DE3101848C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalt-Leistungsversorgung für Durchdringungsphosphor-Kathodenstrahlbildröhren mit einer Anode.

Durchdringungsphosphor-Kathodenstrahlbildröhren, d. h. Kathodenstrahlbildröhren mit übereinanderliegenden Phosphor- oder Leuchtstoffschichten, sind in vielfältiger Weise bekannt und weisen vorteilhafte Eigenschaften für die Verwendung in speziellen Darstellungsvorrichtungen auf, bei denen die Fähigkeit zur Erzeugung von hellen Farben die Darstellung von komplexen Daten in halb-schaubildlicher Form ermöglicht, die durch den Betrachter leicht und schnell interpretierbar ist. Derartige Kathodenstrahlbildröhren sind weiterhin für die Verwendung in Informationsdarstellungsvorrichtungen, unter Einschluß von Luftverkehrs-Kontrolldarstellungen, Navigationsdarstellungen, Radardarstellungen und ähnlichen Systemen vorteilhaft, weil sie Bilder mit hoher Auflösung und gutem Kontrast selbst im Mittelbereich des Bildschirmes liefern.

Die übliche Durchdringungsphosphor-Kathodenstrahlbildröhre weist in der am häufigsten auftretenden Form einen Bildschirm auf, der die gesteuerte Durchdringung von Elektronen durch eine Reihe von Phosphorschichten verwendet, um in diesen eine Leuchtwirkung mit einer entsprechenden Reihe von Farben zu erzeugen. Beispielsweise kann der Bildschirm zwei oder mehr verschiedene Phosphorschichten aufweisen, die jeweils sehr dünn und gleichförmig sind und die durch eine durchsichtige dielektrische Schicht getrennt sind. Wenn der Elektronenstrahl durch eine relativ niedrige Spannung beschleunigt wird, reicht die Energie der Elektronen nicht aus, um die dielektrische Sperrschicht zu durchdringen, so daß lediglich der Phosphor der ersten Schicht angeregt wird und lediglich die Farbe dieses Phosphors erzeugt wird. Bei höheren Elektronenstrahlspannungen und entsprechenden höheren Elektronenenergien werden die Phosphore sowohl der ersten als auch der zweiten Schicht angeregt, wobei die Intensität des Farbbeitrages des Phosphors der zweiten Schicht größer wird, wenn die Elektronenstrahlenenergie vergrößert wird.

Die Eigenschaften der Durchdringungsphosphore können vollständig zur Erzielung einer Darstellung mit veränderlicher Farbe dadurch ausgenutzt werden, daß lediglich ein einziger Elektronenstrahl verwendet wird und daß die Spannung an der Strahlbeschleunigungselektrode benachbart zur Fokussierungselektrode gesteuert wird. Bei Verwendung von rotes und grünes Licht emittierenden Phosphoren erzeugen aufeinanderfolgende Änderungen der Strahlbeschleunigungsspannungen unterschiedliche Farben, so daß beispielsweise eine rote, orangefarbene, gelbe oder grüne Darstellung erzeugt werden kann. Es ist lediglich ein in geeigneter Weise gesteuertes Elektronenstrahlerzeugungssystem erforderlich und die Lochmasken der bekannten Farbfernsehbildröhren können ebenso entfallen wie andere Eigenschaften, die bei der Verwendung in schnellen, eine hohe Auflösung aufweisenden Informationsdarstellungen unerwünscht sind. Zum weiteren Verständnis des Aufbaus und der Betriebsweise von Durchdringungsphosphor-Darstellungseinrichtungen sei auf die US-Patentschrift 39 46 267 und die britische Patentschrift 15 01 672 und 15 60 244 verwiesen.

Es sind verschiedene Techniken bekannt, um selektiv die Farbe von aufeinanderfolgenden Kathodenstrahlspuren auf diesen Phosphorbildschirmen von einer Farbe zur anderen umzuschalten. Weil sich bei diesem Vorgang notwendigerweise das schwierige Problem des Umschaltens der hohen Anoden- oder Beschleunigungsspannungen ergibt, muß mit großer Sorgfalt vorgegangen werden, um die bereits schwierige Situation nicht noch dadurch zu erschweren, daß wenig konstruktive Entwürfe gewählt werden. Beispielsweise verwendet eine Anoden-Leistungsversorgung, die auf den ersten Blick einfach erscheint, eine Serien-Regeltriode in der Anodenspannungsleitung und eine zweite Triode, die die Entladung der wirksamen Kapazität der Kathodenstrahlröhren-Anode oder -Beschleunigungselektrode gegen Erde ermöglicht. Die wirksame Kapazität, die entladen werden muß, kann bis zu 500 pf für eine abgeschirmte Kathodenstrahlröhre betragen, so daß eine beträchtliche Leistung vernichtet werden muß.

