rücklauftransformator 68, der gegebenenfalls einfach sein kann, zugeführt werden. Von der Klemme 69 werden die Rücklaufimpulse 67 wechselspannungsmäßig über einen Kondensator und einen Widerstand 71 eines diesen Widerstand und einen Widerstand 72 enthaltenden Spannungsteilers auf den Emitter des Transistors 39 gekoppelt. Die Rücklaufimpulse 67 synchronisieren die Frequenz des Oszillators 36 mit der Zeilenfrequenz, indem sie den Transistor 39 während der Zeilenrücklaufintervalle sperren.

Die hochfrequente sinusförmige Spannung in der Wicklung 41a des Oszillators 36 wird über eine Wicklung 41 b des Transformators 41 und Widerstände 51 bzw. 52 auf die Basiselektroden von Gegentakttransistoren 49 bzw. 50 gekoppelt Die Wicklung 41 b hat einen Mittelabgriff, der an Masse liegt. Die Gegentaktstufte 37 wandelt die vom Oszillator 36 erzeugte sinusförmige Spannung in eine Rechteckspannung der gleichen Frequenz um. Die Rechteckspannung eignet sich besser als eine Sinusspannung für die Ansteuerung der Leistungsendstufe 38.

Die durch die Gegentaktstufe 37 erzeugte hochfrequente Rechteckspannung wird von einer Wicklung 53a eines Kopplungstransformators 53 über eine Wicklung 53ö dieses Transformators und entsprechende Widerstände 56 und 57 den Basiselektroden von im Gegentakt geschalteten Leistungstransistoren 54 und 55 zugeführt Zwischen einem Mittelabgriff der Wicklung 53£> und einen gemeinsamen Anschlußpunkt für die Emitter der Transistoren 54 und 55 ist eine Parallelschaltung aus einem Widerstand 58 und einem Kondensator 59 geschaltet. Der Widerstand 58 und der Kondensator 59 erzeugen eine negative Vorspannung an den Basen der Leistungstransistoren der Endstufe. Zwischen die Kollektorelektrode und die Emitterelektrode des Transistors 54 ist eine Diode 60 gekoppelt, deren Kathode mit dem Kollektor des Transistors 54 verbunden ist. In entsprechender Weise ist zwischen die Kollektorelektrode und die Emitterelektrode des Transistors 55 eine Diode 61 geschaltet deren Kathode mit dem Kollektor des Transistors 55 gekoppelt ist Die Dioden 60 und 61 dienen zur Begrenzung des Spitzenwertes von unerwünschten Spannungsspitzen, die die Transistoren beschädigen könnten.

Die Leistungsendstufe 38 liefert an Ausgangsklemmen 62 und 63, die mit der Kollektorelektrode des Transistors 54 bzw. 55 verbunden sind, eine verhältnismäßig hochfrequente, rechteckförmige Wechselspannung 64.

Die Wechselspannung 64 dient als ungeregelte Energie oder Erregungsspannung zur Speisung eines Hochfrequenz-Ferroresonanz-Transformators 65. An die Ausgangsklemmen 62 und 63 der Endstufe 38 ist eine Eingangs- oder Primärwicklung 65a des Transformators 65 gekoppelt Die Speisespannung für die Endstufe 38 ist die ungeregelte Gleichspannung von z.B. +150V art der Klemme 26, die einem Mittelabgriff 66 der Primärwicklung 65a zugeführt wird.
Der Regel- oder Resonanztransformator 65 enthält außer der Primärwicklung 65a eine Niederspannungs-Sekundärwicklung 656, eine Hochspannungs-Sekundärwicklung 65c und einen Magnetkern 165. Wie F i g. 2 zeigt, kann der Magnetkern 165 zwei Kernteile 165a

und 165b enthalten. Das Kernteil 165a ist etwa C-förmig Das Kernteil 165b ist eine verhältnismäßig dünne, Steckige, stufenförmige Platte aus Magnetmaterial mit einem verhältnismäßig großen Verhältnis von Ober-

