NL8105871A - Ferroresonante televisievoedingsbron. - Google Patents

Description

VO 2636 3etr.: Ferroresonante televisievoedingsbron.

De uitvinding heeft ‘betrekking op een ferroresonante televisie-voedingsbron.

Sr zijn ferroresonante transformatoren bekend, die geregelde ultor-spanningen en geregelde 3+ -aftastspanningen voor televisie-ontvangers 5 leveren. Een ferroresonante voedingsbron voor een televisie-ontvanger is beschreven in de Amerikaanse octrooi-aanvrage Serial No. 007815, welke overeenkomt met de 3ritse octrooi-aanvrage No. 20U1668A. Wanneer een ferroresonante transformator met een betrekkelijk hoge ingangsfrequentie, zoals de horizontale afbuigfrequentie van 15»75 kHz wordt bedreven, is 10 een dergelijke transformator een betrekkelijk compacte, en lichte eenheid, welke voorziet in een inherente uitgangsspanningsregeling zonder dat betrekkelijk complexe en dure elektronische regelketens nodig zijn.

Voor het verschaffen van een hoog rendement bij 16 kHz kan de mag- netiseerbare kern van een ferroresonante transformator worden vervaar- 15 digd uit een ferrxet, zoals een in de handel verkrijgbaar mangaan-zink- of nikkel-zink-ferriet. Dergelijke ferrietmaterialen vertonen voor een stroom een grote veerstand, waardoor betrekkelijk kleine vervelstrcom- verliezen optreden, afe -aiders"bij .'de betrekkeli.jk hoge bedrijfsfrequentie van 1o kHz excessief zouden zijn. Ook de hysteresisverlxezen zijn betrekke- o 20 lijk gering. Zelfs wanneer men een femetkem gebraakt kunnen I“B-ver-liesen in een of meer van de wikkelingen, wisselstroonrverliezen en hyste-resisverliezen echter leiden tot een aanmerkelijke verhoging van de temperatuur van de kern.

De verzadigingsfliucdichtheid, 3sat, van een magnetiseerbaar mate-25 riaai neemt af bij toenemende kerntemperatuur. Voor mangaan-z xnk-ferrx e-ten kan de verzadigingsfluxdichtheid van ongeveer h,5 kilogauss bij 20° C tot 2,5 kilogauss bij 150° C afnemen. Aangezien de uitgangsspan-ning van de ferroresonante transformator afhankelijk is van de Bsat-vaarde van het kernmateriaal onder de uitgangsvikkelingen, leidt een toe-30 name van de kernbedrijfstemperatuur tot een ongewenste afname van de uiogangsspanning. Indien de uitgangsspanning bijvoorbeeld een hoge ultor-spanning is, is de ultorspanning, welke wordt opgewekt onmiddellijk nadat de televisie-ontvanger wordt ingeschakeld, terwijl de ferroresonante transfcrmazcrkern zich op de omgevingstemperatuur bevindt, grocer dan de 35 ultorspanning, welke wordt opgewekt tijdens de daaropvolgende constante- 8105871 ί * * — 2 - toestandstemperatuurwerking nadat de kern tot de normale, "boven de omgevingstemperatuur gelegen bedrijfstemperatuur daarvan is verhit.

Een warmte-afvoer van de kern voor het reduceren van de temperatuurstijging is betrekkelijk lastig "bij een hoogfrequente', ferroresonante 5 transformator voor een telervisie-ontvanger. De uitgangswikkelingen van de ferroresonante transformator, inclusief de hoogspanningswikkeling, die een "betrekkelijk groot aantal windingen omvat, zijn om het verzadigings-kerngedeelte van de transformator gewikkeld en vast magnetisch met elkaar gekoppeld. De meervoudige uitgangsvikkelingen en het grote aantal 10 vindingen van de hoogspanningswikkeling "beperken de toegang tot de kern voor warmte-afvoerdoeleinden.

Bij een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding omvat een zelf-geregelde voedingsbron een transformator met eerste en tweede wikkelingen. De eerste wikkeling bezit klemmen voor aansluiting op een in-15 gangswisselspanningsbron.- De tweede wikkeling bezit klemmen voor aansluiting op een belasting.

Een verzadigbare smoorspoel omvat een magnetiseerbare kern en tenminste een wikkeling, die op de kern is gewikkeld. De ene smoorspoel-wikkeling en de tweede wikkeling van de transformator zijn geleidend ge-20 koppeld om bij bekrachtiging een- wisselspanning over de smoorspoelwikke-ling op te wekken. De tweede wikkeling van de transformator is magnetisch ten opzichte van de verzadigbare smoorspoel geïsoleerd, zodat een magnetische flux in de smoorspoelkern niet met de tweede wikkeling is gekoppeld.

25 Door de smoorspoelkern magnetisch te verzadigen worden de span ningen over de geleidend gekoppelde verzadigbare-smoorspoelwikkeling en secundaire transformatorwikkeling geregeld. Een derde wikkeling van de transformator, zoals de hoogspanningswikkeling, wekt in responsie op de geregelde spanning, die over de secundaire wikkeling van de transforma-30 tor wordt opgewekt, over de derde wikkeling een uitgangsregelwisselspan-ning op. Een belastingsketen, zoals de ultorketen, is met de derde wikkeling van de transformator gekoppeld en wordt door de geregelde uit-gangsspanning bekrachtigd.