Wenn wesentlich kürzere Schaltzeiten und wesentlich geringere Verlustleistungen erwünscht sind, wie dies bei Luftfahrzeug-Darstellungsvorrichtungen häufig der Fall ist, dann werden Leistungsversorgungen vorgeschlagen, die aus einer relativ langsam schaltenden Nebenschlußtriode bestehen, die parallel zu einer schnellen Schalteinrichtung unter Verwendung von zwei sequentiell arbeitenden Impulstransformatoren mit steuerbaren Ansteuerschaltungen geschaltet ist, die eine beträchtliche Verringerung der Anstiegs- und Abfallzeiten der Anodenspannung ermöglichen. Selbst diese Anordnung ist wenig geeignet, weil die beiden Impulstransformatoren groß und schwer sind. Weiterhin ermöglicht diese Leistungsversorgung aufgrund ihrer Konstruktion nicht den Aufbau in kompakter, wirkungsvoller, stabiler und betriebssicherer Form.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalt-Leistungsversorgung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem, wenig aufwendigem und gewichtsparendem Aufbau eine verbesserte Farbdarstellung mit vergrößerter Zuverlässigkeit und kürzeren Schaltzeiten ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Schalt-Leistungsversorgung weist einen hohen Wirkungsgrad bei der Ansteuerung von Durchdringungsphosphor-Kathodenstrahlbildröhren auf und verwendet sehr schnell auswählbare hohe Spannungen für die Anoden- oder Beschleunigungselektroden. Die Leistungsversorgung verwendet eine Serienschaltung aus einem Befehlsdecodierer (Wähleinrichtung), einem Spannungsregler, einem Leistungsoszillator und einer Energie speichernden Spannungsvervielfacher-Gleichrichtereinrichtung zusammen mit einem Ausgangsspannungsteiler (Rückführungs-Netzwerk) zur Lieferung einer Rückführungsspannung an den Regler zu Vergleichszwecken. Positive oder im Sinne einer Spannungsvergrößerung erfolgende Übergänge des Hochspannungsausgangssignals werden direkt durch die Leistungsoszillator- Spannungsvervielfacher-Anordnung ermöglicht, die als ein mit hoher Geschwindigkeit arbeitender Gleichspannungs-Wandler arbeitet. Die Schalt-Leistungsversorgung weist weiterhin einen Pegel-Detektor (Signalregel-Detektoreinrichtung) auf, der auf den Spannungsregler anspricht und einen Schaltoszillator verwendet, um den Leitfähigkeitszustand eines Belastungsschalters zur Verringerung der Ausgangsspannung zu steuern, der im Nebenschluß zur Anodenspannungsleitung geschaltet ist. Negative oder im Sinne einer Spannungsverringerung verlaufende Übergänge des Hochspannungsausgangssignals werden durch Abschalten des Leistungsoszillators und durch Belasten und Verringern der Ausgangsspannung dadurch gesteuert, daß der Belastungsschalter leitend gemacht wird. Nach einer Verringerung der Spannung stellt der Spannungsvervielfacher über seine Energiespeicherkondensatoren im wesentlichen die anfängliche Anodenspannung wieder her, so daß die Notwendigkeit für Spannungsvergrößerungsschalter entfällt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild der elektrischen Bauteile und ihrer Verbindungen eines ersten Teils einer Ausführungsform der Schalt-Leistungsversorgung,

Fig. 2 ein Schaltbild der elektrischen Bauteile und ihrer Verbindungen eines zweiten Teils der Ausführungsform der Schalt-Leistungsversorgung, wobei dieser zweite Teil mit dem ersten Teil nach Fig. 1 zusammenwirkt,

