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Hochspannungskaskade
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Zusatzanmeldung zu P 33 03 464.8-32 Die Erfindung betrifft eine Hochspannungskaskade,
insbesondere für Fernsehgeräte, umfassend innerhalb eines vergossenen Kaskadenkörpers
eine erste und eine zweite, jeweils wenigstens einen Teil der Pumpsäule bzw. der
Speichersäule einer Kaskadenschaltung bildende Reihe aus länglichen, im wesentlichen
gleich orientierten, ggf. in Richtung der jeweiligen Kondensatorlängsachsen hintereinander
angeordneten, elektrisch unmittelbar verbundenen Kondensatoren und ferner umfassend
mehrere zwischen die Kondensatoren der beiden, ggf. parallel nebeneinander angeordneten
Reihen geschaltete Dioden der Kaskadenschaltung, wobei an das Niederspannungsende
der ersten Reihe eine Pumpspannungs-Anschlußleitung und an das Hochspannungsende
der zweiten Reihe eine Hochspannungs-Anschlußleitung angeschlossen sind, wobei ferner
der Kaskadenkörper im Bereich der Niederspannungsenden der beiden Reihen mit einer
zu den Kondensator-Längsachsen im wesentlichen senkrechten Platinen-Anschlußfläche
ausgebildet ist, von welcher Niederspannungs-
Anschlußstifte zur
Kontaktierung mit einer Platine abstehen und wobei schließlich ein mit der Hochspannungs-Anschlußleitung
über eine Bleeder-Verbindungsleitung verbundener Bleeder-Widerstand im Kaskadenkörper
vergossen ist, dessen Bleeder-Widerstands-Abgriffsleitung (UF bzw. B) ebenso wie
die Pumpspannungs-Anschlußleitung und die Hochspannungs-Anschlußleitung mit Abstand
von der Platinen-Anschlußfläche aus dem Kaskadenkörper herausgeführt ist unter Verbindung
des masseseitigen Bleeder-Anschlusses mit einer der Niederspannungs-Anschlußstifte.
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Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine für die Platinen-Bestückung
geeignete Hochspannungskaskade eingangs genannter Art bereitzustellen, welche bei
kostengünstiger Herstellbarkeit besser gegen Überhitzung gesichert ist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Kaskadenkörper von einem
Wärmeabzugskamin durchsetzt ist, welcher den Bleeder-Widerstand von der Kaskadenschaltung
trennt und dessen Kaminachse im wesentlichen parallel zur Platinen-Anschlußfläche
verläuft. Der Wärmeabzugskamin leitet die im Bleeder-Widerstand entstehende ohmsche
Wärme zuverlässig vom Kaskadenkörper ab und verhindert so dessen Überhitzung, insbesondere
eine Überhitzung einzelner Bauelemente der Kaskadenschaltung. Die Orientierung des
Wärmeabzugskamins im wesentlichen parallel zur Platinen-Anschlußfläche und damit
parallel zur Platine selbst sichert einen guten Durchzug, welcher noch dadurch unterstützt
werden kann, daß man die Platine und mit ihr den Kamin lotrecht anordnet. Der Kamin
kann durch entsprechende Ausformung beim Gießen bzw. durch entsprechende Ausformung
eines auszugießenden Gehäuses in einfacher Weise hergestellt werden, wobei die Hochspannungskaskade
ihre kompakte Bauform beibehält.
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In einer Weiterbildung der Erfindung wird die Bleeder-Verbindungsleitung
durch den Wärmeabzugskanal geführt.
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Die von der Bleeder-Verbindungsleitung gebildete Wärmebrücke zwischen
Bleeder-Widerstand und Kaskadenschaltung weist einen vorteilhaft hohen Wärmewiderstand
auf, da sie abschnittsweise den vergossenen Kaskadekörper verläßt und somit zum
einen besser gekühlt wird und zum anderen erhöhte Länge aufweist. Da die Leitung
durch den Kamin geführt ist, besteht praktisch nicht mehr die Gefahr, daß an dieser
offenen Leitung bei der Montage andere Gegenstände hängen bleiben.
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Bei Einsatz eines mit dem Bleeder-Widerstand verbundenen ein- oder
mehrstufigen Spannungsreglers wird vorgeschlagen, daß der Spannungsregler im Bereich
eines der beiden Enden des Wärmeabzugskamins angeordnet ist. Die ohmsche Wärme des
Spannungsreglers wird auf diese Weise ebenfalls vom Wärmeabzugskamin abgeleitet.
