DE959024C

DE959024C - Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Gleichspannung zum Speisen einer Katho denstrahlrohre

Info

Publication number: DE959024C
Application number: DENDAT959024D
Authority: DE
Inventors: Haant j es und Bernard Willem van Ingen Schenau Eindhoven Johann (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1946-04-17
Publication date: 1957-02-07
Also published as: NL78083C; US2494241A; GB641430A; FR945202A

Description

Erteilt auf Grund des Ersten Hberleitungsgesetzes vom 8. Juli 1949

(WiGBl. S. 175)

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

AUSGEGEBEN AM 28. FEBRUAR 1957

DEUTSCHES PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21a⁴ GRUPPE 35io INTERNAT. KLASSE H02m;H04n

P 23513 Villa j

Johann Haantjes und Bernard Willem van Ingen Schenau, Eindhoven (Niederlande) sind als Erfinder genannt worden

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Niederlande)

Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Gleichspannung zum Speisen einer Kathodenstrahlröhre

Patentiert im Gebiet der Bundesrepublik Deutschland vom 4. Dezember 1948 an Patentanmeldung bekanntgemacht am 14. Dezember 1950

Patenterteilung bekanntgemacht am 7. Februar 1957 Die Priorität der Anmeldung in den Niederlanden vom 17. April 1946 ist in Anspruch genommen

Es sind bereits Schaltungsanordnungen zur Erzeugung einer Gleichspannung zum Speisen einer Kathodenstrahlröhre bekannt, bei denen die Gleichspannung durch Gleichrichtung der Spannungsimpulse entsteht, die an einer von einem Sägezahnstrom durchflossene Selbstinduktionsspule auftreten. Dieser Sägezahnstrom steuert dabei zugleich die magnetische Ablenkung des Kathodenstrahlbündels der Kathodenstrahlröhre.

Solche Schaltungen weisen den Nachteil auf, daß die Gleichspannungsquelle einen verhältnismäßig hohen inneren Widerstand hat, so daß bei sich ändernder Belastung der Gleichspannungsquelle eine Gleichspannungsänderung eintritt.

Maßgebend für den Verlauf der hohen Gleichspannung ist die relative Spannungsänderung je Watt Gleichspannungsbelastung. Diese Größe ist praktisch unabhängig von der Tatsache, ob eine einfache Gleichrichtungsschaltung für die Spannungsimpulse oder aber eine Gleichrichterschaltung verwendet wird, bei der Spannungsmultiplikation auftritt, und erweist sich der Energie proportional, die je Hub des Sägezahnstromes in der Selbstinduktionsspule erzeugt wird. Diese Energie soll einen gegebenen Wert haben, da hierdurch auch der Strom durch die Ablenkungsspulen bestimmt wird, der im Zusammenhang mit der erforderlichen Kathodenstrahlablenkung vorgeschrieben ist. Die relative Gleichspannungsänderung je Watt Belastung Hegt damit also fest.

Der Nachteil der Gleichspannungsänderung unter dem Einfluß der sich ändernden Belastung macht sich besonders bemerkbar, wenn eine Kathodenstrahlröhre

für Fernsehpro j ektionszwecke verwendet wird; in diesem Fall braucht man eine hohe Gleichspannung, die durch Verwendung einer Gleichrichterschaltung mit Spannungsmultiplikation erzielbar ist. Die Belastung der Gleichspannungsquelle ist bei solchen Röhren verhältnismäßig hoch, so daß eine größere relative Spannungsänderung auftreten wird. Infolgedessen wird eine störende Änderung der Größe des Bildes auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre ίο entstehen, und außerdem, falls magnetische Fokussierung des Kathodenstrahlbündels Anwendung findet, erweist sich diese Fokussierung als unrichtig.

Es sind weiter schon Schaltungen zur Erzeugung der Hochspannung für Kathodenstrahlröhren bekannt, bei denen parallel zu dem die Kathodenstrahlröhre enthaltenden Kreis eine weitere Belastungsröhre eingeschaltet ist, damit die Belastung des Hochspannungsgenerators konstant gehalten wird. Bei diesen bekannten Schaltungen wird jedoch die nicht von der Kathodenstrahlröhre aufgenommene Hochspannungsenergie vernichtet, was unwirtschaftlich ist und wobei die Ablenk-Endröhre ständig hoch belastet wild.

