PROTECCIÓN DE RAYOS X DEPEN DIENTE DE LA FRECUE N CIA PARA UN MONITOR MULTI MEDIA
ANTECEDENTES DE LA I NVENCIÓN Esta invención se refiere generalmente a despliegues de vídeo para múltiples modos de vídeo y, de manera más particular, a protección de rayos x para despliegues de tubo de rayos catódicos. La protección contra la generación de radiación x dañina, desde un tubo de rayos catódicos (CRT) incluye una protección contra rayos x (XRP) y un circuito de protección contra rayos x, que compara una tensión de sensor representativa de un voltaje de ánodo final contra uno voltaje de referencia. La generación del voltaje de ánodo final se deshabilita cuando el voltaje de sensor es mayor que el voltaje de referencia. La precisión del circuito de protección de rayos x para deshabilitar la generación del voltaje de ánodo final al nivel adecuado, se basa en que el voltaje de sensor se mantenga a una relación predeterminada con el voltaje de ánodo final. Esta relación se ve influenciada por la relación entre la corriente de haz y el voltaje de ánodo final. Como se indica con las curvas 15 ó 16 en la Figura 1 de alto voltaje en relación con la corriente de haz, la curva o impedancia es mayor a la corriente de bajo haz que a la corriente de haz alta. En aplicaciones de despliegue de tubo de rayos catódicos, la corriente de haz o el voltaje de ánodo final se mantienen por debajo de la curva de isodosis del tubo de rayos catódicos. La curva de isodosis define variaciones en el voltaje de ánodo final, y la
corriente de haz correspondiente a un ánodo del tubo de rayos catódicos para una constante relativa de radiación x por el tubo de rayos catódicos. La curva de isodosis es una curva de desconexión porque cuando la corriente de haz y el voltaje de ánodo final están por arriba de la curva de isodosis el circuito de protección de rayos x deshabilita la generación de voltaje de ánodo final. Como se observa en la Figura 1 , las curvas de isodosis 1 1 y 12 definen alto voltaje VHV en kilovoltios (kV) con relación a la corriente de haz (Ib) en mircoamperes para niveles de radiación x de 0.5 mR/hr (míliroentgen por hora) y 0.1 mR/hr respectivamente . El tubo de rayos catódicos se opera de manera que el voltaje de ánodo final y la corriente de haz correspondiente coincida por debajo de una curva de desconexión de isodosis particular para evitar un nivel particular de radiación x. Aunque la salida de luz reducida en el pasado ha sido aceptable para aplicación de monitor de computadora, en aplicaciones de televisión, la salida máxima de luz es la meta y el alto voltaje se regula para operar al tubo de rayos catódicos lo más cercano posible a su curva de isodosis y mejorar el enfoque en altas corrientes de haces. En una televisión o monitor un bobinado secundario, conocido convencionalmente como un devanado de protección de rayos x, en el transformador de alto voltaje se desarrolla un voltaje VXRP conforme el primario del transformador se ve impulsado por una forma sinusoidal de voltaje de pulso a una frecuencia particular relacionada o sincronizada a la frecuencia de barrido horizontal de la señal de vídeo. El voltaje VXRP se desarrolla con una amplitud que
es proporcional al voltaje de ánodo final aplicado al ánodo del tubo de rayos catódicos. La relación entre el voltaje de ánodo final y el voltaje de protección de rayos x permanece relativamente constante sobre una gama dada de corriente de haces cuando el transformador es impulsado por un pulso a una frecuencia constante. Varios modos de señal de vídeo tienen diferentes frecuencias horizontales que requieren diferentes frecuencias de generador de alto voltaje a la que se energiza el transformador. Los generadores de alto voltaje incorporan sistemas de alto voltaje independiente de barrido que tienen frecuencias de generación variables . La señal estándar de definición NTSC , la señal de alta definición ATSC , y la señal generada de computadora SVGA tienen las siguientes frecuencias respectivas horizontales: 15.734 kHz (1 H), 33.670 kHz (2.14H) , y 37.880 kHz (2.4H) . La selección de una señal más alta de frecuencia horizontal requerirá llevar el transformador de alto voltaje con una forma sinusoidal de voltaje de pulso a una frecuencia mayor. Por ejemplo, en el modo de señal de transmisión NTSC, el generador de alto voltaje se sincroniza a la frecuencia de barrido horizontal pero operado a 2H o 31 .468 kHz, y en el modo monitores SVGA el generador de alto voltaje se asegura a 37.880 kHz (2.4H) de frecuencia de señal de vídeo. El transformador de alto voltaje que desarrolla el voltaje de ánodo final y el voltaje VXRP opera con una impedancia dependiente de frecuencia. Conforme la frecuencia del voltaje que energiza el transformador aumenta, el acoplamiento inductivo al devanado
