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Einrichtung zur Entnahme einer hohen Gleichspannung aus einer mit
einer Mittelanzapfung versehenen Wechselstromquelle von verhältnismäßig niedriger
Spannung Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Entnahme eines in einer
Richtung fließenden Stroms hoher Spannung aus einer Wechselstromquelle von verhältnismäßig
niedriger Spannung und bezweckt, eine verbesserte Einrichtung dieser Art zu schaffen.
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Die Erfindung ist insbesondere auf eine Kathodenstra:hlrÖhrenausrüstung
derjenigen Art anwendbar, die @in Fernsehempfangsgeräten zur Erzeugung der für die
Kathodenstrahlröhre benötigten hohen Gleichspannung (nachstehend mit EHT-Spannung
bezeichnet) Verwendung findet.
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Fernsehempfänger und ähnliche Geräte weisen gewöhnlich außer der Kathodenstrahlröhre
noch Elektronenröhren auf, deren Anodenkreise mit der erforderlichen Gleichspannung
(nachstehend mit HT-Spannung bezeichnet) aus einem von einem Transformator mit Mittelanzapfung
und einem Gleichrichter gebildeten System bekannter Art gespeist werden, und bei
gewissen besonders vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung wird die EHT-Spannung
unmittelbar von der mit der Mittelanzapfung versehenen Transformatorwicklung abgenommen,
welche die HT-Spannungen liefert, wodurch die Notwendigkeit entfällt, einen getrennten
und verhältnismäßig teuren Hochspannungstransformator oder eine andere Vorrichtung
für diesen Zweck vorzusehen.
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Gemäß der Erfindung enthält die Einrichtung zur Entnahme einer hohen
Gleichspannung aus einer mit
einer Mittelanzapfung versehenen Wechselstromquelle
von verhältnismäßig niedriger Spannung ein Spannungsvervielfachungssystem derjenigen
Art, die eine Kette von hintereinander geschalteten Gleichrichtern aufweist, deren
zwischen ihnen liegende Verbindungspunkte über einen oder mehrere Kondensatoren
mit den Außenklemmen der Wechselstromquelle verbunden sind, wobei wahlweise diese
Verbindungen abwechselnd einmal mit der einen Außenklemme und einmal mit der anderen
Außenklemme hergestellt sind und das von der Wechselstromquelle weiter entfernt
liegende Ende der Kette über einen Hilfsgleichrichter an die eine Klemme für die
hohe Gleichspannung angeschlossen ist, wobei diese Klemme über einen Kondensator
an den Mittelpunkt der Wechselstromquelle angeschlossen ist, während das andere
Ende der Kette über einen zweiten Hilfsgleichrichter mit der anderen Klemme für
die hohe Gleichspannung verbunden ist und diese Klemme auf demselben Wechselstrompotential
wie der Mittelpunkt der Wechselstromquelle gehalten wird. Auf diese Weise wird die
volle Spannung, die an den Lade- oder Speiseklemmen liegt, für die Spannungsvervielfachung
verwendet, ohne daß der Gleichspannung, ,die dem Vervielfachungssystem entnommen
wird, eine Wechselspannung von der Grundfrequenz der Stromquelle überlagert wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die bei Fernseh-
und ähnlichen Geräten der oben angegebenen Artangewendet wird und ein aus einem
Transformator mit Mittelanzapfung und einem Gleichrichter bestehendes System zur
Erzeugung der HT-Spannung aufweist, ist die eine der EHT-Anschlußklemmen mit der
Mittelanzapfung des Transformators verbunden, während die andere EHT-Anschlußklemme
über einen Gleichrichter mit dem Kondensator und dem Gleichrichter an dem vom Transformator
entfernten Ende des Vervielfachungssystems verbunden ist, wobei diese Anschlußklemme
außerdem über einen Kondensator an die Mittelanzapfung des Transformators angeschlossen
ist.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert.
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Fig. i und 2 sind Schaltbilder von Systemen mit einem Transformator
mit Mittelanzapfung und einem Gleichrichter für die Entnahme gleichgerichteter HT-Spannung
aus einer Wechselstromquelle, wobei das in Fig. i wiedergegebene System mit einem
Paar gegeneinandergeschalteter Metallgleichrichter und das in Fig.2 dargestellte
System mit einer Elektronenröhre mit zwei Anoden arbeitet; Fig. 3 bis 6 sind ähnliche
Schaltbilder, die verschiedene Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung auf die Systeme
nach Fig. i oder :2 wiedergeben; Fig. 7,und 8 sind den Fi.g. 3 bis 6 ähnliche Schaltbilder,
die allgemeinere Ausführungsformen der Erfindung wiedergeben, die aber nicht auf
den in den Figuren i und 2 schematisch wiedergegebenen HT-Svstemen basieren.
