DK146289B - Hoejspaendingsforsyningsenhed med pulserende jaevnspaending som udgangsspaending, fortrinsvis til billedroer - Google Patents

Description

146289 i 5 Opfindelsen angår højspændingsforsyningsenheder, nærmere betegnet en hæjspændingsforsyningsenhed med pulserende jævnspænding som udgangsspænding omfattende en høj spændingsjævnstrømsforsyningsenhed med en styreindgang , en højspændings spændingsforøgende transfor-10 mer med en primærvikling og en sekundærvikling, som er forbundet i serie mellem høj spændingsjævnstrømsforsyningsenheden og en belastning, samt et drivkredsløb, der er forbundet til primærviklingens ene side til at drive nævnte transformer.

15

Det er kendt at anvende en højspændt strømforsyningsenhed i serie med sekundærviklingen på en højspændings spændingsforøgende transformer, så at signaler, som påtrykkes transformerens primærvikling, vil frem-20 træde som tillæg til eller fradrag i højspændingsudgangen fra den højspændte strømforsyningsenhed. Sådanne apparaters anvendelighed er imidlertid begrænset til højspændt spændingsskiftning med en symmetrisk skiftecyklus, dvs. at varighederne af de posi-25 tive og negative udsving er lige store til enhver tid, og apparaterne kan kun anvendes med en fast skiftecyklus og med en primær skiftedrivenhed, som ved en sådan fast cyklus tilvejebringer et jævnspændingsniveau på nul.

30

Opfindelsen har til formål at tilvejebringe et kredsløb til skiftning i en højspændt jævnspænding, ved tilfældige eller vilkårlige skiftecyklusforhold, og med mulighed for at programmere eller styre ændrin-35 2 146289 1 ger i jævnspændingsniveauet gennem den højspændte strømforsyningsenhed.

Det er formålet med opfindelsen at anvise udformnin-5 gen af en billig højspændingsforsyningsenhed med pulserende jævnspænding som udgangsspænding, og som er i stand til at reagere på både jævnspændingsniveauændringer og vekselspændingsniveauændringer. Et yderligere formål består i at anvise udformningen af en 10 sådan enhed, som er i stand til at arbejde med en i hovedsagen vilkårlig varierende skiftecyklus.

Dette opnås ved at udforme højspændingsforsyningsenheden som angivet i krav l's kendetegnende del.

15

Ved at udforme højspændingsforsyningsenheden ifølge opfindelsen som angivet i krav 2 kan man levere højspænding af den ønskede størrelse og med den ønskede kurveform til to belastninger, f.eks. en anode og en 20 fokuseringselektrode i et katodestrålerør.

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor 25 fig. 1 er et skematisk blokdiagram af en fore- trukken udførelsesform for en strømforsyningsenhed ifølge opfindelsen, fig. 2 er en grafisk fremstilling af spændings-30 forløbene i den i fig. 1 viste udførel sesform, og fig. 3 er et skematisk blokdiagram af en ændring med dobbelt strømforsyning af den i fig.

35 3 146289 1 1 viste udførelsesform.

Der henvises nu til fig. 1, som viser et eksempel til forklaring af opfindelsen, omfattende en typisk 5 højspændingsstrømforsyningsenhed 10 af kendt udformning, hvis udgangsledning 12 er forbundet i serie med sekundærviklingen 14 i en højspændings spændingsforøgende transformator 16, hvis primærvikling 18 er forbundet mellem et drivkredsløb 20 og en kondensator 10 22 til jord. I de tilfælde, hvor der skal anvendes en høj skiftespænding, f.eks. på en anode i et katode-strålerør 24, der i fig. 1 er vist som en stor kondensator 26, kan sekundærviklingen 14 være forbundet gennem en dæmpningsmodstand 23. Højspændingsudgangen på 15 udgangsledningen 12 bliver påtrykt en stor filterkondensator 28, og et par modstande 30 og 32 udgør en spændingsdeler til dannelse af en tilbagekoblingsspænding, som gennem en tilbagekoblingsmodstand 34 er forbundet med den inverterende indgang 36 i en re-20 gulator, som f.eks. en differentialforstærker 38, som styrer indgangen i en jævnstrøm/jævnstrøm-omsætter 40, og derved omsætterens udgangsspænding på udgangsledningen 12. Regulatoren 38 har en anden indgang 42, som er forbundet med en refereneespændings-25 kilde 44. I overensstemmelse med opfindelsen inverteres spændingen over kondensatoren 22 i en forstærker 49, deles af et par som spændingsdeler forbundne modstande 46 og 48, og føres gennem en ledning 50 til regulatoren 38's inverterende indgang 36.