secundario que desarrolla el voltaje de ánodo final se vuelve con mayores perdidas que el acoplamiento inductivo al devanado secundario que desarrolla el voltaje VXRP. Las pérdidas conocidas del transformador dependientes de la frecuencia en los acoplamientos inductivos entre el devanado primario y el devanado secundario pueden incluir pérdidas debidas a una capacitancia entre devanados y a efectos de corriente parásita. La energía se disipa durante la carga y descarga de capacitancia entre las capas de devanados del transformador. A una frecuencia mayor de energizamiento, los efectos de la capacitancia entre devanados son más pronunciados. Además, a mayores frecuencias los efectos de superficie ocurren cuando los conductores parecen tener una mayor resistencia a ia CA de la acumulación de corriente en la superficie del conductor. Con conductores de devanado múltiple los efectos de superficie son más pronunciados a mayores frecuencias de energizamiento. Aunque estos y otros tipos de pérdidas de transformador conocidos varían con la construcción de los transformadores, las pérdidas serán mayores con aumentos en frecuencia a los que el transformador se energiza. Para compensar la pérdida incrementada en que el acople inductivo produzca el voltaje de ánodo final y mantenga un voltaje de ánodo final relativamente constante, conforme aumente la frecuencia el voltaje de pulso que impulsa al devanado primario del transformador aumenta para mantener el voltaje de ánodo final relativamente constante. Puesto que el acoplamiento inductivo al
devanado secundario que desarrolla VXRP no tiene tantas pérdidas como el que desarrolla el voltaje de ánodo final, el voltaje VXRP aumenta conforme el voltaje primario que energiza al transformador aumenta para mantener el nivel de voltaje de ánodo final. Como resultado de ello el voltaje VXRP aumenta en relación con el voltaje de ánodo final y no puede utilizarse directamente para monitorear y determinar niveles de falla en voltajes de ánodo final sobre cambios de frecuencia. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN De conformidad con una configuración de la invención se proporciona un circuito de alto voltaje que comprende: un generador de alto voltaje, los primeros medios para desarrollar una primera señal representativa del alto voltaje; los segundos medios para desarrollar una segunda señal indicativa de una frecuencia de operación del generador de alto voltaje; y una tercera que se acopla al primero y segundo medios y responden a la segunda señal indicativa de la frecuencia de operación para detectar una operación de falla del generador de alto voltaje en conformidad con la frecuencia de operación. De conformidad con la configuración de la invención diferente, se proporciona un monitor de tubo de rayos operable bajo frecuencias variables de energizamiento de transformador. El despliegue incluye un transformador de alto voltaje que tiene un devanado primario para energizarse por medio de un voltaje a la frecuencia de energizamiento del transformador y un devanado