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Die Fig. i und 2 zeigen zwei bekannte, zur Erzeugung von HT-Spannung
für die Anodenkreise von Elektronenröhren dienende Schaltsysteme, die einen Transformator
T enthalten, dessen Primärwicklung i an einen Wechselstromspeisekreis mit einer
üblichen, verhältnismäßig niedrigen Spannung von z. B. 230 V angeschlossen
ist, während die sekundärwicklung 2 des Transformators T so ausgebildet ist, daß
sie eine hohe Klemmenspannung von z. B. 700 V liefert. Die Transformatorwicklung
2 ist mit einer Mittelanzapfung 3 versehen, die bei 14 mit Erde verbunden ist.
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Bei dem in Fig. i wiedergegebenen System sind .die äußeren Anschlußklemmen
5, 6 der Transformatarwicklung 2 mit den Klemmen 7, 8 eines Paares in Reihe liegender
Trockengleichrichter 9, io verbunden, die gegeneinandergeschaltet sind. Der Punkt
i i der Reihenverbindung .der Gleichrichter 9, io ist mit einer Klemme 12 verbunden,
welche .die eine der HT-Anschlußkleininen des Systems darstellt, während die andere
HT-Anschlußklemme 13 mit der Mittelanzapfung 3 der Transformatorwic'klung 2 verbunden
und hei 14 geerdet ist. Die Klemmen 12 und 13 sind durch einen geeigneten Kondensator
15 überbrückt, und an die HT-Klemme 12 werden in üblicher Weise die Anoden der zu
speisenden Elektronenröhren angeschlossen.
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Bei dem wahlweise verwendbaren System nach Fig. 2 ist .das Paar Gleichrichter
9, io durch eine Elektronenröhre 16 ersetzt, die zwei Anoden 17, 18 b°_sitzt, welche
mit den Außenkleinulen 5 bzw. 6 der Transformatorwicklung 2 verbunden sind, während
,die Kathode i9 der Röhre 16 an die HT-Klemme 12 angeschlossen ist.
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Die Figuren i und 2 stellen zwei typische Beispiele von Transformatorgleichrichtersystemen
dar, welche -die erforderliche HT-Spannung für eine Kathodenstrahlröhrenausrüstung
o. dgl. aus einem normalen Wechselstromnetz zu entnehmen gestatten In Fig. 3 ist
die Erfindung in ihrer Anwendung auf das System nach Fig. i wiedergegeben. Diese
Schaltung enthält ein Spannungsvervielfachungssystem, das als Ganzes mit 20 bezeichnet
ist und aus einer Anzahl Gleichrichter 21, 22, 23 (vorzugsweise von der Troc'kengleichrichterart,
wie solche in der Zeichnung schematisch dargestellt sind) besteht, die derart in
Reihe geschaltet sind, daß ein fortlaufender Stromkreis geringen Widerstandes für
die eine Stromflußrichtung zusammen mit Kondensatoren 24, 25, 26, 27 gebildet wird,
die so angeordnet sind, daß sie über die mit den Außenklemmen 5, 6 der Transformatorwicklung
2 verbundenen Speiseleiter 28, 29 in Reihe aufgeladen werden.
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Der Punkt 30 in dem Spannungsvervielfachungssystem ist über
eine mit der halben Spannung arbeitende Gleichrichterstufe 31 mit der Mittelanzapfung
3 der Transformatorwicklung 2 verbunden, während der Punkt 32 am anderen Ende des
Vervielfachungssystems über eine ebenfalls mit halber Spannung arbeitende Gleichrichterstufe
33 mit der einen EHT-Klemme 34 verbunden ist, während die andere EHT-Klemme von
der Klemme 13 gebildet wird, die sowohl der HT-Spannung als auch der EHT-Spannung
gemeinsam ist. Die Mittelanzapfung
3 des Transformators ist bei
14 an Erde gelegt und über einen bei 36 geerdeten Kondensator 35 mit der EHT-Klemme
34 verbunden.