Een voordeel van de bovenbeschreven constructie is, dat het verza-35 digingskernelement, dat in de spanningsregeling voorziet, geen deel uitmaakt van de transformatorkern, waarom de secundaire uitgangswikkelingen zijn gewikkeld, die de geregelde voedingsspanningen voor de televisie- 8105871 -3_-

* I

ontvanger leveren. Derhalve is de hoogspanningswikkeling om de transform matorkern in plaats van om de verzadigbare smoorspoelkern gewikkeld, waardoor men een meer eenvoudige toegang tot het verzadigingskerngedeel-te voor wamte^-afvoerdoeleinden verkrijgt.

5 Yerder kan de transf omatorkem, waaronder de secundaire uitgangs- wikkelingen zijn gewikkeld, in hoofdzaak in het niet-verzadigde gebied van de 3-H-luskarakteristiek van het transformatorkemmateriaal worden bedreven. De uit gangs spanningen over de secundaire wikkelingen van de transfomator worden desalniettemin geregeld, omdat de wikkelingen vast 10 magnetisch kunnen worden gekoppeld met de geregelde uitgangswikkeling, die geleidend met de verzadigbare smoorspoelwikkeling is gekoppeld.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont : fig. 1 een ferroresonante televisievoedingsbron volgens de uit-15 vinding; en fig. 2 en 3 golfvomen, die bij de werking van de keten volgens fig, 1 optreden.

Zoals uit fig. 1 blijkt, omvat de ferroresonante televisievoedingsbron 10 een transfomator 22 en een ferroresonante verzadigbare smoor-20 spoelbelas tings keten 20. Hen primaire wikkeling 22a van de transfomator 22 is gekoppeld met een bron 11, die een niet -geregelde ingangswissel-spanning Tin levert, en welke bron is voorzien van een cmkeerinrichting 21 en een geli.jkstrocmingangsklem 23, die met een middenaftakking van de primaire wikkeling 22a is gekoppeld. Aan de klem 23 wordt een niet-25 geregelde gelijkspanning 7 toegevoerd. De cmkeerinrichting 21 wordt be-dreven bij een hoge frequentie, bijvoorbeeld de horizontale afbuigfre-quentie van 15,75 kHz. De cmkeerinrichting 21 wekt de ingangsvisselspan-ning Tin als een horizontaalfrequente, rechthoekige spanning over de primaire wikkeling 22a op.

30 Wanneer de spanning Tin aan de primaire wikkeling 22a wordt aange legd, worden over de secundairs uitgangswikkelingen 22b - 22d en een secundaire hoogspanningswikkeling 22e horizontaalfrequente uitgangswis-selspanninger. opgewekt. Se eindgeleiders 49 en 50 van de uitgangswikkeling 33b zijn respectievelijk verbonden met dioden 29 en 30, die als een 35 dubbele gelijkrichter werken; de eindgeleiders U8 en 51 van de uitgangswikkeling 22c zijn respectievelijk gekoppeld met dioden 27 en 28, die als een dubbels gelijkrichter werken; en de eindgeleiders hj an 52 van 8105871 i t ♦ - it -.

de uitgangswikkeling 22d zijn respectievelijk gekoppeld met dioden 25 en 26, die als een dubbele gelijkriehter werken. Een gemeenschappelijke middenaftakkingsgeleider 53 is geaard.

De over de wikkeling 22h opgewekte uitgangswisselspanning wordt 5 volledig gelijkgericht door de dioden 29 en 30 en gefilterd door een condensator 3¼ cm hij een klem 31 een' gelijkspanning van' bijvoorbeeld +25 V op te wekken teneinde televisie-ontvangketens, zoals de vertikale afbuigketen en de audioketen te bekrachtigen. De over de wikkeling 22d opgewekte uitgangswisselspanning wordt geheel gelijk gericht door de dio-10 den 25 en 26 en gefilterd door de condensator 36 teneinde op een klem 33 een gelijkspanning van bijvoorbeeld +210 V op te wekken teneinde ketens, zoals de beeldbuisaandrijfinrichting, te bekrachtigen.

De over de wikkeling 22c opgewekte uitgangswisselspanning wordt geheel gelijk gericht door de dioden 27 en 28 en gefilterd door de conden-15 sator 35 cm bij een klem 32 een B+ -aftastvoedingsspanning voor een horizontale afbuigwikkeling Ui op te wekken. Voor het opwekken van een horizontale aftast- of afbuigstroom in de horizontale afbuigwikkeling Ui is een horizontale afbuiggenerator Uo via een ingangs smoor spoel 39 met de klem 32 gekoppeld. De horizontale afbuiggenerator bo wordt door de 20 B+ -aft astvoedings spanning bekrachtigd en omvat een horizontale oscillator en aandrijfinrichting U3, een horizontale uitgangstransistor UU, een dempdiode U5, een horizontale terugslagcondensator bè en een S-vormings-of aft ast condens at or U2, die in serie met de horizontale afbuigwikkeling Ui parallel aan de horizontale uitgangstransistor UU is gekoppeld.

25 De over de secundaire hoogspanningswikkeling 22e opgewekte uit- gangswisselspanning wordt toegevoerd aan een hoogspanningsketen 2h om op een klem U een hoge ultorgelijkspanning of versnellingsspanning voor de niet-weergegeven beeldbuis van de televisie-ontvanger op te wekken.