secundario que incluye un devanado terciario para suministra r un alto voltaje para proporcionar un potencial de aceleramiento de ánodos a un tubo de rayos catódicos y un devanado de protección para desarrollar un voltaje que esté en proporción al alto voltaje , donde la proporción del alto voltaje cambia según los cambios en la frecuencia de energizamiento del transformador. El despliegue adicionalmente incluye un circuito de protección que responde a los cambios en la frecuencia de energizamiento del transformador para deshabilitar una energización normal del devanado primario cuando la proporción de dicho voltaje exceda un voltaje de referencias según cambie la frecuencia de energizamiento del transformador. De conformidad con otra configuración de la invención se proporciona un circuito de suministro de energía de alto voltaje para proporcionar alto voltaje, con el fin de proporcionar un potencial de aceleración de ánodo en un tubo de rayo catódico. El circuito de suministro de energía incluye un transformador con devanado primario y devanado secundario que incluye a un devanado terciario y a un devanado de protección ; un circuito del generador para energizar el devanado primario con un voltaje de pulso a una frecuencia del generador para producir tanto el alto voltaje en el devanado terciario, como un voltaje de protección en el devanado de protección en proporción al alto voltaje, proporción del voltaje de protección al alto voltaje, que varía con cambios en la frecuencia del generador; y un circuito de protección responsable a cambios en la frecuencia del generador para desarrollar un voltaje de sensor del voltaje de protección que es
representativo del alto voltaje sobre variaciones en la frecuencia del generador. BREVE DESCR I PC IÓ N DE LOS DI B UJOS La Figura 1 , es una gráfica de curvas isodósicas del tubo de rayos catódicos 1 1 , 12 a dos niveles diferentes de radiación X, curvas de potencia 1 3 y 14 bajo operación normal y curvas de potencia 1 5 y 16 que representan niveles de desconexión bajo condiciones de falla, en donde el circuito de protección de rayos x se ajusta por medio de un circuito de compensación de frecuencia de la i nvención ; La Figura 2 , es un esquema de circuito de un circuito de suministro de energ ía de alto voltaje para un despliegue de tubo de rayos catódicos que emplea un circuito de protección de rayos x, con un ajuste de la invención para la compensación de frecuencia. DESCR I PC IÓN DE LA MODALI DAD PR EFER I DA U n circuito de protección de rayos x (XRP) para una sola aplicación de modo de vídeo, detecta un voltaje VXRP que es constante en proporción al voltaje del ánodo final, sobre un rango dado de nivel de corriente de haz. La relación constante entre el voltaje VXRP y el voltaje de ánodo final permite el uso del voltaje VXRP detectado para monitorear indirectamente el nivel de voltaje de ánodo final y deshabilitar la generación del voltaje de ánodo final cuando se exceda un umbral. En una aplicación de frecuencia de barrido de vídeo múltiple en un aumento en la frecuencia de voltaje que energiza al transformador, se ve acompañada de un aumento en
el voltaje de VXRP relacionado con el voltaje de ánodo final, conforme esta frecuencia aumenta, las pérdidas del transformador son más pronunciadas y el voltaje que energiza al transformador se eleva para mantener un voltaje de ánodo final relativamente constante. El voltaje VXRP aumenta conforme el voltaje primario aumenta para mantener la constante de voltaje de ánodo final. Como resultado de ello, los voltajes VXRP aumentan en relación con el voltaje de ánodo final y no puede enviarse directamente para ser percibido por el monitor y deshabilitar la generación del voltaje de ánodo final cuando se sobrepasen tos niveles de umbral por parte del voltaje VXRP. Un circuito de suministro de energía de alto voltaje ejemplar 20 de conformidad con la Figura 2, emplea un circuito de protección de rayos x que incluye un circuito de compensación de frecuencia de la invención 24 para controlar el acoplamiento de un voltaje VDCXRP a un comparador de falla del circuito 25 para que un voltaje de sensor VDXCRP sea representativo, para que un voltaje de sensor VSXRP en una terminal 77 sea representativo de un voltaje de ánodo final o alto VHV desarrollado por un devanado secundario de T1 b con incrementos en frecuencia que energiza el devanado primario T1 a de un transformador de alta tensión. El circuito de suministro de potencia de alta tensión 20 se muestra con un componente de circuito ejemplar en el que los valores del resistor son ohms, a menos que se designe con "k" indicando kilo ohms, y los valores de capacitador están en micro farads designados con "uF" y en