Fig. 3 ein Schaltbild einer Ausführungsform des Spannungsvervielfacher-Gleichrichters des Teils nach Fig. 2.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Schalt-Leistungsversorgung für Durchdringungsphosphor-Kathodenstrahlröhren ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Wie es unter Bezugnahme auf Fig. 1 zu erkennen ist, ist das auszuwählende Farbsignal durch das Eingangssignal bestimmt, das dem Eingang eines üblichen Spannungsreglers 19 beispielsweise von einem Decodierer 11 (Wähleinrichtung) zugeführt wird, der ein Eingangssignal an den Spannungsregler 19 liefern kann. Dieses Eingangssignal wird dem Spannungsregler 19 von einem üblichen Schaltkreis oder dem Decodierer 11 zugeführt, der in dieser Figur schematisch dargestellt ist. Eine konstante Spannung wird von einer (nicht gezeigten) üblichen Spannungsquelle einer Leitung 4 über einen Anschluß 1 eines Spannungsteilers zugeführt, der durch die Serienwiderstände 2 und 3 gebildet ist. Der wirksame Spannungsteiler 2, 3 wird selektiv durch eine übliche Befehlssignalquelle 17 geändert, die eine übliche manuelle Schaltermatrix oder ein Rechnerausgang sein kann. Die Befehlssignalquelle 17 betätigt Stellglieder 15, 16 und Verbindungsgestänge 9, 10, die jeweils Schalter 7, 8 betätigen, die jeweils in Serie mit Widerständen 5, 6 geschaltet sind, die parallel zu dem Widerstand 3 geschaltet sind. Auf diese Weise ist beispielsweise einer von drei oder mehr Pegeln für den Spannungspegel an der Leitung 4 auswählbar. Es ist für den Fachmann zu erkennen, daß die mechanischen Schalterkombinationen von Stellgliedern, Verbindungsgestängen und Schaltern ohne weiteres durch elektronische Schalter, wie beispielsweise Halbleiterschalter, ersetzt werden können, und daß die mechanischen Äquivalente lediglich aus Vereinfachungsgründen und zur Verbesserung der Klarheit gezeigt sind. Der Spannungspegel am Eingang des Spannungsreglers 19 bestimmt schließlich die Farbe, die von dem Phosphor oder Leuchtstoff der Kathodenstrahlröhre 150 (Fig. 2) erzeugt wird. In einem Fall wird eine grüne Leuchtspur geschaffen, wenn sich lediglich der Widerstand 3 in der Schaltung befindet, eine gelbe Leuchtspur, wenn der Widerstand 5 zugeschaltet wird, und eine rote Leuchtspur, wenn der Widerstand 6 in die Schaltung eingeschaltet wird. Ein zweiter Eingang des Spannungsreglers 19 ist mit einer Rückführungsleitung 18 verbunden, wie dies noch näher erläutert wird. Ein Ausgangssignal des Spannungsreglers 19 wird weiterhin über Leitungen 20, 25 und einen Anschluß 41 einer Signalpegel-Detektorschaltung 69 gemäß Fig. 2 zugeführt.

Das Ausgangssignal des Spannungsreglers 19 wird weiterhin über die Leitung 20 und die Parallelschaltung aus einem Widerstand 26 und einem Kondensator 27 sowie über eine Leitung 42 einem Ende einer Rückkopplungswicklung 31b eines Sperrschwinger-Transformators 31 zugeführt, dessen Tertiärwicklung 31c eine im wesentlichen sinusförmige Eingangsspannung an einen Spannungsvervielfacher-Gleichrichter 36 liefert. Die Primärwicklung 31a des Transformators 31 des Sperrschwingeroszillators 32 wird von einer üblichen (nicht gezeigten) Gleichspannungsleistungsversorgung gespeist, die an einen Anschluß 28 angeschlossen ist, der weiterhin über einen Filterkondensator 29 mit Erde verbunden ist. Die gegenüberliegenden Enden der Primär- und Sekundärwicklungen 31a und 31b sind über Leitungen 30 und 53 und über eine übliche Sperrschwingeroszillator-Verstärker- und Schwingungsformerschaltung miteinander verbunden. In dieser Schaltung sind die Emitter-Kollektor-Kreise von zwei parallelen Transistoren 52, 54 zwischen der Leitung 53 der Wicklung 31a und jeweiligen Widerständen 56, 60, die mit der Erdleitung 61 verbunden sind, eingeschaltet, wobei parallel zu dieser Parallelschaltung noch eine Schutzdiode 55 angeschaltet ist. In Serie mit der Leitung 30 der Rückkopplungswicklung 31b ist eine Diode 43 eingeschaltet, deren andere Elektrode über Leitungen 44 und 51 mit den Basiselektroden der Transistoren 52, 54 und außerdem über einen Widerstand 50 mit Erde verbunden ist. Diese Diode dient zum Schutz der Basis-Emitter-Grenzschichten der Transistoren 52, 54. Die Dioden 43, 55 und die Wicklungen des Sperrschwingeroszillator-Transformators 31 sind so gepolt, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.

