DE3545627A1 - Schaltungsanordnung zur erzeugung einer hochspannung zum betrieb einer bildroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Die Bildröhre von Fernsehgeräten, Video-Monitoren, Datensichtgeräten benötigt eine Betriebsspannung in der Größenordnung von 15 bis 25 kV, zu deren Erzeu­ gung verschiedene Schaltungen bekannt geworden sind. Am weitesten verbreitet ist die Verbindung der Erzeu­ gung der Hochspannung mit der Horizontal-Ablenkung. Dabei ist jedoch eine unabhängige Regelung der Hoch­ spannung und der Bildbreite nur schwer möglich. Die Anordnung jeweils einer getrennten Schaltung zur Er­ zeugung der Hochspannung und zur Horizontal-Ablen­ kung ermöglicht zwar eine getrennte Regelung der Hochspannung sowie der Horizontal-Ablenkung; die be­ kannten Schaltungen bedeuten allerdings einen recht erheblichen Aufwand.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine gute Regelbarkeit der Hochspannung erzielt wird, wobei der technische Aufwand gering gehalten wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnah­ men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesse­ rungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung mög­ lich.

Besonders vorteilhaft ist, gemäß einer der Weiterbil­ dungen der Erfindung den Regler als Pulsbreitenmodu­ lator auszuführen und ihn zur Ansteuerung des Halb­ leiterschalters zu verwenden. Dadurch wird der Auf­ wand weiterhin verringert und die Herstellung einer kompakten Baugruppe zur Erzeugung einer Hochspannung zum Betrieb einer Bildröhre ermöglicht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung an Hand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Schaltbild eines Hochspannungswandlers, bei welchem eine impulsförmige Spannung transformiert wird,

Fig. 2 ein Schaltbild eines Hochspannungswandlers, bei welchem eine sinusförmige Spannung transformiert wird,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

Fig. 4 mehrere stark vereinfachte Blockschaltbilder zur Erläuterung der Regelmöglichkeiten gemäß verschiedener Weiterbildungen der Erfindung.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Der in Fig. 1 dargestellte Hochspannungswandler ist ein sogenannter Diode-Split-Transformer, bei welchem die Sekundärwicklung in mehrere Teilwicklungen 1, 2, 3 aufgeteilt ist, welche jeweils mit Dioden 4, 5 und 6 in Reihe geschaltet sind. Der Fußpunkt der Wick­ lung 3 ist über einen Widerstand 7 und einen Konden­ sator 8 mit Massepotential verbunden. An dem Wider­ stand 7 ist in an sich bekannter Weise eine dem Strahlstrom I _s entsprechende Spannung abnehmbar, welche zu Regelzwecken bzw. zur Auslösung einer elek­ tronischen Sicherung im Falle eines Kurzschlusses im Hochspannungskreis genutzt werden kann. An der Katho­ de der Diode 6 kann die Hochspannung U _H abgenommen werden. Ferner ist an die Kathode der Diode 6 ein Spannungsteiler angeschlossen, der teilweise aus festen Widerständen 9, 10, 11 und teilweise aus Ein­ stellpotentiometern 12, 13 besteht. An den Abgriffen der Einstellpotentiometer 12, 13 können die Spannun­ gen U _F für die Fokussierung sowie die Schirmgitter­ spannung U _{G 2} abgenommen werden.

Am Schaltungspunkt 14 kann eine Regelspannung abge­ nommen werden, welche proportional zur Hochspannung U _H ist und zur Regelung der Hochspannung im Sinne einer Konstanthaltung verwendet werden kann (Fig. 3 und Fig. 4).

Die Primärwicklung 15 des Transformators 16 ist über einen Halbleiterschalter 17, welchem eine Freilauf­ diode 18 zugeordnet ist, periodisch an die Betriebs­ spannung angeschlossen. Dazu werden dem Halbleiter­ schalter 17 an seinem Steuereingang Impulse, vorzugs­ weise mit Zeilenfrequenz, zugeführt. Die Betriebs­ spannung wird von einer Betriebsspannungsquelle 19 geliefert und ist mit Hilfe eines Kondensators 20 abgeblockt. Parallel zur Primärwicklung liegt ein weiterer Kondensator 21. Ferner sind in Fig. 1 Schaltkapazitäten 22 und 23 angedeutet.

Schließlich verfügt der Transformator 16 über eine weitere Wicklung 24, deren Mittelanzapfung auf Masse­ potential liegt und an deren Enden A und B gegenpha­ sige Impulse abnehmbar sind.