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Bei Verwendung eines auszug£eßenden Bechergehäuses entfällt die Notwendigkeit
für eine Gießform. Die zu den Niederspannungs-Anschlußstiften führenden Leitungen
können ebenso wie die sonstigen Leitungen aus der Becheröffnung herausgeführt werden,
wenn die Platinen-Anschlußfläche von einer Becherseitenwand oder von einer zu dieser
parallelen und von dieser beabstandeten, vorzugsweise demontierbaren Platinen-Anschlußwand
gebildet ist.
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Der Becher kann also ohne Leitungsdurchführungen in den Becherwänden
bleiben, was vor allem das Ausgießen des Bechers erleichtert.
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Die Ausformung des Ramins bereitet in diesem Falle dann keine Probleme,
wenn der Wärmeabzugskamin zwischen Becherboden und Becheröffnung verläuft. Hierbei
kann vorgesehen sein, daß der Wärmeabzugskanal von einem mit dem Becher-
gehäuse
einstückigen, vom Becherboden ausgehenden, im Querschnitt vorzugsweise im wesentlichen
rechteckigen Kaminrohr gebildet ist. Zur Herstellung des mit dem Kamin versehenen
Kaskadenkörpers ist also lediglich ein entsprechend mit dem Kaminrohr ausgebildetes
Bechergehäuse auszugießen.
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Um beim Ausgießen sicherzustellen, daß die Elemente der Kaskadenschaltung
sowie der Bleeder-Widerstand jeweils die vorgesehene Position innerhalb des Bechergehäuses
einnehmen, ist erfindungsgemäß ein vom Kaminrohr durchsetzter gemeinsamer Halter
für die Elemente der Kaskadenschaltung sowie den Bleeder-Widerstand vorgesehen.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der Platinen-Anschlußwand
und dem Bechergehäuse ein Hohlraum zur Aufnahme der Massediode der Kaskadenschaltung
ausgebildet. Dieser Hohlraum erleichtert die Verdrahtung der Platinen-Anschlußstifte,
insbesondere dann, wenn die Platinen-Anschlußwand vom Kaskadenkörper lösbar ausgebildet
ist. Die Massediode kann im Bedarfsfalle leicht ausgetauscht werden.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Dioden
der Kaskadenschaltung in einer Zick-Zack-Anordnung zwischen den beiden parallel
nebeneinander angeordneten Reihen aus in Richtung der Kondensatorlängsachsen hintereinander
angeordneten Kondensatoren geschaltet sind.
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Die Befestigung der Kondensatoren und Dioden am Halter gestaltet sich
besonders einfach, wenn der Halter mit Einstecköffnungen für die miteinander verlöteten
Dioden-und Kondensatoranschlußdrähte versehen ist. Diese Drähte müssen dann lediglich
in die Einstecköffnungen geschoben
und ggf. auf der anderen Seite
des Halters abgeschnitten werden, was aufgrund der resultierenden Drahtendenverformung
bereits für ausreichenden Halt der Drähte innerhalb der Einstecköffnungen sorgt.
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Die Erfindung wird im folgenden an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
an Hand der Zeichnung erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 ein Schaltbild einer Hochspannungskaskade für die
Hochspannungs-Erzeugung in Farbfernsehgeräten; Fig. 2 eine Seitenansicht einer auf
eine Platine aufgesteckten erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Hochspannungskaskade;
Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 111-111 in Fig. 2 und Fig. 4 einen Schnitt nach
Linie IV-IV in Fig. 3.
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Die Kaskadenschaltung gemäß Fig. 1 liefert aufgrund einer als Pumpspannung
Up bezeichneten Wechselspannung eine als Hochspannung UH bezeichnete Gleichspannung,
deren Spannungswert etwa dem dreifachen Scheitelspannungswert der Pumpspannung entspricht.
