NO851992L

NO851992L - POWER SUPPLY.

Info

Publication number: NO851992L
Application number: NO851992A
Authority: NO
Inventors: Klaus Reh; Juergen Paul Schultz
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz Ag
Priority date: 1984-05-30
Filing date: 1985-05-20
Publication date: 1985-12-02
Also published as: PT80536A; FI851861L; PT80536B; JPS60261255A; DK239285A; ES8703073A1; ES543644A0; EP0163235A3; FI851861A0; DK239285D0; EP0163235A2; DE3420196A1

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en kraftforsyningsenhet med koblingsutstyr for bi 11edreproduserende utstyr omfattende et billedrør som angitt i ingressen til krav 1. The present invention relates to a power supply unit with switching equipment for bi-directional reproducing equipment comprising a picture tube as stated in the preamble to claim 1.

En slik kraftforsyningsenhet med koblingsutstyr for en fjernsynsmottager er vist i tysk DOS nr. 31 07 009. Such a power supply unit with switching equipment for a television receiver is shown in German DOS No. 31 07 009.

Den virker som en sperreomformer med et push-pull utgangs-trinn som blir omkoblet ved en fast frekvens mellom 50 og 300 kHz. Frekvensen for omkobling av push-pull utgangs-trinnet kan være koblet med den horisontale frekvensen og kan f.eks. være et integrert multiplum av horisontalfrek-vensen. Alle driftsfaser til sperreomformeren kan bli tilført på sekundærsiden for å generere driftspenninger, også inklusive høyspenningen for billedrøret, v.hj.a. en dobbel ti ikeretter og spenningsdoblere. It acts as a buck converter with a push-pull output stage that is switched at a fixed frequency between 50 and 300 kHz. The frequency for switching the push-pull output stage can be linked with the horizontal frequency and can e.g. be an integrated multiple of the horizontal frequency. All operating phases of the blocking converter can be supplied on the secondary side to generate operating voltages, also including the high voltage for the picture tube, v.hj.a. a double ten icker and voltage doublers.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveie-bringe en enkel usynkronisert kraftforsyningsenhet med koblingsutstyr for generering av alle de nødvendige spenninger. Dette formål oppnås v.hj.a. en kraftforsyningsenhet i henhold til de nedenfor fremsatte patentkrav. Ytterligere fordeler med kraftforsyningsenheten i henhold til foreliggende oppfinnelse fremgår av beskrivelsen nedenfor. The purpose of the present invention is to provide a simple unsynchronized power supply unit with switching equipment for generating all the necessary voltages. This purpose is achieved by a power supply unit according to the patent claims set out below. Further advantages of the power supply unit according to the present invention appear from the description below.

For å gi en klarere forståelse av foreliggende oppfinnelse vises til nedenstående detaljerte beskrivelse av et utførelseseksempel, samt til de ledsagende tegning-er, hvor: - fig. 1 viser et kobl ingsskjerna for kraftforsyningsenheten med koblingsutstyr, og - figurene 2a og 2b viser spenningskurver og strømkurver som foreligger i kraftforsyningsenheten i henhold til figur 1. To provide a clearer understanding of the present invention, reference is made to the detailed description below of an exemplary embodiment, as well as to the accompanying drawings, where: - fig. 1 shows a connection core for the power supply unit with switching equipment, and - figures 2a and 2b show voltage curves and current curves present in the power supply unit according to figure 1.

Kobl ingsskjemaet i fig. 1 er et skjematisk diagram, hvor alle komponenter som ikke er helt nødvendig for å forstå virkemåten til oppfinnelsen, er blitt utelatt for at tegningen ikke skal bli overlesset. The connection diagram in fig. 1 is a schematic diagram, where all components that are not absolutely necessary for understanding the operation of the invention have been omitted so that the drawing will not be overloaded.

