DE3012730C2

DE3012730C2 -

Info

Publication number: DE3012730C2
Application number: DE3012730A
Authority: DE
Inventors: Francesco Caserta It Marino
Original assignee: Sisvel SpA
Current assignee: Sisvel SpA
Priority date: 1979-04-05
Filing date: 1980-04-01
Publication date: 1993-01-21
Also published as: GB2053602B; DE3012730A1; US4286292A; IT7967712A0; GB2053602A; FR2453563B1; FR2453563A1; IT1119059B

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannungswandlerschaltung für einen Fernsehempfänger gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Schaltung ist aus der DE-AS 21 60 420 bekannt.

Spannungswandlerschaltungen, welche als Zerhacker bekannt sind, werden bei Fernsehempfängern gewöhnlich verwendet, um die hohe Gleichspannung, welche durch Gleichrichten und Glätten der Netzspannung erzeugt wird, in eine niedrige Gleichspannung umzuwandeln, die unter anderem für die direkte Speisung eines üblichen Horizontal-Ablenktransformators verwendet werden kann. Derartige Zerhackerschaltungen enthalten normalerweise einen als Schalter arbeitenden Transistor, welcher zwischen die Spannungsquelle für die hohe Gleichspannung und die Horizontal-Ablenkschaltung eingefügt ist und welcher durch Steuerimpulse jeweils für ein vorgegebenes Zeitintervall leitend gesteuert wird, beispielsweise während der Horizontal-Rücklaufphase. Auf diese Weise erreicht die Speisespannung die Ablenkschaltung nur während eines Teils der Betriebsdauer derselben, so daß ihr Mittelwert folglich lediglich einen Teil der Spannung am Eingang der Zerhackerschaltung beträgt. Die Steuerimpulse für den Schalttransistor werden dabei üblicherweise von einer zusätzlichen Wicklung des Zeilentransformators geliefert und steuern den Schalttransistor während der Horizontal-Rücklaufphase leitend.

Bei den als Spannungswandlerschaltungen verwendeten Zerhackern lassen sich zwei verschiedene Typen unterscheiden, nämlich ein erster Schaltungstyp, bei dem ein Transistor als reiner Schalter arbeitet und während eines Arbeitszyklus alternierend gesperrt und in die Sättigung gesteuert wird, und ein zweiter Schaltungstyp, bei dem ein Transistor als variabler Widerstand verwendet wird, um den an den Ausgangsklemmen verfügbaren Pegel der Gleichspannung zu verändern.

Die Arbeitsweise des zuletzt genannten Schaltungstyps wird dabei aufgrund der Tatsache erreicht, daß der Transistor während eines Arbeitszyklus niemals vollständig in die Sättigung getrieben wird, sondern seine Leitfähigkeit und seinen Transistorstrom und damit die an den Ausgangsklemmen verfügbare Spannung ändert. Ein Beispiel für eine Schaltung dieses Typs findet sich in dem Aufsatz "Solid state colour, black and white television" (Farb- und Schwarz/Weiß-Fernsehgeräte mit Halbleiterschaltungen), erschienen in der Zeitschrift SGS Planar News, Vol. 3, no. 1, April 1972. Das gleiche Schaltungsbeispiel zeigt die DE-AS 21 60 420.

Schaltungsbeispiele, bei denen ein Transistor als reiner Schalter arbeitet, sind aus der bereits genannten US-PS 40 28 606, der US-PS 41 18 739 und der DE-AS 23 57 705 bekannt. Die beiden US-Patentschriften beschreiben Spannungswandlerschaltungen, bei denen ein Schalttransistor, der mit einer Primärwicklung eines Transformators verbunden ist, von einem Steuertransistor abwechselnd leitend und sperrend geschaltet wird. Der Steuertransistor wiederum wird von einer Steuerimpulsquelle gesteuert, welche durch eine Sekundärwicklung des Transformators gebildet wird oder ihre Steuerspannung von einer solchen Sekundärwicklung ableitet. Im Fall der DE-AS 23 57 705 ist eine sekundärseitige Steuerwicklung als Steuerimpulsquelle vorgesehen, die von einer Zenerdiode überbrückt ist. Die effektive Einschaltdauer eines mit einer Primärwicklung eines Zeilentransformators in Reihe geschalteten Pumptransistors verringert sich, wenn die in der Steuerwicklung induzierte Wechselspannung relativ zur Zenerspannung kleiner wird.