Bei einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Gleichspannung zum Speisen einer Kathodenstrahlröhre, bei der die Gleichspannung durch Gleichrichtung der Spannungsimpulse entsteht, die an einer Selbstinduktionsspule auftreten, die von einem zur magnetischen Ablenkung des Kathodenstrahlbündels dienenden Sägezahnstrom durchflossen wird, zu welcher Selbstinduktionsspule in an sich bekannter Weise ein während des Hinlaufes des Sägezahnstromes wirksamer fest vorgespannter Gleichrichter parallel liegt, werden diese Nachteile vermieden, und eine wirksame Regelung der Gleichspannung wird erreicht, wenn gemaß der Erfindung weiter zu dieser Selbstinduktionsspule eine veränderbare Reaktanz parallel liegt, deren Größe derart entsprechend der von der Kathodenstrahlröhre gebildeten Belastung geändert wird, daß bei konstanter maximaler Stromstärke des Sägezahnstromes in den Ablenkspulen die Gleichspannung nahezu konstant ist.

In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß es bereits bekannt ist, bei Tastschaltungen, bei denen also keine fortwährende Belastung des Generators auftritt, während der Unterbrechungen einen Belastungskreis für den Generator einzuschalten, in den eine nicht veränderbare Reaktanz aufgenommen ist.

Auch ist es bekannt, den Verbrauchstrom oder die Verbrauchspannung, die einem unveränderlichen Verbraucher von einer schwankenden Wechselstromquelle zugeführt wird, konstant zu halten durch Aufnahme von scheinbaren Widerständen parallel zum und in Reihe mit dem Verbraucher.

Bei den vorerwähnten Schaltungen wird aber nur eine Größe stabilisiert, während beim Erfindungsgegenstand sowohl die Gleichspannung als auch die maximale Stromstärke des Sägezahnstroms konstant gehalten wird.

Das Erfindungsprinzip wird an Hand von Fig. 1 näher erläutert. In dieser Figur ist eine Selbstinduktionsspule, in der ein sägezahnförmig verlaufender Strom mittels eines Kippgenerators erzeugt wird, mit 1 bezeichnet. Dieser Kippgenerator enthält eine Penthode 2 und eine Diode 3, die zusammen unter dem Einfluß einer dem Steuergitter der Penthode zügeführten Sägezahnspannung einen Sägezahnstrom durch die Selbstinduktion 1 fließen lassen. Infolge der Diode 3 bleibt in an sich bekannter Weise zugleich die Spannung über die Spule 1 während des Hubes konstant. Die an der Spule 1 beim Rücklauf des Sägezahnstromes auftretenden Spannungsimpulse werden mittels einer Diode 4 gleichgerichtet, wodurch über den Kondensator 5 eine Gleichspannung entsteht. Diese Gleichspannung kann dann der nicht dargestellten Kathodenstrahlröhre zugeführt werden, welche Belastung im vorliegenden Fall vom Widerstand 6 schematisch dargestellt ist.

Der Einfachheit halber ist in der Figur eine Gleichrichterschaltung ohne Spannungsmultiplikation dargestellt, aber im folgenden wird der allgemeine Fall erläutert, daß Spannungsmultiplikation Anwendung findet, was am Erfindungsprinzip nichts ändert.

Der Spule 1, die im vorliegenden Fall die Primärwicklung eines Transformators 7 bildet, wird zugleich mittels dieses Transformators ein Sägezahnstrom für die Ablenkspulen 8 entnommen, der zur Ablenkung des Kathodenstrahlbündels der Kathodenstrahlröhre dient. Parallel zu den Spulen 8 ist eine Reaktanz 9 geschaltet.

Wenn entsprechend der Zeichnung einfache Gleichrichtung stattfindet und die Gleichspannungsquelle unbelastet ist, so gilt beim Fehlen der Reaktanz 9 die

Beziehung -~-Ltf_n = — C₁₁Vf₁, wo L die z. B. nach

der Primärseite des Transformators 7 transformierte Gesamtselbstinduktion, i_m den in der Selbstinduktion am Ende des Hubes des Sägezahnstroms auftretenden Strom, C₀ die nach der Primärseite transformierte Kapazität (in der Figur gestrichelt mit 10 bezeichnet) und V₁₁ die über den Kondensator 5 auftretende Gleichspannung darstellen.

Wenn außer der Kapazität C₀ die Reaktanz 9 vorhanden ist und diese einen kapazitiven Charakter hat, mit einer nach der Primärseite des Transformators transformierten Kapazität C₃,, und zudem die Gleichrichterschaltung als eine Schaltung ausgebildet wird, bei der Spannungsmultiplikation mit einem Faktor η auftritt, und über den Belastungswiderstand 6 ein Belastungsstrom i_h abgenommen wird, so gilt:

T-r τ HO

wo nV_h i_h t_z die Energieabgabe je Periode t_z des Sägezahnstromes darstellt.

Um bei jedem Belastungsstrom i_h eine konstante Gleichspannung V_h beibehalten zu können, soll dann, da auch der Ausdruck des ersten Gliedes konstant ist,

2 3) Ä ' ^Λ

sein, woraus hervorgeht:
2Ä

gleich der beliebigen Konstante A

2 η L

Die parallel geschaltete kapazitive Reaktanz C₃, soll also linear abhängig vom Belastungsstrom i_h sein und verläuft entsprechend Fig. 2.

