FI70103B - Avboejningskrets - Google Patents

Description

KUULUTUSjULKAISU 7ηΐητ 1 (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT /UIUO

C (45) Pc.tsr.tti η,/'jnriCtty

Pst sat r;:eJ,’r-lat 12 C3 1936 (51) Kv.ik.*/lnt.a/ H 04 N 3/16 SUOMI—FINLAND (21) Patenttihakemus — Patentansökning 792845 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 13-09.79 iFh ' ' (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 13.09.79 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 21 03 80

Patentti, ja rekisterihallitus Nähtäväksi panon ja kuul.julkaisun pvm.-

Patent- och registerstyrelsen ' ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad 31 .01 .86 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet 20.09.78 USA(US) 944012 (71) RCA Corporation, 30 Rockefeller Plaza, New York, New York 10022, USA(US) (72) Wolfgang Friedrich Wilhelm Dietz, New Hope, Pennsylvania, USA(US) (74) Oy Koister Ab (54) Poikkeutuspiiri - Avböjningskrets Tämän keksinnön kohteena ovat esimerkiksi televisiovastaan-ottimissa käytettävät poikkeutuspiirit. Monissa vaakapoikkeutuspii-reissä poikkeutuskäämi on kytketty sarjaan tasajännitteeseen varatun S-muokkauskondensaattorin kanssa. Tämän sarjakytkennän rinnalle on kytketty juovakytkin, jonka muodostaa esim. juovapäätetransistori ja rinnakkaisvaimennusdiodi. Kun juovakytkin sulkeutuu juova-aikana, poikkeutuskäämin yli syntynyt tasajännite aiheuttaa käämiin sahamuo-toisen juovavirran.

Paluumuuntajän ensiökäämi on kytketty jännitelähteen navan ja juovapäätetransistorin kollektorin väliin. Juova-aikana ensiö-käämissä kulkee virta, joka varastoi käämin magneettikenttään energiaa, joka siirtyy sitten paluumuuntajaan kytkettyihin kuormituspii-reihin, esim. korkeajännitteiseen äärianodiin, paluuaikana, kun poikkeutuskäämi ja paluukondensaattori käyvät resonanssivärähtelyn yhden puolijakson läpi.

Koska juovakytkin on kytketty ensiöpaluukäämiin, ensiössä kulkeva heijastunut virta saa juovapäätetransistorin kollektorivir- 2 70103 ran kasvamaan juova-ajan lopussa. Transistorin kyllästystilassa pitämiseen tarvitaan lisää kantaohjausta.

Myös ensiökäämin kytkeminen jännitelähteeseen, esim. tasa-suunnattuun verkkovirtaan, aiheuttaa sen, että vaakapoikkeutuspii-rin pääteaste ei ole sähköisesti erotettu lähteestä. Televisiovastaanottimessa on toivottavaa erottaa mahdollisimman monta piiriä sähköiskuvaaran pienentämiseksi.

Esillä olevan keksinnön eräässä suoritusmuodossa on poikkeu-tuspiiri, jossa on: poikkeutuskäämi: juovakytkin, jossa on ohjaus-elektrodi ja joka johtavana ollessaan kehittää poikkeutuskäämiin juovavirran; poikkeutuskäämiin kytketty paluukapasitanssi, joka muodostaa ensimmäisen resonanssipiirin paluujakson aikana juovakytkimen ollessa johtamaton; ensimmäinen resonanssipiiri; kuormituspiiri, joka on kytketty ensimmäiseen resonanssipiiriin, joka siirtää energiaa tähän kuormituspiiriin paluujakson aikana; ja syöttöenergialähde; toisen kondensaattorin sisältävä toinen resonanssipiiri, joka ottaa energiaa mainitusta lähteestä, varastoi sen ja syöttää energiaa ensimmäiseen resonanssipiiriin ja muodostaa virran, joka vastustaa juo-vajakson lopun aikana juovakytkimessä kulkevaa virtaa; ja toiseen resonanssipiiriin kytketty toinen kytkinlaite, joka aiheuttaa toisessa resonanssipiirissä resonanssivirtavärähtelyn ja aloittaa paluujakson.