Die Schaltung nach Fig. 1 arbeitet ähnlich wie eine Ablenkschaltung, d. h. während der nichtleitenden Phasen des Halbleiterschalters 17 steigt der Strom durch die Primärwicklung etwa zeitlinear von einem Spitzenwert zu dem anderen an, wechselt dann während der Sperrzeit des Halbleiterschalters 17 seine Pola­ rität relativ schnell, wobei ein relativ hoher Span­ nungsimpuls entsteht, und beginnt wieder von neuem zunächst durch die Diode 18 und dann durch den Halb­ leiterschalter 17 einen etwa zeitlinearen Anstieg zu vollführen. Die Spannungsimpulse werden dann auf die Sekundärwicklung übertragen und zur Hochspannung U _H gleichgerichtet. Durch eine Steuerung der Breite der Ansteuerimpulse ist eine Steuerung der Spannung mög­ lich.

Ein ebenfalls bei der vorliegenden Erfindung verwend­ barer Hochspannungswandler ist in Fig. 2 darge­ stellt. Dabei ist der grundsätzliche Aufbau ähnlich wie beim Hochspannungswandler nach Fig. 1, so daß im folgenden lediglich die Abweichungen erläutert sind. Und zwar sind beim Hochspannungswandler nach Fig. 2 die Zeitkonstanten, welche durch die Kondensatoren und Induktivitäten gebildet werden derart ausgelegt, daß während der nichtleitenden Phase des Halbleiter­ schalters 17 eine etwa sinusförmige Schwingung voll­ führt wird. Dadurch wird auch in der Sekundärwick­ lung eine sinusförmige Spannung induziert. Bei der Gleichrichtung werden beide Halbwellen der sinusför­ migen Spannung ausgenutzt. Es ist daher eine gerade Anzahl von Teilwicklungen 31, 32, 33, 34 vorgesehen, wobei die Anschlüsse der Teilwicklungen 32 und 33 eine Mittelanzapfung bilden, welche über den Wider­ stand 7 und den Kondensator 8 mit Massepotential verbunden ist.

Die Wicklungen 31 und 32 sowie die Dioden 35 und 36 dienen zur Erzeugung bzw. Gleichrichtung der einen Halbwelle, während die Teilwicklungen 33 und 34 so­ wie die Dioden 37 und 38 für die andere Halbwelle vorgesehen sind. An den Anschlüssen A und B der zu­ sätzlichen Wicklung 24 stehen anstelle der Impuls­ spannungen sinusförmige Spannungen an. Auch bei der Schaltung nach Fig. 2 ist eine Steuerung der Hoch­ spannung mit Hilfe des Tastverhältnisses der dem Halbleiterschalter 17 zugeführten Ansteuerimpulse möglich.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird aus einem Netzteil 41 eine ungeregelte Betriebsspannung U _{B 1} gewonnen. Daraus wird mit Hilfe eines Schaltreglers 42 eine steuerbare Spannung U _{B 2} abgeleitet, welche einem Hochspannungswandler als Betriebsspannung zuge­ führt ist. Als Hochspannungswandler eignet sich eine der in den Fig. 1 und 2 erläuterten Schaltungen. In Fig. 3 ist ein derartiger Hochspannungswandler lediglich schematisch durch einen Primärteil 43, einen Transformator 16, einen Halbleiterschalter 17 sowie einen Sekundärteil 44 dargestellt. Der Span­ nungsabfall am Widerstand 11 wird dem Schaltregler 42 als Regelspannung zugeführt. Ferner wird ein am Anschluß A abgenommener Impuls bzw. sinusförmige Wechselspannung zur Synchronisierung des Schaltreg­ lers 42 diesem zugeführt. Dieses hat den Vorteil, daß bei Ausfall der Hochspannungserzeugung, bei­ spielsweise durch Kurzschluß, auch der Schaltregler 42 abgeschaltet wird.

An den Anschlüssen 45, 46 und 47 sind die Hochspan­ nung, die Fokussierspannung und die Schirmgitterspan­ nung abnehmbar. In Fig. 3 ist ferner eine weitere Ausgestaltung der Erfindung dargestellt, bei welcher der Halbleiterschalter 17 mit Hilfe der Horizontal- Ablenkschaltung 48 gesteuert wird. Dabei ist zwi­ schen den Ausgang der Horizontal-Ablenkschaltung 48 und den Steuereingang des Halbleiterschalters 17 ein Strom/Spannungs-Wandler 49 geschaltet. Der Strom/ Spannungs-Wandler 49 erzeugt eine dem Ablenkstrom entsprechende Spannung. Sofern eine Unterbrechung im Ablenkstromkreis erfolgt, wird ebenso wie bei einem Ausfall der Horizontal-Ablenkstufen keine Ansteue­ rung für den Halbleiterschalter 17 erzeugt, wodurch auch die Hochspannung abgeschaltet wird. Der Strom/ Spannungs-Wandler 49 kann wie in Fig. 3 angedeutet ein transformatorischer Wandler sein; es ist jedoch auch ein mit den Ablenkspulen in Reihe geschalteter Widerstand als Strom/Spannungs-Wandler verwendbar.