lung 65a um den mittleren Abschnitt des C-förmigen Snteils 165a gewickelt. Die Niederspannungs-SekundäSlung 656 ist um den streifenförmigen Magnetkernteil 165b gewickelt. Die Hochspannungswicklung 65c S konzenSrch auf die Niederspannunjswicklung S^geSeli Die Sekundärwicklungen 65b und 65c können jeweils lagenweise auf zylindrische Spulenkörper 265b bzw 265c gewickelt sein. Man kann stattdes- ~n auch andere Wicklunesanordnungen verwenden, z"b kannte Hochspannungswicklung 65c lagenweise direkt auf Sie Nieder'spannungswicklung 65b gewickelt sein. Ferner kann man segmentierte Pi-Wicklungen für die Niederspannungs- und Hochspannungswicklungen verwenden. Alternativ kann, wie es in F i g. 4 dargestellt Tt dn rechteckiger Magnetkern 165 verwendet werden, der aus zwei C förmigen Kernteilen 765 und 865 besteht de en Schenkd Sumpf aneinanderstoßen, wöbe, die einen Schenkel 765a und 865a der beiden C-förmigen Kernteile eine wesentlich geringere Querschnitts-Sehe haben als der Rest der Kernteile. Die Nieder-,Dannuneswicklung 65b und die Hochspannungswicku^Png «c⁸ die in F^gi g4 nicht dargestellt sind, "werden Z „„ entsprechend wie in F ig. 2 konzentrisch um SXSXSw. gewicht, während die Eingangs- oder Primärwicklung 65a um die anderen Sehenkel «wickelt ist wie es in F i g. 2 bzw. 3 dargestellt ist

W?e FTg 1 SHst ein Anschluß der Niederspannungs Sekundär^vicklung 65b mit einer Klemme 101 üXin zSrTnschluß mit einer Masserückleitungsklemme 102 gekoppelt die gegen das Netz galvanisch SoTen is Difse Klemme kann Erdpotential fuhren. Die ££^^SL«iekl»ng^P 65b ist mit einer Ablenk-Versorgungsspannungsklemme 301 über einen Ha bweefdeichrichter 401 gekoppelt Die durch die Nie-SanfunTsSung 6₅fzwSen den Klemmen 101 und 102 erzeugte hochfrequente Wechselspannung wird durch den Gleichrichter 401 halbweggleichgerichtet und durch einen Kondensator 501 geglättet. An der Klemme 301 steht dadurch eine Ablenk-Versorgungsgleichspannung B₊ von typischerweise ₊120V zur

D^Nilderspannungs-Sekundärwicklung 65b weist noch weitere Abgriffe auf, die mit entsprechenden Seichrichterschaltungen 403 bis 405 gekoppelt sind, um ^™JSTShs—ngen von%. +30V. + 72 V und +210 V a^, entsprechenden Klemmen 303 b1s305 zu erzeugen. Mit den Kathoden der Dioden der Gleichrichter 403 bis 405 sind entsprechende Filter-

Im unteren Teil der F ig. 1 ist eine Zeilenablenkung tung 73 beispielsweise dargestellt die eine konventionelle Zeilenoszillator- und Treiberschaltung 74, einen LS 76 mit einer Dämpfungsdiode 77 und

assÄÄ mige Zeilenablenkstrom fließt.