30

Idet der nu henvises til fig. 2's venstre halvdel, antages det først, at drivkredsløbet 20 over primærviklingen 18 påtrykker den øverst i fig. 2 viste spænding. Da det ikke er muligt at opretholde en jævn-35 4 146289 1 spænding over primærviklingen 18, er det heller ikke muligt at opretholde noget gennemsnitligt jævnspændingsniveau over primærviklingen 18. Derfor vil kondensatoren 22 frembringe positiv spænding, som 5 udligner den gennemsnitlige negative spænding, der er en følge af, at transformatorens primærvikling 18 arbejder omkring nul som gennemsnitsniveau. Da sekundærviklingen også vil frembringe en spænding med den samme bølgeform som i sekundærviklingen, vil den svin-10 ge fra en negativ til en positiv værdi, dersom der ikke foretages nogen korrektion. I overensstemmelse med opfindelsen tilvejebringes en korrektion ved, at spændingen over kondensatoren 22 føres gennem modstanden 46 og inverteren 49 til den inverterende indgang 15 36 på regulatoren 38, hvad der bevirker en positiv for skydning af en tilsvarende høj spænding ved omsætterens 40 udgang. Med andre ord bør forstærkningen fra regulatoren 38's indgang til omsætterens jævnspændingsudgangsledning 12 af spændingen over 20 kondensatoren 22 , være den samme som viklingsforholdet i den spændingsforøgende transformator 16. Dersom transformatorens omsætningsforhold således er 1:1000, vil en ændring på 5 volt ved primærviklingen medføre en ændring på 5 kilovolt over sekundærviklin-25 gen, men det ukorrigerede spændingsudsving i sekundærviklingen 14 ville gå fra -2 kilovolt til +3 kilovolt.

Dersom der nu til forskel herfra indtrådte en ændring 30 i skiftecyklussen, således som det er vist ifig, 2's højre halvdel, så ville en endnu større positiv net-tospænding søges at påtrykkes over primærviklingen, - hvorved der i denne ville indtræde et spændingsudsving fra -3 volt til +2 volt, og der ville i sekun-35 5 146289 1 dærviklingen indtræde et spændingsudsving mellem -3 kilovolt og +2 kilovolt. I den i fig. 1 viste udførelsesform medfører dette, at der fremkommer en spænding på +3 volt over kondensatoren. Dersom det anta-5 ges, at jævnstrøm/jævnstrømomsætteren 40 har en mærkeudgangsspænding på 10 kilovolt, ville det være klart, at dersom denne spænding ikke blev korrigeret, ville den højspænding, som gennem modstanden 23 føres til katodestrålerøret 24, svinge fra 8 kilovolt til 13 10 kilovolt (fig. 2's venstre side), eller svinge fra 7 kilovolt til 12 kilovolt (fig. 2's højre side), afhængigt af indgangsspændingens skiftecyklusforhold.

Ved at spændingen over kondensatoren 22 imidlertid er blevet bragt til at overføres til regulatoren 38, 15 vil de +2 volt eller +3 volt, efter dobbelt inverte-ring i inverteren 49 og regulatoren 38, blive omformet til +2 kilovolt henholdsvis +3 kilovolt, så at primærviklingen 14's medianspænding igen bliver 10 kilovolt, og spændingsudsvinget bliver fra 5 til 15 20 kilovolt.

Et eksempel på en højspændings-strømforsyningsenhed 10, som kan anvendes i den i fig. 1 viste udførelsesform, er den, som under varebetegnelsen "Precision 25 High Voltage CRT Power Supply, Model H-20" forhandles af Venus Scientific Ene., Farmingdale, New York.

