HUT64660A - High-voltage transformer for television receiver - Google Patents

Description

A találmány tárgya egy, az 1. szabadalmi igénypont szerinti nagyfeszültségű transzformátor. Egy ilyen transzformátor ismert a DE-OS 35 14 308 sz. német szabadalmi leírásból. Az ilyen transzformátorok a televízió vevők számára nagyságrendileg 25 kV feszültséget állítanak elő.

A nagy képernyőjű televízió vevőknél, például a 16:9 formátumú, vagy egy 85 cm képátlójú képcsőnél, nagyobb feszültségekre, nagyságrendileg 35 kV feszültségre van szükség. Az ilyen nagyfeszültségű transzformátoroknak elkerülhetetlenül nagyobb a vesztesége, ami miatt a melegedés nagyobb, és a hőelvezetés miatt szükséges geometriai méretek megnövekszenek.

A találmány célkitűzése annak a feladatnak a megoldása, hogy az ilyen nagyfeszültségű transzformátoroknál fellépő veszteséget lecsökkentsük. Ezt a célkitűzést a • 4 találmány szerint az 1. igénypontban leírt jellegzetességekkel értük el. A találmány előnyös kiviteli alakjai az aligényponyokban vannak körülírva.

A találmányt elsősorban az ilyen transzformátoroknál fellépő veszteségfajták analízisére alapozzuk. Az első veszteségfajtát a ferritveszteségek adják, amelyek a mag átmágnesezésekor a hiszterézisgörbe által képezett területnek felelnek meg. Az ilyen veszteségeket csak egy jobb minőségű ferritanyag révén lehet csökkenteni. Egy második veszteségfajtát a rézveszteségek képezik a huzal ohmos ellenállása és a szkínhatás által. Egy harmadik veszteségfajtát képeznek a nagyfeszültségű egyenirányító diódákban keletkező veszteségek, mégpedig a nyitóirányú maradékfeszültség és nyitóirányú áram, a záróirányú feszültség és a visszáram, valamint az átkapcsolási veszteségek a záróirányból a nyitóirányba való átkapcsoláskor, és fordítva. Egy negyedik veszteségfajtát képeznek a dielektromos veszteségek, amelyet az általában egy kiöntőgyanta által képezett dielektrikumban fellépő eltolási áramok okoznak. Az első három veszteségfajtánál lefelé korlátáink vannak, különösen technológiai okokból, és a rendelkezésre álló építőelemek miatt. A találmány a továbbiakban a negyedik veszteségfajtával foglalkozik. A találmány a következő megfontoláson alapul. A dielektromos veszteségek különösen a primer tekercs és a szekunder tekercs vagy nagyfeszültségű tekercs közötti tartományban lépnek fel, mivel itt keletkeznek a legnagyobb feszültségkülönbségek. Ha tehát sikerül ezt a tartományt úgy kiképezni, hogy az a legmesszebbmenőkig elektromos mező mentes maradjon, a dielektromos veszteségeket jelentősen lecsökkenthetjük. A találmánynál ezt ténylegesen az impulzus feszültségeknek egy különösen előnyös elosztása révén érjük el a primer tekercsen és a szekunder tekercsen olymódon, hogy a fenntnevezett tartományban a primer tekercsen és a szekunder tekercsen az impulzusok körülbelül azonos amplitúdójuak és polaritásnak. Ekkor gyakorlatilag eltűnik az impulzusfeszültségek közötti különbség a két tekercsen, így a kívánt módon egy elektromos mező mentes teret érünk el, és a dielektromos eltolási áramok által keltett veszteségeket messzemenően el tudjuk kerülni. A találmány egy jelentős előnye abban van, hogy az elektromos tér mentes teret nem járulékos eszközökkel, hanem csak az egyébként is szükséges alkatrészek egy ügyes elrendezése révén éljük el. A tekercseket körülvevő dielektrikum dielektromos eltolási áramainak a lecsökkentése révén ezen kívül az előállított feszültségek felharmonikus tartalmát is lecsökkenjük. Ezáltal kisebb sajátrezonancia lép fel, amelyet egyébként az eltolási áramok váltanak ki. A felharmónikusoknak ez a lecsökkenése a belső ellenállás megjavulását, és ezen kívül a transzformátornál keletkező akusztikus zajok lecsökkenését váltja ki. Összességében a tekercseket körülvevő anyagot, előnyösen a kiöntőgyantát is kevésbé terheljük.

·«

A továbbiakban a találmányt a rajzok segítségével magyarázzuk el. Az

1. ábra egy, a találmány szerinti nagyfeszültségű transzformátor szerkezeti felépítését, és a

2. ábra egy, az 1. ábra szerinti transzformátor helyettesítő kapcsolását mutatja.

