DE3020100C2

DE3020100C2 - Schutzschaltung für Horizontalablenkschaltungen

Info

Publication number: DE3020100C2
Application number: DE3020100A
Authority: DE
Inventors: Archie McIntyre Beaverton Oreg. Barter
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1979-05-29
Filing date: 1980-05-27
Publication date: 1983-01-20
Also published as: GB2053604B; US4241296A; JPS5952588B2; CA1141024A; FR2458190A1; DE3020100A1; GB2053604A; NL8002620A; JPS55162665A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine durch ein Treibersignal betätigbare Schutzschaltung zwischen Treiberstufe und Endstufentransistor von Horizontalablenkschaltungen, wobei das Treibersignal einen ersten und einen zweiten Zustand aufweist und ein nachgeschaltetes aktives Bauelement schaltet.

Eine derartige Schutzschaltung ist beispielsweise aus der DE-OS 28 09 378 bekannt. Mit der bekannten Schaltung soll die Treiberstufe davor geschützt werden, durch eine während der Sperrphase an die Basis des Endstufentransistors geführte hohe gegenpolige Spannung zerstört zu werden. Die Schutzschaltung besteht aus einer in den Signalweg zwischen Treiber- und Endstufe gelegten Diode, die durch die Basis- und Emi-'.«.raiischlüsse eines Transistors als aktivem Element überbrückt ist. dessen Kollektor an Masse gelegt ist. Eine Schutzfunktion für den Endstufentransistor ist dieser Schrift nicht zu entnehmen.

Aus dem Artikel »Horizontal Output Transistor Base t>o Circuit Design« von R.J.Walker und R.Yu in IEEE Transactions on Broadcast an Television Receivers, Band BRT-20, Nr₁3, August 1974, S. 185-192 ist es bekannt, einen Ehdslüfentransistor einer Hofizontalabienkschaltung mit zwei voneinander unabhängigen Stromquellen tu treiben. Der Artikel betrifft die Untersuchung von Hochspannungsleistungstfansistoren und die gezeigte Schaltung ist ein Versuchsaufbau zur Bestimmung des Zeitverhaltens. Mit einem Schutz des Endstufentr^nsistors befaßt sich der Artikel nicht.

Aus der US-PS 34 34 055 ist eine Schutzschaltung für einen Endstufentransistor gegen hohe Ströme bei fehlerhaftem Arbeiten eines Hochspannungsgleichrichters bekannt und aus der US-PS 40 42 858 eine Schutzschaltung, in der der Endstufentransistor bei zu hoher Stro-nstnrke in einer der Sekundärwicklungen eines Ausgangstransformators abgeschaltet wird

Aus »radio-memtor-electronic«, Nr. 44, 1978, Heft 1, S. 10 und aus »Electronics«, 1977. Heft S, S. 192-194 ist bekannt, bei Horizontalablenkschaltungen den Treibertransformator, der zwischen Treiber- und Endstufentransistor angeordnet ist, durch einen Darlington-Leis'ungstransistor zu ersetzen. Auch diese Schriften zeigen keine Verbindung zu einer Schutzfunktion für den Endstufentransistor.

Eine weitere Fehlerart, die in Horizontalablenkschaltungen auftreten und Dauerschäden an deren Endstufentransistor verursachen kann, ist ein fehlerhaftes Arbeiten des Oszillators oder des Treibertransistors für die Horizontalablenkung. Dauerschäden können ebenfalls auftreten, wenn die Ausgangsfrequenz des Oszillators für die Horizontalablenkung plötzlich verringert wird. In der in der US-PS 34 34 055 beschriebenen Schaltung beispielsweise kann die in der Sekundärwicklung des Treibertransformators der Ausgangsstufe der Horizontalablenkung induzierte Spannung bewirken, daß der nächste Rücklaufimpuls die Durchschlagspannung des Endstufentransistors für die Horizontalablenkung übersteigt, wenn der Treibertransistor plötzlich für lange Zeit abgeschaltet wird. Umgekehrt können der Treibertransistor und der Treibertransformator beschädigt werden, wenn der Treibertransistor plötzlich für längere Zeit eingeschaltet wird.

