FI70763C - Baogurladdningsskydd foer katodstraoleroer - Google Patents

Description

r«W71 Γβ1 KUULUTUSJULKAISU

<Ί1' UTLÄGGNINGSSKRIFT /U/OO

ίβ|ΐΙ| C (45) - -Ity ' p-t·.·:". ’l-t CG 10 1000 (51) Kv.lk.4/lnt.CI.* H 02 H 9/00 // H 01 J 29/98 g y q |^| | __ FINLAND (21) Patenttihakemus — Patentansftkning 79291 1 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 19 · 09 · 79 (H) (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 19.09.79 (41) Tullut Julkiseksi — Blivlt offentlig 27.03.80

Patentti- ja rekisterihallitus /44) Nähtäväkslpanon ja kuul.julkaisun pvm. — _/· p,

Patent- oeh registerstyrelsen ' ' Aruökan utlagd och utl.skrlften publicerad /b . UO. öb (86) Kv. hakemus — Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begird prioritet 26.09.78 USA(US) 9^6017 (71) RCA Corporation, 30 Rockefeller Plaza, New York, N.Y. 10022, USA(US) (72) Gerhard Forster, Wurenlos, Sveitsi-Schweiz(CH) (7^0 Oy Kolster Ab (5^) Katod isadeputken kaaripurkaussuoja - Bägurladdningsskydd för katodstra-lerör Tämä keksintö liittyy virtapiiriin katodisädeputken kaari-purkausvirran pienentämiseksi, jossa piirissä on katodisädeputki; katodisädeputken äärianodikapasitanssi, jossa on korkeajännite-napa ja matalajännitenapa; elektronitykkirakenne, jossa on ääri-anodikapasitanssin korkeajännite levyyn kytketty anodi, syöttö-piiristö, jossa on videon ulostulopiiri, joka on kytketty elektro-nitykkirakenteen toisiin elektrodeihin, jolloin matalajännitenapa on hajakapasitanssin avulla kytketty yhteiseen paluuvirta-napaan syöttöpiiristössä.

Katodisädeputkissa syntyy elektronisuihkujen kiihdytyspo-tentiaali tai äärianodijännite tasasuuntaamalla vaihtovirtaa ja yhdistämällä tasasuunnattu jännite katodisädeputken äärianodina-paan. Äärianodinapa liitetään katodisädeputken vaipan sisäpuoliseen johtavaan äärianodipinnoitteeseen. Sisäpuolinen pinnoite muodostaa äärianodikapasitanssin yhden elektrodin.

Ulkopuolinen johtava pinnoite muodostaa toisen elektrodin, joka toimii äärianodivirran maapaluunapana.

70763

Elektronitykin anodielektrodi on yhdistetty johtavaan sisäpinnoiteeseen, yleensä jousiliittimien avulla. Äärianodin kiih-dytyspotentiaali toimii anodielektrodin syöttöjännitteenä. Katodi-sädeputken ulkopuolinen syöttöpiiristö kehittää syöttöjännitteen muille elektrodeille, kuten kuvapinta-, hila- sekä katodielekto-deille. Katodisädeputken kannassa olevat kytkinkantatapit kytkevät elektronitykkien elektrodit syöttöjännitteisiin asianomaisen istukan kautta.

Istukka, jonka tarkoituksena on yhdistää syöttöjännitteet katodisädeputken kytkinkantatappeihin, saattaa myös käsittää yhden tai useampia purkausvälejä, joista kukin on kytketty kantatappi-liittimen ja maapaluunavan väliin. Tällaiset purkausvälit johtavat virtaa, kun jännite tietyssä liittimessä ylittää ennaltamäärätyn arvon, niin että liittimeen yhdistettyjen virtapiirien osat suojataan. Tyypillinen johtavan ulkopinnoitteen naparakenne voi käsittää U:n muotoisen kuparilankapunoksen, joka on tiiviisti puristettu katodisädeputkivaipan johtavan ulkopinnoitteen yli. Yksi tai useampi kuparilanka yhdistää pitkin kuparipunosta olevat eri pisteet istukan paluumaadoituskantatappiin. Istukan paluumaadoitus-napa on myös kytketty syöttövirtapiiristön yhteiseen paluumaadoi-tusvirtanapaan, tai rungon maadoitusnapaan, jos syöttövirtapii-ristöllä ja rungolla on yhteiset maadoitusvirtapaluut.