Beide Typen von Zerhackerschaltungen haben neben dem Vorteil, daß sie sehr preiswert sind, da ein Speisespannungstransformator entfallen kann, einige Nachteile. Beispielsweise ist es beim ersten Schaltungstyp nachteilig, daß die Steuerimpulsquelle für die Steuerung des Transistors sowohl mit der Horizontal- Ablenkschaltung als auch mit dem Transistor selbst eng gekoppelt ist, so daß jede Störung der Zerhackerschaltung auch in der Horizontal-Ablenkschaltung wirksam werden kann, und daß die Last (die im wesentlichen aus den Eingangsanschlüssen des Transistorschalters besteht) an den Anschlüssen der Zusatzwicklung des Zeilentransformators ihre Impedanz während eines Arbeitszyklus sehr stark ändert, weil der Transistor periodisch in die Sättigung getrieben und gesperrt wird, und weil durch Streuflüsse des Transformators parasitäre Schwingungen im Transformator selbst hervorgerufen werden, die nicht nur den Zerhackertransistor und die Endstufe der Zeilensteuerung gefährden, sondern auch zu hellen und dunklen senkrechten Linien im Fernsehbild führen.

Aus der US-PS 41 18 739 ist bekannt, daß man derartigen parasitären Schwingungen mit Begrenzungs- oder Dämpfungsschaltungen begegnen kann.

Nachteilig am zweiten Schaltungstyp, bei welchem ein Transistor als steuerbarer Widerstand betrieben wird, ist es, daß der Transistor niemals in die Sättigung gesteuert wird, so daß eine größere Verlustleistung entsteht, die die Verwendung von teuren Transistoren mit hoher zulässiger Verlustleistung erforderlich macht.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Spannungswandlerschaltung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der auf teuere Leistungstransistoren verzichtet und das Entstehen von Störschwingungen sicher vermieden werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Spannungswandlerschaltung der eingangs beschriebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung noch näher erläutert, deren einzige Figur ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eine Spannungswandlerschaltung gemäß der Erfindung für einen Fernsehempfänger zeigt.

Im einzelnen besitzt die Spannungswandlerschaltung gemäß der Zeichnung einen Eingangsanschluß 30, an dem eine hohe Gleichspannung +B liegt, welche in üblicher Weise durch Gleichrichten und Glätten einer Netz-Wechselspannung erzeugt wird. Die Gleichspannung +B wird über einen Widerstand 1 zur Strombegrenzung dem Kollektor eines ersten Transistors 2 in Form eines npn-Transistors zugeführt, dessen Emitter mit der Anode einer Diode 3 verbunden ist, deren Kathode über die Serienschaltung zweier Teilwicklungen 4, 5 eines Transformators 6 und eines Kondensators 7 mit Bezugspotential bzw. Erde verbunden ist. Der Emitter des ersten Transistors 2 ist ferner über die Serienschaltung zweier Widerstände 9, 10 mit dem Kollektor eines zweiten Transistors 8 in Form eines pnp-Transistors verbunden, dessen Emitter mit der Basis des ersten Transistors 2 verbunden ist. Parallel zum Widerstand 10 liegt dabei ein Kondensator 11, während parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors 8 ein Widerstand 12 liegt. Der Kollektor des zweiten Transistors 8 ist außerdem über die Serienschaltung zweier Widerstände 14, 15 mit dem einen Ende einer als Steuerwicklung 13 dienenden weiteren Teilwicklung des Transformators 6 verbunden. Die Basis des zweiten Transistors 8 ist mit dem gleichen Ende der Steuerwicklung 13 über die Serienschaltung zweier Widerstände 16, 17 verbunden. Die Basis des ersten Transistors 2 ist ferner mit der Kathode einer Diode 18 verbunden, deren Anode einerseits direkt mit dem anderen Ende der Steuerwicklung 13 und andererseits über die Parallelschaltung eines Widerstandes 19 und eines Kondensators 20 mit der Basis des zweiten Transistors 8 verbunden ist. Parallel zur Serienschaltung der Teilwicklung 5 und des Kondensators 7 liegen eine Diode 21 (zur Energierückgewinnung), ein (Rücklauf-)Kondensator 22 und die Kollektor-Emitter-Strecke eines npn-(Ablenk)-Transistors 23. Der Transistor 23 wird durch Steuerimpulse A an seiner Basis periodisch leitend gesteuert, wobei die Basis des Transistors 23 gleichzeitig einen zweiten Anschluß 40 der Spannungswandlerschaltung bildet. Parallel zu dem Kondensator 22 liegt ferner noch die Serienschaltung eines Kondensators 24 (für die Zeilenabtastung), eine Ablenkspule 25 und eine Spule 26 (für die Linearisierung). Schließlich ist zu dem Widerstand 14 noch ein Kondensator 27 parallel geschaltet.