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Im Betrieb arbeitet das SpannungsvervielfachungsSyStem 20 in bekannter
Weise, so daß zwischen den Punkten 30 und 32 des Systems auf Grund der in
den Kondensatoren aufgespeicherten Ladungen eine Gleichspannung erzeugt wird. Zwischen
dem Punkt 30 und der Mittelanzapfung 3 der Transformatorwicklung 2 besteht
eine Wechselspannung, die gleich derjenigen ist, die zwischen der Mittelanzapfung
3 und der Außenklemme 6 der Wicklung 2 herrscht. In ähnlicher Weise besteht zwischen
dem Punkt 32 und der Mittelanzapfung 3 der Transformatorwicklung 2 eine Wechselspannung,
die gleich derjenigen ist, welche zwischen der Mittelanzapfung 3 und der Außenklemme
5 der Transformatorwicklung 2 herrscht. Dadurch, daß .die Punkte 30 und 32
in geeigneter Weise über die Gleichrichter 31 und 33 mit der Mittelanzapfung 3 der
Transformatorwicklung 2 verbunden sind, werden die vorstehend erwähnten Wechselspannungen
zu der EHT-Spannung addiert, die zwischen diesen Punkten durch das Vervielfachungssystem
erzeugt wird, wobei die beiden Gleichrichter 31 und 33 verhindern, daß in diese
Gleichspannung eine Wechselstromschwingung eingeht. Da die Gleichrichter
31 und 33 nur die halbe Transformatorspannung auszuhalten brauchen, können
sie kleinere Einheiten als diejenigen sein, die in dem Vervielfachungssystem selbst
verwendet werden.
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In Fig. 4 ist ein der Fig. 3 ähnliches System in seiner Anwendung
auf ein HT-System der in Fig. 2 dargestellten Art wiedergegeben, wobei die Anoden
17, 18 der Elektronenröhre 16 mit den Speiseleitern 28 bZw. 29 des Vervielfachungssystems
20 verhunden sind, während die Kathode i9 der Röhre 16 an die HT-Spannungsklemme
12 angeschlossen ist.
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Bei der in Fig. 5 wiedergegebenen Schaltung sind die Kondensatoren
24, 25, 26, 27 des Spannungsvervielfachungssystems 2o derart angeordnet, daß sie
aus den Speiseleitern 28, 29 parallel zueinander, anstatt in Reihe wie bei den vorhergehenden
Schaltungen aufgeladen werden, jedoch arbeitet das System nach Fig. 5 in den anderen
Beziehungen in der gleichen Weise wie das System nach Fig. 3.
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Fig.6 gibt eine abgeänderte Ausführungsform des Systems nach Fig.3
wieder, bei welcher der Punkt 30 über die Gleichrichterstufe 3 i mit dem
Punkt i i der in Reihe geschalteten Gleichrichter 9 und io verbunden ist, so daß
die an den EHT-Klemmen 13 und 34 entwickelte Gleichspannung die Summe aus der HT-Spannung
an den Klemmen 13 und 12 und der !von dem Spannungsvervielfachungssystem 20 erzeugten
Spannung ist. Die EHT-Spannung an der Klemme 34 ist so um den Betrag .der Spannung
an der HT-Klemme 12 erhöht.
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Es ist verständlich, daß in den Systemen nach den Figuren 3, 5 und
6 an Stelle der Gleichrichter 9, io eine Elektronenröhre wie bei dem System nach
Fig. 4 Verwendung finden kann.
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Weiterhin kann das bei einer der Schaltungen verwendete Spannungsvervielfachungssystem
20 entweder von der in den Fig. 3, 4 und 6 wiedergegebenen Art mit in Reihe geschalteten
Kondensatoren oder von der in Fig. 5 dargestellten Art mit parallel geschalteten
Kondensatoren sein.
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Es ist auch verständlich, daß der Gleichrichter 31 in den Schaltungen
nach den Fig. 3, 4 und 5 gewünschtenfalls auch mit der HT-Spannungsklemme 12 wie
hei dem System nach Fig.6 verbunden werden kann.
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Es leuchtet ein, daß die oben beschriebenen Ausführungsformen der
Erfindung gestatten, die erforderliche EHT-Spannung auf besonders einfache und wirksame
Weise zu erzeugen, ohne .daß das aus dem in der Mitte angezapften, die HT-Spannung
liefernden Standardtransformator und dem Gleichrichter bestehende System .beeinflußt
wird. Weiterhin ist auch kein Spezialtransformator oder eine besondere Transformatorwicklung
und auch kein Impuls- oder Schwingungserzeuger zur Erzeugung der EHT-Spannung erforderlich,
wie dies bisher nötig war, abgesehen von .der entsprechenden Ersparnis an Kosten
und der Vermeidung einer K"^lmplizierung der Einrichtung.