nanofarads designados con "nF". Un regulador de alto voltaje convencional 30 suministra un voltaje +B HVR filtrado por capacitor C704 a un devanado primario T1 a. El voltaje +B HVR es pulsado por un conmutador controlado de un transistor FET Q700 para energizar el devanado primario T1 a . Cuando la corriente en el devanado primario T1 a tenga energía conmutada en el devanado T1 a se transfiere inductivamente a los devanados secundarios T1 b y T1 c, los cuales desarrollan un alto voltaje de CD y un voltaje de pulso VXRP respectivamente. El alto voltaje de VHV, generalmente conocido como un voltaje de segunda mano, se aplica a una terminal de segundo ánodo o del tubo de rayos catódicos que incluye una carga de capacitación UCAP y una carga variable de la impedancia RVHB, la carga resistiva RVH B varia de acuerdo con los cambios en brillantez de imagen mostrados por el despliegue del tubo de rayos catódicos. El VHB de alto voltaje desarrollado por un devanado secundario T1 b se retroalimenta al regulador 30 para que el voltaje de +B HVR pueda variar para cambios en la carga para mantener un alto voltaje de constante relatividad VHV. Los cambios de carga presentados por la carga resistiva variable RVHB del tubo de rayos catódicos pueden causar cambios en corriente de haz a través del devanado secundario T1 b. Una corriente de haz automática convencional con limitador, ABL 28 opera para limitar la corriente de haz (Ihaz) a través de la terminal U del ánodo final al ánodo del tubo de rayos catódicos. El ABL 28 se amarra at Ihaz de corriente de varios a un
nivel de corriente máxi ma de CD. Cuando un alto nivel de voltaje cruza un capacitador C700 y un resistor 702 se reduce y se acopla al ABL 28 por medio de resistor R700 para cortar la corriente del haz. La conmutación de un transistor Q700 generalmente se controla por medio de una operación de salir y arrancar de los transistores Q703 y Q704 en el circuito generador de alto voltaje 22. El suministro regulado de + 12V se cae a lo largo de un divisor de voltaje que incluye resistores R745, R723 y R724 para polarizar las terminales de base de los transistores Q703 y Q704 y traer el diodo D700 hacia delante. Las caídas de tensión a lo largo de los resistores R706 y R709 estabilizan las operaciones de empujar y extraer a una variación de temperatura de voltajes emisores de base , ya sea en Q703 o en Q704 que no ocasiona que la corriente se eleve muy rápidamente. El transistor Q700 se impulsa con una onda cuadrada de aproximadamente 50% del periodo, sujetada a una frecuencia de barrido horizontal, por medio de un circuito de ciclo de cierre de fase convencional (Horiz_PLL) 29, que genera una H P sinosoidal de pulso. La H PLL sincroniza la operación del circuito generador de alto voltaje 22 a la frecuencia de barrido horizontal . El tiempo de Horiz_PLL se modifica por medio de un FOV de voltaje de compensación de frecuencia provisto por un convertidor digital analógico (DAC 34). El DAC 34 responde a un microprocesador (de conformidad con una modalidad preferida) 33 que se comunican por una señal digital 11 sobre un indicativo de colector de un modo de
vídeo seleccionado de usuario (SEL) . Por ejemplo, cambiar de un modo de alta definición ATSC a un modo de mon itor SVGA , cambia la frecuencia de barrido horizontal de 33.670 kHz (2.14 H) a 37.880 kHz (2.4H) , así incrementando el FOV de voltaje para ajustar el Horiz_PLL 29 para que la conmutación del transmisor Q700 se cambie de 33,670 kHz y se ajuste a 37.880 kHz. Sin embargo , en el modo NTSC, el transistor Q700 impulsa 31 , 968 kHz (2H) mientras que el Horiz_PLL se sujeta a la frecuencia de barrido de transmisión de 15734 kHz (1 H) que es demasiado bajo para generar el alto volumen deseado VHV: Conforme el alto voltaje VHV se desarrolla en el devanado secundario T1 b, se desarrolla un voltaje VXRP por parte del otro devanado secundario T1 c inductivamente acoplado al devanado primario T1 a. Para una frecuencia constante en la que un devanado primario se energiza por parte de VHV de alto voltaje y el VXRP de pulso generalmente mantiene una relación constante entre sí, sobre un rango de nivel de corriente de haz dado, conforme las relaciones de acoplamiento inductivo entre el devanado primario T1 a y los devanados secundarios T1 b y T1 c permanecen constantes. Esta relación generalmente constante permite que el voltaje VXRP sea representativo del alto voltaje VHV. El voltaje secundario VXRP se filtra y rectifica por la combinación del resistor R903, el capacitor C901 y el diodo CR901 , para proporcionar un voltaje de onda media VDCXR P al circuito de protección de rayos x 23. El circuito de protección de rayos x 23
