JP3218638B2 - 水平偏向回路 - Google Patents

水平偏向回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ用ディス
プレイ等に好適な水平偏向回路に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、コンピュータ用ディスプレイで
は、使用者の使い勝手向上や製品ラインの合理化のた
め、一台のディスプレイで種々の水平偏向周波数に対応
できるマルチスキャンディスプレイが普及しつつある。
一方、高精細化に伴い、水平偏向周波数が上昇し、マル
チスキャンに対応できる高速大出力水平偏向回路が求め
られている。最近、これに対応できるものとして、特開
平1−309569号公報に示される様に、IGBT
(Insulated GateBipolar Transister,絶縁ゲー
ト・バイポーラトランジスタ,バイポーラモードMOS
−FET)を用いた水平偏向回路が提案されている。
【0003】IGBTは、図4の(a)の構造モデル
(b)の等価回路に示す様に、等価的にMOS−FET
とバイポーラトランジスタをダーリントン接続した素子
であり、MOS−FET同様電圧駆動素子でありなが
ら、バイポーラトランジスタ同様に低いオン抵抗特性を
実現できる素子である。電圧駆動素子であるので、トラ
ンスなど周波数特性を持った部品を使用する事なく駆動
でき、マルチスキャン対応を簡単に実現できる。また、
高速スイッチング特性と低オン抵抗特性を持つので、高
速大出力偏向回路のスイッチング素子に適している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
はIGBTのテール(Tail)電流による損失増加に
ついて考慮がされておらず、たとえば水平偏向周波数6
0kHz以上で使用できないと言う問題点があった。こ
れを図2を用いて説明する。図2において、1は水平ド
ライブパルス入力端子、3はIGBTからなる水平出力
トランジスタ、5はダンパーダイオード、6は共振コン
デンサ、7は水平偏向コイル、8はチョークコイル、9
はS字コンデンサ、10はコンデンサ、11,12は電
源入力端子、13,14はバイポーラトランジスタであ
る。バイポーラトランジスタ13,14は水平出力トラ
ンジスタ(IGBT)3の入力容量を急速に充放電させる
ために設けた水平ドライブ回路を構成している。その他
は、水平出力トランジスタがIGBTである以外、一般
の水平偏向回路と同一である。図3を用いて、IGBT
のテール電流について説明する。図3において、(a)
は端子1に入力される水平ドライブパルスHD、(b)
は水平出力トランジスタ3のコレクタ電流Ic、(c)
は水平出力トランジスタ3のコレクタ電圧Vcである。
今、時刻t1で(a)の水平ドライブパルスHDが立ち上
がると、トランジスタ13がオンし水平出力トランジス
タ3のゲート容量が瞬時に充電され、水平出力トランジ
スタ3がオンする。その結果、(b)のコレクタ電流I
cが流れ始め、水平偏向電流の一部となる鋸波電流が形
成される。時刻t2で(a)のドライブパルスHDが立ち
下がると、トランジスタ13がオフし、トランジスタ1
4がオンする。この結果、水平出力トランジスタ3のゲ
ート容量が瞬時に放電し、水平出力トランジスタ3はオ
フする。同時に、共振コンデンサ6と偏向ヨーク7との
共振により(c)の水平出力トランジスタ3のコレクタ
電圧には、時刻t2とt4の間に正弦波状のコレクタパルス
(水平帰線パルス)が発生する。一方、(b)の水平出
力トランジスタ3のコレクタ電流Icは、時刻t2で一端
急速に低下した後、時刻t2からt3の間にゆるやかに減少
する。これはIGBTのバイポーラトランジスタ部に残
留キャリアがあるため、このキャリアがゆるやかに放電
するためである。この結果、時刻t2からt3に至る間に大
きな損失が水平出力トランジスタ3に発生する。この損
失は、水平偏向周波数(繰返し周波数)に比例し、水平
帰線期間に反比例するため、水平偏向周波数が上昇する
につれて極めて大きな損失となり、現状では水平偏向周
波数60kHz以上では使用できなかった。
【0005】本発明の目的は、水平偏向周波数60kH
z以上でも使用可能なマルチスキャン対応低損失高速大
出力水平偏向回路を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は、水平偏向回
路においてIGBTからなる第一の水平出力トランジス
タとMOS−FETからなる第二の水平出力トランジス
タを並列接続し、第一の水平出力トランジスタIGBT
のテール電流期間で第二の水平出力トランジスタMOS
−FETがオンになる様に第一及び第二の水平出力トラ
ンジスタを駆動することにより達成される。
【0007】