A leírásban a továbbiakban csak a transzformátoron fellépő impulzus feszültségekkel foglalkozunk. A fellépő egyenfeszültségeket nem vesszük figyelembe, mivel ezek nem keltenek dielektromos eltolási áramokat, és ezáltal veszteségeket.

Az 1. ábrán az 1 magon helyezkedik el a 7 csévetest, amely a 3 primer tekercset hordozza. A 3 primer tekercs hat rétegből áll. Az alsó rétegnél a tekercs végét a +UB feszültségre kapcsolt b kapocsra kötöttük. A tekercs végét a felső rétegnél a d kapocsra és a 13 kapcsoló tranzisztorra kötjük, amelyet a c kapcson egy Z sorfrekvenciás kapcsolófeszültséggel vezérelünk. A b kapcson az impulzusfeszültség nulla értékű. A d kapcson az impulzusfeszültség megegyezik a +1200 Volt visszafutásifeszültség teljes értékével. Az impulzusfeszültség ezáltal a b kapcson levő nulla értékről a d kapcson levő maximális értékig menetről menetre folyamatosan növekszik. Ez azt jelenti, hogy az impulzusfeszültség a 3 tekercs felső meneteinek tengelyirányában körülbelül 16%-al csökken, és a felső tekercs felső sorának a jobb oldalán +1000 Volt értékű. Az impulzusfeszültség tehát a 3 tekercs felső rétegében a 7 csévetest tengelye mentén messzemenően állandó, és 1100 Volt közepes értékű.

A 3 tekerccsel ellátott 7 csévetest felett helyezkedik el a 2 kamrás csévetest, amely összesen 16 darab, 8 falak által képezett Ka - Kp kamrákból áll, amelyeket a 4 szekunder tekercs vagy nagy feszültségű tekercs 4a - 4p résztekercsei töltenek ki. Az első 4a résztekercs felső sorának a tekercsvégét földre kötjük. Minden K kamra alján levő tekercsvéget egy-egy 6 nagyfeszültségű dióda anódjával kötjük össze, amelyeknek a katódját a következő 4 résztekercs felső végén levő tekercs végével kötjük össze. A Kp kamrában levő utolsó 4p résztekercs alján levő tekercsvég képezi a nagyfeszültségű kapcsot. A teljes 4 szekunder tekercs tekercselése a Kp kamra alján kezdődik. Mivel minden szomszédos kamra között egy-egy 6 dióda van, az összesen 16 darab K kamra esetében 15 darab 6 dióda van. Az a kapcson egy 32 kV értékű UH nagyfeszültség keletkezik. Ezeknél a feltételezett értékeknél minden egyes K kamra alján egy-egy +1100 Volt értékű impulzus adódik, amely minden kamránál azonos értékű. A 4 tekercs felső végén -1300 Volt értékű impulzus adódik.

A 3 tekercs felső sora mentén ezáltal a legmesszebbmenően állandó, +1100 Volt amplitúdójú impulzusok keletkeznek. Másrészről, amint azt leírtuk, a 4 nagyfeszültségű tekercs révén, a 3 tekercshez rendelt tartományban, tehát a kamrák alsó végein levő • · · · ·r · • · * » · 11« « ····» · * · « ···· «4 *4·· tartományban szintén állandó +1200 Volt amplitúdójú impulzusok keletkeznek. A 3 tekercsen és a 4 tekercsen levő impulzusok ezen kívül egyidejüek. A 3 tekercsen levő impulzus, és a 4 tekercsen levő impulzusok között ezáltal gyakorlatilag nincs feszültségkülönbség, így az F pontvonallal jelölt területen villamos tér mentes tér keletkezik.

Bár a 4 tekercsek felső végén levő impulzusok az elektromos mező mentes tér szempontjából rossz, negatív polaritásnak, az ott keletkező impulzusok azonban a 3 primer tekercstől olyan távolságban vannak, hogy nem keltenek lényeges eltolási áramokat a dielektrikumban.

Az első 4a tekercs felső végét földeljük, és ezáltal nincs impulzus feszültsége, míg másrészről az utolsó 4p tekercs alsó végének, amely a képcső kapacitásán keresztül földelődik, szintén nincs impulzus feszültsége. Ennek a két tekercsnek a feszültségviszonya tehát más, mint a többi 4b - 4o tekercseké. Annak érdekében, hogy az impulzus feszültségek kívánt amplitúdó viszonyait ebben a tartományban is előállítsuk, előnyös, ha a Ka és Kp tekercseket a többi tekerccsel szemben csak félig tekercseljük meg. A 3 primer tekercset előnyösen Litze huzalból tekercseljük, abból a célból, hogy a szkínhatás következtében fellépő veszteségeket alacsony szinten tartsuk.