Die Erfindung steht unter der Aufgabe, einen Schutz für den Endstufentransistor bereitzustellen, falls der Oszillator für die Horizontalablenkung ausfallen sollte. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß das nachgeschaltete aktive Bauelement a.s Teil einer ein Treibersignal aufnehmenden monostabilen Kippstufe ausgebildet ist und von der Kippstufe ein erstes Ausgangssignal an eine nachgeschaltcte erste, an die Basiselektrode des Endstufen'¹ ansistors angeschossene schaltbare Stromquelle aniegbar ist. wenn das Treibersignal den ersten Zustand aufweist, und ein /weites Ausgangssignal von der Kippstufe an eine nachgeschaltete zweite, mit ihrem Ausgang an die Basiselektrode des Endstufentrans.stors angeschlossene Stromquelle anlegbar ist. wenn das Treibersignal den anderen Zustand aufweist oder sich langer ais eine festlegbare Zeitdauer im ersten Zustand befindet, und daß von der ersten Stromquelle ein /um Einschalten des Endstufentransistors geeignetes Ausgangss.gnal und von der zweiten Stromquelle ein zum Ausschalten des Endstufentransistors geeignetes Ausgangssignal bei Anliegen des ersten bzw. zweiten Ausgangssignals der Kippstufe abgegeben wird.

Mit der Erfindung wird eine einfach und zuverlässig aufgebaute Schutzschaltung gegen mehrere Fehlerarten zur Verfugung gestellt, die den zusätzlichen Vorteil aufweist, daß — anders als bei der in der DE-OS 28 09 379 beschriebenen Schutzschaltung — die Schutzfunktion selbst dann noch erhalten bleibt, wenn das aktive Element der Schutzschaltung zerstört sein sollte. In vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung umfassen eine oder beide der Stromquellen einen Darlington-Transistor. Darlington-Transistoren weisen

vorteilhufterweise eine hone Strornversmrkung auf.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Horizontalablenkschaltung bekannter Bauweise zur Erklärung der Vorteile der vorliegenden Erfindung, und

Fig.2 eine schematische Darstellung der vorliegenden Erfindung.

Obwohl Horizintalablenkschaltungen in Fachkreisen wohlbekannt sind, wird die vorliegende Erfindung durch Fig. 1 besser verständlich, in der eine herkömmliche Schalturig zur Veranschauüchung dargestellt ist.

Diese Ablenkschaltung schließt einen Oszillator 20 für die Horizontalablenkung ein, dessen Ausgang durch den Kondensator 22 in Serie mit dem Widerstand 23 an die Basis des Treibertransistors 21 angeschlossen ist, der durch den Widerstand 24 geerdet wird. Der Emitter des Treiberlransistors 21 ist ebenfalls geerdet, der Kollektor über die Primärwicklung eines Treibertransformators 25 in Serie mit einem Widerstand 26 an eine Spannungsqueüe ß+.die als Anschluß 27 dargestellt ist, angeschlossen. Die Verbindung der Primät-wick ung des Treibertransformators 25 und des Widerstandes 26 wird durch den Kondensator 30 geerdet. Die mit B+ bezeichnete Spannungsquelle 27 wird charakteristischerweise durch Gleichrichtung der Netzwechselspannung gewonnen und vorzugsweise geregelt, zum Beispiel durch eine in Serie geschaltete Regelschaltung.

Ein Ende der Sekundärwicklung des Treibertransformators 25 ist durch die parallele ßC-Schaltung 31 geerdet, während das andere Ende an die Basis des Endstufentransistors 32 angeschlossen ist. Der Emitter des Endstufentransistors 32 ist geerdet, der Kollektor ist über die Primärwicklung 33 des Rücklauftranslormators

34 an den Anschluß 27 angeschlossen.

Das eine Ende der horizontalen Ablenkspule 35 ist an den Kollektor des Endstufentransistors 32 angeschlossen, während das andere Ende über den Kondensator 36 geerdet ist. Durch diese der Ablenkspule 35 zugeordnete Kapazität ;»S-shaping capacitor«) wird eine der Winkeländerung des Kathodenstrahles beim Überstreichen des Bildschirmes proportionaler Strom erzeugt. Dämpfungsdiode 37 und Rücklaufkondensator 40 sind jeweils zwischen Erde und dem Kollektor des Endstufentransistors 32 angeschlossen. Der Anschluß 27 ist durch die iiorizontaie Zentriereinstcllung 41 und die Parallelschaltung 42 von Diode und Kondensator an die Verbindung der Ablenkspule 35 und des Kondensators 36 angeschlossen, um an der Ablenkspule 35 eine Vorspannung zu bewirken.