Wenn die Betriebsleistung eingeschaltet wird oder ein Befehl für eine höhere Ausgangsspannung an einer Leitung 90 durch das Signal des Decodierers an der Leitung 4 gegeben wird, so steigt die Ausgangsspannung des Spannungsreglers 19 an der Leitung 20 sehr schnell an. Hierdurch werden die Transistoren 52, 54 in den leitfähigen Zustand angesteuert und beim Einschalten dieser Transistoren fällt die ansteigende Spannung längs der Primärwicklung des Transformators 31 ab. Diese Spannung wird auf die Rückkopplungswicklung 31b mit der dargestellten Polarität übertragen, so daß sich eine Vergrößerung der Ansteuerung der Transistoren 52, 54 ergibt. Während der Strom in der Transformator-Primärwicklung anzusteigen versucht, steigt die Spannung an der Leitung 53 an, und es ergibt sich eine resultierende Verringerung der Spannung längs der Primärwicklung des Transformators 31. Dies wird auf die Basiselektroden der Transistoren übertragen, wodurch diese abgeschaltet werden. Wenn die Spannung an der Leitung 18 sich der Spannung an der Leitung 4 nähert, für die ein Befehl von dem Decodierer 11 geliefert wurde, sinkt die Ausgangsspannung an der Leitung 20 auf einen Pegel ab, der gerade ausreicht, um die erforderliche Ansteuerung des Oszillators 32 derart aufrechtzuerhalten, daß der befohlene Spannungspegel aufrechterhalten wird.

Der Oszillator 32 ist daher grundsätzlich ein Sperrschwingeroszillator, der so schnell laufen kann, wie dies die Resonanz des Transformators 31 ermöglicht. Ein Kondensator 38 ergibt eine Schleiferkompensation zur Erzielung einer Schleifenstabilität. Ein Kondensator 39 gleicht das RC-Spannungsteilernetzwerk 88 derart ab, daß sichergestellt ist, daß dieses eine frequenzunabhängige Eigenschaft aufweist. Die Widerstände 50 und 26 bilden einen Spannungsteiler, der eine Übersteuerung der Transistoren 52, 54 verhindert.

Entsprechend wird der Rechteckschwingungsausgang des Oszillators 32 dem Spannungsvervielfacher-Gleichrichter 36 zugeführt. Der Spannungsvervielfacher-Gleichrichter 36 kann irgendeine bekannte Art einer Wechselspannungs-Amplitudenvervielfacherschaltung sein, wie beispielsweise ein allgemein üblicher vierstufiger, parallele Kondensatoren aufweisender Spannungsvervielfacher, der durch den sich nicht sättigenden Hochspannungstransformator 31 beispielsweise bei 75 kHz angesteuert wird, um im wesentlichen sinusförmige Schwingungen bei der Resonanz des Transformators 31 hervorzurufen. Der Oszillator 32 und der Spannungsvervielfacher-Gleichrichter 36 wirken zusammen, um im Ergebnis einen Gleichspannungs-/Gleichspannungs-Versorgungswandler zu bilden. Diese Anordnung verringert die Verlustleistung und vergrößert den Wirkungsgrad bei allen Anodenspannungen und -lasten, was insbesondere bei Verwendung für Luftfahrzeug-Darstellungsvorrichtungen wichtig ist.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform eines Spannungsvervielfacher-Gleichrichters 36, der verwendet werden kann, weil die effektive Ausgangskapazität, die aus der Lastkapazität und der Rückführungsnetzwerk-Kapazität besteht, auf drei Viertel der ursprünglichen Spannung entladen werden kann, ohne daß ein wesentlicher Teil der in dem Rest der Vervielfacherschaltung gespeicherten Energie angezapft wird. In Fig. 3 wird das Ausgangssignal von der Wicklung 31c über eine Leitung 180 an parallele Kondensatoren 181, 182 geführt, die jeweils zwischen den Dioden 183, 184 und 185, 186 eines Serienausgangskreises eingeschaltet sind, der einen Widerstand 37 gemäß Fig. 1 einschließt. Die Schaltung schließt weiterhin parallele Kondensatoren 187, 188 ein, die zwischen den Dioden 184, 185 und der Diode 186 und dem Widerstand 37 angeschaltet sind, wobei die Kondensatoren 187, 188 im Nebenschluß zu der Erdleitung 190 geschaltet sind. Daher wird eine minimale Leistung benötigt, um den Anschluß 64 auf einer vorgegebenen Ausgangsspannung zu halten. Das Hochspannungsausgangssignal des Spannungsvervielfacher-Gleichrichters 36 wird über den Widerstand 37 und den Anschluß 64 der Hochspannungs-Anodenleitung 90 (Fig. 2) der Kathodenstrahlröhre zugeführt.