Wenn die parallel geschaltete Reaktanz 9 einen induktiven Charakter mit Selbstinduktion L₃, hat, der im vorliegenden Fall der Einfachheit halber nicht nach der Primärseite des Transformators transformiert gedacht wird, so daß auch der entsprechende Strom i_v nicht transformiert gedacht wird, gilt unter ähnlichen Umständen wie oben, daß

— LiI + — LJl = — C₀V\ + ⁿ Vhhtz,
^{2 2 z}

wo I₁, die Maximalstromstärke durch die Selbstinduktion Lj, darstellt. Hieraus folgt:

-^L_vi%\ =nV_hi_ht_z.

Es besteht aber Zusammenhang zwischen L₃, und i_v. Die Spannung F auf L₇₁ ist nämlich während des Hubes des Sägezahnstroms konstant, während dei Strom während des Hubes vom Wert —i_p bis zum Wert

-H₃, ansteigt. Nun ist L₁,-rf- = V, was in diesem Fall annäherungsweise in L₃, -⁼-2- = V übergeht, so daß

¹Z

die erforderliche Bedingung nunmehr:

8L»

ist. Wenn die veränderliche Selbstinduktion L₃, beschrieben ist als L₁₁₀ ■— A L_P, wobei L₁₁₀ den Wert von L₃, darstellt für i_h = o, so gilt:

V²? V²f

8 (L₁₁₀-AL₁₁) 8L₁₁₀ VHl

ι hi h

oder wenn die Konstante

von α und die Konstante nV_ht, von b dargestellt wird:
a a

T AT

^ ρ Ο ^ -^3)

also:

A L₃, und L₃, == L₁₁₀ — A L₁, hängen dann von i_h ab in der in den Fig. 3 bzw. 4 schematisch veranschaulichten Weise.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besteht die veränderbare Reaktanz aus einer Reaktanzröhre, deren Steilheit entsprechend der Belastung geändert wird.

Auf diese Weise ist somit sowohl eine kapazitive als auch eine induktive veränderbare Reaktanz erzielbar. Eine solche Schaltung ist in Fig. 5 dargestellt.
In der Spule 15 wird mittels eines aus der Penthodenröhre 16 und der Diode 17 bestehenden Kippgenerators ein Sägezahnstrom erzeugt. Der als Primärwicklung des Transformators 18 fungierenden Spule 15 wird ein Sägezahnstrom für die Ablenkspulen 19 der Kathodenstrahlröhre 20 entnommen. Parallel zu diesen Spulen ist eine Reaktanzröhre 21 geschaltet. Dem Steuergitter dieser als Penthode ausgebildeten Röhre wird in bekannter Weise über einen aus einer Kapazität 22 und einem Widerstand 23 bestehenden Spannungsteiler eine Spannung zugeführt, die in bezug auf die Anodenspannung der Röhre um 90° in der Phase verschoben ist. Wenn die Steilheit der Röhre gleich S, die Kapazität 22 gleich C und der Widerstand 23 gleich R ist, so verhält sich die Röhre wie eine Kapazität CSR, deren Größe sich somit mit veränderlicher S ändert.

Die Steilheit 5 der Röhre 21 wird nun entsprechend der Belastung der Hochspannungsquelle 24 geändert. Die hohe Gleichspannung entsteht durch Gleichrichtung der Spannungsimpulse, die während des Rückganges des Kippstromes über die Spule 15 auftreten. Die Gleichrichterschaltung besteht aus drei kaskadengeschalteten Gleichrichtern 25, die durch Widerstände und Kondensatoren verbunden sind, wodurch nicht nur Gleichrichtung, sondern außerdem Spannungsmultiplikation auftritt, und zwar in der dargestellten Schaltung mit einem Faktor w = 3. Die entstandene Gleichspannung wird der Anode der Kathodenstrahlröhre 20 zugeführt. Bei Belastungsänderungen ändert sich die Spannung über den Widerstand 26, welche veränderliche Spannung dem Steuergitter der Reaktanzröhre 21 zugeführt wird, wodurch sich die Steilheit der Röhre ändert. Bei einer Zunahme der Hochspannungsbelastung sinkt die Gitterspannung der Röhre 21, wodurch die Steilheit und also auch die scheinbare Kapazität absinkt.

Es sei bemerkt, daß die kapazitive Reaktanz durch eine induktive Reaktanz ersetzt werden kann, wenn z. B. die Kapazität 22 von einem Widerstand und der Widerstand 23 von einer Kapazität ersetzt werden.