Bei einer beispielsweise von einer Zeilenablenkstufe des Fernsehgerätes gelieferten,
zwischen + 8 kV variierenden Pumpspannung ergibt sich demnach eine Hochspannung
von etwa 24 kV, welche als Bildröhren-Hochspannung dient. Die Hochspannungs-Kaskadenschaltung
besteht aus zwei Reihen von Kondensatoren C 1 bis C 5, welche über Dioden D 1 bis
D 5 miteinander verbunden sind. Die aus den beiden Kondensatoren C 1 und C 2 bestehende
Reihe wird als Pumpsäule bezeichnet, die aus den drei Kondensatoren C 3 bis C 5
bestehende Reihe als
Speichersäule. Am Niederspannungsende der
Pumpsäule (in Fig. 1 links) liegt die Pumpspannung Up an. Das in Fig. 1 ebenfalls
links angeordnete Niederspannungsende der Speichersäule liegt an Masse. Die Diode
D 6 (Klemmdiode) ist zwischen Masse und das Niederspannungsende der Pumpsäule geschaltet
mit der aus Fig. 1 entnehmbaren Durchlaßrichtung (zur Pumpsäule hin). Die Dioden
D 1 bis D 5 sind in der Fig. 1 entnehmbaren Zick-Zack-Anordnung zwischen die Pumpsäule
und die Speichersäule geschaltet.
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An den hochspannungsseitigen Verknüpfungspunkt beider Säulen schließt
sich ein mit RS bezeichneter Schutzwiderstand an (aus zwei Einzelwiderständen).
Von der auf den Schutzwiderstand folgenden, die Spannung UH aufweisenden Hochspannungsleitung
zweigt eine zu Widerständen R 1 und R 2 führende Leitung ab. Die Widerstände R 1
und R 2 werden von einem als "Bleeder" bezeichneten Entladewiderstand gebildet.
In einer ersten herkömmlichen Schaltungsform liefert ein Mittelabgriff zwischen
den Widerständen R 1 und R 2 eine mit UF bezeichnete Fokusspannung, wobei der Bleeder-Ausgang
über die mit B bezeichnete Leitung, beispielsweise an Erde, anliegt. In den Figuren
2 und 4 sind die Anschlußleitungen UF und B strichliert angedeutet. In der in den
Figuren 2 und 4 dargestellten Ausführungsform schließt sich an den Bleeder BL in
Fig. 1 ein Spannungsreglerteil aus zwei hintereinander geschalteten Widerständen
R 3 und R 4 an, wobei eine mit UF bezeichnete Abgriffsleitung des Widerstands R
3 die sog.
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Fokusspannung liefert und eine mit UG bezeichnete Abgriffsleitung
des Widerstands R 4 die Gitterspannung.
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Die Hochspannungskaskade 10 gemäß Figuren 2 bis 4 besteht aus einem
Bechergehäuse 12, welches die vorstehend beschriebenen Kondensatoren C 1 bis C 5
und Dioden D 1 bis D 6, den Schutzwiderstand RS (bestehend aus zwei Einzelwiderständen
11 und 13) sowie den Bleeder
BL aufnimmt und mit einem Epoxydharz
in flammwidriger Zusammensetzung vergossen ist.
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In den Figuren 3 und 4 ist das Epoxydharz der übersichtlichkeit halber
weggelassen.
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Das Bechergehäuse 12 besteht aus einem Becherboden 14 angenähert in
Form eines schmalen Rechtecks sowie zwei Schmalseitenwänden 16 und zwei Breitseitenwänden
18.
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Eine der beiden Schmalseitenwände 16 liegt flächig an einer Platine
20 an. An dieser Wand 16 an seitlich vorkragenden Randstegen 22 sind Niederspannungs-Anschlußstifte
24 angebracht, welche durch entsprechende Platinenbohrungen 26 hindurchgesteckt
und an der Platinenunterseite 28 mit entsprechenden Platinen-Leiterbahnen verlötet
sind. Unter dem Begriff Anschlußstifte seien hier allgemein Anschlußfahnen, Anschlußleitungen
in Form von Anschlußfahnen, -stiften oder dergl. verstanden. Wie die Figuren 2 bis
4, zeigen, ist der Massekondensator C 5 mit einem Anschluß stift 30 verbunden und
die Massediode D 6 mit einem Anschluß stift 32 jeweils vor der Becheröffnung 34.
Der Widerstand R 4 schließlich ist mit einem Anschlußstift 36 über eine äußere Leitung
38 verbunden.