Esillä olevalle keksinnölle on tunnusomaista, että toinen kyt-kinväline aloittaa mainitun resonanssivirtavärähtelyn toisessa resonanssipiirissä paluujakson aikana, että toiseen kondensaattoriin varattu energia siirretään ensimmäiseen resonanssipiiriin ennen kuin toisessa kondensaattorissa tapahtuu napaisuuden kääntymistä resonanssivirtavärähtelyn aikana, ja että toisessa resonanssipiirissä sinä aikana kulkeva virta kun lähteestä otetaan energiaa saa aikaan virran laskun juovakytkimessä juovajakson lopun lähellä maksimaalisen kytkinvirran pienentämiseksi.

Piirustuksissa kuvio 1 esittää esillä olevan keksinnön mukaista poikkeutus- piiriä, kuvio 2 esittää kuvion 1 liipaisupiirin erästä suoritusmuotoa, kuvio 3 esittää esillä olevan keksinnön poikkeutuspiirin toista suoritusmuotoa, ja kuviot 4a - 4h esittävät kuvioiden 1 ja 3 piireihin liittyviä aaltomuotoja.

il 3 70103

Kuviossa 1 on kytketty syöttöjännite B-, suuruudeltaan esim.

VQ volttia, napojen 21 ja 22 yli syöttämään energiaa tämän keksinnön mukaiseen vaakapoikkeutuspiiriin 30. Jännite B- voidaan saada esimerkiksi verkkovirtaa tasasuuntaavasta ja suodattavasta laitteesta (ei esitetty). Napa 22 on kytketty tulokuristimen 23 kautta ohjattavan kaksisuuntaisen kytkimen 24 tyristorin 25 katodille. Tyristorin 25 anodi on kytketty napaan 21. Kytkimen 24 vastakkaisnapainen diodi 19 on kytketty tyristorin 25 rinnalle.

Kuristininduktorin 23 ja kytkimen 24 kytkentäpiste on kytketty energiaa varastoivaan resonanssipiiriin 26, jonka muodostaa in-duktorin 27 ja kondensaattorin 28 sarjaankytkentä. Resonanssipiiri 26 on kytketty vaakapoikkeutuspiirin 30 pääteasteeseen 29. Pääteas-teessa on juovakytkin 31, vaakapoikkeutuskäämi 32, tasavirran estävä ja S-muokkaava kondensaattori 33 sekä paluukondensaattori 34. Juovakytkimessä 31 on vaakapäätetransistori 35, jonka kollektori on kytketty resonanssipiirin 26 ja paluukondensaattorin 34 kytkentäpisteeseen, sekä vastakkaisnapainen vaimennusdiodi 36.

Kondensaattorin 33 yli vaikuttava tasajännite kytkeytyy poik-keutuskäämin 32 yli juovajakson aikana, kun juovakytkin 31 on kiinni. Vaakapoikkeutuskäämissä 32 kulkeva vaakapoikkeutusvirta i^ (kuvio 4a) on negatiivinen juovajakson t^-t^ ensimmäisellä osalla ja positiivinen jälkimmäisellä.

Vaakapaluujakson t,--tg aikana, kun juovakytkin 31 on avoimena, paluukondensaattori 34 ja poikkeutuskäämi 32 muodostavat resonoivan paluupiirin. Resonanssivärähtelyn yhden puolijakson tapahduttua poikkeutusvirta i^ vaihtaa suuntaansa. Paluukondensaattorin 34 ja juovakytkimen 31 yli vaikuttava jännite on yhtä suuri kuin paluujakson t,--tg aikana esiintyvä paluupulssijännite (kuvio 4b). Paluujakson lopussa, hetkellä tg, kun vaimennusdiodi 36 on päästö-suuntaan esijännitteinen, juovakytkin 31 sulkeutuu ja alkaa johtaa poikkeutusvirran i^ juovaosaa.