De hoogspanningsketen 2b kan zijn voorzien van een normale spannings-30 vermenigvuldigingsketen van het Cockroft-Walton- type of kan zijn voorzien van een halve-golfgelijkrichterstelsel met een aantal dioden, die integraal met een aantal wikkelingssecties, niet afzonderlijk weergegeven, van de secundaire hoogspanningswikkeling 22e tot een enkele eenheid kunnen zijn verenigd.

35 De secundaire uitgangswikkelingen 22b -. 22d en de secundaire hoogspanningswikkeling 22e zijn magnetisch vast met elkaar gekoppeld.

Voor het verkrijgen van de vaste koppeling kunnen de wikkelingen c one en- 8105871 I t trisch caa een gemeenschappelijk gedeelte ran de magnet is eerbare kern 122 -/an de transformator 22 worden gewikkeld. In -verband met de -/aste magnetische koppeling tussen de wikkelingen hebben de over de secundaire uitgangswikkelingen opgewekte uitgangswisselspanningen alle een gemeen-5 schappelijke golfvorm, waarbij een geringe afwijking wordt geïntroduceerd door de relatief kleine iekinductanties, die tussen de uitgangswikkelingen bestaan.

Om de secundaire uitgangswikkelingsspanningen te regelen ten aanzien van variaties in de amplitude van de ingangsspanning Vin en belas-10 tingsveranderingen door de belastingketens, die met de klemmen 31 - 33 zijn gekoppeld en bundelstroombelastingsveranderingen op de ultorklem TJ, is de ferroresonante verzadigbare smoorspcelhelastingsketen 20 parallel aan een van de vast gekoppelde, secundaire uitgangswikkelingen van de transformator 22 gekoppeld. In fig. 1 is de verzadigbare smoorspoelketen 15 20 bij wijze van voorbeeld parallel aan de secundaire uitgangswikkeling 22d gekoppeld.

De ferroresonante verzadigbare smoorspoelbelastingsketen 20 omvat een saoorspoel of smoorspoelwikkeling 37 s die om tenminste een ^gedeelte van een verzadigbare, magnetiseerbare kern 137 is gewikkeld en omvat 20 een resonantiecondensator 38, die parallel aan de smoorspoelwikkeling 37 is gekoppeld. De verzadigbare smoorspoelkern 137 kan van een normale toroidale constructie zijn of zijn voorzien van een rechthoekige kern met twee vensters.

3ij een ferroresonante keten, zoals de ferroresonante verzadigbare 25 smoorspoelbelastingsketen 20 volgens fig. 1, wordt de spanning Tuit ever de verzadigingsspoel 37 geregeld. Door de ferroresonante verzadigbare saoorspoel 21 parallel aan de secundaire uitgangswikkeling 22d van de transformator 22 te koppelen, werkt de keten 20 als een regelbelas-tingsketen, die met de wikkeling 22d is gekoppeld om de spanning over de 30 wikkeling 22d op de geregelde spanningswaarde Tuit te houden. Vanneer ie spanning over de secundaire wikkeling 22d door de ferroresonante beias-uingsketen 20 wordt geregeld, worden de uitgangsspanningen over alle andere secundaire wikkelingen, die vast met de wikkeling 22d zijn gekoppeld, eveneens geregeld. Derhalve worden de uitgangsspanningen over de 35 wikkelingen 22b en 22c en de hoogspanningsuitgangswikkeling 22e door de regelende werking op de scanning Tuit van de ferroresonante keten 20 geregeld.

8105871 -. 6 ts

De transformator 22 bezit een betrekkelijk grote lekinductantie tussen de primaire wikkeling 22a en elk van de vast gekoppelde, geregelde, secundaire wikkelingen 22b 22e. De losse koppeling van de primaire wikkeling met de secundaire uitgangswikkelingen maakt bet mogelijk, dat 5 de uit gangs spanning door de ferroresonantieketen 20 in hoofdzaak constant wordt gehouden, zelfs wanneer de over de primaire wikkeling 22a aangelegde spanning verandert bij variaties in de ingangswisselspanning Vin.

De lekinductantie tussen de primaire wikkeling 22a en elk van de secundaire wikkelingen 22b - 22e kan in de transformator 22 worden verwerkt 10 door de magnetiseerbare kern 122 van de transformator als een gesloten luskern met rechthoekige configuratie uit te voeren. De primaire wikkeling 22 kan op een been van de kern 122 worden gewikkeld en de secundaire wikkelingen 22b -r* 22e kunnen concentrisch op een tegenovergelegen been worden gewikkeld.

15 Fanneer men het vervangingsschema van de transformator 22 be schouwt , worden de met de klemmen 31 - 33 en met de ultorklem U gekoppelde belastingsketens naar de primaire wikkeling gereflecteerd als be-lastingsimpedanties, die parallel zijn aan de reflectie van de ferroreso-nante belastingsketen 20. In verband met de losse magnetische koppeling 20 tussen de primaire wikkeling 22a en de secundaire wikkelingen 22b - 22e zien de gereflecteerde ferroresonante belastingsketen en de andere parallelle belastingen een equivalente impedantie in serie met de bron 11 , die de ingangswisselspanning Vin levert. Deze equivalente impedantie, welke wordt verschaft door de losse magnetische koppeling van de trans-25 formator 22, absorbeert de variaties in de ingangsspanning en maakt het mogelijk, dat de spanningsamplitudevariaties van de ferroresonante belastingsketen en de uitgangswikkelingen in hoofdzaak worden gereduceerd vergeleken met de spanningsamplitudevariaties van de primaire wikkeling.