Zum Erzeugen der Hmlauf- oder Ablenkspannung V₍ wird der Hinlaufkondensator 81 über eine;P"™™*. lung 68a e.nes Einheits- oder Standard-Rucklauf- oder Zeilentransformators 6« mit der B₊-Abtenkverjorgungsspannungsklemme 301 gekoppelt. Der MiUeI- oder Gleichspannungswert der Hmlauf- oder Ablenkspannung V, ist also im wesentlichen gle.ch der 5+ -Ablenkversorgungsgleichspannung von +120 V. ,o Während des Zeilenrücklauf.ntervalles sperrt der Ablenk- oder Hinlaufschalter 76 und die Ze.lenablenkwu^ lung 80 führt mn dem Ze.lenrucklaufkondensator 79 eine Halbschwingung der Resonanzfrequenz d.eser Bauelemente aus. Der dabe. in der Primärwicklung 68a des Standard-Ruck aufixansformators 68 entstehende ZeilenrücklaufimpuUw.rd ^^^^ kundarwicklungen 68b und 68c des ^ mators 68 gekoppelt. Die Sekundärwicklung Klemmen 82 und 83 auf von denen die Standard-Rucklaufimpulse anderen Schaltungste.len, wie der Austast- und Zeilensynchron.s.erschaltung zugeführt werden. Die Sekundärwicklung 68c M"^™***^ 67 zur Synchronisation des Oszillators 36 des Hochfrequenz-Rechteck-Leistungsosz.llators 35. In vielen konventionellen F™^j

versorgungsschaltungen _W1rd die Bildrohrenp nung durch Gleichrichtung der Rücklauf.mpulse gewonnen. Bei der Einrichtung gemäß F1 g 1 ist es jedoch die hochfrequente Wechselspannung - der Hochspannungs-Sekundarwicklung 65c aus ^{der dl}^ ^B™ren hochspannung gewonnen wird. Die an Klemmen 106 und 107 der Hochspann ungsw.cklung 65c erzeugte hohe Wechselspannung w.rd durch eine Spannung yervelfaeinschaltung 84 g^ichgenchtet und vwvjeftcht dg drei Dioden 85 bis 87 sowie drei Kondensatoren 88 bis 90 enthält. Die Kathode der D.ode 87 ist nut einer Büdröhrenhochspannungsklemme ü gekoppe t ar,der die zur letzthchen Beschleunigung des Elektronenstrahl dienende Bildröhrenhochspannung von z. B. + 27 kV zur Verfügung ^.^^JW™ etwas niedrigeren, minieren Wertes steht an einer m t der Diode der Kathode 85 verbundenen^Klemme F zur

Verfügung sie kann als Ρ°^⁵^^Γ5Ρ^Ε"^," £_s kussierelektrode einer Kathodenstrahl-Bildrohre des ^^^Z^^it^o^or 65 sowohl die

Hochspannung ^»f^P^^^^ lung 65c als auch die Niederspannung in der Sekundär

wicklung 65b erzeugt können sowohl die Bildrohrenhochspannung, als auch die Versorgungsspannung B₊ für die Zeilenendstufe geregelt weraeaonnea^ für relativ komphz.erte "^ frungsanfalhge elektrosehe Re₃elschaltunger, benotigt werden. Zur Regelung

°^{der StabiU}iT^ng^

wicklungen^ 65b ihk[Kc'kanrimrtd«^^JnTSS Sekundärwicklung 65£, über die Klemme 101 em Reso nanzkondensator 91 gekoppelt sein, wie «s in F1g. 1 beispielsweise dargestellt ist; der Resonanzkondensator

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64. In gewissen Fällen, auf d.e unten noch eingegangen

werden wird, kann der Kondensator 91 zur Einsparung von Kosten weggelassen werden. Wenn die Hochspannungs-Sekundärwicklung eine ausreichende Wicklungskapazität hat, ist ein zusätzlicher Kondensator überflüssig.

Der in der Wicklung 65i> und dem Kondensator 91 zirkulierende Resonanzstrom trägt dazu bei, den Kern unter sowohl der Niederspannungswicklung 65/? als auch der Hochspannungswicklung 65c während jeder Halbwelle des zirkulierenden Resonanz- oder Schwingungsstromes magnetisch zu sättigen. Durch diese Sättigung des ferromagnetischen Kerns werden die in den beiden Sekundärwicklungen 656 und 65c induzierten Spannungen stabilisiert.