Tavanomainen vaakapoikkeutusoskillaattori 39 muodostaa napaan 40 tahdistetun vaakapoikkeutustaajuisen ohjaussignaalin (kuvio 4c) ohjaustransistori 35 saa ohjaussignaalin, joka tekee sen vuorotellen johtavaksi ja johtamattomaksi. Ohjaustransistorin 41 kollektorijännite saadaan jännitelähteestä +V^ vastuksen 42 ja kytkentämuuntajan 43 ensiökäämin 43a kautta. Muuntajan 43 ensimmäinen toisiokäämi 43b on kytketty vaakapäätetransistorin 35 kannalle. Kondensaattori 44 on 4 70103 kytketty maan ja vastuksen 42 ja muuntajan 43 ensiön kytkentäpisteen välille.

Hetkellä t^, vaakajuovajakson ensimmäisellä osalla ja ohjaussignaalin takareunalla (kuvio 4c) transistorin 35 kantaemitteri- liitos on päästösuuntaan esijännitteinen. Tällöin transistori 35 johtaa positiivista juovakytkinvirtaa i^ juovajakson jälkiosilla. Hetkellä t^, ohjaussignaalin V^q etureunalla, transistorin 35 kanta-emitteriliitokseen tulee estosuuntainen esijännite. Suhteellisen lyhyen ajan jälkeen, hetkellä t,-, joka riippuu transistorin 35 aikaviiveestä, transistori 35 tulee johtamattomaksi, jolloin alkaa reso-nanssipaluujakso t^-tg. Vastus 42 ja kondensaattori 44 muokkaavat transitorin 35 estosuuntaista esijännitettä siten, että transistori tulee johtamattomaksi oikeaan aikaan.

Resonanssipaluujakson aikana energiaa siirtyy paluukonden-saattorin 34 ja poikkeutuskäämin 32 muodostamasta resonanssipaluu-piiristä siihen kytkettyihin erilaisiin kuormiin. Paluupiiriin on kytketty juovapäätemuuntajän eli paluumuuntajän kautta kuormitusvas-tus (kuvio 1), joka edustaa esim. äärianodin virtakuormaa.

Paluukondensaattorin 34 rinnalle on kytketty ensiökäämin 45a ja tasajännitteen suodattavan kondensaattorin 46 sarjaankytkentä. Korkeajännitteinen toisiokäämi 45b on kytketty diodin 47 kautta napaan U. Äärianodikapasitanssi 48 suodattaa jännitteen hurinakompo-nentit. Vaakapaluujakson aikana diodi 47 saa myötäsuuntaisen esijän-nitteen, ja ensiökäämissä 45a kulkee heijastunut kuormavirtakompo-nentti, joka siirtää energiaa resonanssipaluupiiristä.

Resonanssipiiriin 26 tulee energiaa juovajakson aikana. Kun kuristimen 23 induktanssi on suhteellisen suuri, kuristin 23 ja jännitelähde B- toimivat virtalähteenä, josta saadaan virta i^ (kuvio 4d) . Aikavälillä t2_t5 kytkin 24 on johtamaton (kuviot 4f ja 4g) . Resonanssipiirin 26 kondensaattori 28 varautuu tulovirrasta i (kuvio 4f, aaltomuoto 128), joten siihen varastoituu energiaa.

Tavanomainen liipaisupiiri 49 tuo vaakataajuiset avainnussig-naalit 51 (esitetty kaaviomaisesti kuviossa 2e) napojen A-A kautta kaksisuuntaisen kytkimen 24 tyristorin 25 hilalle ja katodille. Kunkin vaakapoikkeutusjakson sisäinen tahdistus saadaan aikaan kytkemällä navasta 40 tuleva vaakataajuinen ohjaussignaali V^q kytkentä-muuntajan 43 toisiokäämin 43c kautta liipaisupiiriin 49.

11 70103

Kuvion 2 esittämässä liipaisupiirin 49 esimerkinluontoisessa suoritusmuodossa ohjaussignaali derivoidaan kerran käämin 43c rinnalle kytketyssä kondensaattorissa 50 ja vastuksessa 51. Transistorin 54 kanta on kytketty toiseen derivointipiiriin kondensaattorin 52 ja vastuksen 53 kytkentäpisteessä. Navat A-A on myös kytketty integroivan piirin 55, 56 kondensaattorin 56 rinnalle.

Kuten kuvioista 4c ja 4e näkyy, liipaisupiiri 49 toimii viive-piirinä, jonka ansiosta avainnussignaali 51 (esitetty kaaviomaisesti kuviossa 4e pulssijännitteenä) osuu paluujakson alkuun hetkellä H. Signaalin V^q etureuna pitää hetkellä t4 transistorin 54 johtavana, kunnes kondensaattori 52 on varautunut niin paljon, että kondensaattori tulee johtamattomaksi. Vastuksen 55 ja kondensaattorin 56 muodostama integroiva piiri aiheuttaa lisäviivettä hetkeen t^ asti, jolloin tyristori 25 avainnetaan johtamaan.

Paluujakson alussa, hetkellä t,-, avainnussignaali 51 Hipaisee tyristorin 25 ja kytkimen 24 johtamaan, jolloin resonanssipiiri 26 irtautuu lähteestä B-. Samalla juovakytkin 31 aukeaa ja muodostaa resonanssipaluupiirin. Kuten kytkimen 24 virrasta (i^, kuvio 4g) näkyy, resonanssipiiri 26 suorittaa yhden kokonaisen värähtelyjakson aikavälillä t^-t^, joka sisältää koko paluujakson.

Paluujakson t^-t^ aikana resonanssipiirin 26 kondensaattoriin 28 varastoitunut energia siirtyy resonoivaan paluupiiriin ja paluu-muuntajaan 45 kytkettyihin kuormituspiireihin. Pian paluujakson päättymisen jälkeen (kuvio 4g) kytkimen 24 virta i2^ pyrkii vaihtamaan suuntaansa ja antaa diodille 19 estosuuntaisen esijännitteen. Kun avainnussignaaleja 51 ei tule, tyristori 25 ei johda, ja kytkin 24 aukeaa lähellä hetkeä t^. Täten resonanssipiirin 26 virta kommutoi kytkimen 24 lähellä hetkeä t?.

Kun kytkin 24 ei johda, sen jännite V24 on suunnilleen sama kuin resonanssipiirin 26 kondensaattorin 28 jännite. Paluujakson alussa, hetkellä t^, tulovirta i^ on varannut kondensaattorin 28 huippujännitteeseen (kuvio 4f). Resonanssipiirin 26 yhden koko naisen värähdysjakson jälkeen, hetkellä t^, energiaa on siirtynyt piiristä 26. Kondensaattorin 28 jännite on nyt alemmalla tasolla v2. Seuraavan juovajakson aikana kondensaattori 28 varautuu taas huippu-jännitteeseensä V^.

Resonanssipiirin 26 värähtelytaajuus voidaan valita noin kaksi kertaa vaakapaluutaajuuden suuruiseksi, jolloin sen yhden väräh- 6 70103 dysjakson aikana energiaa siirtyy resonoivaan paluupiiriin. Jos kytkimenä 24 käytetään tyristoria (SCR) eikä ITR-tyyppistä kytkintä, resonanssipiirin 26 värähtelytaajuus voidaan valita suunnilleen samaksi kuin vaakapaluutaajuus. Kun käytetään vain tyristoria, virrassa ±24 tapahtuu vain puolet värähtelyn jaksosta, jonka aikana energiaa siirtyy paluupiiriin, jolloin tyristorin huipusta-huippuun jännite kasvaa tyristorin ollessa johtamattomana.

Kytkimen 31 virta i^ on esitetty kuviossa 4h. Kun kaksisuuntainen kytkin 24 on auki aikavälillä 3uovakytkimen virta i^ on tulovirran i^ ja poikkeutusvirran i^ algebrallinen summa. Juova-jakson lopussa, hetkellä t,., kun juovapäätetransistori 35 johtaa, tulovirta i^ ja poikkeutusvirta i^2 virtaavat vastakkaisiin suuntiin kytkimessä 31. Positiivinen huippuvirta +1^ on pienempi kuin negatiivinen huippuvirta -I2· Transistorin 35 resultoiva kollektorivirta on siis pienempi verrattuna tavanomaiseen transistoroituun vaaka-poikkeutuspiiriin.

Kuviossa 3 on esitetty esillä olevan keksinnön mukaisen vaa-kapoikkeutuspiirin toinen suoritusmuoto 30. Napojen 121 ja 122 väliin on kytketty jännitelähde B+, jonka jännitteen suuruus on esimerkiksi VQ. Tasajännite voidaan saada esim. tasasuuntaamalla ja suodattamalla verkkojännitettä (ei esitetty). Napaan 121 on kytketty maapaluunapa 153, joka on yhteinen verkkonavan kanssa.

Juvapääteaste 29 on sähköisesti erotettu verkosta muuntajalla 145. Pääteasteen 29 maapaluunapaa on merkitty viitenumerolla 154. Muuntaja 145 voi olla esimerkiksi juovapäätemuuntaja, jossa on suorakulmainen sydän 245.

Juovapääteaste 29 (kuvio 3) on kytketty muuntajan 145 toisio-käämiin 145c. Toision 145c yksi napa on kytketty juovakytkimeen 31 ja resonanssipaluupiiriin 152. Ension 145a yksi napa on kytketty resonanssipiirin 26 kondensaattoriin 28. Käämin 145a toinen napa on kytketty kytkimeen 24. Suurjännitekäämiin 145b on kytketty suurjän-nitekuorma. Vaikka käämit 145a-145c ovatkin kuviossa 3 rinnatusten hyvän magneettisen kytkennän aikaansaamiseksi niiden välille, ne voidaan käämiä toistensa ympärillekin.

Resonanssipiiri 26 on kytketty magneettisesti eikä johtavasti (muuntajalla 145) resonanssipaluupiiriin ja juovapääteasteen 29 juovakytkimeen .

Kun kytkin 24 johtaa paluujakson aikana, energiaa siirtyy muuntajan 145 magneettikentän kautta resonanssipiiristä 26 resonans-

II

7 701 03 sipaluupiiriin ja muihin magneettisesti kytkettyihin kuormiin, esim. suurjännitekuormaan R . Koska juovapääteaste 29 on kytketty toisio-käämiin, ainoa toisiokäämissä 145c ja juovakytkimessä 31 kulkeva virta on se suhteellisen pieni virta, joka tarvitaan itse juovapää-teasteessa tapahtuvien häviöiden korvaamiseen. Ensiökäämissä 145a virtaa sen sijaan suhteellisen suuri tasavirta, joka edustaa kaikkia ensiöön 145a magneettisesti kytkettyjen kuormituspiirien tasa-virtoja.

Koska käämiin 145a syntyy heijastunut juovajännite, kondensaattorin 28 varausjännite aikavälillä t^-t^ (kuvio 4f) ei enää ole samanlainen kuin aaltomuoto 128. Pikemminkin se on samanlainen kuin aaltomuoto 128a tai 128b riippuen heijastuneen juovajännitteen tarkastaa arvosta ja syöttöjännitteen B+ arvosta.

Navan 122 ja kytkimen 24 väliin kytketty tulokuristin 123 voi olla joko erillinen sähköinen komponentti taikka (kuvio 3) muuntajan 145 käämi. Kun kuristin 123 sijoitetaan käämejä 145a-145c vastapäätä olevaan haaraan, suhteellisen suuri vuotoinduktanssi erottaa kuristimen muista käämeistä. Verkkoerotus voidaan myös saada aikaan käyttämällä erillistä tulomuuntajaa tulokuristimena.

Kuvion 3 piirissä on otettu huomioon myös yhdistetty verkkoja pienjänniteakkukäyttö. Tasasuunnattu verkkojännite voidaan kytkeä napoihin 121 ja 122, kun taas akkujännite voidaan kytkeä suoraan kondensaattoriin 152. Toista jännitelähdettä käytettäessä on toinen kytkettävä irti piiristä.

Claims (8)

70103 8

1. Poikkeutuspiiri, jossa on: poikkeutuskäämi: juova-kytkin, jossa on ohjauselektrodi ja joka johtavana ollessaan kehittää poikkeutuskäämiin juovavirran; poikkeutuskäämiin kytketty paluukapasitanssi, joka muodostaa ensimmäisen resonanssi-piirin (32,34) paluujakson aikana juovakytkimen ollessa johtamaton; ensimmäinen resonanssipiiri; kuormituspiiri, joka on kytketty ensimmäiseen resonanssipiiriin, joka siirtää energiaa tähän kuormituspiiriin paluujakson aikana; ja syöttöenergia-lähde; toisen kondensaattorin (28) sisältävä toinen resonanssi-piiri (26), joka ottaa energiaa mainitusta lähteestä (-Vg) varastoi sen ja syöttää energiaa ensimmäiseen resonanssipiiriin (32,34) ja muodostaa virran, joka vastustaa juovajakson lopun aikana juovakytkimessä kulkevaa virtaa; ja toiseen resonanssi-piiriin (26) kytketty toinen kytkinlaite (24), joka aiheuttaa toisessa resonanssipiirissä resonanssivirtavärähtelyn ja aloittaa paluujakson; tunnettu siitä, että toinen kytkinvä-line (24) aloittaa mainitun resonanssivirtavärähtelyn toisessa resonanssipiirissä (26) paluujakson aikana, että toiseen kondensaattoriin (28) varattu energia siirretään ensimmäiseen resonanssipiiriin (32,34) ennen kuin toisessa kondensaattorissa (28) tapahtuu napaisuuden kääntymistä resonanssivirtavärähtelyn aikana, ja että toisessa resonanssipiirissä (26) sinä aikana kulkeva virta (ig) kun lähteestä (B+, B-) otetaan energiaa saa aikaan virran (± ^ ^) laskun juovakytkimestä (30) juovajakson (t^-t^) lopun lähellä maksimaalisen kytkinvirran ( + 1^) pienentämiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen piiri, tunnettu siitä, että toisessa kuormituspiirissä on paluumuuntaja (45,145).

3. Patenttivaatimusten 1 tai 2 mukainen piiri, tunnet-t u siitä, että toisessa resonanssipiirissä (26) kulkeva virta kommutoi toisen kytkinlaitteen (24).

4. Patenttivaatimusten 1-3 mukainen piiri, tunnettu siitä, että syöttöenergialähde on virtalähde (-VQ, 23; +Vg, 123).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen piiri, tunnettu siitä, että ko. virtalähteessä on tasajännitelähteeseen (-Vg; -+Vq) kytketty induktanssi (23; 123). Il 9 70103

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen piiri, tunnettu siitä, että siinä on muuntaja (145), jonka ensimmäinen käämi (123) on kytketty toiseen resonanssipiiriin (26) ja jonka toinen käämi (145c) on kytketty ensimmäiseen resonanssipiiriin (32,34).

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen piiri, tunnettu siitä, että ko. kuormituspiirissä on muuntajan (145) suurjänni-tekäämi (145b).

8· Patenttivaatimuksen 1 mukainen piiri, tunnettu siitä, että toisen resonanssipiirin (26) resonanssivärähtely-taajuus on noin kaksi kertaa niin suuri kuin ko. resonanssi-paluuvärähtelytaajuus. 10 p , 701 03