opera para deshabilitar la operación del circuito generador de alto voltaje 22 cuando el VHV de alto voltaje alcanza un nivel de falla. El circuito de protección de rayos x 23 incluye un circuito de compensación de frecuencia de la invención 24, un circuito comparador de fallas 25 y un circuito de sujeción 26. El circuito comparador 25 detecta una operación de falla del circuito generador de alto voltaje 22 por medio de la detección de un nivel de falla en el VHV de alto voltaje y permite que el circuito de sujeción 26 deshabilite el circuito 22 generador de alto voltaje de la energización del transformador T1. Una porción del voltaje VDCXRP se cae a lo largo del resistor R915 del circuito de compensación de frecuencia 25 para proporcionar un voltaje de sensor VSXRP en la terminal 66 acoplada al circuito comparador de fallas 25. Bajo una frecuencia constante en la cual el devanado T1 energiza el voltaje VDCXRP, y también el voltaje sensor VSXRP mantiene una relación constante general con alto voltaje VHV en un rango dado de nivel de corriente de haz Ihaz. El transistor Q901 que generalmente está apagado, como el circuito de protección de rayos x 23 de conmutación para deshabilitar la generación de VHV de alto voltaje. El voltaje de sensor rectificado VSXRP se filtra por medio del capacitor C915, una caída divisional a lo largo de los resistores R901 y R902 y acoplado a la cadena emisora del transistor Q901, que incluye el diodo D900 y el resistor R900. Si el VHV de alto voltaje comienza a incrementarse, y no el voltaje VXRP, así como el voltaje VDCXRP y el voltaje de sensor VSXRP, aumenta
proporcionalmente y continua siendo representativo del nivel de alto voltaje VHV. Se señala que a corrientes de bajo haz, la proporción cambia en cierta forma en relación con las corrientes de alto haz Ihaz. Si el voltaje de sensor VSXRP aumenta lo suficiente en correspondencia con un aumento en el alto voltaje VHV para que caiga un alto voltaje Vcomp, entre los resistores divisores R901 y R902, arriba de un voltaje de referencia Vref desarrollado a lo largo del diodo zener D900, el resistor R900 y la junta con base de emisor del transistor Q901, entonces el transistor Q901 se enciende. El colector de corriente de Q901 divide su voltaje entre el par de resistores R906 y R907 para encender el transistor Q902 en el circuito de sujeción 26. Cuando el transistor Q902 está encendido, el voltaje desarrollado entre los resistores R746 y R723 en el circuito generador de alto voltaje 22 se extrae del resistor 908 y el capacitor C904 para encender el transistor Q903, mientras que la luz emisora del transistor Q902 disipa corriente en el resistor R912. Conforme el transistor Q903 gira, proporciona una vía de baja impedancia a través de C902 al potencial de referencia para la señal de impulso base del Horiz_PLL 29. Como resultado de ello, la conmutación del transistor Q700 se detiene y se deshabilita una generación de alto voltaje VHV. Una vez que los transistores Q902 y Q903 están encendidos, permanecen encendidos hasta que el voltaje regulado de suministro de +12V se retira. Alternativamente, el circuito de
protección de rayos x puede cambiar la frecuencia de la operación horizontal hasta que el tubo de rayos catódicos queda sin visibilidad . Un problema con circuitos convencionales de protección de rayos x, sin et circuito de compensación de frecuencia de la invención 24, ocurre cuando la frecuencia a la que et transformador se energiza varía. A frecuencias mayores de energización, las pérdidas def transformador tratadas anteriormente aumentan y los voltajes VXRP, VDCXRP y VSXRP aumentan con relación al alto voltaje VHV. Si el circuito comparador de fallas 25 está configurado para detectar un nivet de falla adecuado en el alto voltaje VHV con base en una cierta relación entre el voltaje del sensor VSXRP y un alto voltaje VHV, entonces cada vez más la frecuencia de energizamiento