Bei normaler Betriebstätigkeit werden Impulse vom Oszillator 2G an die Basis des Treibertransistors 21 gegeben, der den Endstufentransistor 32 über den Treibertransformator 25 treibt. Beim Start des Zeilensignals leitet die Diode 37 Strom zur Ablenkspule 35, um die erste Hälfte des Zellensignals zu liefern. Der Endstufentransistor 32 wird vor dem Ende der ersten Hälfte eingeschaltet, um die zweite Hälfte des Zeilensignals /u liefern. Am Ende des Zellenintervalls wird der F.ndstufentransistor 32 ausgeschaltet, um den Stromdurchfluß durch die Ablenkspule 35 zu unterbrechen. Diese und Kondensator 40 schwingen für eine halbe Periode, um den Slromfluß durch die Ablenkspule

35 Umzukehren und so den horizontalen Rücklauf zu erreichen, Dementsprechend wird für oert Kondensator 40 ein solcher Wert gewählt, daß Ablenkspule 35 und Kondensator 40 mit einrr Periode schwingen, die

doppelt so lang wie das Rücklaufintervall ist. Wird der Endstufentransistor 32 abgeschaltet, so fließt Strom durch die Wicklung 33 und stellt dadurch einen Horizontalausgangs- oder Rücklaufimpuls in den Sekundärwicklungen des Rücklauftransformators 34 zur Verfugung. Solche Rücklauflmpulse werden charakteristischerweise als Tast- oder Zeitsteuerimpulse verwendet und um nachgeschaltete Stromquellen zu versorgen. F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Schutzschaltung schließt einen Horizontalablenk-Oszillator 20 ein, dessen Ausgang durch den Kondensator 22 in Serie mit dem Widerstand 23 an die Basis des Treibertransistors 21 angeschlossen ist, die durch den Widerstand 24 geerdet ist. Der Emitter des Treibertransistors 21 ist ebenfalls geerdet, der Kollektor durch den Widerstand 50 und den Kondensator 51 an die Basis von Transistor 54 angeschlossen.

Die Basis des Transistors 54 ist an die. Primärwicklung 33 des Rücklauftransformators 34 und an den mit ß-f bezeichneten Abschluß 27 durch den Widerstand 52 angeschlossen. Der Kollektor des Trar^r'stors 54 ist über den Widerstand 53 mit einer geeigneten positiven Spannungsquelle 65 sowie mit der Basis des Darlington-Transistors 55 verbunden. Der Emitter des Transistors 54 ist über die Diode 63 geerdet; er ist weiterhin mn der Basis de«. Darlington Transistors 60 sowie über den Widerstand 68 mit einer geeigneten negativen Spannungsquelle verbunden, die aus der Sekundärwicklung 61 des Rücklauftransformators 34, der Diode 67 und dem Kondensator 62 besteht, dessen einer Anschluß geerdet ist.

Der Emitter des Darlington-Transistors 55 wird durch die Widerstände 56 und 57 an den Kollektor des Darlington-Transistors 60 angeschlossen. Der Kollektor des Darlington-Transistors 55 ist mit einer geeigneten positiven Spannungsquelle 66 verbunden; der Emitter des Darlington-TransiStors 60 wird an die oben erwähnte negative Spannungsquelle angeschlossen, die aus Sekundärwicklung 61. Diode 67 und Kondensator 62 besteht.

Die Verbindung der Widerstände 56 unu 57 ist an die Basii des Endstufentransistors 32 angeschlossen. Der Emitter des Endstufentransistors 32 ist geerdet, der Kollektor ist über die Primärwicklung 33 des Rücklauftransformator 34 an den Anschluß 27 angeschlossen.

Das eine Ende der Ablenkspule 35 ist an den Kollektor des Endstufenstransistors 32 angeschlossen, während das andere Ende durch den Kondensator 36 geerdet ist. Die Dämpfungsdiode 37 und der Rücklaufkondensator 40 sind jeweils zwischen Erde und dem Kollektor des Endstufentransistors 32 angeschlossen.