【作用】本発明の水平偏向回路では、第一の水平出力ト
ランジスタのテール電流部では、第二の水平出力トラン
ジスタ(MOS−FET)がオンになっているので、MO
S−FETがオンしている間はコレクタパルス(水平帰
線パルス)が発生しない。この結果、第一の水平出力ト
ランジスタには、テール電流とコレクタパルスの積によ
る損失が発生しない。また、第二の水平出力トランジス
タがオフになる時、コレクタパルスが発生するが、第二
の水平出力トランジスタはMOS−FETであるので、
スイッチング期間は極めて短く、電流も存在しないの
で、スイッチング損失は極めて少なく問題にならない。
【0008】この様に、本発明の水平偏向回路では水平
出力トランジスタのオン抵抗による損失はオン抵抗が小
さい第一の水平出力トランジスタ(IGBT)が負担し、
スイッチングに伴うスイッチング損失はテール電流がな
くスイッチング損失が小さい第二の水平出力トランジス
タ(MOS−FET)が負担するので、低損失高速大出力
水平偏向回路が実現できる。また、第一及び第二の水平
出力トランジスタ共に電圧駆動素子であるので、水平偏
向周波数が変化しても常に最適ドライブとなり、マルチ
スキャン対応を実現できる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。
【0010】図1は、本発明の原理を説明するための、
基本的な実施例を示す水平偏向回路の回路図である。図
1において、1は水平ドライブパルス入力端子、2は水
平ドライブ回路、3は第一の水平出力トランジスタ、4
は第二の水平出力トランジスタ、5はダンパーダイオー
ド、6は共振コンデンサ、7は水平偏向コイル、8はチ
ョークコイル、9はS字コンデンサ、10はコンデン
サ、11は電源入力端子である。第一の水平出力トラン
ジスタ3はIGBTであり、第二の水平出力トランジス
タ4はMOS−FETである。水平ドライブ回路2は、
水平ドライブパルスHDが入力されると、第一の水平出
力トランジスタ3のテール電流期間で第二の水平出力ト
ランジスタ4がオンになる様に、第一及び第二の水平出
力トランジスタ3,4を駆動する動作を行う。
【0011】次に、図5に図1に示した実施例の具体的
な回路例を示す。図5において、12,15,18は電
源入力端子、13,14,16,17はバイポーラトラ
ンジスタ、19は抵抗器、20はコンデンサ、21は入
力パルスの立上りでトリガされる。ワンショットマルチ
バイブレータである。図5において、図1の水平ドライ
ブ回路2は、バイポーラトランジスタ13,14,1
6,17、電源入力端子12,15,18、抵抗器1
9、コンデンサ20、ワンショットマルチバイブレータ
21によって構成されている。
【0012】以下、図5の動作を図6を用いて説明す
る。水平ドライブパルス入力端子に(a)の水平ドラ
イブパルスHDが入力されると、ワンショットマルチバ
イブレータ21に入力され、ワンショットマルチバイブ
レータ21からは、抵抗器19,コンデンサ20で決ま
るパルス幅のパルスが発生する。これを第二の水平ドラ
イブパルスHD’(図6の(d))とする。HD’のパルス
幅はHDのパルス幅より、水平出力トランジスタ3のテ
ール電流期間分だけ短く設定されている。HD,HD’
が立ち上がると、バイポーラトランジスタ13,16が
オンとなり、水平出力トランジスタ3,4共にオンとな
る。しかし、第一の水平出力トランジスタ3はIGB
T、第二の水平出力トランジスタ4はMOS−FETで
あるから、図6の(b),(e)に示す様にオン抵抗の違
いにより、ほとんど第一の水平出力トランジスタ3の方
に電流が流れる。時刻t5で第二の水平ドライブパルスH
D’が立ち下がると、バイポーラトランジスタ13はオ
フ、バイポーラトランジスタ14はオンとなり、第一の
水平出力トランジスタ3はオフになる。第一の水平出力
トランジスタ3はIGBTであるので、そのコレクタ電
流は時刻t5で一端急速に低下した後、時刻t5からt6の間
緩やかに減少する。この時刻t5からt6の期間がテール電
流期間である。一方、第二の水平出力トランジスタ4
は、t2までオンであるため、t5からt2の期間は水平出力
トランジスタ4に鋸波電流の大部分が流れる。時刻t2
なると、水平ドライブパルスHDが立下がり、トランジ
スタ16はオフ、トランジスタ17がオンとなり、第二
の水平出力トランジスタ4はオフになる。第二の水平出
力トランジスタ4はMOS−FETであり、スイッチン
グ時間は極めて短く、テール電流も存在しないので、ス
イッチング損失は極めて少なくなる。この結果、オン抵
抗による損失はオン抵抗が小さい第一の水平出力トラン
ジスタ3が負担し、スイッチング損失は第二の水平出力
トランジスタ4が負担するので、低損失高速大出力水平
偏向回路が実現できる。
【0013】次に、図7に本発明の水平偏向回路の第二