Fig. 2a toont de rechthoekige ingangswisselspanning Vin, die door 30 de bron 11 over de primaire wikkeling 22a van de transformator 22 wordt opgewekt. In fig. 2b vindt men de geregelde spanning Vuit, welke over de ferroresonante verzadigbare smoorspoelbelastingsketen 20 en de secundaire uitgangswikkeling 22d van de transformator 22 wordt opgewekt.

De geregelde spanning Vuit is een wisselspanning met dezelfde frequen-35 tie als de ingangs spanning Vin, welke in het algemeen vlakke gedeelten 1¼ bezit, die in polariteit wisselen en met elkaar zijn verbonden door in het algemeen sinusvormige gedeelten 15- 8105871 1 ______ * 7 -

Ia de intervallen van de -vlakke gedeelten Tan de geregelde uitgangsspanning Tuit, zoals tussen de tijdstippen tQ - t^ -van fig. 2b, vordt het bij de spoel 37 behorende, magnetiseerbare kerngedeelte -van de verzadigbare smoorspoel in het -magnetische niet--verzadigde gebied -van 5 de 3-E—lus -van het kernmateriaal bedreven. De vikkeling 37 van de ver-zadigbare smoorspoel vertoont tijdens het vlakke gedeelte of niet-verza-digde intervallen een betrekkelijk grote inductantie. Er vloeit een be-trekkelijk geringe stroom igr in de verzadigbare smoorspoelvikkeling 37» als aangegeven bij de met een getrokken lijn aangeduide golfvorm i tO van fig. 2b tussen de tijdstippen tg - t^.

Wanneer de verzadigbare smoorspoelvikkeling 37 tijdens de vlakke gedeelten of de magnetisch niet-verzadigde intervallen van de uitgangs-spanningsgolfvorm Tuit een betrekkelijk grote impedantie vertoont, vordt de resonantiecondensator 38' zeer veinig over de verzadigbare smoor-15 spoel ontladen en behoudt de condensator een betrekkelijk constante uit-gangsspanning Tuit, velke vordt aangelegd over de klemmen van de spoel, zoals aangegeven door de betrekkelijk kleine condensatorstroom i , de met een stippellijn aangegeven golfvorm in fig. 2b, tussen de tijdstippen

' V

20 De uitgangsspanning Tuit levert, vanneer deze door de condensator 38 over de vikkeling 37 vordt aangelegd, een fiuxopbouv in de kern 137 totdat bij het tijdstip t^ in hoofdzaak een magnetische verzadiging van de kern optreedt. Wanneer de kern 137 tegen de tijd t, magnetisch verzadigd vordt, neemt de inductantie van de spoel 37 aanmerkelijk af. De 25 inductantie van de spoel 37 kan bijvoorbeeld Twintig- tot zestigmaal kleiner zijn dan de niet-verzadigde inductantie van de spoel.

Wadat de kern 137 magnetisch verzadigd vordt, doorlopen de condensator 38 en de spoel 37 een halve periode van de resonantiestrocmoscil-latie, zoals in fig. 2b is aangegeven door de stroompuls 12 van de spoel- 30 stroom i en als aangegeven door de stroompuls in de condensatorstream sr i tussen de tijdstippen t^ - t^. De resonantie- of circulatiestroom in de verzadigbare smoorspoel 37 en in de condensator 38 bereikt een maximale vaarde op het tijdstip t^. De uitgangsspanning Tuit keert ook op dit moment van polariteit cm.

35 Bij het tijdstip t^ is de resonantiestrocmpuls 12 voldoende afge nomen cm het mogelijk te maken, dat de kern 137 uit de verzadigmgs— toestand kemt, vaardccr de spoel 37 veer een grote impedantie bezit. De 8105871 • * * i T-. 8 „ spanning over de condensator 38', d.w. z. de geregelde uitgangsspanning Vuit 'beëindigt zijn snelle Verandering en neemt de vlakke -gedeelt ewaar-den -met tegengestelde polariteit aan. Gedurende het vlakke-gedeelte-interval t^ t,_ met tegengestelde polariteit, wordt de kern 137 opnieuw 5 in het magnetisch nietrverzadigde gebied van de Bt-H~1us hedreven. De flux in de kern 137 keert tijdens dit interval van richting om en wordt in hoofdzaak tot de verzadigingsfluxwaarde daarvan opgehouwd hij het tijdstip t^ wanneer de kern opnieuw wordt verzadigd. De stroom in de wikkeling 3T doorloopt weer een halve oscillatieperiode tussen de tijd-10' stippen t^ -· tg.