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Die Fig. 7 und 8 stellen die Anwendung der Erfindung in allgemeinerer
Form auf Systeme dar, ,bei denen ein vorhandenes System aus einem Transformator
mit Mittelanzapfung und einem Gleichrichter nicht zur Verfügung steht.
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Bei der Schaltung nach Fig. 7 sind die Speisel.citer 28, 29 für das
Spannurngsvervielfachungssystem 2o mit den Außenklemmen 5, 6 der Sekundärwicklung
2 eines Transformators T verbunden, dessen Primärwicklung i mit einer Wechselstromspeisequelle
verbunden ist. Die Wicklung 2 ist mit einer Mittelanzapfung 3 versehen, die an die
eine EHT-Klemme 39 angeschlossen ist, wobei die Mittelanzapfung 3 außerdem über
eine mit der halben Spannung arbeitende Gleichrichterstufe 31 mit dem Punkt 3o des
Spannungsvervielfaehungssystems 20 verbunden ist. Das letztere enthält Kondensatoren
und Gleichrichter, die in ähnlicher Weise wie bei .den vorhergehenden Schaltungen
angeschlossen sind, wobei der am weitesten außen liegende Punkt 32 des Spannungsvervielfachungssystems
2o mit der anderen EHT-Klemme 40 über eine mit halber Spannung arbeitende Gleichrichterstufe
33 verbunden ist. Die Klemme 40 ist über einen Kondensator 35 bei 36 an Erde gelegt,
wobei die EHT-Klemme 39 'bei 1,4 ebenfalls mit Erde verbunden ist.
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Bei der Schaltung nach Fig. 8 sind die Klemmen 5, 6 der Sekundärwicklung
2 .des Transformators T mit den Eingangsklemmen 41, 42 eines in Brücke geschalteten
Gleichrichtersystems R verbunden, dessen Ausgangsklemmen 43, 44 mit den Anschlußklemmen
45, 46 verbunden sind. Die Klemme 45 stellt die gemeinsame HT- und EHT-Klemme dar,
während die Klemme 46 eine solche ist, von der eine Gleichspannung abgenommen werden
kann, welche der gleichgerichteten Spannung .der Transformatorwicklung 2 entspricht.
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Die andere EHT-Klemme 40 ist an das SpannungsvervielfachungssyStem
20 in derselben Weise wie bei den vorhergehenden Schaltungen angeschlossen
und
über einen geeigneten Kondensator 35 bei 36 mit Erde verbunden.
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Bei .der Schaltung nach Fig. 8 sind einige der Gleichrichter -des
Spannungsvervielfachungssystems 20 in mehrere Elemente 47 °, 47 b und 48 °, 48 b
unterteilt, wobei die Punkte 49, 50 der Reihenverbindung dieser Elemente mit zwischenliegenden
EHT-Anschlu3klemmen 5i, 52 verbunden sind, aus denen entsprechende Gleichspannungen
entnommen werden können.
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Die Kondensatoren des in Fig. 7 oder 8 wiedergegebenen Spannungsvervielfachungssystems
können gewünschtenfalls derart angeordnet sein, daß sie parallel zueinander aufgeladen
werden, und zwar durch Verwendung von Verbindungen, die denjenigen des Spannungsvervielfachungssystems
nach Fig. 5 ähnlich sind.
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Bei jeder der vorstehend an Hand der hig. 7 und 8 beschriebenen Schaltungen
oder den vorerwähnten Abänderungen davon können die Speiseleiter für das Spannungsvervielfachungssystem
über einen oder mehrere Sperrkondensatoren mit dem Wechselstromspeisekreis unmittelbar,
anstatt über einen Transformator verbunden werden. w:#be i der neutrale oder geerdete
Punkt dieses Wechselstromspeisekreises die negative Klemme für die Gleichspannung
darstellt.
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Es ist verständlich, daß durch Vertauschung der Verbindungen der Gleichrichter
des Spannungsvervielfachungssystems bei jeder der oben beschriebenen Schaltungen
die Polarität der EHT- und HT-Klemmen umgekehrt werden kann.
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Es ist aus dem- Vorstehenden ersichtlich, daß durch die Erfindung
ermöglicht wird, die volle "Transformator- oder Speisekreisspannung zum Aufladen
der Spannungsvervielfachungssysteme zu verwenden, daß deren Speiseleiter aber eine
Spannung gegen Erde aufweisen, die nur die Hälfte dieser vollen Transformator- oder
Speisekreisspannun.g ausmacht.