Katodisädeputken kaaripurkauksen aikana voi äärianodika-pasitanssin poikki kulkeva äärianodijännite kytkeytyä yhteen tai useampaan kytkinkantatappiin, niin että syöttöpiiristö ja muu pii-ristö, joilla on yhteiset paluuvirtakanavat, joutuvat suhteellisen matalaimpedanssisesta äärianodikapasitanssilähteestä tulevien ylijännitteiden alaisiksi. Johtuen rungossa ja syöttöpiiristössä virtaavista suhteellisen vahvoista kaaripurkausvirroista sekä kehittyneistä ylijännitteistä saattavat herkät puolijohdelaitteet vahingoittua.

Tavanomaiset kaaripurkaussuojamenetelmät käsittävät kaari-purkausvirran kytkemisen sivuun syöttöpiiristössä, suoraan ääri-anodin paluumaadoitusnapaan, purkausraon kautta, joka on kytketty katodisädeputken kantatappiliittimiin. Kuten yllä on mainittu, voidaan sellaiset purkausraot kytkeä katodisädeputken istukkaan.

Eri kantatappien ja syöttövirtapiiristön väliin voidaan myös 3 70763 kytkeä suhteellisen korkeaimpedanssiset vastukset, niin että jännite laskee vastuksen yli, kaaripurkausjännitteen rajoittamiseksi.

Kuitenkin saattaa syöttövirtapiiristössä vielä kehittyä kaaripurkausvirran värähtelyä. Äärianodin paluumadoitusnavan ja rungon tai syöttövirtapiiristön välinen hajakapasitanssi saattaa saada aikaan istukan paluumaadoitusnavasta vaihtovirtatien, jonka impedanssi on riittävän alhainen pitääkseen yllä suhteellisen suuria ja haitallisia kaaripurkausvirran heilahteluja. Tällaiset heilahtelut olisi olennaisesti vaimennettava.

Keksinnön mukaisesti virranvaimennusvastus on kytketty suoraan matalajännitenavan ja yhteisen paluuvirtanavan väliin rinnakkain hajakapasitanssin yli, jolloin virranvaimennusvastuk-sen arvo valitaan siten, että se integroi hajakapasitanssin yli olevan jännitteen kaaripurkausvirtojen taajuuksilla värähtelyjen vaimentamiseksi syöttöpiiristössä katodisädeputken kaaripurkauk-sen aikana.

Kuvio 1 esittää osittaisena kaavakuvana keksintöön liittyvää katodisädeputkea, kuvio 2 esittää kuvion 1 rakenteeseen liittyvää ekvivalent-tipiiriä ja kuviot 3 ja 4 esittävät kaaripurkausvirran aallonmuotoja, jotka liittyvät kuvion 1 rakenteeseen ja kuvion 2 sähkökaavioon.

Kuten osittain kaavamaisessa kuviossa 1 esitetään, käsittää televisoon,esimerkiksi, kuuluva katodisädeputki 21 vaipan 22, johtavan sisäpinnoitteen 23 sekä johtavan ulkopinnoitteen 24. Pinnoitteet 23 ja 24 muodostavat äärianodikapasitanssin 40 levyt tai elektrodit. Televisiovastaanottimen toimiessa syntyy äärianodikapasitanssin 40 poikki korkeajännitteinen kiihdytyspotentiaali. Vaihtovirtajännite, kuten ei-näkyvässä paluumuuntajassa kehittyvä, tasasuunnataan ja kytketään sisäpinnoitteeseen 23 tavanomaisen äärianodikorkeajännitenaparakenteen 25 kautta.

Katodisädeputken 21 ympärillä on metallivanne 42 räjähdys-vaaran vähentämiseksi. Vanteen ja johtavan ulkopinnoitteen 24 välille on kytketty rinnakkain vastus 43 ja kondensaattori 44, jotka on viritetty vaihtovirtasyöttöjohdon taajuuteen, esimerkiksi 50 ja 60 Hz. Tämä rinnakkaiskytkentä suojaa vaihtovirtajohtoa vaarallisilta sähköiskuilta.