Bei einer anderen Ausführungsform besteht die veränderbare Reaktanz aus einer Spule mit einem Kern aus magnetischem Material, dessen Magnetisierung entsprechend der Belastung geregelt wird.

Eine solche Spule mit Kern ist in Fig. 5 dargestellt. Der Kern π aus magnetischem Material besteht in diesem Fall aus einem Kreis mit drei Schenkeln 12, 13 und 14. Auf dem Mittelschenkel 13 ist eine Wicklung L„ angeordnet, die von einem, von der Belastung der Gleichspannungsquelle abhängigen Regelstrom durchflossen wird. Durch diesen Regelstrom wird die Magnetisierung des Kreises in der gewünschten Weise geändert. Auf die Schenkel 12 und 14 sind die Spulen L_vl und L^₂ gewickelt.

Die Reihenschaltung dieser zwei Spulen bildet die parallel zu den Ablenkspulen gebildete Spule. Sie sind derart in Reihe geschaltet, daß die gegenseitige Induktion zwischen der von ihnen gebildeten Spule und der vom Regelstrom durchflossenen Spule gleich Null ist. Die Spule L„ kann z. B. in der Schaltung nach Fig. 1 in Reihe mit dem Belastungswiderstand 6 geschaltet werden; in diesem Fall wird der Belastungsstrom der Gleichspannungsquelle also zugleich als Regelstrom für die veränderliche Reaktanz verwendet.

Auch kann die Spule L_n in den Anodenkreis einer Entladungsröhre aufgenommen werden, deren Steuergitter dann mit einer Spannung beaufschlagt wird, die von der Belastung der Gleichspannungsquelle abhängig ist.

Eine solche Schaltung ist in Fig. 7 dargestellt. Die Teile dieser Figur, die mit denjenigen der Schaltung nach Fig. 5 übereinstimmen, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Bei dieser Schaltung ist parallel zu den Ablenkspulen 19 eine Spule 27 angeordnet, die auf einen Kern aus magnetischem Material 28 gewickelt ist. Die Magnetisierung dieses Kernes wird von einer in den Anodenkreis einer Entladungsröhre 30 aufgenommenen Wicklung 29 geregelt. Die Steuergitterspannung dieser Röhre wird einem Widerstand 31 entnommen, der in der Kathodenleitung der Kathodenstrahlröhre angeordnet ist. Die Spannung über diesen Widerstand ändert sich also mit der Stromstärke in der Röhre, und hiermit wird die Magnetisierung des Kernes 28 geregelt.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Gleichspannung zum Speisen einer Kathodenstrahlröhre, bei der die Gleichspannung durch Gleichrichtung der Spannungsimpulse entsteht, die an einer Selbstinduktionsspule auftreten, die von einem zur magnetischen Ablenkung des Kathodenstrahlbündels dienenden Sägezahnstrom durchflossen wird, zu welcher Selbstinduktionsspule ein während des Hinlaufes des Sägezahnstromes wirksamer, fest vorgespannter Gleichrichter parallel liegt, dadurch gekennzeichnet, daß weiter zu dieser Selbstinduktionsspule eine veränderbare Reaktanz parallel liegt, deren Größe derart entsprechend der von der Kathodenstrahlröhre gebildeten Belastung geändert wird, daß bei konstanter maximaler Stromstärke des Sägezahnstromes in den Ablenkspulen die Gleichspannung nahezu konstant ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbare Reaktanz aus einer Reaktanzröhre besteht, deren Steilheit entsprechend der Belastung geändert wird.

3· Schaltung nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbare Reaktanz aus einer Spule mit einem Kern aus magnetischem Material besteht, dessen Magnetisierung entsprechend der Belastung geregelt wird.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus magnetischem Material aus einem Kreis mit drei Schenkeln besteht, von denen der mittlere eine Wicklung trägt, die von einem von der Belastung abhängigen Regelstrom durchflossen wird, während die übrigen beiden Schenkel des magnetischen Kreises je eine Wicklung tragen, die in Reihenschaltung die veränderbare Reaktanz bilden, wobei die Wicklungen derart geschaltet sind, daß die gegenseitige Induktion zwischen der von ihnen gebildeten Spule und der vom Regelstrom durchflossenen Wicklung gleich Null ist.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Regelstrom durchflossene Wicklung in Reihe mit dem Belastungswiderstand geschaltet ist.

6. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekenn-

' zeichnet, daß die zur Regelung der Magnetisierung dienende Wicklung in den Anodenkreis einer Entladungsröhre aufgenommen ist, deren Steuergitter eine von der Belastung abhängige Spannung zugeführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 632 273, 647 237, 318845;

schweizerische Patentschriften Nr. 139 607, 219 028; französische Patentschrift Nr. 840 978; britische Patentschriften Nr. 464553, 512 519;
italienische Patentschriften Nr. 378 929, 392 127.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen