JPS634392B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、２方向性３端子制御素子を用いた高
電圧スイツチング回路に係る。

例えば高分解能のカラーブラウン管CRTでは、
数個の異なる電圧を用いて電子ビームを螢光体に
照射させ、電子ビームの侵入度によつて異なる色
彩を発光させる技術が用いられている。そのため
には、後段加速電圧を数千Ｖ切換変化させること
が必要である。高速且つ高分解能のカラーCRT
では、色彩を素早く切換えそして正確に再現する
ために、電圧を素早く切換え且つそれぞれの電圧
値を正確に繰り返し発生させることが望ましい。

本発明はかかる要請に応えるべく電圧を切換え
るスイツチング回路を提供せんとするものであ
る。

本発明の一実施例は、３色のCRTに応用した
例である。３個の異なる色彩を発生させるのに必
要な３個の高電圧直流電圧は、３個の直流電圧源
によつて供給される。各直流電圧源はそれに対応
するトリガ回路によつて付勢される２方向性３端
子制御素子（例えば米国ジエネラル・エレクトリ
ツク社の登録商標であるトライアツクとして知ら
れる素子）直列回路により、CRTに選択的に接
続される。またスイツチング速度が決定され、も
しその速度が予定値を越すとそれ以上のスイツチ
ング動作は禁止される。

なお以下の説明において、２方向性３端子制御
素子をトライアツクとして説明する。

以下図面を用いて本発明を詳述する。

第１図は、本発明の一実施例によるスイツチン
グ回路のブロツク図である。図において、独立し
た３個の高電圧直流電圧源１０，２０および３０
が使用される。8.5KVの直流電圧源１０は抵抗器
４０（50KΩ）、トライアツク直列回路５０、抵
抗器９０（50KΩ）を介してカラーブラウン管
CRT１００の陽極に接続される。CRT１００
は、ここでは等価的にコンデンサC_CRT（約100_PＦ）
と抵抗器R_CRT（約400MΩ）との並列回路で示す。
同様にして、5KVの直流電圧源２０は抵抗器４
１（50KΩ）、トライアツク直列回路１１０、抵
抗器９１（50KΩ）を介し、そして2KVの直流電
圧源３０は抵抗器４２（50KΩ）、トライアツク
直列回路１２０、抵抗器９２（50KΩ）を介し
て、それぞれCRT１００の陽極に接続される。
ここで、トライアツク直列回路５０はトライアツ
ク６０，７０，……および８０を直列接続したも
のであり、他の両トライアツク直列回路１１０，
１２０も同様である。CRT１００の陰極には、
６〜12.5KVeの範囲の電子ビームエネルギをうる
ために、−4KVの直流電源１３０が接続されてい
る。

本装置において、2KVの直流電圧源３０が
CRT１００の陽極に接続されるとき赤色が発生
され、また5KV直流電圧源２０、8.5KV直流電
圧源１０がそれぞれ該陽極に接続されるとき、そ
れぞれ黄色、緑色が発生される。

本例に使用されている各トライアツクは２つの
電極（以下これらを導通電極という）と１つのゲ
ートとを有する３端子素子である。ゲートに信号
を供給することにより導通状態となり、そして該
ゲート信号の供給を止め且つその導通電流が最小
維持電流レベル以下に下がるまで導通状態を維持
する。これらのトライアツクは二方向に電流を流
すことができる二つの導通状態があり、そして導
通状態にあるときの導通端子間の電圧は小さい。
dv／dtおよび阻止電圧の限度値を越さない範囲
ならば、トライアツクが非導通のとき、該トライ
アツクのいずれの極性にあつても導通端子間に大
きな電圧が維持される。トライアツク直列回路５
０は15個のトライアツクで形成され、各トライア
ツク６０〜８０の許容逆耐圧は600Vであるので、
該回路５０によつて9000Vの電圧を阻止すること
ができる。したがつて、CRT１００に2KV直流
電圧源３０から電圧が供給されているときでも、
8.5KV直流電圧源１０とCRT１００の陽極との
間に生ずる電圧に十分耐えることができる。同様
にトライアツク直列回路１２０も15個のトライア
ツクから成つている。5KV直流電圧源２０に接
続されているトライアツク直列回路１１０はより
小さな電圧に耐えればよいので、９個のトライア
ツクから成つている。

本実施例におけるトライアツクとしては、
RCA社あるいはレーセオン社製の2N5757が適当
である。dV／dt特性が100V／μ秒以上の素子の
みが、即ち導通端子間に100V／μ秒の電圧変化
が与えられても非導通のままであるトライアツク
のみが使用される。このようなトライアツクによ
り、直流電圧源相互を切換えた場合に導通端子間
に生ずる素早い電圧変化に応答してトライアツク
直列回路が導通状態にトリガされるのを確実に阻
止できる。更にトライアツクは600Vの許容最大
逆耐圧がかかつた場合に導通端子間の洩れ電流が
10μA以下であるようなものが選ばれる。ところ
で、トライアツク直列回路５０の各トライアツク
には例えば抵抗器１４０（4.7MΩ）とコンデン
サ１５０（220pF）とが並列接続されており、そ
してかような並列回路を直列接続することにより
短絡回路１３５が形成されている。したがつて、
各トライアツクの電圧が平均化され、そして当該
トライアツク直列回路中のトライアツクの同期動
作が確実に行われる。

第２図は第１図に示したスイツチング回路の各
部波形図である。色彩選択回路１６０は、３つの
トリガ回路１７０，１８０，１９０のうちの１つ
にトリガ信号Ａを選択的に供給する。トリガ回路
１７０はトライアツク直列回路５０に結合され
る。同様に、トリガ回路１８０はトライアツク直
列回路１１０に、そしてトリガ回路１９０はトラ
イアツク直列回路１２０にそれぞれ結合される。
ある時刻において、３つのトライアツク直列回路
のうち１つのみが導通状態になるように、該トラ
イアツク直列回路は色彩選択回路１６０およびト
リガ回路によつてゲート制御される。

第３Ａ図および第３Ｂ図は、第１図の色彩選択
回路１６０の詳細ブロツク図である。第３Ａ，Ｂ
図において、色彩変化回路３００はカラーバリツ
ド（Valid）信号S_CV、第１カラー信号Sc1、第２
カラー信号Sc2およびベクトルビジー（busy）信
号S_VBを受信し、そしてカラービジー信号S_CB，
A2信号およびB2信号を発生する。選択される色
彩は、第１カラー信号Sc1，第２カラー信号Sc2
およびカラーバリツド信号S_CVの存在によつて決
定される。選択された色彩を表わす信号は、A2
信号およびB2信号によつて表わされる。この選
択された色彩を表わす信号はまた前に選択された
色彩を表わす信号と比較され、そして新しい色彩
が選択されたならば、その選択に関連したスイツ
チング動作が進行中であることを示すカラービジ
ー信号S_CBが出力される。色彩変化回路３００は、
また色彩切換のための同期回路３１０に接続され
る。前の色彩で描かれるべきベクトルが最早やな
いことを示すベクトルビジー信号S_VBに応答して、
同期回路３１０は新しく選択された色彩への色彩
切換の動作を開始する。

色彩切換動作が開始されると、同期回路３１０
は連続的なパルス（第４図参照）の次の正方
向立上り部分で同期される。同期回路３１０で出
力される第１同期信号S_Y１がトリガ信号発生器３
２０に供給される。前記発生器３２０は、前記第
１同期信号S_Y１に応答して第２同期信号S_Y２およ
びトリガ信号S_Tを発生する。前記第２同期信号S_Y
２に応答して、色彩変化回路３００からA2およ
びB2信号を受信しているマルチプレクサ３３０
は、カラーコードデコーダ３４０に選択的にラツ
チされた色彩信号を出力する。そしてカラーコー
ドデコーダ３４０によつて、３つのトリガ回路１
７０，１８０および１９０（第１図参照）のうち
適当なトリガ回路にトリガ信号が供給される。ス
イツチングサイクルの間ブランキングパルスS_Bが
同期回路３１０から発生されて、色彩変化の遷移
中輝度増幅器（図示せず）がオフにされる。本例
の場合50μ秒のスイツチングサイクルの終了時に
輝度増幅器はオンされ、そしてカラービジー信号
S_CBは高論理状態に復帰し、装置が新しいベクト
ルを描く準備ができていることが示される。

過剰な切換動作に基因する過大な電力消費を防
止するために、スイツチ速度検出回路３５０が用
いられる。スイツチ速度検出回路３５０はスイツ
チング速度即ち、ある１つの色から他の色へ切換
わる回数を決定する。25m秒の期間中に16回を超
える色彩変化を生じるスイツチング速度が生ずる
と、スイツチ動作は禁止される。以下にその動作
を示す。