De ferroresonante verzadigbare smoorspoelbelastingsketen 20 werkt als een magnetische spanningsregelaar om onder variërende ingangsspan-ningsumstandigheden en onder variërende belastingsomstandigheden op de verschillende secundaire uitgangsvikkelingen, zoals bij een variërende 15 hundelstroombelasting van de ultorklem U een uitgangsspanning Vuit met relatief constante amplitude te onderhouden. Bij een voldoend grote waarde van de condensator 38' is de wisselstroomcomponent van de vlakke gedeelten van de uitgangsspanning Vuit relatief gering. Het oppervlak onder een vlak gedeelte van de spanningsgolfvorm Vult is gelijk aan de 20 tijdintegraal van de uitgangsspanning Vuit over het vlakke-gedeelte- interval of stelt op een equivalente wijze de maximale verandering in de fluxkoppeling van de spoel 37 voor.

De maximale fluxkoppeling van de spoel 37 is evenredig met de ver-zadigingsfluxdichtheid Bsat van het magnetiseerbare materiaal van de 25 smoorspoelkern 137· Aangezien de maximale fluxkoppeling van de spoel 37 in hoofdzaak een constante waarde heeft onafhankelijk van ingangsspan-ningsvariaties, is ook het oppervlak onder het vlakke gedeelte van de uitgangsspanning Vuit constant en onafhankelijk van ingangsspannings-variaties. Derhalve zal de amplitude van de uitgangsspanning Vuit worden 30 geregeld en een in hoofdzaak ongewijzigde waarde hebben, mits de duur van het vlakke gedeelte van de uitgangsspanning Vuit, gedurende welke de smoorspoelkern 137 niet-verzadigd is, relatief constant blijft.

De periode van de uitgangswisselspanning Vuit is die van de in-gangsspanning Vin en heeft een constante duur. Ook de duur, binnen deze 35 periode, van de magnetisch verzadigde intervallen t^ - t^ en t^ - tg wordt vastgelegd door de waarde van de zelf-inductie van de spoel 37 bij of in de buurt van de verzadiging en door de waarde van de condensator 8105871 -ΓΝ 9 3β. De duur van de nietr-verzadigde gedeelten van de uitgangssparming .

Tuit is derhalve eveneens constant, waardoor het mogelijk is, dat de uitgangssparming een relatief constante amplitude aanneemt.

Waar de secundaire uitgangswikkeling 22d van de transformator 23 5 parallel aan de ferroresonante verzadighare smoorspoelbelastingsketen 20 is gekoppeld, wordt de spanning over de uitgaagsvikkeling 22d gedwongen de geregelde uitgangs spanningswaarde Yuit aan te nemen, zelfs ofschoon de amplitude van de ingangsspanning Yin kan variëren. Alle andere secundaire uitgangswikkelingen 22h, 22c en de hoogspanningsvikkeling 22e 10 worden op een soortgelijke wijze gedwongen geregelde spanningswaarden aan te nemen. Door de ingangs spanning en de belasting van de uitgangswikkelingen te variëren, wordt de verschuiving in faze van de uit gangs-wisselspanning Yuit ten opzichte van de faze van de ingangswisselspan-ning Yin gevarieerd, waarbij de amplitude van de uit gangs spanning Yuit 15 relatief ongewijzigd wordt gehandhaafd.

Zoals aangegeven in tig. 2a en 2b,wordt bij een bedrijfstoestand met nominale ingangs spanning en een gemiddelde belasting van de uitgangswikkelingen 22b - 22e bijvoorbeeld bij een bundelstroombelasting van bij benadering 0,5 milliampère, de uitgangsspanning Yuit in faze ver-20 traagd met een bedrag Δ t tan opzichte van de faze van de ingangs spanning. De faz evert raging A t treedt op in verband met de energiedissipa-tie in de met de secundaire uitgamgswikkeling 22b - 22e gekoppelde belast ingsketens . De fazevertraging tussen Yin en Yuit maakt het mogelijk, dat energie vanuit de bron 11 naar de secundaire uitgangswikkelingsbe-25 lasting wordt overgedragen gedurende elke periode van de ingangs- of uitgangsspanningsoscillatie.

Zoals aangegeven in fig. 3a en 3b neemt, wanneer de ingangsspanning Yin varieert van een hoge-lijningangsspanningsniveau naar een lage-lijningangsspanningsniveau de fazevertraging van de uitgangs-30 spanning Yuit toe van een vertraging van Δ t^ naar een vertraging van Δ tp. De toename in fazevertraging bij het onderste ingangsspanningsniveau treedt op omdat bij het onderste ingangsspanningsniveau een grotere fazevertraging nodig is cm hetzelfde gemiddelde vermogen naar de secundairs wikkelingsbelastingen over te dragen. Ofschoon de fazever-35 traging van de uitgangsspanning Yuit bij het lagere ingangsspanningsniveau is toegenaaen, is de amplitude van Yuit en de gemiddelde halve -periodespanning praktisch niet gewijzigd, waardoor de vereiste regeling 8105871 Λ » ^ 10 ** bij ingangsspamingsrariaties wordt verkregen.

Zoals aangegeven in fig. 3c en'3d neemt, wanneer de bundelstroom-belasting van de uit or klem U toeneemt van 0 ~ 1,7 milliampère, de faze-vertraging van de uit gangs spanning Tuit wan een faz evert raging van A t a 5 toe tot een vertraging van Δ t^ bij bijvoorbeeld hetzelfde nominale ingangs spanningsniveau. De toename in fazevertraging treedt op, omdat een grotere fazevertraging nodig is om meer gemiddeld vermogen bij de grotere secundaire wikkelingsbelastingstoestand over te dragen. Ofschoon de fazevertraging van de uit gangs spanning Vuit is toegenomen, is de ampli-10 tude-van Yuit in fig. 3d en de gemiddelde spanning bij de halve periode praktisch niet gewijzigd, waardoor men de vereiste regeling bij belas-tingsvariaties verkrijgt.