の実施例を示す。図7において、19’は抵抗器、2
0’はコンデンサ、21’はパルスの立ち下がりでトリ
ガされるワンショットマルチバイブレータである。図7
において、図1の水平ドライブ回路2は、バイポーラト
ランジスタ13,14,16,17、電源入力端子1
2,15,18、抵抗器19’、コンデンサ20’、ワ
ンショットマルチバイブレータ21’によって構成され
ている。
【0014】以下、図7の動作を図8を用いて説明す
る。水平ドライブパルス入力端子1に(a)の水平ドラ
イブパルスHDが時刻t1に入力されると、バイポーラト
ランジスタ13がオンとなり、第一の水平出力トランジ
スタ3がオンとなる。(b)の第一の水平出力トランジ
スタ3のコレクタ電流Isがノコギリ波状に流れ始め
る。時刻t5に水平ドライブパルスHDが立ち下がると、
バイポーラトランジスタ13はオフ、バイポーラトラン
ジスタ14はオンとなり、第一の水平出力のトランジス
タはオフとなる。第一の水平出力トランジスタ3はIG
BTであるので、そのコレクタ電流は時刻t5で一端急速
に低下した後、時刻t5からt6の間ゆるやかに減少する。
一方、ワンショットマルチバイブレータ21’からは時
刻t5で立ち上り、時刻t2で立ち下がる(f)の第二の水
平ドライブパルスHD”が発生する。この結果、第二の
水平出力トランジスタ4が時刻t5からt2の間オンし、
(e)の鋸波電流の一部であるドレイン電流ID が流れ
る。時刻t2で第二の水平出力トランジスタ4がオフする
と、(c)のコレクタパルスVcが発生するか、第二の
水平出力トランジスタ4はMOS−FETでありスイッ
チング損失は極めて少なくなる。この結果、図5と同様
の効果が得られる。
【0015】次に、図9に本発明の水平偏向回路の第三
の実施例を示す。図9において、図7との相違点は、ワ
ンショットマルチバイブレータ21の入力が、バイポー
ラトランジスタ14のコレクタに接続された電流検出抵
抗29に接続されている点とワンショットマルチバイブ
レータ21が入力パルスの立上りでトリガされるタイプ
に変わっている点である。図9の動作を図10を用いて
説明する。図9では、第二の水平出力トランジスタ4を
オンさせる(f)の水平ドライブパルスHD”を、第一
の水平出力トランジスタ3がオフする時に流れるゲート
容量放電電流をタイミングパルスとして利用している。
この時、電流検出抵抗29には(g)の電圧Vsが発生
するので、これをワンショットマルチバイブレータ21
に入力する事により、水平ドライブパルスHD”を作成
している。その他の動作及び効果は図7と同様である。
【0016】次に、図11に本発明の水平偏向回路の第
四の実施例を示す。図11において、22はワンショッ
トマルチバイブレータ、23は電源入力端子、24はコ
ンデンサ、25,26は抵抗器、27はコンデンサ、2
8はトランジスタである。図11の回路は、図3の回路
の改良形であり、水平偏向周波数の変化範囲が大きい場
合に適している。全体の動作は図3と同様であるので、
図6を用いて動作を説明する。図6において(d)の第
二の水平ドライブパルスHD’のパルス幅は、水平偏向
周波数が大きく変化する場合、それに追従する必要があ
る。そこで図11では、ワンショットマルチバイブレー
タ21のパルス幅をトランジスタ28のベース電圧で制
御できる構成としている。そして、ワンショットマルチ
バイブレータ22と抵抗26とコンデンサ27は周波数
電圧変換回路を構成しており、水平偏向周波数が上昇す
ると出力電圧が低下する特性をしている。従って、水平
偏向周波数が上昇して、(a)の水平ドライブパルスH
Dのパルス幅が減少するとそれに追従して(d)の第二
の水平ドライブパルスHD’のパルス幅も減少するの
で、常に図5に示すタイミング関係が維持され、水平偏
向周波数の変化範囲が大きい場合でも問題なく動作させ
る事ができる。その他の動作及び効果は図3と同様であ
る。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、水平偏向回路において
IGBTからなる第一の水平出力トランジスタとMOS
−FETからなる第二の水平出力トランジスタを並列接
続し、第一の水平出力トランジスタのテール電流期間で
第2の水平出力トランジスタがオンとなる様に第一及び
第二の水平出力トランジスタを駆動する様に構成したの
で、マルチスキャン対応で低損失高速大出力水平偏向回
路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の水平偏向回路の回路図、
【図2】従来の水平偏向回路の回路図、
【図3】図2の動作を説明するための波形図、
【図4】IGBTの構造モデルと等価回路図、
【図5】本発明の水平偏向の第一の実施例の回路図、
【図6】図5の動作を説明するための波形図、
【図7】本発明の水平偏向の第二の実施例の回路図、