新しく色彩を選択するのに応答して色彩変化回
路３００は、第１スイツチ信号S_S１を低論理状態
とする。もし第２スイツチ信号S_S２も低論理状態
ならば、同期回路３１０のNORゲート３６０お
よびスイツチ速度検出回路３５０のNORゲート
３７０は共に新しい色彩に切換えられることを示
す出力信号を発生する。NORゲート３６０の出
力信号は、同期回路３１０を初期設定して新しい
色彩への切換動作に備えさせる。NORゲート３
７０の出力信号は、スイツチング速度を定めるた
めに４ビツトカウンタ３８０に供給される。４ビ
ツトカウンタ３８０は39Hzのクロツク信号S_Cによ
つてクリアされる。したがつて、カウンタ３８０
は、25m秒間に16回を越す回数の色変化が要請さ
れれば、第２スイツチ信号S_S２はオーバーフロー
信号を示す高論理状態となる。このオーバーフロ
ー信号が生じると、次の39Hzクロツク信号S_Cがカ
ウンタ３８０をクリアするまで色彩変化動作は行
われない。またオーバーフロー信号はNANDゲ
ート３９０にも供給されており、過大スイツチン
グ速度が生じたことを示す低論理状態の信号S_Eが
発生される。更にオーバーフロー信号はラツチ回
路４００に供給される。ラツチ回路４００の出力
信号を受信するNANDゲート４１０は2.44Hz信
号に応答してLED４２０を点滅させ、過大スイ
ツチング速度が要請されたことを視覚的に警告す
る。このLED４２０の点滅動作は、0.61Hz信号に
よつてラツチ回路４００がクリアされるまで続
く。

再び第２図において、第２図ａはトリガ信号発
生器３２０によつて発生されるトリガ信号Ａであ
る。

第１図および第２図を参照する。トリガ信号Ａ
はバースト信号であつて、トリガ回路１７０のト
ランジスタ２００のベースに供給される。する
と、５個の環状変圧器２１０の直列接続された１
次巻線２１１の両端には第２図ｂに示す信号Ｂが
生じる。信号Ｂは２次巻線２１２に伝送され、そ
してトライアツク直列回路５０における各トライ
アツクのゲートに供給されて、該トライアツクは
導通状態となる。

環状変圧器２１０はFerrox Cube社製の環状
コアで極めて高い透磁率μ＝5000を有している。
そのため非常に少ない巻数であつてもかなり高い
インダクタンスが実現できる。例えばここでは１
次巻線および２次巻線とも巻数８として200μHの
インダクタンスを得ている。これによつて、幅
5μ秒のパルスが5μ秒の間比較的フラツトでそし
て25μ秒（パルス減衰時間t_D＋トライアツクのオ
フ状態時間t_OF）で0Vレベルに減衰する。この関
係は第２図ｂの信号Ｂで示される。これにより、
トライアツクがトリガされて時間t_ONの間オンと
され、そして他のトライアツク直列回路が付勢さ
れる前にターンオフされる。

変圧器群２１０は５つの環状変圧器より成り、
それぞれは１つの１次巻線２１１と３つの２次巻
線２１２を具えている。これら５つの環状変圧器
の直列接続された１次巻線２１１は信号Ｂを受信
し、よつて各１次巻線間には約3Vの信号が生じ
て、各２次巻線２１２には各トライアツクをオン
にするのに十分なゲート信号が生じる。各トライ
アツクの一方の導通端子と２次巻線２１２との間
に接続された10Ωの抵抗器はゲート信号経路を形
成し、該トライアツクを導通状態にスイツチング
するのに十分なゲート信号が供給される。