Die Ablenkschaltung arbeitet im wesentlichen in derselben Art und Weise wie eine oben beschriebene StandarH-Horizontalablenkschaltung. Deshalb wird die gesamte Betriebsweise hier nicht näher beschrieben, sondern nur die nme Schaltung zum Tr?iben und Schützen des Endstufentransistors 32.

Der Endstufentransistor ist charakteristischerweise ein dreifach diffundierter Hochspannungstransistor. Die Arbeitsweise diese' Transistortyps wird in dem vorstehend genannten Zeitschriftenartikel von Walter und Yu beschrieben. In einer Schaltanwendung wie beispielsweise einer Horizontalablenkschiltung oder einer Hochspannungs-Stromversorgung muß der Strom beim Abschalten dieser Transistoren langsam aus dem Basisbereich entfernt werden. Wird der Strom zu schnell entfernt, so wird der Schalt-Wirkungsgrad des Transistors verringert, der Stromverbrauch steigt

ι st 'r

selbstverständlich.

Um den Endstufentransistor 32 ein- und auszuschalten, werden gemäß der Erfindung der Darlington-Transistor 55 oder der Darlington-Transistor 60 auf besondere Weise geschaltet. Diese Dariingfon-Transi- > stören werden wegen ihrer hohen Stromverstärkung verwendet. Der Widerstand 56 ist so ausgewählt, daß er den nötigen Einschaltstrom für den Endstufentransistor 32 bereitstellt. Dadurch wird die positive Spannungquel-Je 66 am Kollektor des Darlington-Transistors 55 von m der negativen Spannungsquelle am Emitter des Darlinglon-Transistors 60 unabhängig. Ferner kann ein breiter Bereich von Ausgangsspannungen angepaßt werden. Sind die Spannungen der Stromquellen einmal ausgewählt, so werden die Widerstände 56 und 57 je '5 nach Betriebsmerkmalen des Endstufentransistors 32 ausgewählt. Der Wert des Widerstandes 56 wird durch die Anforderungen an die Stromverstärkung des

EudstufciiifünsiMUfs 32, der Weft des Widerstünde» 57

wird durch dessen Spitzen-Kollektorstrom bestimmt. Der Strom durch Widerstand 57 wird auf ungefähr die Hälfte des Spitzen-Kollektorstromes direkt vor Beginn des Rücklaufs gesetzt.

Der Transistor 54, der die Basen der Darlingion-Transistoren 55 und 60 treibt, ist als aktives Element einer monostabilen Kippstufe geschaltet. Das Ausgangssignal des Oszillators 20, der die Basis des Transistors 54 speist, ist das Treibersignal und charakteristischerweise ein Rechtecksignal. Die abfallende Flanke dieses Signals veranlaßt die Ablenkschaltung zur Erzeugung einer 3d Zeilenspur. Mit anderen Worten schaltet die abfallende Flanke den Transistor 54 ab, wodurch die Spannung an dessen Kollektor ansteigt und der Darlington-Transistor 55 eingeschaltet wird. Die Spannung an der Basis des Endstufentransistors 32 veranlaßt ihn zu leiten und den Strom in der Ablenkspule 35 zu erhöhen. Auf der folgenden oder ansteigenden Flanke des Treibersignals schaltet der Transistor 54 ein, der Darlington-Transistor 55 ab und der Darlington-Transistor 60 ein. In ungefähr 5 bis 10 Mikrosekunden schaltet der Endstufentransistor -w 32 ab und der Rücklauf beginnt. Nach dem Rücklauf leitet die Diode 37 an Stelle des Endstufentransistors 32. Wenn dieser abgeschaltet ist, fällt der Strom im Widerstand 57 auf Null ab und verringert somit den Stromverbrauch.