In Fig. 2 wird ein Meßwert der Anoden-Hochspannung an der Leitung 90 dadurch erzeugt, daß diese Spannung längs eines RC-Rückführungsnetzwerkes 88 angelegt wird, das aus einer Reihe von gleichen Kondensatoren 95, 96, 97 und einem abschließenden geerdeten Kondensator 98 besteht, dessen Kapazität beispielsweise ungefähr tausendmal so groß ist wie die Kapazität des Kondensators 97. Das Netzwerk 88 besteht weiterhin aus einer Reihe von gleichen Widerständen 100, 101, 102 und einem abschließenden geerdeten Widerstand 103, dessen Widerstandswert ungefähr gleich einem Tausendstel des Widerstandswertes beispielsweise des Widerstandes 102 ist. Jede der Reihe von Verbindungspunkten zwischen den Kondensatoren 95, 96, 97, 98 ist direkt mit der Reihe von jeweiligen Verbindungspunkten zwischen den Widerständen 100, 101, 102, 103 verbunden, so daß das gleiche RC-Produkt für jeden Verbindungspunkt aufrechterhalten wird. Die Leitung 18 ist zwischen den Kondensatoren 97, 98 angeschaltet und liefert ein niedriges Spannungssignal, das die Amplitude des hohen Spannungspegels an der Leitung 90 darstellt und über einen Anschluß 62 dem zweiten Eingangs des Spannungsreglers 19 nach Fig. 1 zugeführt wird. Daher wird ein Meßwert der hohen Anodenspannung an der Leitung 90 durch das temperaturstabile, frequenzkompensierte Rückführungsnetzwerk 88 erzeugt und über die Leitung 18 dem Spannungsregler 19 zugeführt, um hier mit dem Pegel des Farbbefehlssignals verglichen zu werden, das von dem Decodierer 11 erzeugt wird. Die Differenz wird als verstärktes Fehlersignal über die Leitungen 20 und 25 dem Leistungsoszillator 32 bzw. dem Pegel-Detektor 69 zugeführt. Positive oder im Sinne einer Vergrößerung der Spannung erfolgende Änderungen der hohen Anodenspannung werden durch die Wirkung des Befehlssignals an der Leitung 4 und des Rückführungssignals an der Leitung 18 zur direkten Ladung der Anodenleitung 90 über den Spannungsvervielfacheranschluß 64 ausgeführt. Die Vergrößerung der Spannung erfolgt wirkungsvoll und mit der erforderlichen hohen Geschwindigkeit aufgrund der Auswahl des Hochfrequenzoszillators 32 und des darauf ansprechenden Spannungvervielfachers 36. Daher wird ein raumaufwendiges, schweres und aufwendiges Spannungsvergrößerungs-Schaltnetzwerk (ähnlich dem Spannungsverringerungs- oder -belastungsnetzwerk 123), wie es bisher verwendet wurde, überflüssig.

Ein zweiter Kreis von der Hochspannungsleitung 90 nach Erde wird durch einen Serien-Schalt- und Steuerkreis gebildet, der hier als Belastungsschalter 123 bezeichnet wird, und der durch eine Schaltungskombination gesteuert ist, die in der unteren Hälfte der Fig. 2 gezeigt ist. Der Ausgang des Spannungsreglers 19 am Anschluß 41 nach Fig. 1 ist in Fig. 2 über einen Widerstand 70 zwischen einem ersten Eingang eines Verstärkers 73, der in üblicher Weise als Vergleicher geschaltet ist, und einem Ende eines ersten geerdeten Widerstandes 71 angeschaltet. Die Ausgangsleitung 77 des Vergleichers 73, der mit den üblichen Betriebsspannungen an den Anschlüssen 74, 75 verbunden ist, ist über einen Widerstand 76 mit einem Verbindungspunkt zwischen einem zweiten Eingang des Vergleichers 73 und einem Ende eines zweiten geerdeten Widerstandes 72 verbunden. Die Ausgangsleitung 77 des Vergleichers 73 ist über eine in der dargestellten Weise gepolte Diode 80 mit einem Ende einer Rückkopplungswicklung 112b eines zweiten oder getasteten Sperrschwingeroszillator-Transformators 112 verbunden. Ein Betriebspotential von einer (nicht gezeigten) geeigneten Quelle ist an einem Anschluß 85 über einenWiderstand 78 mit der Leitung 77 auf einer Seite der Diode 80 und weiterhin über einen Widerstand 86 mit dem anderen Pol der Diode 80 verbunden, der weiterhin über einen Kondensator 87 mit Erde verbunden ist.