ところで、高電圧が使用されるために、各巻線
にはテフロン被膜された直径約1.5mmのワイヤが
使用され、そして各巻線間に10000Vの絶縁耐圧
が得られる。

次に図示回路の動作を説明する。ある選択され
たトライアツク直列回路がゲート信号によつて導
通状態にされると、CRT１００のコンデンサ
C_CRTはその選択されたトライアツク直列回路に関
連する直流電圧に向つて充電される。この充電動
作は、前記導通トライアツク回路に流れる電流が
個々のトライアツクの維持電流レベル以下に低下
するまで続く。そのため、他の信号パルスがトラ
イアツクのゲートに供給されないかぎり、トライ
アツクは非導通状態に復帰する。CRT１００の
コンデンサC_CRTを電源電圧レベルまで正確に充電
するために、そしてトライアツク直列回路の両端
間の差電圧をほぼ零電圧に維持するために、付勢
されているトライアツク直列回路におけるトライ
アツクは周期的にトリガされる。第２図に示すと
おり、50μ秒の期間の各サイクルにおいて、色彩
選択回路１６０によつて３つのパルスのバースト
信号が発生される。これにより、トライアツクは
陽極からのビーム電流の補償に必要な低電流レベ
ルで導通する。

各バーストパルスの後、次のバーストパルスが
色彩選択回路１６０によつて発生されるまでに
50μ秒の遅延時間が設けてある。選択されたトラ
イアツク直列回路をゲート制御するのに不十分な
電圧に信号Ｂが減衰するのに応答して、前記遅延
時間の間に、導通しているトライアツク直列回路
は非導通状態に復帰する。従つて、別なトライア
ツク直列回路が次のサイクルの間に選択されれ
ば、前のトライアツク直列回路はすでに非導通と
なつている。

選択されていないトライアツク直列回路を確実
に非導通状態に維持するために、１つのトライア
ツク直列回路全体のdV／dtをそれらの仕様によ
るdV／dtより低いレベルに維持することが必要
である。dV／dtは、（抵抗器４０の抵抗値R₁）×
（抵抗器９０の抵抗値R₂）×（コンデンサC_CRTの容
量値C_CRT）÷（抵抗器R_CRTの抵抗値R_CRT）によつて
表わされる時定数を適当に選択することによつて
限定される。本発明の一実施例において、R₁＝
R₂＝50KΩ、C_CRT＝約400pF、R_CRT＝約400MΩで
ある。

第４図は、本発明実施例に用いるタイミング信
号を発生するクロツク回路のブロツク図である。
図において、10進カウンタ４１０，４２０，４３
０および16進カウンタ４４０，４５０，４６０，
４７０を直列接続して分周動作を行つている。こ
れにより、10MHzの発振周波数信号から、タイミ
ング信号として必要な100KHz、信号、39Hz，
2.44Hzおよび0.61Hzの信号を得ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるスイツチング
回路のブロツク図、第２図は第１図に示したスイ
ツチング回路の各部波形図、第３Ａ，３Ｂ図は第
１図の一部回路の詳細ブロツク図、第４図は本実
施例に用いる信号を発生する回路のブロツク図
で、１０，２０，３０……直流電圧源、５０，１
１０，１２０……トライアツク直列回路、１００
……CRT、１６０……色彩選択回路、１７０，
１８０，１９０……トリガ回路、３００……色彩
変化回路、３１０……同期回路、３５０……スイ
ツチ速度検出回路、４１０〜４３０……10進カウ
ンタ、４４０〜４７０……16進カウンタである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コンデンサが接続された高電圧端子を有し、
   該端子に印加される電圧値に応じて変化する色彩
   で発光する陰極線管と、 第１直流電圧源と、２方向性３端子制御素子を
   直列接続して成り、前記第１直流電圧源と前記高
   電圧端子間に接続された第１スイツチ回路と、前
   記第１スイツチ回路中の各制御素子のゲート端子
   にスイツチ信号を与える複数個の端子を有し、前
   記コンデンサを前記第１直流電圧源の第１直流電
   圧に充電又は放電させる第１トリガ回路と、 前記第１直流電圧源の第１直流電圧とは異なる
   値の第２直流電圧を発生する第２直流電圧源と、
   ２方向性３端子制御素子を直列接続して成り、前
   記第２直流電圧源と前記高電圧端子間に接続され
   た第２スイツチ回路と、前記第２スイツチ回路中
   の各制御素子のゲート端子にスイツチ信号を与え
   る複数個の出力端子を有し、前記コンデンサを前
   記第２直流電圧源の第２直流電圧に充電又は放電
   させる第２トリガ回路と、 色彩制御信号に応答して前記第１、第２トリガ
   回路を選択的に付勢し、前記陰極線管に前記第
   １、第２直流電圧を選択的に供給させる色彩選択
   回路とより成るスイツチング回路。