Wie F i g. 5a zeigt, ist die an der Primärwicklung 65a des Hochfrequenz-Ferroresonanz-Transformators 65 eine symmetrische Rechteckspannung VW mit einer Frequenz von 15,75 kHz und einer Periode Th = 63,5 μ.5. Die Hochspannung an der Sekundärwicklung 65c ist ebenfalls eine verhälntismäßig symmetrische Spannung VW nut näherungsweise rechteckigem Verlauf, wie er in F i g. 5b dargestellt ist. Die näherungsweise rechteckförmige Spannung V₆St, die durch die Niederspannungswicklung 656 an den Klemmen tOl und 102 erzeugt wird, ist in F i g. 5c dargestellt, die verhältnismäßig ebenen Impulsdächer treten während des Leitens des Gleichrichters 401 auf. Der Eingangsstrom /65a, der von der Klemme 26 in die Primärwicklung 65a fließt, ist in F i g. 5d dargestellt und hat einen verhältnismäßig konstanten Wert, ausgenommen in der Nähe der Zeitpunkte, in denen die Transistoren 54 und 55 schalten und damit in der Nähe der Vorder- und Rückflanken der Rechteckspannung VW gemäß F i g. 5a.

Der in Fig. 5e dargestellte Resonanzstrom i_a der im Schwingkreis aus dem Kondensator 91 und der Niederspannungs-Sekundärwicklung 65b zwischen Klemmen 10t und 102 zirkuliert, hilft bei der magnetischen Sättigung des Kernteils 165Ö mit, das sich sowohl unter der Hochspannungs-Sekundärwicklung 65c als auch unter der Niederspannungs-Sekundärwicklung 656 befindet. Die Sättigung tritt in der Nähe der Spitzen 94 und 95 des zirkulierenden Resonanzstromes i_c ein.

Damit sich der Kernteil 1656 sättigen kann, während der Kernteil 165a unter der Primärwicklung 65a ungesättigt bleibt, ist die Querschnittsfläche der streifenförmigen Platte 1656 des in F i g. 2 dargestellten Kernes kleiner als die Querschnittsfläche des C-förmigen Kernteiles 165a. Wie der in Fig.3 dargestellte Querschnitt längs einer Ebene 3-3 der Fig.2 zeigt, ist die Querschnittsfläche a = t ■ w das Produkt aus der Dicke t und der Breite w css streifenförmigen Kernteils 1656 wesentlich kleiner als die Querschnittsfläche a = wf entsprechend dem Produkt der Breite w und der Dicke / des C-förmigen Kernteils 165a. Bei dem vorliegenden Beispiel beträgt das Verhältnis a/A etwa 0,19.

Es kann zweckmäßig sein, den Temperaturanstieg in dem in die Sättigung ausgesteuerten Kernteil 1656 unter der Niederspannungs-Sekundärwicklung 656 und der Hochspannungs-Sekundärwicklung 65c nach der Einschaltung der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 zu begrenzen. Die Sättigungsflußdichte B₅ des Kernmaterials nimmt nämlich mit ansteigender Temperatur ab. Da bei einem Ferroresonanz-Transformator die an den Sekundärwicklungen 656 und 65c entstehenden Spannungen Funktionen der Sättigungsflußdichte B₅ sind, kann es vorteilhaft sein, den Temperaturanstieg dadurch zu begrenzen, indem man eine Sekundärwicklungs- und Kernstruktur vorsieht, die eine gute Kühlung gewährleisten. Der Temperaturanstieg kann durch die bei dem Betrieb mit der relativ hohen Frequenz im Magnetkern auftretenden Verluste und durch die durch die verhältnismäßig hohen Schwingkreisströme verursachten ohmschen Verluste (I²/?-Verluste) verursacht werden.

Die F i g. 2 und 3 zeigen, daß das Kernteil 1656 eine verhältnismäßig dünne, streifenförmige Platte mit der Dicke /, der Breite w und der Länge / ist. Bei den unten ίο angegebenen typischen Werten ist das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen des plattenförmigen Kernteils 1656 verhältnismäßig groß, z. B. 40 :1, so daß für die Kühlung eine verhältnismäßig große Oberfläche zur Verfügung steht.