I en sådan strømforsyningsenhed kan forholdet mellem modstandene 30 og 32 være 1000:1. Por at forhindre oscillationer ved de forskellige skiftefrekvenser 30 og skiftecyklusser bør dæmpningsmodstanden 23 give i det mindste kritisk dæmpning, eventuelt overdæmpning. Skiftefrekvenser så langt ned som 250 hertz med spændingsudsving så høje som 7 kilovolt mellem maksima er blevet opnået under anvendelse af en "Supermendor 35 6 146289 1 model AH65" kerne fra Arnold Engineering Company,

Marengo, Illinois, med en primærvikling bestående af 172 vindinger af tråd nr. 24AWA og en sekundærvikling bestående af 11.083 vindinger af tråd nr. 38AWA.

5 I afhængighed af jævnstrøm/jævnstrømomsætterens evne til at lade sin udgangsspænding falde af i negativ retning (på grund af omsætterens unipolare karakter som følge af de i omsætteren indgående ensrettere, 10 således som det er almindeligt kendt), kan en jævnspænding af et hvilket som helst egnet niveau påtrykkes primærviklingen 18 og derved fremkomme over kondensatoren 22 og føres til regulatoren 38 på den ovenfor omtalte måde, hvad angår gennemsnitlige jævnspæn-15 dingsniveauer som følge af variationer i skiftecyklusforholdene. Dvs., at dersom hele arbejdsniveauet skulle flyttes opad fra 10 kilovolt (omsætteren 40’s mærkeudgangsspænding) til 12 kilovolt, kunne en jævnspænding på 2 kilovolt overlejres på en påtrykt spæn-20 ding med en hvilken som helst bølgeform, hvad der i dette eksempel ville medføre en stigning på 2 kilovolt. i omsætteren 40’s mærkeudgangsspænding.

En ændret udformning af den i fig. 1 viste udførelses-25 form er vist i fig. 3. Her omfatter en højspændings spændingsforøgende transformator 16a to sekundærviklinger 14a og 14b, som hver er serieforbundet med en tilsvarende strømforsyningsenhed 10a henholdsvis 10b samt en tilhørende dæmpningsmodstand 23a henholdsvis 30 23b. Det af delene 10a, l4a og 23a bestående aggregat kan levere spænding til anoden 26 i et katodestråle-rør, og det af delene 10b, 14b og 23b bestående aggregat kan levere spænding til en elektrostatisk fokuseringsindretning 51 i katodestrålerøret. Den over 35 146289 7 1 kondensatoren 22 fremkomne spænding inverteres af forstærkeren 49 (hvad der kan tillades, da der ikke trækkes nogen strøm fra kondensatoren) og føres til de spændingsdelende modstande 46, 48 gennem spærre-5 modstande 52, 54 og gennem ledninger 56, 58 til de pågældende inverterende indgange 36 i højspændingsstrømforsyningsenhederne 10a henholdsvis 10b, Spærremodstandene 52 og 54 isolerer de enkelte regulatorer fra den anden regulators tilbagekoblingskreds.(jfr.

10 fig. l). Hvert til de særskilte sekundærviklinger svarende aggregater i fig. 3 arbejder på nøjagtigt samme måde som forklaret under henvisning til fig. 1.

Højspændingsdelen af de i fig. 1 og 3 viste apparater 15 er i alt væsentligt energibesparende, med undtagelse p af de små I R-tab over dæmpningsmodstandene 23a og 23b. De største effekttab optræder derfor i drivkredsløbet 20, som under anvendelse af kendt teknik kan udformes med henblik på at gøre disse tab så små som 20 muligt.

For mest muligt at formindske tab som følge af effektafgivelse i højspændings-strømforsyningsenheden på grund af variationer i den højspændte udgangsjævnspæn-25 ding som reaktion på de over kondensatoren 22 fremkomne spændinger, kan det være at foretrække, at højspændingsstrømforsyningsenheden er af den art, hvori spændingen reguleres ved til/fra-kobling for at formindske tabene. løvrigt kan opfindelsen anvendes sam-50 men med en hvilken som helst højspændt jævnstrømsforsyningsenhed, der omfatter en styrings-.eller reguleringsindgang, som f.eks. hvad der er tilvejebragt ved hjælp af en tilbagekoblingsvej, der kan aftappes som vist i fig. 1.

35