producirá un aumento en VSXRP relativo a VHV y puede causar un disparo prematuro o molesto por parte del circuito de protección de rayos x. De manera conversa, la disminución de la frecuencia de energización reducirá el voltaje sensor VSXRP relativo al alto voltaje VHV y puede resultar en una operación del circuito de protección de rayos x 23 con una curva deshabituante o de desconexión arriba de un nivel de curva de isodosis. El ajuste realizado por el circuito de protección de rayos x 23 a los cambios en la frecuencia en donde el devanado primario T1 a se energiza se logra con un circuito de compensación ejemplar de frecuencia de la invención. El circuito de compensación mostrado es un circuito de transistor de tipo emisor común con ganancia controlada por un emisor de corriente del transistor Q905 a través
del resistor R919. Conforme la frecuencia cambia el FOV del voltaje de compensación de frecuencia, cambia de la misma manera para polarizar ei transistor Q905 según sea necesario. Si fa frecuencia aumenta por ejemplo, entonces el FOV de voltaje de compensación aumentará y a ia par con un voltaje aumentado VDCXRP caído entre los resistores del divisor de voltaje R916 y 917, el FOV polarizará el transistor Q905 para obtener mayor corriente del colector le. En respuesta a una mayor corriente del colector le a una mayor cantidad de voltaje VDCXRP cae a lo largo del resistor R915 para proporcionar un voltaje sensor VCXR P en proporción al voltaje VHV y representando este. Sin la compensación de frecuencia et voltaje sensor VSXRP sería mayor en relación con el alto voltaje VHV y el circuito comparador de falla prematuramente detectaría una falla en el alto voltaje VHV. En caso de un aumento en frecuencia, por ejemplo sin ajustar la disipación de VDCXRP a lo largo del resistor R915, las curvas de desconexión 15 ó 16 (Figura 1 ) pueden residir por debajo de lo que se muestra y causar disparos molestos. En el caso de una disminución de frecuencia, sin ajustar la disipación de VDCXRP a to largo del resistor R915, el voltaje de sensor VSXRP disminuiría en relación con el alto voltaje VHV y colocaría las curvas de desconexión de 15 ó 16 mayor a las mostradas en la Figura 1 y posiblemente por arriba de la curva de isodosis 12. A cualquier frecuencia y relación correspondiente entre el alto voltaje VHV y el voltaje de sensor VSXRP, el circuito comparador de
falla 25 se configura para una detección de falla de alto voltaje VHV adecuada, el circuito de compensación de frecuencia de la invención 24, ajusta el copie del voltaje VDCXRP al circuito comparador 25 para proporcionar en frecuencias variantes un voltaje de sensor VSXRP en una relación adecuada con el alto voltaje VHV. La compensación de frecuencia anterior es aplicable a generadores de alto voltaje que incorporan tanto sistemas de alto voltaje impulsados por barrido horizontal , como sistemas de alto voltaje impulsados de manera independiente al barrido. Además , la compensación de frecuencia presente se puede aplicar a otras situaciones en donde las amplitudes de pulso del transformador no rastrean la frecuencia det alto voltaje. Para aplicación del tubo de rayos catódicos que involucran las frecuencias de energización del transformador múltiple en la que una operación de voltaje está significativamente por debajo de la cu rva de isodosis de tubo de rayos catódicos, el circuito de protección de rayos x puede operarse para detectar una falla en el voltaje de ánodo final, es decir, cuando el ánodo final o el alto voltaje a una corriente de haz correspondiente está por arriba del punto de operación normal de tubo de rayos catódicos, a la menor frecuencia de operación. A mayores frecuencias de energización de transformador, el circuito de protección de rayos x puede detectar una falla de voltaje en el ánodo final a un voltaje de ánodo final inferior que a una frecuencia menor. Para tubos de rayos catódicos más pequeños, como los que se utilizan en televisión de proyección
y en monitores más pequeños de m ultimedia , el punto operativo de alto voltaje deseado puede estar muy cercano a la curva de isodosis de tubo de rayos catódicos y a la variación en la relación de voltaje del ánodo final el voltaje VXRP se puede minimizar.