Außerdem wird der innendurchmesser D des zylindrischen Spulenkörpers 2656 vorteilhafterweise größer als die Dicke f des streifenförmigen Kernteils 1656 gemacht, so daß die Wicklungen 656 und 65c lose um das streifenförmige Kernteil 1656 gewickelt sind und ein verhältnismäßig großer Luftzwischenraum zwischen den Wicklungen und dem Kern verbleibt. Hierdurch ist eine wirksame Kühlung durch Konvektion gewährleistet.

Wenn der Anstieg der Kerntemperatur keine wesentliehe Rolle spielt, kann ein Kernteil 1656 konventionellerer Konfiguration verwendet werden, z. B. ein Kernteil mit quadratischem oder kreisförmigem Querschnitt, das von den Wicklungen 656 und 65c mit engerem Abstand umgeben ist.

Wie aus F i g. 5b ersichtlich ist, ist die an der Hochspannungswicklung 65c auftretende Hochspannung 65c eine verhältnismäßig symmetrische Rechteckschwingung, bei der der Betrag der Amplitude des positiven Teiles 92 ungefähr gleich dem Betrag der Amplitude des negativen Teiles 93 ist. Wenn der von Spitze zu Spitze gerechnte Spannungshub der Spannung V₆₅C beispielsweise 18 kV beträgt, benötigt man in der Hochspannungsvervielfacherschaltung 84 der F i g. 1 nur drei Gleichrichter und zwei oder drei Kondensatoren, um die Bildröhrenhochspannung von z. B. + 27 kV zu erzeugen. Die Dioden 85 und 87 richten die positiven Teile oder Halbwellen von VW gleich, die Diode 86 die negativen Teile oder Halbwellen. Die Bildröhrenhochspannung ist also ungefähr gleich dem Doppelten des Betrages der positiven Amplitude von VW zuzüglich des Betrages der negativen Amplitude, der Kondensator 90 kann entfallen, wenn die Kapazität der leitenden Beschichtung der Bildröhre für die Glättung ausreicht. In konventionellen Hochspannungsteilen, bei denen positive Rücklaufimpulse der gleichen Größe wie die positiven Teile 92 in Fig.5b gleichgerichtet werden, wäre eine Spannungsvervielfacherschaltung mit fünf oder sechs Dioden und zugehörigen Kondensatoren erforderlich, um die gleiche Bildröhrenhochspannung zu erzeugen.

Die beschriebene Hochfrequenz-Ferroresonanz-Transformatoreinrichtung gemäß der Erfindung liefert sowohl eine geregelte Ablenkschaltungs-Versorgungsspannung B+, so daß auch die Ablenkspannung V, geregelt ist, als auch eine geregelte Hochspannung. Bei einer solchen Einrichtung können die Anforderungen hinsichtlich der Konstruktion der Zeilenablenkschaltung 73 wesentlich herabgesetzt werden. Zum Beispiel braucht der Rücklauf- oder Zeilentransformator 68 die für die Bildröhrenhochspannung erforderliche Energie nicht mehr zu übertragen, so daß er wesentlich kleber gehalten werden kann, da in ihm nur mehr ein sehr geringer Laststrom fließt Da der Zeslenendstufentransistor

nurmehr wenig Gleichstrom führt, können seine Größe, sein Nennstrom, seine Nennspannung sowie seine Kühlmittel kleiner gewählt werden. Bei entsprechender Auslegung der Schaltung kann eine Ablenkwicklung 80 mit niedriger Impedanz verwendet werden, so daß dann eine viel niedrigere Spitzenspannung von typischerweise 200 V genügt, anstatt daß ein verhältnismäßig großer Zeilenrücklaufimpuls mit einer typischen Amplitude von 1000 V erzeugt wird.