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Die Bauelemente der Kaskadenschaltung, nämlich die Kondensatoren C
1 bis C 5, sowie die Dioden D 1 bis D 6, sind ebenso wie die Widerstände 11 und
13 des Schutzwiderstands RS sowie der Bleeder BL an einem gemeinsamen Halter 40
angebracht, welcher die Bauteile beim Vergießen in der gewünschten Lage hält. Der
Halter 40 besteht aus einer Grundplatte 42 in Form eines ebenen Gitterrahmens sowie
aus von der Grundplatte abstehenden Haltefingern 44, welche den Bleeder in Form
einer Keramikwiderstandsplatte in Abstand zur Grundplatte 42 haltern. Zur Befestigung
der Kondensatoren und Dioden an der Grundplatte 42 ist diese mit Einstecköffnungen
46 versehen, in welche die zusammengelöteten Dioden- und Kondensatoren-Anschluß
drähte eingesteckt und an der gegen-
überliegenden Plattenseite
abgeschnitten werden.
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Um die im Bleeder BL entstehende ohmsche Wärme ohne die Gefahr einer
überhitzung, beispielsweise der Kondensatoren, problemlos ableiten zu können, durchsetzt
ein Wärmeabzugskamin 50 die Hochspannungskaskade 10 in einer zur Platine 20 parallelen
Richtung (Pfeil A in Fig. 1). Der Kamin 50 wird von einem vom Becherboden 14 ausgehenden
Kaminrohr 52 gebildet, welches im Querschnitt angenähert die Form eines länglichen
Rechtecks mit abgerundeten Ecken aufweist. Die Rechteck-Längsseite verläuft senkrecht
zur Ebene der Platine 20 und parallel zur Grundplatte 42 sowie zur Plattenebene
des Bleeders BL. Gemäß Fig. 3 wird das Kaminrohr 52 von der Grundplatte 42, den
in Richtung senkrecht zur Platine 20 voneinander beabstandeten Fingern 44 sowie
dem Bleeder BL vollständig umringt.
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Das aus den regelbaren Widerständen R 3 und R 4 gebildete Spannungsreglerteil
54 ist an den Boden 14 des Bechergehäuses 12 im Bereich der dortigen Kaminmündung
geklipst. Die Verbindungsleitung 56 zwischen Bleeder BL und dem Widerstand R 3 ist
durch den Kamin 50 hindurchgeführt.
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Zur Herstellung der Hochspannungskaskade 10 wird als erstes der Halter
40 mit den entsprechenden Bauteilen (Kondensatoren C 1 bis C 5, Dioden D 1 bis D
6, Schutzwiderstand RS, Bleeder BL) versehen und anschließend in die öffnung 34
des Bechergehäuses 12 geschoben. Nun wird das Bechergehäuse ausgegossen, wobei bereits
vorher oder anschließend die Anschlußstifte an der entsprechenden Schmalseitenwand
16 anzuschließen sind.
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Die auf die Platine 20 aufgesteckte und verlötete Hoch-
spannungskaskads
10 ist zuverlässig in ihrer Funktion, da der Kamin 50 für wirksame Wärmeabfuhr sorgt.
Bevorzugt wird die Platine 20 so orientiert, daß die Richtung A lotrecht verläuft.
Da die Pumpspannungsleitung Up etwa in einem einer halben Kondensatorlänge entsprechenden
Abstand von der Platine 20 aus dem Bechergehäuse 12 herausgeführt ist, und dementsprechend
die noch höhere Spannung liefernden Leitungen UF bzw. UF, UG und UH in noch größerem
Abstand, besteht nicht die Gefahr unerwünschter Beeinflussungen von anderen Bauteilen
der Platine 20. So ist die Gefahr induzierter Federspannungen in benachbarten Transistoren,
IC-S oder dergl. oder von Überschlägen vernachlässigbar.
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Zu Fig. 3 ist noch zu ergänzen, daß in einer strichliert angedeuteten
Ausführungsform die untere Becherseitenwand 16' von der Platine 20 beabstandet ist,
wobei eine zusätzliche, demontierbare Platinen-Anschlußwand 80 über entsprechende,
an der Seitenwand 16' angebrachte Stege im Abstand von der Seitenwand 16' gehalten
wird. Die Platinen-Anschlußwand 80 ist mit den Niederspannungs-Anschlußstiften versehen.
In den zwischen der Wand 18 und der Wand 16' gebildeten Hohlraum 82 kann die Massediode
D 6 eingesetzt sein. Es können auch unterhalb der Seitenfläche 16' liegende Stifte
der Platinen-Anschlußwand 80 ohne Probleme verdrahtet werden.
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