Een kenmerk van de uitvinding is het verschaffen van geregelde uit gangs spanningen over secundaire transf ormatorwikkelingen, zonder dat 15 het nodig is, dat het kerngedeelte van de transformator, dat met de secundaire wikkelingen samenwerkt, magnetisch wordt verzadigd. Derhalve worden aan de vermogen st rans format or, die met de wisselspanningsbron is gekoppeld, zoals de transformator 22 van fig. 1, geen ontwerpbeper-' kingen opgelegd, zoals dit het geval is bij een ferroresonante transfer- " 20 mator. In tegenstelling met het gebruik van een ferroresonante transformator kan het gedeelte van de magnetiseerbare kern 122 van de transformator, dat samenwerkt met of onder de secundaire uitgangswikkelingen 22b-22d van de transformator, in het lineaire gebied van de B-H-lus van het kernmateriaal worden bedreven. De kern blijft tijdens de gehele uit-25 gangswisselspanningsperiode in hoofdzaak magnetisch onverzadigd.

Er doet zich een aantal voordelen voor bij het gebruik van de inrichting volgens de uitvinding, weergegeven in fig. 1, waarbij een ver-mogenstransformator voorziet in geregelde uitgangsspanningen over secundaire uitgangswikkelingen, doch de kern van de transformator desal-30 niettemin in het lineaire gebied van de B-H-karakteristiek daarvan wordt bedreven en waarbij de regeling wordt verkregen door een afzonderlijke ferroresonante verzadigbare smoorspoelketen, die als een regelende belasting parallel aan een van de uitgangswikkelingen van de vermogens-transformator is gekoppeld. Zo vloeit bijvoorbeeld bij een ferroresonan-35 te transformatorconstructie, welke niet overeenkomt met de inrichting volgens fig. 1, een betrekkelijk grote circulatie- of resonantiestroom in een van de uitgangswikkelingen van de ferroresonante transformator.

8105871 - 11 -

Teneinde I^.-verliezen in die wikkeling te reduceren, wordt gebruik ge-, maakt van een betrekkelijk dikke draad of een draad met grote dwarsdoorsnede. Sen dergelijke dikke geleider stoort de vaste koppeling, zodat de lekinductantie groter is dan gewenst is.

5 ïn tegenstelling daarmede vloeit in geen van de secundaire uit- gangsvikkelingen van de vermogenstransformator 22 volgens fig. 1 een grote circulatie- of resonantiestrocm. Zoals aangegeven in fig. 2c beeft bijvoorbeeld de stroom i^, die uit de uitgangswikkeling 22d naar de ferroresonante belastingsketen 20 vloeit, een betrekkelijk kleine am-10 plitude met een piekwaarde, die bijvoorbeeld tien- of meer maal kleiner is dan de piekwaarde van de resonantiestrocmpuls 12, die in de spoel 37 vloeit. Gemiddeld behoeft slechts voldoende stroom i uit de transfer-

V

mator 22d te vloeien cm de verliezen aan te vullen, die zich voordoen tijdens elke periode van de geregelde uitgangswisselspanning Tuit. De 15 verliezen omvatten hysteresis- en vervelstroomverhitting van. de magne- 2 tiseerbare kern 137 van de smoorspoel, I B-verliezen m de spoel 37 van de smoorspoel. De verliezen omvatten ook energieverliezen, die de condensator 38 ondergaat tijdens elke periode van de uitgangsspanning Tuit, ' welke optreden tengevolge van de belastingsstroom, die uit de klem 33 20 vloeit,en tengevolge van de belastingsstroom, welke vloeit naar de be- lastingsketens, die met de klemmen 31 en 32 en de ultorklem TJ zijn gekoppeld, als gereflecteerd naar de uitgangswikkeling 22d.

2en ander voordeel van de inrichting volgens fig. 1 is de grotere ontwerpflaxibiliteit, welke men verkrijgt bij het kiezen van de parsme-25 ters van de ferroresonante belastingsketen 20 van het voedingsstelsel 10 zonder dat een herontwerp van het vermogenstransformatorgedeelte 22 van het stelsel nodig is. Omdat de secundaire uitgangswikkeling 22d van de transformator 22 magnetisch van de verzadigbare smoorspoel en de magne-tiseerbare kern 137 is geïsoleerd, d.w.z. omdat de magnetische flux in 30 de kern 137 niet is gekoppeld met de uitgangstransfoimatorwikkeling 22d, vereisen ontwerpveranderingen in de magnetiseerbare kern 137 en in de waarden van de door de condensator 38 geleverde resonantie- of circula-tiestroem praktisch geen ontwerpveranderingen in de transformator 22 mits de veranderingen in de ferroresonantiebelastingsketen 20 de regeling 35 van de uitgangsspanning Tuit niet op een sterke wijze degraderen.