Arbeitsweise der Schaltung

Was die Funktion der vorstehend beschriebenen Schaltung anbelangt, so ist zunächst zu beachten, daß die Schaltung zu denjenigen Schaltungen gehört, bei denen die Transistoren als Schalttransistoren arbeiten, welche in den Sättigungszustand getrieben werden. Weiterhin ist zu beachten, daß die Gleichspannung +B nur während eines Teils des Ablenkzyklus, nämlich während der Zeitintervalle für den Horizontal-Rücklauf, an die Horizontal- Ablenkschaltung (Transistor 23 und zugehörige Schaltungskomponenten) angelegt wird, und zwar über den ersten Transistor 2. Dies geschieht deshalb, weil der Basis des ersten Transistors 2 über die Steuerwicklung 13 des Transformators 6 geeignete Steuersignale zugeführt werden. Die Polarität dieser Signale ist dabei so gewählt, daß der erste Transistor 2, der normalerweise gesperrt ist, bei jedem Rücklaufimpuls in die Sättigung getrieben wird, um dem Ablenkkreis nur während eines Teils des Betriebszyklus Energie zuzuführen. Die Spannung über dem Kondensator 22 ist somit niedriger als die Spannung an dem Anschluß 30 und zur relativen Einschaltdauer des ersten Transistors 2 - bezogen auf die Zykluszeit - direkt proportional. Die Diode 3 dient dazu, die von den Teilwicklungen des Transformators 6 erzeugte Gegenspannung am Emitter des Transistors 2 nicht wirksam werden zu lassen, der bei dieser Spannung durchbrennen würde. Die Steuersignale für den ersten Transistor 2 werden nicht direkt aus der die Signalquelle darstellenden Steuerwicklung 13 zugeführt, sondern über ein Netz von Schaltungselementen, zu denen u. a. der zweite Transistor 8 gehört. Letzterer dient dabei zur Unterdrückung parasitärer Schwingungen in der Steuerwicklung 13 und arbeitet in der nachstehend beschriebenen Weise. Nachdem der erste Transistor 2 in Abhängigkeit von einem Rücklaufimpuls leitend gesteuert ist, der seiner Basis über die Schutzdiode 18 zugeführt wird, lädt sich der Kondensator 20 nach einer Exponentialfunktion mit einer Zeitkonstanten auf, welche durch die Widerstände 16, 17 und 19 bestimmt ist. Wenn die Spannung über dem Kondensator 20 die Schwellenwertspannung der Diode 18 und der Basis-Emitter-Strecke des zweiten Transistors 8 übersteigt, geht letzterer in die Sättigung und sperrt den ersten Transistor 2, indem er die Steuerimpulse abschneidet. Letztlich wird also durch die Aufladung des Kondensators 20 die Zeit bestimmt, in der der zweite Transistor 8 und der erste Transistor 2 leitend sind. Durch Beeinflussung der Aufladezeit für den Kondensator 20 ist es folglich möglich, die Länge des Zeitintervalls zu verändern, für das der erste Transistor 2 während der Rücklaufphase leitend ist, um auf diese Weise den Wert der Gleichspannung an den Ausgangsanschlüssen der Schaltung zu bestimmen.

Aufgrund der Tatsache, daß stets einer der beiden Transistoren 2 und 8 in die Sättigung gesteuert ist, bleibt außerdem die Impedanz an den Anschlüssen der Steuerwicklung 13 während des ganzen Arbeitszyklus im wesentlichen konstant. Hierdurch wird die Erzeugung parasitärer Schwingungen durch die Steuerwicklung 13 verhindert, während bei stark schwankender Last zwischen den Anschlüssen der Steuerwicklung 13 und aufgrund von magnetischen Streuflüssen des Transformators derartige Schwingungen entstehen und über die Teilwicklungen 4 und 5 den Ablenkkreis erreichen könnten. Der Widerstand 17 ist als Potentiometer ausgebildet und dient der Regelung der Ladezeit des Kondensators 20 und damit - wie oben ausgeführt - der Regelung der Einschaltzeit des ersten Transistors 2 und des Spannungspegels an den Anschlüssen des Kondensators 22. Der Wert dieser Spannung hängt nämlich von der den Horizontal- Ablenkspulen 25 zugeführten Energie ab, so daß durch Regelung bzw. Einstellung der Spannung über dem Kondensator 22 die Amplitude der Horizontal-Ablenkung einstellbar bzw. regelbar ist. Im übrigen ist die Horizontal-Ablenkschaltung in üblicher Weise aufgebaut und braucht daher hier nicht näher erläutert werden.

Auf die Funktion einiger Bauteile der betrachteten Schaltung soll jedoch nachstehend noch näher eingegangen werden. Beispielsweise dienen die Widerstände 9 und 10 der Vorspannungserzeugung für den ersten Transistor 2, während die Widerstände 14 und 15 zur Strombegrenzung dienen. Weiterhin dient der Kondensator 11 der beschleunigten Sperrung des ersten Transistors 2 durch Verringerung der Impedanz der RC-Schaltung 10, 11 während der Übergangsphasen und damit letztlich zur Verringerung der Verlustwärme im ersten Transistor 2. Weiterhin dient der Kondensator 27 der Verringerung der Impedanz der RC-Schaltung 14, 27 während der Einschaltphase für den ersten Transistor 2, so daß die Basis des ersten Transistors 2 bei einem Rücklaufimpuls von einer höheren Stromspitze erreicht werden kann.