4 70763

Katodisädeputken vaipan 22 kaulaosaan 27 on sijoitettu tavanomainen elektronitykki 26. Jousiliitin 29 kytkee sisäpinnoit-teen 23 elektronitykin 26 anodielektrodiin 28. Anodielektrodi 28 saa syöttöjännitteensä äärianodin korkeajännitteestä.

Elektronitykin 26 muiden elektrodien, kuten fokusointi- ja kuvapintaelektrodien, syöttöjännitteet kytketään kantatappien kautta katodisädeputkeen ja muihin televisiovastaanottimen osiin liittyvästä syöttöpiiristä. Kuten kuviossa 1 esitetään, on esimerkiksi katodielektrodin 30 syöttöjännite kytketty katodikantatapin 31 ja sopivan istukan (ei näkyvissä) kautta videoulostulon syöttöpiiristä 32, joka on kuvattu vain osittain.

Videoulostulopiiriin kuuluu ohjaintransistori 33, joka on kytketty vastuksen 34 kautta tasavirtalähteeseen +VB* Videon sisään-tulosignaalit on kytketty transistorin 33 kantaan tavanomaisesta videokäsittelypiiristä, jota ei ole kuvattu. Katodin ohjainsignaa-lit transistorin 33 kollektorista kytketään vastuksen 35 kautta katodin kantatappiin 31. Syöttövirtapiirin 32 pääte kantatappiin 31 voi olla tavanomainen ja sitä esittää yleisesti juotospääte C.

Transistorin 33 emitteri on kytketty vastuksen 41 kautta syöttövirtapiiristön 32 yhteiseen maadoituspaluuvirtanapaan S. Sellainen yhteinen paluunapa S voidaan sijoittaa runkoon 36 tai erilliseen painopiirilevyyn, jossa painetulla piirilevyllä ja rungolla on yhteiset paluumaadoitusjohdot.

Elektrodin muut kantatapit, joita ei ole esitetty, voidaan yhdistää niiden vastaaviin syöttövirtapiireihin samalla tavoin kuin katodikantatappi 31.

Pääte C voi kuulua istukkaan (ei näy) yhdessä muiden päätteiden kanssa, jotka on kytketty katodisädeputken muihin osiin. Istukkaan voidaan myös liittää yhden tai useamman, kuviossa 1 esitetyn kaltaisen purkausvälin X-X, elementit, niin että kahden tai useamman purkausvälin maadoituspaluut on kytketty yhteiseen napaan, kuten napaan P johdon 37 kautta. Maadoitusjohdosta 37 on äärianodin johtavaan ulkopinnoitteeseen 24 ja joko kuviossa 1 esitettyyn rungon 36 maadoitukseen tai ei-näkyvään elektronitykin 26 syöttövirtapiiristön yhteisiin paluuvirtanapoihin sähköyhteys. Johtimet 38 ja 39 on luonteenomaisesti vastaavasti kytketty johdon 37 sekä ulkopinnoitteen 24 ja johdon 37 sekä rungon maadoituksen väliin. Johtimien 38 ja 39 pääterakennelmat johtoon 37, johtavaan ulkopinnoitteeseen 24 ja rungon maadoitukseen 5 70763 voivat olla tavanomaisia ja niitä markitään yleisesti kuviossa 1 vastaavilla juotosnavoilla P, A sekä yhteisellä paluunavalla S.

Katodisädeputken vaihtovirtakaaripurkaustien rungon 36 ja äärianodin ulkopinnoitteen 24 paluuvirtanavan välillä muodostaa rungon 36 ja ulkopinnoitteen 24 välinen hajakapasitanssi, jota esittävät kuviossa 1 kondensaattorit CS1 ja CS2' jotka edustavat hajakapasitanssia rungon eri osien ja ulkopinnoitteen 24 välillä.

Huolimatta siitä, että ainoastaan Cgl ja ovat näkyvis sä, jakaantuu rungon hajakapasitanssi rungon 36 koko rakenteelle ja sitä voi edustaa kondensaattori Cg virtapiirissä 45, joka esitetään kaavamaisesti kuviossa 2.