De amplitude van de uitgangsspanning Tuit, welke door de ferroreso-nante belastingsketen 20 wordt geleverd, is gerelateerd met de verzaad- 8105871 - 12' - gingsfluxdichtheid Bsat ran het magnetiseerbare materiaal ran de kern 137 ran de smoorspoel. Teneinde vervel strocmxverli e z en in de kern 137 hij een werking hij een relatief hoge frequentie ran 16 kHz of meer te reduceren, vordt een kernmateriaal met hetrekkelijk grote veerstand roor 5 verrelstromen gekozen, In de handel verkrijgbare kernmaterialen, velke kunnen vorden toegepast roor de kern 137 ran de rerzadigbare smoorspoel, zijn hijroorheeld mangaan-zink-ferrieten, nikkel-z ink-f err iet en of lithium-ferrieten. De rerraardigingstoleranties hij het bereiden ran het ferrietkernmateriaal kan leiden tot hetrekkelijk grote toleranties in de 10' vaarde ran Bsat ran het materiaal.

Om rekening te hemden met de Bsat-tolerantie ran kerneenheid-tot-kerneenheid kan het aantal vindingen ran de spoel 37, dat om de kern 137 is gewikkeld, roor elke kerneenheid vorden gerarieerd teneinde de uitgangsspanning Vuit ran eenheid-tot-eenheid ongewijzigd te handhaven.

15 Aangezien geregelde uitgangsspanningen roor de meeste televisie-ontvang-ketens over uitgangsvikkelingen van een afzonderlijke transformator vorden verkregen, vereisen de toleranties in Bsat van de kern 137 en de variaties in het aantal wikkelingen van de spoel 37 ter compensatie daarvan geen overeenkomstige veranderingen in het aantal windingen of 20 andere parameters van de transformator 22.

De waarde ran Bsat van het magnetiseerhare materiaal van de kern 137 is een functie van de bedrijfstemperatuur van de kern, waarbij de waarde van Bsat afneemt naarmate de bedrijfstemperatuur toeneemt. De kern 137 wordt warmer na een initiële inschakeling van de televisie-25 - ontvanger in verhand met hysteresis- en vervelstroonrverliezen, die zich tijdens het bedrijf voordoen en in verhand met de verwarming, die een gevolg is van I^?-verliezen van de spoel 37, die om de kern 137 is gewikkeld. Voor het bekrachtigen van de voedingsbron 10 is de temperatuur ran de kern 137 de omgevingstemperatuur. Ha bekrachtiging van de voe-30 dingsbron wordt de kern 137 verhit tot een constante-toestandstenroera-tuurwaarde boven de omgevingstemperatuur. Gedurende het interval, dat de kern wordt verhit, neemt de Bsat van de kern af. Derhalve neemt de uitgangsspanning Vuit van de ferroresonante regelbelastingsketen 20 van de initiële waarde daarvan bij het inschakelen van de televisie-35 ontvanger af tot een lagere, constante—toestandsvaarde wanneer de uiteindelijke bedrijfstemperatuur van de kern 137 wordt bereikt.

Teneinde de temperatuurverandering van starten tot de werking bij 8105871 z .* - 13 - constante toestand tot een ττπτητιτιππ terug te "brengen, lean de warmte Tan de spoel 37 en de kern 137 op een gebruikelijke wijze worden afgevoerd naar een koelplaat of naar het metalen chassis Tan de televisie-ont— Tanger. Een warmte-afroer Tan de kern 137 hij cLe inrichting Tolgens de 5 uitTinding, weergegeven in fig. 1, waarbij slechts een of een gering aantal spoelen cm de kern 137 is gewikkeld, is een relatief minder lastige procedure dan die hij het verzadigingskerngedeelte van een ferror es orante transformator, die een aantal uit gangs spanningen levert over een aantal uitgangswikkelingen, die cm het verzadigingskerngedeelte 10 van de ferroresonante transformator zijn gewikkeld. Verder is het zelfs nog lastiger warmte af te voeren "bij een ferroresonante transformator met een hoogspanningswikkeling, omdat het grote aantal windingen, dat om het verzadigingsker* gedeelte vannde transformator is gewikkeld, de toegang tot het kerngedeelte blokkeert.

15 In fig. 1 is geen wamte-afvoer van de kern 122 van de vermogens- transformatcr 22 nodig, aangezien het kernmateriaal van de transformator in het lineaire gebied van de 3-E-lus daarvan wordt bedreven en derhalve relatief geringe kernverliezen en een kleine bedrijfstsnperatuurstij-ging optreden. Voorts vloeit in geen van de uitgangswikkelingen van de 20 transformator 22 een circulatie- of resonantiestroom. De I^ï-veriiezen in de transfomatcruitgangswikkelingen en de verhitting van de transfor-matorkern 122 daardoor zijn van betrekkelijk weinig belang.

3ij een illustratieve uitvoeringsvorm van de vermogenstransforma-tor 22 bedraagt de primaire wikkelingsinductantie, L^, gemeten vanuit .w 25· as middenaftakking naar een eindklem, 2,03 millihenry; de secundaire inductantie Lg van de secundaire wikkeling 22d 10,3 millihenry en de mutuele' inductantie, M, tussen de twee bovenbeschreven wikkelingen 3,35 millihenry. Het kernmateriaal kan bestaan uit een mangaan-zink-ferriet en de transformatorkerngeametrie kan op een zodanige wijze worden ge-30 kozen, dat men de bovenstaande z elf-indue tiewaar da verkrijgt, terwijl de kern magnetisch onverzadigd blijft.