A 2. ábra az l. ábrához tartozó helyettesítő képet mutatja. Az UH nagyfeszültségen levő a kapocsra kapcsolódik a 14 kondenzátor, amelyet alapvetően a 15 képcső anód bevonata alkot. A 6b dióda megfelel tehát az l. ábrán levő első diódának, a Ka kamra alja és a Kb kamra felső végén levő tekercsvég között. Az utolsó 6p dióda megfelel a Ko kamra tekercsének az alsó vége, és az utolsó Kp kamra tekercsének felső vége között levő diódának.

Az is lehetséges, hogy a 3 primer tekercset több résztekerccsé osszuk fel, amelyek az l magon axiális irányban egymás mellett fekszenek, és a b és d kapcsok közé párhuzamosan kapcsoljuk. Általában a 3 primer tekercs felső sora mentén az amplitúdó axiális irányban különböző. Ezt azáltal vehetjük figyelembe, hogy a Ka - Kp tekercseket ennek megfelelően külöbözőképpen töltjük fel, úgy, hogy a 4a - 4p résztekercsek impulzusai a kamra alján ennek megfelelően rendre különböző amplitúdójuak. A 4 résztekercsekkel rendelkező K kamrák töltési tényezője ekkor a 7, 2 csévetestek bal oldalától a jobb oldaláig úgy csökkenne le, mint ahogy a 3 tekercs felső sorában az impulzusok amplitúdója csökken, az l. ábrán tehát +1200 Voltról 1000 Voltra.

Claims (10)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Nagy feszültségű transzformátor televízió vevőkészülék számára, amely egy primer tekerccsel (3) és egy felette elhelyezett szekunder tekerccsel (4) rendelkezik, amelynek a rész-tekercsei (4a - 4p) egy kamrás csévetest (2) kamráiban (K) fekszenek, és amelyeket egymással diódákon (6) keresztül kötöttünk össze, azzal jellemezve, hogy a primer tekercset (3) és a szekunder tekercset (4) oly módon osztottuk fel, és oly módon irányítottuk, hogy a tekercsek (3, 4) egymás felé néző tartományaiban körülbelül azonos amplitúdójú és polatitású impulzusok adódnak, és a tekercsek (3, 4) között közelítőleg egy villamos mező mentes tér képződik.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti transzformátor azzal jellemezve, hogy a primer tekercset (3) réteges tekercsként, több egymás felett fekvő réteggel képezzük ki, az alsó réteg tekercsvége (b) a tápfeszültség (UB) csatlakozójára, és a felső réteg tekercsvége (d) egy periodikus kapcsoló (13) csatlakozójára való kötve.
3. 3. A 2. igénypont szerinti transzformátor azzal jellemezve, hogy a résztekercseket (4a - 4p) úgy irányítjuk, hogy minden egyes kamra (K) alján levő tekercsvégen egy pozitív irányítottságú impulzus található.
4. 4. A 3. igénypont szerinti transzformátor azzal jellemezve, hogy a kamrák (K) és résztekercsek (4a - 4p) számát akkorára méretezzük, hogy az egy kamra (K) alján levő pozitív irányítottságú impulzus körülbelül azonos amplitúdójú, mint a primer tekercs (3) felső rétegénél levő pozitív irányítottságú impulzus.
5. 5. Az 1. igénypont szerinti transzformátor azzal jellemezve, hogy minden egyes dióda (6) anódja egy kamra (K) alján levő tekercsvégre, és a katódja a következő kamra (K.) résztekercsének (4) a felső rétegén levő tekercsvégére van kötve.
6. 6. Az 1. igénypont szerinti transzformátor azzal jellemezve, hogy a szekunder tekercs (4) kezdete képezi a nagyfeszültséget (UH) szolgáltató csatlakozót (a).
7. 7. Az 1. igénypont szerinti transzformátor azzal jellemezve, hogy a primer tekercs (3) több, párhuzamosan kapcsolt résztekercsből (3a - 3c) áll, amelyek a csévetest (2) tengelyének irányában egymás mellett fekszenek.
8. 8. Az 1. igénypont szerinti transzformátor azzal jellemezve, hogy a transzformátort dióda elválasztású transzformátorként képezzük ki.
9. 9. Az 1. igénypont szerinti transzformátor azzal jellemezve, hogy a kamrákat (K) a résztekercsekkel különbözőképpen töltjük meg oly módon, hogy minden egyes kamra alján ♦

   levő impulzus körülbelül azonos amplitúdójú, mint a primer tekercs (3) szomszédos tekercsének az impulzusa.
10. 10. Az 1. igénypont szerinti transzformátor azzal jellemezve, hogy az első (Ka) és az utolsó kamrát (Kp) a résztekercsek (4) a többi kamrához (Kb - Ko) képest csak félig töltik meg.