Virtapiiri 45 esittää äärianodikapasitanssin 40 purkausvirran kaaripurkausvirtateiden sähkökaaviopiiriä kaaripurkauksen aikana. Esimerkiksi saattaa elektronitykin 26 anodielektrodin 28 äärianodijännite kytkeytyä kaaripurkauksen aikaisten väärien olosuhteiden aikana muihin eri elektrodeihin, kuten fokusointielek-trodiin. Tämä äärianodijännite siirtyy sitten läheisiin kantatap-peihin ja aiheuttaa kaaripurkauksen useiden tappien välillä.

Kuten nuolet X-X kuviossa 1 esittävät, aiheuttaa kaaripur-kaus katodikantatappiin 31 sen, että purkausväli johtaa virran paluujohtoon 37. Suuri osa äärianodijännitteestä kytketyy napoihin P ja C. Ensimmäinen kaaripurkausvirta 1^ virtaa johtimeen 38, jotta äärianodin paluuvirralle olisi purkautumistie. Kuten kuviossa 2 esitetään, syntyy navasta P ulkopinnoitteen 24 päätenapaan A jännite V^. Tämä jännite syntyy sarjaankytkettyjen induktorin L^g ja vastuksen R^g impedanssin yli, jotka esittävät vastaavasti johtimen 38 induktanssia ja vastusta. RÄ edustaa navan A ja ulkopinnoitteen 24 välistä pääterakenteen vastusta, kun taas C^q, R^q ja L4Q edustavat vastaavasti äärianodikapasitanssia, vastusta ja jakautunutta induktanssia. R£g edustaa elektronitykin 26 ja sisäpinnoit-teen 23 välisen pääterakenteen välistä vastusta.

Jättämällä hetkeksi pois navan A ja rungon navan S välillä olevan vastuksen R^ vaikutuksen toimii jännite käyttöpotentiaalina kaaripurkauksen aikana, niin että syntyy toinen värähtelevä kaaripurkausvirta , joka virtaa johtimessa 39, rungossa 36 sekä 6 70763 elektronitykin elektrodin syöttövirtapiiristön maadoitusvirran paluukanavissa. Kuten kuviossa 2 esitetään, kytketään äärianodin maadoituspaluunapaan A alivaimennettu värähtelevä virta I2 haja-kapasitanssin Cg avulla. Virta I2 saa napojen P ja S välille jännitteen v2, joka kulkee sarjaimpedanssin kautta, jonka muodostavat induktori L^g ja vastus 1*39 * jotka vastaavasti edustavat johtimen 39 induktanssia ja vastusta.

Kuten kuviossa 3 esitetään, alkaa tyypillisen kaaripurkauk-sen aikana alivaimennettu värähtelevä virta I2, elektrodin kaari-purkauksen jälkeen, lähellä aikaa t^ ja jatkaa värähtelemistä useiden jaksojen ajan saavuttaen ensimmäisen maksiminsa lähellä aikaa t2 ja ensimmäisen miniminsä lähellä aikaa t^.

Värähtelevän virran I2 ollessa kuviossa 3 esitetyn kaltainen saavuttaa jännite V2 suhteellisen suuret positiiviset ja negatiiviset arvot. Positiivisen huippuarvon saa aikaan resistiivinen jännitehäviö I2, joka syntyy R.jg:n yli f sekä myös positiivinen induktiivinen jännitehäviö, joka syntyy L^gin yli, mikä johtuu esimerkiksi suhteellisen suuresta + dl2/dt virranmuutoksesta aikavälillä kuten kuviossa 3 esitetään. Suhteellisen suuren negatiivisen huippujännitteen saa myös aikaan negatiivinen induktiivinen jännitehäviö, joka syntyy I^gin yli, minkä aiheuttaa esimerkiksi suhteellisen suuri -dl2/dt virranmuutos aikavälin t2~t2 aikana.