Mit Hilfe von stark vereinfachten Blockschaltbildern sind in Fig. 4 verschiedene Regelmöglichkeiten ange­ deutet, die im Bereich der Erfindung liegen. Bei dem Blockschaltbild nach Fig. 4a ist zwischen dem Netz­ teil 41 und dem Hochspannungswandler 51 ein Schalt­ regler, bestehend aus einer Induktivität 52, einer Diode 53 und einem Halbleiterschalter 54 angeordnet. Sowohl die ungeregelte Ausgangsspannung des Netz­ teils 41 als auch die Ausgangsspannung des Schaltreg­ lers sind mit Kondensatoren 55, 56 abgeblockt. Zwi­ schen den Ausgang 14 des Hochspannungswandlers und einen Steuereingang des Halbleiterschalters 54 ist ein Pulsbreitenmodulator 57 geschaltet. Damit wird die Betriebsspannung U _{B 2} des Hochspannungswandlers 51 im Sinne einer Konstanthaltung der Hochspannung geregelt. Bei dem in Fig. 4b dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel wird ebenfalls die Betriebsspannung U _{B 2} des Hochspannungswandlers 51 geregelt, wobei ein Transistor 61 als Längsregler vorgesehen ist. Die Basis des Transistors 61 wird in an sich bekannter Weise über ein Stellglied 62 in Abhängigkeit von der bei 14 vom Hochspannungswandler 51 entnommene Regel­ spannung gesteuert.

Bei dem in Fig. 4c dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Hochspannungswandler 51 mit einer ungeregelten Regelspannung U _{B 1} aus dem Netzteil 41 versorgt. Zur Regelung der Hochspannung wird die Regelspannung dem Ausgang 14 des Hochspannungswandlers 41 entnommen und einem Pulsbreitenmodulator 62 zugeführt, welcher dem Halbleiterschalter 17 (Fig. 1) im Hochspannungswandler 51 als Treiber dient.

Claims (10)

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Hochspannung zum Betrieb einer Bildröhre, dadurch gekennzeichnet,
daß die Primärwicklung eines Transformators (16) über einen Halbleiterschalter (17) periodisch mit einer Betriebsspannungsquelle (19) verbindbar ist, daß die Sekundärwicklung in mehrere Teilwicklungen (1, 2, 3; 31, 32, 33, 34) aufgeteilt ist, welche über Dioden (4, 5; 35, 37) miteinander verbunden sind,
daß eine weitere Diode (6; 36, 38) zwischen einer Teilwicklung (1; 31, 34) und dem Ausgang für die Hochspannung angeordnet ist, an welchen ein Span­ nungsteiler (9, 10, 11, 12, 13) angeschlossen ist, an dessen einem Ausgang (14) eine Regelspannung abnehmbar ist, und
daß die Regelspannung einem Regler zur Konstanthal­ tung der Hochspannung zuführbar ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der Regler (62) einen Puls­ breitenmodulator umfaßt und zur Erzeugung von Ansteu­ erimpulsen für den Halbleiterschalter (17) vorge­ sehen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der Regler (42) in Abhän­ gigkeit von der Regelspannung die Betriebsspannung steuert.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Regler (42) ein Schalt­ regler (52, 53, 54, 57) ist, welcher in die Zufüh­ rung der Betriebsspannung eingefügt ist und einen Pulsbreitenmodulator (57) umfaßt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Regler (42) in die Zuführung der Betriebsspannung eingefügt ist und als Längsregler (61, 62) ausgeführt ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der von dem Transformator (16), dem Halbleiterschalter (17), den Dioden und mindestens einem Kondensator (21) gebildete Span­ nungswandler derart ausgelegt ist, daß während nicht­ leitender Phasen des Halbleiterschalters (17) eine angenäherte Sinusschwingung entsteht.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung eine gerade Anzahl von Teilwicklungen (31, 32, 33, 34) umfaßt, welche in Reihe geschaltet sind, wobei aus­ gehend von zwei eine Mittelanzapfung bildenden An­ schlüssen von Teilwicklungen abwechselnd jeweils eine Teilwicklung und eine Diode in Reihe geschaltet sind, wobei die von den Wicklungen abgewandten Elek­ troden der letzten Dioden zusammengefaßt sind und den Ausgang für die Hochspannung bilden.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der von dem Transformator (16), dem Halbleiterschalter (17) und den Dioden ge­ bildete Spannungswandler derart ausgelegt ist, daß an den Wicklungen des Transformators (16) Impulse mit einer Impulsbreite von kleiner als 50% anste­ hen.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß dem Halbleiterschalter (17) Ansteuerimpulse zuführbar sind, die von einem Horizontal-Ablenkstrom abgeleitet sind.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Ableitung der Ansteuer­ impulse ein vom Horizontal-Ablenkstrom durchflosse­ ner Strom-Spannungswandler (49) vorgesehen ist.