3ij een illustratieve uitvoeringsvorm van de ferroresonante beias-tingsketen 20 kan de waarde van de condensator 38 0,033 microfarad bedragen, waarna de varzadigingsflmsdichtheid van het kernmateriaal, het 35 dwarsdoorsnede-oppervlak en het aantal vindingen zodanig kunnen worden gekozen, dat men een Vuit-golfvorm verkrijgt, welke overeenkomt met die volgens fig. 2b, tijdens de niet-verzadigde intervallen t^ - en 8105871 *1 V · * * - 1¾ -.

- tj.? waarbij de waarde Tan de niet^verzadigde zelf-^inductie Tan de spoel 37 hetrekkelijk groot is, Tan de orde Tan een henry·. Het aantal windingen, de kerngeometrie, zoals de gemiddelde magnetische weglengte en het dwarsdoorsnede-oppervlak, en de B-H-karakteri s t i ek Tan het kern-5 materiaal zijn zodanig, dat wanneer een grote magnetische Terzadiging optreedt, hij de tijdstippen t^ en t^ Tan fig, 2a, de zelf-inductie ran de spoel 37 in hoofdzaak afneemt tot ongeveer 500 microhenry of zelfs minder hij piekstromen. Een geschikt kernmateriaal kan bestaan uit een ferriet, zoals een lithium-bismuth-ferriét, welke hovendien het voordeel 1.0' heeft van een hetrekkelijk kleine verandering in Bsat hij een verandering van de kernbedrijfstemperatuur, vergeleken met vele andere ferrie-ten.. De kern kan de vorm hebben van een toroïde of kan zijn voorzien van een dubbele E-kern.

8105871

Claims (4)

1. Zelf-geregelde -voedingsbron, voorzien van een transformator met eerste, tweede en derde -wikkelingen, waarbij de eerste wikkeling is voorzien van klemmen voor koppeling met een ingangs spanningsbron teneinde over de tweede en derde wikkelingen een spanning met wisselende polariteit 5 op te wekken gekenmerkt door een verzadigbare smoorspoel, voorzien van een magnetiseerbare kern (137) en tenminste een smoorspoelwikkeling (37)» die op deze kern is gewikkeld, waarbij de smoorspoelwikkeling en de secundaire wikkeling (22d) van de transformator geleidend zijn gekoppeld om over de smoorspoelwikkeling (37) een spanning met wisselende polariteit 10 op te wekken, waarbij de tweede wikkeling (22d) van de transformator zodanig magnetisch is geïsoleerd ten opzichte van de verzadigbare smoorspoel, dat de magnetische flux in de smoorspoelkern (137) niet is gekoppeld met de tweede wikkeling (22d) van de transformator, en de derde wikkeling (22e) van de transformator de over de tweede wikkeling (22d) 15 opgewekte spanning transformeert in een over de derde wikkeling (22e) opgewekte voedingsspanning met wisselende polariteit, waarbij met een wikkeling (37) van de verzadigbare smoorspoel een capaciteit (38) is gekoppeld voor het opwekken van een circulatiestroom, die bijdraagt tot het in hoofdzaak magnetisch verzadigen van het smocrspcelkeragedeelte, 20 dat met de smoorspoelwikkeling (37) samenwerkt, dat geleidend met de tweede wikkeling (22d) van de transformator is gekoppeld, waarbij de circulatiestroom het mogelijk maakt, dat de spanningsamplitudevariaties over de tweede wikkeling (22d) van de transformator kleiner zijn dan de amplitudevariaties van de ingangsspanning.

2. Voedingsbron volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de derde wikkeling een hoogspanningswikkeling (22e) is en met deze hoogspannings-wikkeiing (22e) een hoogspanningsketen (2b) is gekoppeld om uit de hoogspanningswikkeling een ultorspanning op te wekken.

3- Voedingsbron volgens conclusie 2, meer In het bijzonder voor een 30 oeievisieszelsel, met het kenmerk, dat de hoogspanningswikkeling (22e) vast magnetisch met de tweede wikkeling (22d) van de transformator is gekoppeld en de voedingsbron is voorzien van een vierde Oransformator-wikksling (22c), die vast magnetisch met de tweede wikkeling (22d) van de transformator is gekoppeld, en een afbuiggenerator (kö), welke wordt 35 bekrachtigd door de over de vierde wikkeling (22c) van de transformator 8105871 - 16 - opgewekte spanning voor het opwekken .wan de afbuigstroom. k. Voedingsbron volgens conclusie 1-3 met het kenmerk, dat het transformatorkerngedeelte (122), dat met de tweede wikkeling (22d) van de transformator samenwerkt, tijdens de gehele periode van de wissel-5' spanning in de tweede wikkeling van de transformator magnetisch in hoofdzaak onverzadigd blijft.

5. Voedingsbron volgens conclusie 1 - U met het kenmerk, dat de eerst (22a) en tweede (22d) wikkelingen van de transformator magnetisch los zijn gekoppeld teneinde het mogelijk te maken, dat de amplitude van de 10. spanning op de tweede wikkeling bij spanningsvariaties op de eerste wikkeling in hoofdzaak ongewijzigd blijft. " 8105871