Wie dies aus einer Betrachtung der Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, steigt, wenn das Ausgangssignal des Reglers 19 an der Leitung 20 niedrig wird, was anzeigt, daß eine niedrigere Spannung an der Leitung 90 erforderlich ist, das Ausgangssignal an der Leitung 77 des Vergleichers 73 an, wodurch die Diode 80 in Sperrichtung vorgespannt wird und der Kondensator 87 aus der Spannungsquelle am Anschluß 85 über den Widerstand 86 aufgeladen wird, bis die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 120 und die Diode 119 in Durchlaßrichtung vorgespannt werden. Die Betriebsweise der Schaltung ist allgemein ähnlich der des Oszillators 32, wobei die Spannung an dem Kondensator 87 die Ansteuerspannung ist. In Fig. 2 bildet der Widerstand 110 einen Strombegrenzungswiderstand und bildet zusammen mit dem Kondensator 111 ein Filter. Eine Diode 119 schützt die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 120 gegen große Sperrspannungen. Eine Zener-Diode 121 dient zum Schutz des Transistors 120 gegen Überspannungen und begrenzt die Rückschlagspannung längs des Transformators 112.

Das dem Eingangsende der Rückkopplungswicklung 112b gegenüberliegende Ende dieser Wicklung ist über die Diode 119, die in der gezeigten Weise gepolt ist, und einen Widerstand 118 mit Erde verbunden. Die Primärwicklung 112a wird über den Widerstand 110 mit einer geeigneten positiven Spannung vom Anschluß 109 gespeist, wobei ein gemeinsamer Verbindungspunkt 113 über den Filterkondensator 112 mit Erde verbunden ist. Das gegenüberliegende Ende der Primärwicklung 112a ist über die Parallelschaltung aus dem Transistor 120 und der Zener-Schutzdiode 121 mit der dargestellten Polung mit Erde verbunden. Der Transistor 120 wird durch eine Spannung gesteuert, die an dem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen der Diode 119 und dem Widerstand 118 gewonnen wird. Der auf diese Weise gebildete Schalt-Sperrschwingeroszillator 117 wird durch die tertiäre oder Ausgangswicklung 112c des Transformators 112 vervollständigt und weist eine im wesentlichen übliche Betriebsweise auf. Es können selbstverständlich auch andere bekannte Schaltungen anstelle der speziellen dargestellten Schaltungen für die Sperrschwingeroszillatoren 32 oder 117 verwendet werden.

Die Aufgabe des Schalt-Sperrschwingeroszillators 117 besteht in der Steuerung der Betriebsweise des Belastungsschalters 123. Die Ausgangswicklung 112c des Transformators 112 ist über eine Leitung 122 längs einer Reihe von jeweils eine Windung aufweisenden Eingangswicklungen von Eins-zu-Eins-Ferritkerntransformatoren 124, . . . 125, 126 angeschaltet. Es können beispielsweise zwanzig derartiger Transformatoren vorgesehen sein, die jeweils eine Primärwicklung von einer Windung und eine Sekundärwicklung von einer Windung aufweisen. Der Belastungsschalter 123 ist durch die in Serie geschalteten Transistoren 127, . . . 129, 131 vervollständigt, zwischen denen eine gleiche Anzahl von in Serie geschalteten Widerständen 128, . . . 130, 132 eingefügt ist, und die zwischen der Hochspannungs-Anodenleitung 90 und Erde angeschaltet sind. Es sind zwanzig Transistoren und zwanzig Widerstände vorgesehen, wenn zwanzig Miniaturtransformatoren 124, 125, 126 verwendet werden. Die Emitter-Kollektor-Kreise der verschiedenen Transistoren sind jeweils in Serie mit den einzelnen Widerständen geschaltet. Die Basiselektrode jedes Transistors ist über die Sekundärwicklung eines Transformators mit einem Verbindungspunkt zwischen der Transformatorwicklung und dem nächstfolgenden Serienwiderstand verbunden. Beispielsweise ist die Basiselektrode des Transistors 127 über die Sekundärwicklung des Transformators 124 und den Verbindungspunkt 127a zwischen dem Emitter des Transistors 127 und dem Widerstand 128 verbunden. Die Transistoren können NPN-Silicium-Leistungstransistoren, beispielsweise vom Typ MJE 12007, sein, der beispielsweise von der Firma Motorola Semiconductors, Phoenix, Arizona, USA. hergestellt wird.