Jännite V2 kytketään purkausvälin kautta takaisin eri kanta-tappeihin, kuten katodikantatappiin 31, eri syöttövirtapiireihin, kuten katodiohjausvirtapiiriin 32, jolloin se aiheuttaa virtapiirissä haitallisia jännityskuormia ja mahdollisesti vahingoittaa herkkiä puolijohdekomponentteja. Virran I2 kaltaisia värähteleviä virtoja saattaa virrata myös muissa virtapiireissä, joilla on rungon 36 kanssa yhteiset maadoituspaluuvirtakanavat. Näissä muissa virtapiireissä saattaa kehittyä jännitteitä, joilla jännitteen V2 tavoin on suhteellisen suuret positiiviset ja negatiiviset arvot. Herkät puolijohdelaitteet, kuten mikropiirit voivat vahingoittua, koska ne ovat erityisen vastustuskyvyttömiä merkittäville jännitteille, joiden napaisuus on normaaliin nähden vastakkainen.

Keksinnön kohteena on vaimentaa värähtelevä kaaripurkaus-virta I2, joka on kapasitiivisesti kytketty äärianodin paluuvirta- 70763 napaan A. Rungon 36 ja johtavan ulkopinnoitteen 24 välille on kytketty vastus R^, niin että se on rinnan hajakapasitanssin Cg kanssa, kuten kuviossa 2 kaavamaisesti esitetään. Vastuksen Ri vastusarvo valitaan siten, että vastus R. integroi hajakapasitanssin C yli olevan jännitteen kaaripurkausvirtojen taajuuksilla ja vaimentaa olennaisesti värähtelevää virtaa I2· Vastus R^ saataa luonteenomaisesti käsittää hiili-, hiiliyhdiste- tai metallikalvorakenteen. Vastuksen R^ päätteiden tarkka sijainti sekä johtavan ulkopinnoitteen päärakenteella että rungolla 36 saattaa suuresti vaihdella eri vastaanottimissa.

Kuten kuviossa 4 esitetään, vaimennetaan, vastuksen R. ol-lessa kytketty poikki kapasitanssin Cg, virta ^, niin että sekä +dl2/dt aikavälillä t’^-t'? että -d^/dt ajan t'2 jälkeen ovat pienemmät. Virran I2 alivaimennus eliminoituu olennaisesti, ja sekä positiiviset että negatiiviset jännitekuormat ovat olennaisesti pienemmät.

Valittujen erillisten ja jakautuneitten komponenttien tyypilliset arvot ovat suunnilleen seuraavat:

Vastus Ra : 5-50 ohmia

Vastus R^ : 22-100 ohmia (vastaanottimen ra kenteesta riippuen)

Vastus R40 : 20-200 ohmia

Vastus Rgg : alle 1 ohmi

Vastus Rgg : alle 1 ohmi

Vastus R^g : 2.7 megohmia

Kondensaattori Cg : 30-300 pF

Kondensaattori C4Q : 700-3000 pF

Kondensaattori C44 : 3900 pF

Induktori L^g, : 10 nH/cm johdinta

Claims (3)

8 70763

1. Virtapiiri katodisädeputken kaaripurkausvirran pienentämiseksi, jossa piirissä on katodisädeputki (21); katodisädeput-ken äärianodikapasitanssi (40), jossa on korkeajännitenapa (25) ja matalajännitenapa (A); elektronitykkirakenne (26), jossa on äärianodikapasitanssin (40) korkeajännitelevyyn kytketty anodi, syöttöpiiristö, jossa on videon ulostulopiiri (32), joka on kytketty elektronitykkirakenteen toisiin elektrodeihin, jolloin mata-lajännitenapa (A) on hajakapasitanssin (Cs) avulla kytketty yhteiseen paluuvirtanapaan (S) syöttöpiiristössä, tunnettu siitä, että virranvaimennusvastus (Ri) on kytketty suoraan matala-jännitenavan (A) ja yhteisen paluuvirtanavan (S) väliin rinnakkain hajakapasitanssin yli, jolloin virranvaimennusvastuksen (Ri) arvo valitaan siten, että se integroi hajakapasitanssin (Cs) yli olevan jännitteen kaaripurkausvirtojen taajuuksilla värähtelyjen vaimentamiseksi syöttöpiiristössä (32) katodisädeputken kaaripur-kauksen aikana.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen virtapiiri, tunnet-t u siitä, että vastuksen arvo on noin 22-100 ohmia.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen virtapiiri, tunnettu siitä, että kipinävälin (x-x) toinen puoli on kytketty johtavasti paaluvirtanapaan (S), ja toinen puoli on kytketty johtavasta elektronitykkirakenteeseen (26).