【図8】図7の動作を説明するための波形図、
【図9】本発明の水平偏向の第三の実施例の回路図、
【図10】図9の動作を説明するための波形図、
【図11】本発明の水平偏向の第四の実施例の回路図。
【符号の説明】
1…水平ドライブパルス入力端子、2…水平ドライブ回
路、3…IGBT、4…MOS−FET、5…ダンパー
ダイオード、6…共振コンデンサ、7…水平偏向コイ
ル。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 3/16 H04N 3/27

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水平発振回路と、水平発振回路に接続さ
    れた水平偏向ドライブ回路と、水平偏向ドライブ回路
    に接続された水平偏向出力回路を備えた水平偏向回路
    において、 前記水平偏向出力回路は絶縁ゲート・バイポーラトラ
    ンジスタからなる第一の水平出力トランジスタと、
    一の水平出力トランジスタと並列接続されたMOS−F
    ETからなる第二の水平出力トランジスタを用いて構
    成され、前記水平偏向ドライブ回路は、前記第一の水平
    出力トランジスタのテール電流期間で前記第二の水平出
    力トランジスタがオンになるように、該第一及び第二の
    水平出力トランジスタを駆動することを特徴とする水平
    偏向回路。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の水平偏向回路において、
    前記水平偏向ドライブ回路は、前記水平発振回路の出力
    を入力とするワンショットマルチバイブレータと、
    ンショットマルチバイブレータの入力信号を入力とする
    第一の低出力インピーダンスアンプと前記ワンショッ
    トマルチバイブレータの出力信号を入力とする第二の低
    出力インピーダンスアンプとを有し、前記第一の低出力
    インピーダンスアンプが前記第二の水平出力トランジス
    タを駆動し、前記第二の低出力インピーダンスアンプが
    前記第一の水平出力トランジスタを駆動することを特徴
    とする水平偏向回路。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の水平偏向回路において、
    前記水平偏向ドライブ回路は、前記水平発振回路の出力
    を入力とするワンショットマルチバイブレータと、
    ンショットマルチバイブレータの入力信号を入力とする
    第一の低出力インピーダンスアンプと前記ワンショッ
    トマルチバイブレータの出力信号を入力とする第二の低
    出力インピーダンスアンプとを有し、前記第一の低出力
    インピーダンスアンプが前記第一の水平出力トランジス
    タを駆動し、前記第二の低出力インピーダンスアンプが
    前記第二の水平出力トランジスタを駆動することを特徴
    とする水平偏向回路。
  4. 【請求項4】請求項1に記載の水平偏向回路において、
    前記水平偏向ドライブ回路は、前記水平発振回路の出力
    を入力とする第一の低出力インピーダンスアンプと、該
    第一の第一の低出力インピーダンスアンプから出力され
    る放電電流検出電圧を入力とするワンショットマルチバ
    イブレータと、ワンショットマルチバイブレータの出
    信号を入力とする第二の低出力インピーダンスアンプ
    とを有し、前記第一の低出力インピーダンスアンプが前
    記第一の水平出力トランジスタを駆動し、前記第二の低
    出力インピーダンスアンプが前記第二の水平出力トラン
    ジスタを駆動することを特徴とする水平偏向回路。
  5. 【請求項5】請求項2に記載の水平偏向回路において、
    前記ワンショットマルチバイブレータが発生するパルス
    信号のパルス幅を水平偏向周波数に略反比例するように
    制御するパルス幅変調手段を更に設けたことを特徴とす
    水平偏向回路。
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KR100589363B1 (ko) * 2003-10-16 2006-06-14 삼성에스디아이 주식회사 플라즈마 디스플레이 패널의 스위칭 소자
US7741883B2 (en) * 2008-05-21 2010-06-22 Honeywell International Inc. Method of switching and switching device for solid state power controller applications
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