Das Schutzmerkmal der Erfindung wird mit Hilfe der rnonostabilen Kippstufe erreicht, deren aktives Element der Transistor 54 ist. Der Kondensator 51 lädt sich während des negativen Teils des horizontalen Treiberimpulses auf. Tritt die positiv verlaufende Flanke des horizontalen Treiberimpulses nicht ein, bevor der Kondensator 51 sich auf die Spannung auflädt, die zum Einschalten" des Transistors 54 erforderlich ist, so schaltet die Spannung am Kondensator 51 den Transistor 54 ein und beendet die Spur, indem sie den Endstufentransistor in der oben beschriebenen Weise abschaltet. Der Kapazitäts· bzw. Widerstandswert des Kondensators 51 und der Widerstände 52 und 50 werden so ausgewählt, daß der Endstufentransistor 32 eine maximal sichere Zeitspanne eingeschaltet bleibt. Wird diese Zeit am Treibereingang überschritten, so wird der Endstufentransistor 32 abgeschaltet, bevor sein Kollektorstrom eine Stärke erreicht, die die Kollektor-Basis-Spanrtung an seinem Ausschallpunkt zusammenbrechen läßt. Horizontalablenksysteme des bisherigen Standes der Technik beenden charakteristischerweise die Spur in einem Fchlcrmcdiis, wie oben beschrieben., durch das abrupte Entfernen des Treibersignals. Dieses Verfahren kann zu katastrophalen Ergebnissen führen.

Beim anfänglichen Einschalten des Horizontalablenksystems wird der Transistor 54 durch die Diode 63 geerdet. Dadurch wird eine Spannung an der Basis des Transistors 55 erreicht, die niedrig genug ist, um den Endstufentransistor 32 ausgeschaltet zu lassen. Ist der Endstufentransistor 32 allerdings erst einmal durch die negativ ·. erlaufende Flanke des Treiberimpulses eingeschaltet, so tritt durch die Sekundärwicklung 61 des Rücklauftransformators 34 eine negative Spannung an der Kathode der Diode 67 auf. Die Diode 67 leitet und lädt den Kondensator 62 auf eine ausreichend hohe negative Spannung, um den Darlington-Transistor 60 zu versorgen. Solange die Horizontalablenkschaltung weiter in Betrieb ist, bleibt der Kondensator 62 negativ geladen, die Diode 63 ist in Sperrichtung gepolt und effektiverweise außerhalb der Schaltung.

Während ein besonderes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt und beschrieben wurde, wird es Fachleuten klar sein, daß verschiedene Veränderungen vorgenommen werden können, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen.

Eine derartige Veränderung wäre das Hinzufügen einer veränderbaren Stromauelle an die Basis des Transistors 54, um so die Ladezeit des Kondensators 51 zu vergrößern oder zu verringern und damit die Einschaltzeit des Endstufentransistors 32 zu verändern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Durch ein Treibersignai betätigbare Schutzschaltung zwischen Treiberstufe und Endstufentransistor von Horizontalablenkschaltungen, wobei das Treibersignai einen ersten und einen zweiten Zustand aufweist und ein nachgeschaltetes aktives Bauelement schaltet, dadurch gekennzeichnet, daß das nachgeschaltete aktive Bauelement (54) als Teil einer das Treibersignal aufnehmenden monostabilen Kippstufe (50—54) ausgebildet ist und von der Kippstufe (50—54) ein erstes Ausgangssignal an eine nachgeschaltete erste, an die Basiselektrode des Endstufentransistors (32) angeschlossene schaltbare Stromquelle (55, 56) anlegbar ist, wenn i> das Treibersignal den ersten Zustand aufweist, und ein zweites Ausgangssignal von der Kippstufe (50—54) an eine nachgeschaltete zweite, mit ihrem Ausgang an die Basiselektrode des Endstufentransistors (32) _ngeschlossene Stromquelle (60, 57) anlegbar ist. wenn das Treibersignal den anderen Zustand aufweist oder sich langer als eine festlegbare Zeitdauer im ersten Zustand befindet, und daß von der ersten Stromquelle (55, 56) ein zum Einschalten des Endstufentransistors (32) geeignetes Ausgangsignal und von der zweiten Stromquelle (60, 57) ein zum Ausschalten des Endstufentransistors (32) geeignetes Ausgangssignal bei Anliegen des ersten bzw. zweiten Ausgangssignals der Kippstufe abgegeben wird.

2. Schuizf-haltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste schaltbare Stromquelle (55, 56) einen Darlii.gton-1 :ansistor (55) umfaßt.

3. Schutzschaltung nav.h Anspruch 1 und/oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß di zweite schaltbare Stromquelle (60, 57) einen Darlington-Transistor (60) umfaßt.

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