Negative Änderungen der Anodenhochspannung, für die ein Befehl an den Decodierer 11 geliefert wird, werden über die Wirkung des Spannungsverringerungs- oder Belastungsschalters 123 erzielt. Die gestapelte Anzahl von Hochspannungs-Schalttransistoren 127, . . . 129, 131 ergibt beispielsweise eine zulässige Spannung von 18 kV. Die Transformatoren 124, . . . 125, 126, die zwischen den Basis- und Emitterelektroden angeschaltet sind, steuern alle jeweiligen Transistoren gleichzeitig an. Die Transformatoren sind übliche Einrichtungen, die jedoch nicht nur so ausgewählt sind, daß sie die erforderliche hohe Gleichspannungsisolation zwischen den einzelnen Transistoren des Stapels und dem Schaltoszillator 117 sicherstellen, sondern die auch so ausgelegt sind, daß sie ein schnelles Schalten der Transistoren hervorrufen. Die Bauteile von Schaltern dieser Art sind üblicherweise aufgrund der sehr hohen auftretenden Spannungen vergossene Anordnungen und sie sind relativ massiv und bilden ein relativ großes Bauteil der gesamten Leistungsversorgungsanordnung. Wenn das Ausgangssignal des Spannungsreglers 19 seine Polarität ändert, d. h. negativ wird, was anzeigt, daß eine niedrigere Anodenspannung benötigt wird, so schaltet der Pegel-Detektor 69 den Schalt-Sperrschwingeroszillator 117 ein, wodurch der Belastungsschalter 123 intermittierend leitend gemacht wird. Zur gleichen Zeit wird der Leistungsoszillator 32 über die Diode 43 abgeschaltet. Wenn die Anodenspannung an der Leitung 90 auf den Befehlspegel abfällt, wird der Ausgang des Spannungsreglers 19 gleichförmig auf einen normalen Wert zurückgeführt. Der Leistungsoszillator 32 wird wieder in Betrieb gesetzt und der Pegel-Detektor 69 schaltet den Schalt-Sperrschwingeroszillator 117 ab. Auf diese Weise wird eine in geschlossener Schleife wirksame, sehr genau regelnde schaltende Hochspannungsleistungsversorgung geschaffen.

Die Anoden-Ausgangsspannung kann von der Leitung 90 einer üblichen Beschleunigungselektrode 151 der Kathodenstrahlröhre 150 zugeführt werden. Die Kathodenstrahlröhre 150 kann eine an einem Anschluß 157 mit Videosignalen gespeiste Kathode, zumindest ein Vorfokussierungs- oder Steuergitter, das mit einem Anschluß 155 verbunden ist, der auf Erdpotential liegen kann, und eine mit einem Anschluß 154 gekoppelte Fokussierungselektrode einschließen, die alle in üblicher Weise betrieben werden. Anstelle der kegelstumpfförmigen Elektrode, die mit dem Anschluß 151 mit der Leitung 90 verbunden ist, kann eine Beschleunigungselektrode mit Zylinderform über einen Anschluß 153 mit der Leitung 90 verbunden werden.

Die Anoden-Hochspannungsversorgung ergibt aufgrund des Hochfrequenz-Wandlerbetriebs lediglich eine geringe Ausgangswelligkeit bei minimaler Kapazität und gespeicherter Energie. Daher erfordert der Schaltvorgang nur einen relativ geringen Leistungsverbrauch und ergibt geringere Möglichkeiten für Lichtbogenbedingungen und entsprechende Schäden. Die in dem Spannungsvervielfacher nach dem Einsetzen der Betriebsweise gespeicherte Energie geht während Farbänderungen niemals verloren, so daß die Notwendigkeit für eine weitere leistungsabsorbierende massive und aufwendige Schalteranordnung ähnlich dem Belastungsschalter 123 für Spannungserhöhungszwecke entfällt. Bei einem Beispiel wurden Farbschaltgeschwindigkeiten von 200 µs für eine volle 8-kV-Anodenspannungsänderung bei annehmbarer Verlustleistung und Wiederholfrequenzen von bis zu 120 Hz erzielt. Die Ausgangs-Anodenspannung wurde auf 0,5% oder weniger ausgeregelt und die Welligkeit überschritt niemals 0,1% des Spitzenwertes bei allen Anodenspannungspegeln. Die beschriebene Leistungsversorgung weist eine verringerte Anzahl von Teilen, eine verringerte Größe und Kompliziertheit sowie einen verringerten Aufwand und eine vergrößerte Zuverlässigkeit auf. Die Zuverlässigkeit wird auch dadurch vergrößert, daß keine aktiven Elemente in der Anoden-Hochspannungsleitung enthalten sind.