Der Speisespannungskreis gemäß der Erfindung wurde erfolgreich geprüft, wobei mit Bauelementen gemäß der nachfolgenden Stückliste gearbeitet wurde.

Stückliste
1 Widerstand\|27 Ohm
2 Transistor	BU 134
3 Diode	1N4004
4 Kondensator	470 µF
8 Transistor	BC 327
9 Widerstand	6,8 Ohm
10 Widerstand	18 Ohm
11 Kondensator	470 µF
12 Widerstand	68 Ohm
14 Widerstand	270 Ohm
15 Widerstand	27 Ohm
16 Widerstand	680 Ohm
17 Potentiometer	1 kOhm (max.)
18 Diode	BA 157
19 Widerstand	330 Ohm
20 Kondensator	47 nF
21 Diode	SF2M1
22 Kondensator	82 nF
23 Transistor	BU 312
24 Kondensator	4,7 µF
27 Kondensator	470 nF
+B Speisespannung	230 V

Aus der vorstehenden Beschreibung werden die einzelnen Vorteile der Erfindung deutlich, nämlich speziell die Möglichkeit, parasitäre Schwingungen des Zeilentransformators zu vermeiden und Schalttransistoren zu verwenden, die nicht für eine hohe Verlustleistung vorgesehen zu sein brauchen.

Claims

1. Spannungswandlerschaltung mit einem Transformator für einen Fernsehempfänger, die mit dessen Ablenkschaltung zusammenarbeitet und eingangsseitig mit einer speisenden Gleichspannungsquelle (+B) und ausgangsseitig mit einer zu speisenden Last (4, 5, 6) verbunden ist,

- mit einer Steuerimpulsquelle (13), die mit der Ablenkschaltung gekoppelt ist und periodisch Steuerimpulse einer durch den Rücklauf der Ablenkschaltung bestimmten Steuerimpulsdauer liefert,
- mit einem ersten Transistor (2), der zwischen die Gleichspannungsquelle (+B) und die Last (4, 5, 7) geschaltet ist und durch die Steuerimpulse periodisch innerhalb der jeweiligen Steuerimpulsdauer leitend steuerbar ist und im leitenden Zustand die speisende Gleichspannung (+B) zur Last (4, 5, 7) durchschaltet,
- und mit einem zweiten Transistor (8), dessen elektrisches Verhalten ebenfalls von den Steuerimpulsen abhängt und der das elektrische Verhalten des ersten Transistors (2) beeinflußt,
- wobei beide Transistoren (2, 8) in die auf den Transformator (6) wirkende Impedanz eingehen,

dadurch gekennzeichnet,

- daß der erste Transistor (2) und der zweite Transistor (8) im leitenden Zustand jeweils in die Sättigung gesteuert werden,
- daß der zweite Transistor (8) während jeder Steuerimpulsdauer mit zeitlicher Verzögerung gegenüber dem ersten Transistor (2) leitend geschaltet wird,
- und daß das Leitendschalten des zweiten Transistors (8) ein Umschalten des ersten Transistors (2) in den Sperrzustand bewirkt und zugleich einen Belastungsschaltkreis an die Steuerimpulsquelle schaltet, der eine Impedanz aufweist, die in etwa der Impedanz entspricht, die der Schaltkreis des ersten Transistors (2) in seinem leitenden Zustand auf die Steuerimpulsquelle (13) ausübt.

2. Spannungswandlerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgangsanschluß des zweiten Transistors (8) mit einem Steueranschluß des ersten Transistors (1) und ein Steueranschluß des zweiten Transistors (8) mit dem Ausgang der Steuerimpulsquelle (13) verbunden ist.

3. Spannungswandlerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Transistor (8) während der Steuerimpulsdauer für die gesamte Zeitdauer, während welcher der erste Transistor (2) im nicht leitenden Zustand zu halten ist, leitend gesteuert ist.

4. Spannungswandlerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für das zeitlich verzögerte Leitendschalten des zweiten Transistors (8) eine Verzögerungsschaltung mit einem RC-Zeitglied (16, 17, 19, 20) vorgesehen ist.

5. Spannungswandlerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung (16, 17, 19, 20) einstellbar ist.

6. Spannungswandlerschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschaltung (16, 17, 19, 20) einen veränderbaren Widerstand (17) aufweist.

7. Spannungswandlerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiederholfrequenz der Steuerimpulse gleich der Zeilenfrequenz des Fernsehempfängers ist und daß die Steuerimpulsquelle (13) durch eine Teilwicklung des Transformators (6) einer Zeilenablenkstufe des Fernsehempfängers gebildet ist.