Oa der Hochfrequenz-Ferroresonanztransformator 65 sowohl die Versorgungsgleichspannung ß+ für die Zeilenablenkschaltung als auch die Bildröhrenhochspannung liefert, kann man eine relativ gute Stabilität der Bildbreite auch ohne die Verwendung von elektronischen Regelschaltungen oder diskreten Reihenwiderständen erreichen. Wenn die Belastung an der Bildröhrenhochspannungsklemme U mit steigendem Strahlstrom zunimmt, fällt die Bildröhrenhochspannung ab. Der zunehmende Gleichstromanteil des Laststromes, der in der Hochspannungswicklung 65c fließt, bewirkt, daß das Kernteil 165 6 etwas entmagnetisiert wird und der Arbeitspunkt dieses Kernteils von der größeren Sättigung etwas in Richtung auf den Knick der ß-//-Hysteresisschleife des Transformators verschoben wird, wo· Schwingkreiskapazität typischerweise einen Ausfall des Resonanzbetriebes und damit ein Absinken der Wicklungsspannung zur Folge haben.

Da der Resonanztransformator 65 sowohl die Hochspannung als auch die Versorgungsspannung B+ für die Ablenkschaltung liefert, kann auch ein relativ starker Anstieg der Kerntemperatur nach dem Einschalten zugelassen werden, ohne daß dadurch die Rasterbreite übermäßig beeinflußt wird. Da die Hochspannungs-Sekundärwicklung 65c und die Niederspannungs-Sekundärwicklung 656 um das gleiche Kernteil 1656 gewickelt sind, setzt eine durch einen Temperaturanstieg verursachte Abnahme der Sättigungsflußdichte B_s sowohl die Bildröhrenhochspannung als auch die Versorgungsspannung B+ für die Zeilenablenkschaltung herab, so daß die Rasterbreite im wesentlichen konstant bleibt.

Typische Werte eines mit der der Hochspannungswicklung 65c zugeordneten verteilen Kapazität arbeitenden Hochfrequenz- Ferroresonanz-Transformator 65, wie er in den F i g. 1 bis 3 dargestellt ist, sind:

Kern 165: C-förmiger Kernteil 165a mit einer Querschnittsfläche von 2,32 cm², einer Länge des äußeren Schenkels von 5,1 cm und einer Länge des Mittelabschnitts von 7,1 cm und einem dünnen streifenförmigen Kernteil 1656 mit einer Dicke t = 2,79 mm, Breite w= 15,5 mm, Länge / = 7,1 cm und Querschnittsfläche 43,2 mm²; Kernmaterial Ferrit mit B_s von etwa 4000 Gauß bei 25° C, wie das von der Firma Ferroxcube Corporation, Saugerties, New York, unter der Bezeichnung Ferroxcube 3E2A oder das von der Firma RCA Corporation, Indianapolis, Indiana, unter der Bezeichnung »RCA 540« vertriebene Material.

Primärwicklung 65a: Nylonumsponnene Kupferlackdrahtlitze 30/40, lagengewickelt mit vier Lagen, Mittel-

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durch die Hochspannung etwas verringert wird. Da jedoch die Niederspannungswicklung 656 und die Hochspannungswicklung 65c mit dem gleichen sättigenden Kernteil gekoppelt sind, setzt der in der Wicklung 65c fleißende erhöhte Laststrom auch die Versorgungsspannung ß-t- für die Zeilenablenkschaltung herab, was im wesentlichen auf eine Regelung oder Stabilisierung der Rasterbreite hinausläuft.

Anders erläutert bewirken die Streuinduktivitäten
des Transformators 65 einen zunehmenden Spannungsabfall mit zunehmender Videostrahlbelastung, was ei- 35 abgriff, bifilargewickelt, insgesamt 200 Windungen ohne nen Abfall sowohl der Hochspannung als auch der B+ Lagenisolation; Wicklungslänge 3,94 cm.
Spannung zur Folge hat Die Streuinduktivität zwischen Niederspannungswicklung 656: Zylindrischer Spulender Hochspannungs- und der Niederspannungs-Sekun- körper 2656 mit einem Innendurchmesser von 18,2 mm, därwicklung 656 bzw. 65c und der Grad und Ort der einem Außendurchmesser von 21,6 mm und einer Länge Kernsättigung werden so gewählt, daß sich die ge- 40 von 42,55 mm. Wicklung 656 nylonumsponnene Kupferlackdrahtlitze 25/38, bifilar, lagengewickelt mit insgesamt 190 Windungen in vier Lagen von etwa 48 Windungen pro Lage; eine fünfte Lage aus vier Windungen dient zur Erzeugung einer Kathodenstrahlröhren-Heizvon etwa 6,3 V, 90OmA; Wicklungslänge

wünschte Stabilisierung der Rasterbreite ergibt.