Claims (11)

1. Schalt-Leistungsversorgung für Durchdringungsphosphor-Kathodenstrahlbildröhren mit einer Anode, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt-Leistungsversorgung eine Wähleinrichtung (11) zur Auswahl einer Anzahl von vorgegebenen unipolaren Befehlssignalamplituden, eine Spannungsreglereinrichtung (19) mit einem ersten, auf die Wähleinrichtung (11) ansprechenden Eingang zur Erzeugung eines Fehlersignals, eine auf das Fehlersignal ansprechende Oszillatoreinrichtung (32) zur Erzeugung eines sinusförmigen Signals mit einer das Fehlersignal darstellenden Amplitude, eine Spannungsvervielfacher-Gleichrichtereinrichtung (36), die auf das sinusförmige Signal anspricht und eine hohe Anodenspannung erzeugt, die im wesentlichen die Amplitude des sinusförmigen Signals darstellt, ein Rückführungs-Netzwerk (88), das auf die hohe Anodenspannung anspricht, um ein Bezugssignal an einen zweiten Eingang der Spannungsreglereinrichtung (19) zu liefern, so daß die Anodenspannung vergrößert wird, wenn die ausgewählten unipolaren Befehlssignalamplituden vergrößert werden, und eine Schalteinrichtung (69, 117, 123) einschließt, die zusätzlich mit der hohen Anodenspannung verbunden ist und auf die Spannungsreglereinrichtung (19) anspricht, so daß die Anodenspannung verringert wird, wenn die ausgewählten unipolaren Befehlssignalamplituden verringert werden.

2. Schalt-Leistungsversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (69, 117, 123) eine Signalpegel-Detektoreinrichtung (69), die auf die Spannungsreglereinrichtung (19) anspricht, eine Schaltoszillatoreinrichtung (117), die auf das Ausgangssignal der Signalpegel-Detektoreinrichtung (69) derart anspricht, daß bei einer Verringerung der ausgewählten unipolaren Befehlssignalamplituden ein periodisches Schaltsignal erzeugt wird, und einen Belastungsschalter (123) einschließt, der auf das periodische Schaltsignal anspricht, um die hohe Anodenspannung zu verringern.

3. Schalt-Leistungsversorgung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalpegel-Detektoreinrichtung (69) eine Vergleichereinrichtung (73) einschließt.

4. Schalt-Leistungsversorgung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltoszillatoreinrichtung (117) eine Sperrschwingerschaltung einschließt, die auf die Vergleichereinrichtung anspricht.

5. Schalt-Leistungsversorgung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Belastungsschalter (123) eine Anzahl von Transistoren (127, 129, 131) mit über Widerstände (128, 130, 132) in Serie geschalteten Kollektor-Emitter-Kreisen und eine Anzahl von Transformatoreinrichtungen (124, 125, 126) einschließt, die Ausgangswicklungselemente aufweisen, die jeweils in die Basis-Emitter-Kreise der Transistoren eingeschaltet sind, und daß die Transformatoreinrichtungen (124, 125, 126) in Serie geschaltete Eingangswicklungselemente aufweisen, die auf die Sperrschwingerschaltung ansprechen.

6. Schalt-Leistungsversorgung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückführungs-Netzwerk (88) in Reihe geschaltete Kondensatoren (95, 96, 97, 98) einschließt, die zwischen der hohen Anodenspannung und Erde eingeschaltet sind und die jeweils durch einen Widerstand (100, 101, 102, 103) überbrückt sind.

7. Schalt-Leistungsversorgung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Eingang der Spannungsreglereinrichtung (19) längs des mit Erde verbundenen Kondensators (98) abgeleitet ist.

8. Schalt-Leistungsversorgung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die unipolaren Befehlssignalamplituden einem Anfangswert der Anodenspannung und Werten abnehmenden Amplituden in Abhängigkeit von den Farben der darzustellenden Information entsprechen, daß die Spannungsvervielfacher-Gleichrichtereinrichtung (36) die dem Anfangswert entsprechende Anodenspannung liefert, daß die Signalpegel-Detektoreinrichtung (69) auf eine Änderung der Polarität des Fehlersignals anspricht, und daß die Spannungsvervielfacher-Gleichrichtereinrichtung (36) Kondensatoren (181, 182, 187, 188) als Energiespeichereinrichtungen einschließt, die die anfängliche Anodenspannung bei Beendigung der durch die Wähleinrichtung (11) gewählten Befehlssignalamplitudenfolge im wesentlichen wiederherstellen.

9. Schalt-Leistungsversorgung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatoreinrichtung (32) auf das Fehlersignal ansprechende Einrichtungen zu Abschaltung der Oszillatoreinrichtung (32) bei einer Änderung der Polarität des Fehlersignals einschließt.

10. Schalt-Leistungsversorgung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die energiespeichernde Spannungsvervielfacher-Gleichrichtereinrichtung (36) eine Anzahl von Vervielfacherstufen umfaßt, von denen jede mehrere Gleichrichter (183, 184, 185, 186) und Kondensatoren (181, 182, 187, 188) aufweist, die mit dem Ausgang der Oszillatoreinrichtung (32) verbunden sind.

11. Schalt-Leistungsversorgung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Vervielfacherstufen von der Anzahl der Anodenspannungen abhängt.