Für die Erzeugung der relativ hohen Spannung an der Hochspannungs-Sekundärwicklung 65c wird eine relativ große Anzahl von Windungen benötigt. Durch richtige Wahl der Paramter, wie Windungskonfiguration, La- 45 spannung genabstand und Drahtstärke kann die Streu- oder Ei- 42,55 mm. genkapazität der Wicklungen und zwischen den Wicklungen so groß gemacht werden, daß die Hochspannungswicklung 65c selbst die richtige Eigenfrequenz hat, um den Kernteil 1656 zu sättigen und damit die Spannung sowohl der Hochspannungs-Sekundärwicklung als auch der Niederspannungs-Sekundärwicklung zu regeln. Eine solche verteilte Resonanzkapazität ist in F i g. 1 durch einen Kondensator 665 versinnbildlicht, Hochspannungswicklung 65c: Zylindrischer Spulenkörper 265c mit einem Innendurchmesser von 29,21mm, einer Wandstärke von 1,52 mm und einer Länge von 26,67 mm. Wicklung 65c aus 0,1007 mm Kupferiackdraht, lagengewickeli mit 32 Lagen, von denen die ersten 31 jeweils 147 Windungen und die letzte Lage 43 Windungen enthielt; die Lagen waren jeweils gegeneinander durch eine 0,05 bis 0,10 mm dicke Polyesterfo-

der der Hochspannungswicklung 65c parallelgeschaltet 55 He getrennt und isoliert; Gesamtwindungszahl 4600; ist, in Wirklichkeit ist natürlich diese Kapazität auf die Wicklungslänge 19 mm.

Windungen der Wicklung verteilt Die Litze 30/40 enthält 30 isolierte Adern mit einem

Wenn die verteilte Kapazität 665 und die Hochspan- Durchmesser von jeweils 0,07987 mm, die Litze 25/38 nungswicklung 65c den Schwingstrom für die Sättigung enthält 25 isolierte Adern mit einem Durchmesser von des Kernteils 1656 erzeugen, wird der Kondensator 91 60 jeweils 0,1007 mm.

Der Rücklauf- oder Zeilentransformator 68 kann ein

nicht mehr benötigt Eine Alterung oder ein Ausfall von diskreten Bauteilen, die einen Anstieg der Hochspannung verursachen könnten, entfallen. Die Verwendung eines Resonanztransformators mit in die Sättigung ausgesteuertem ferromagnetischen Kern zur Erzeugung der Hochspannung ergibt außerdem von Natur aus einen Hochspannungsschutz, da Änderungen der Induktivität einer Windung oder des Kapazitätswertes einer ganz gewöhnliches, einfaches und handelsübliches Bauteil sein.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stromversorgungsschaltung für die Ablenk- und Hochspannungsschaltung eines Fernsehemp- s fängers mit einem an eine Ablenkwicklung angeschlossenen Schalter zur Bestimmung von Hinlaufund Rücklaufintervallen während jedes Ablenkzyldus und einer die Ablenkwicklung mit Ablenkstrom versorgenden Hinlaufspannungsquelle, der über eine Koppelschaltung eine Betriebsspannung für die Ablenkung zugeführt wird, ferner mit einem Transformator, um dessen Magnetkern eine erste Wicklung sowie eine Hochspannungswicklung, an deren Hochspannungsklemme eine Hochspannungsschaltung zur Erzeugung einer Bildröhrenbeschleunigungsspannung an einem Anodenanschluß angeschlossen ist, und eine an eine Ablenkbetriebsspannungsklemme angeschlossene zweite Wicklung zur Erzeugung einer Betriebsspannung für die Ablenkung gewickelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß mit mindestens einer der sekundären Wicklungen (65b, c) des Transformators (65) eine Kapazität (91,665) zur Erzeugung derartiger Resonanzströme gekoppelt ist, daß während jedes Zyklus einer an die erste Wicklung (65a^ angeschlossenen Wechselspannungsquelle (37,38) der zur Hochspannungswicklung (65q)und zur zweiten Wicklung (65ty gehörige Kernteil (\65b) im Sinne einer Regelwirkung für die Hochspannung und die Ablenkbetriebsspannung in die Sättigung gerät.

2. Stromversorgungsschakung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungswicklung (65c^ und der zweiten Wicklung (65b) ein und dasselbe sättigbare Kernteil (\65b) des Magnetkerns zugeordnet ist.

3. Stromversorgungsschaltang nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungswicklung (65c) konzentrisch zur zweiten Wicklung (656,) gewickelt ist.

4. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität mindestens zum Teil aus der Eigenkapazität (665) der Hochspannungswicklung (65c) besteht.

5. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität einen mit der zweiten Wicklung (65b) gekoppelten Kondensator (91) enthält.

6. Stromversorgungsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Ablenkwicklung (80) ein Rücklauftransformator (68) zur Versorgung anderer Schaltungsteile mit Rücklaufimpulsen (67) gekoppelt ist.

7. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinlaufspannungsquelle eine erste Wicklung (68a^ des Rücklauftransformators (68) enthält

8. Stromversorgungsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungswicklung (65c,) in einem eo solchen Grade mit der zweiten Wicklung magnetisch gekoppelt ist, daß die Rasterbreite bei Schwankungen der Strahlstrombelastung der Bildröhrenhochspannungsklemme (U) verhältnismäßig konstantgehalten wird.

9. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (165) bei zunehmender Strahlstrombelastung derart entmagnetisiert wird, daß die Bildröhrenhochspannung (27 kV) und die Hinlauf-Versorgungsspannung (B+) um solche Beträge abnehmen, daß die Rasterbreite relativ konstant bleibt

10. Stromversorgungsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannung fIW) eine relativ symmetrische, hohe Wechselspannung enthält.

11. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungsschaltung einen Spannungsvervielfacher (84) zum Hinzufügen eines ersten Vielfaches der Amplitude einer ersten Polarität der hohen Wechselspannung f VW) zu einem zweiten Vielfachen der Amplitude einer zweiten Polarität der hohen Wechselspannung unter Erzeugung der Bildröhrenhochspannung (27 kV) enthält

12. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Vervielfacher das Doppelte der Amplitude einer ersten Polarität der hohen Wechselspannung f V₆₅J zur Amplitude einer zweiten Polarität der hohen Wechselspannung addiert.

13. Stromversorgungsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Wechselspannungsquelle einen Rechteckschwingungsgenerator (37) enthält.

14. Stromversorgungsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Wechselspannung (V^ gleich der Horizontalablenk- oder Zeilenfrequenz ist.

15. Stromversorgungsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernteil (\65b), um das die Hochspannungswicklung (65c) und die zweite Wicklung (65b) gewickelt sind eine streifenförmige Platte (i65b) aus Magnetmaterial mit einem verhältnismäßig großen und eine gute Kühlung der Platte gewährleistenden Verhältnis von Oberfläche zu Volumen enthält.

16. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern ein im wesentlichen rechteckiger Kern (165a,} ist, dessen einer Schenkel durch die streifenförmige Platte (1656,) gebildet wird; daß die erste Wicklung (65a,) um einen im Betrieb nicht in die Sättigung ausgesteuerten Schenkel des Kerns gewickelt ist und daß die Hochspannungswicklung (65c) und die zweite Wicklung (65b) lose um das plattenförmige Kernteil (165Z^ gewickelt sind.