Kraftforsyningsenheten med koblingsutstyr har inngangsklemmene 1, og til disse er kraftnettet AC tilkoblet med spenning U^. Koblet til inngangsklemmen 1 er også en likeretter 2, som f.eks. kan være en brokoblet likeretter, og denne er fulgt av en kondensator C. Den sistnevnte, som vanligvis er en elektrolyttkondensator, blir ladet til ti 1 førselsspenningen Ug av spenningen som leveres av likeretteren 2. Likeretteren 2 og kondensatoren C blir polarisert som vist i fig. 1. En transformator 3 har en primærvikl ing 4, som har en av sine klemmer koblet til den klemmen på kondensatoren C som befinner seg på verdien til den positive ti 1 førselsspenning Ub, mens den andre klemmen på viklingen er koblet til en klemme på den elektroniske bryteren S. Den andre klemmen til bryteren S er koblet til den klemmen på kondensator C som befinner seg på den negative verdi til ti 1 førselsspenning-en. Koblet over bryteren S ligger en diode D, hvis katode er koblet til primærvikl i ngen 4. The power supply unit with switching equipment has the input terminals 1, and to these the power grid AC is connected with voltage U^. Connected to the input terminal 1 is also a rectifier 2, which e.g. may be a bridged rectifier, and this is followed by a capacitor C. The latter, which is usually an electrolytic capacitor, is charged to the ten 1 supply voltage Ug by the voltage supplied by the rectifier 2. The rectifier 2 and the capacitor C are polarized as shown in fig . 1. A transformer 3 has a primary winding 4, which has one of its terminals connected to the terminal of the capacitor C which is at the value of the positive supply voltage Ub, while the other terminal of the winding is connected to a terminal of the electronic switch S. The other terminal of switch S is connected to the terminal of capacitor C which is located at the negative value of the ti 1 supply voltage. Connected across the switch S is a diode D, the cathode of which is connected to the primary winding in no 4.

Bryteren S er også shuntet av en kondensator CA. En styringskrets 5 virker på bryteren S og betjener den ved en frekvens på ca. 40 kHz. Styringskretsen 5 mottar en spenning Ur fra en ti 11eggsvikl ing 6 på transformatoren 3, og i overensstemmelse med denne varieres omkobl ingsfrekvensen til bryteren S ved variasjoner i ti 1 før selsspen-ningen Ug og/eller belastningen, dvs. dersom spenningen avtar p.g.a. en reduksjon av ti 1 førselsspenningen Uq og/eller en økning av belastningen, vil frekvensen til styringspulsene for bryteren S bli senket, og dersom spenningen øker p.g.a. en økning i ti 1 førselsspenningen og/eller en reduksjon av belastningen, vil frekvensen til styringspulsene for bryteren S økes. The switch S is also shunted by a capacitor CA. A control circuit 5 acts on the switch S and operates it at a frequency of approx. 40 kHz. The control circuit 5 receives a voltage Ur from a ti 11 egg winding 6 on the transformer 3, and in accordance with this the switching frequency of the switch S is varied by variations in ti 1 before the seal voltage Ug and/or the load, i.e. if the voltage decreases due to a reduction of the ti 1 supply voltage Uq and/or an increase of the load, the frequency of the control pulses for the switch S will be lowered, and if the voltage increases due to an increase in the ti 1 supply voltage and/or a reduction in the load, the frequency of the control pulses for the switch S will be increased.

Transformatoren 3 har en sekundærvikl ing 7 med et antall uttak a-g. Uttaket b er jordet. Koblet til hver av uttakene a og c til g, befinner det seg en likeretter-krets som består av en diode og en kondensator. Diodene og kondensatorene er hhv. angitt med referansebokstavene D og C og med indekser som henviser til de respektive uttak. Hver av 1 ikeretterkretsene har en utgangsklemme som tilfører én av de spenningene som er nødvendig for det bi 11edreproduserende utstyr (ikke vist på figuren). I utførelsen som er vist, er disse spenninger (fra bunnen til toppen): The transformer 3 has a secondary winding 7 with a number of outlets a-g. The outlet b is grounded. Connected to each of the outlets a and c to g is a rectifier circuit consisting of a diode and a capacitor. The diodes and capacitors are respectively indicated with the reference letters D and C and with indices referring to the respective outlets. Each of the rectifier circuits has an output terminal which supplies one of the voltages required for the bi-directional reproducing equipment (not shown in the figure). In the embodiment shown, these voltages are (from bottom to top):

Uj for lyddelen,Ouch for the sound part,

u^HEI for gløding av billedrøret,u^HEI for annealing the picture tube,

u"st for de trinn som krever en spenning stabilisert av en reguleringskrets (ikke vist), u"st for the steps that require a voltage stabilized by a regulation circuit (not shown),

<U>yert for den vertlka^e avbøyningskrets,<U>yered for the vertlka^e deflection circuit,

u^Hor for den horisontale avbøyni ngskrets, og Uy for videotrinnene. u^Hor for the horizontal deflection circuit, and Uy for the video stages.

En ytterligere sekundærvikl ing 8 til transformatoren 3 er konstruert som en diodesplittervikl ing. En klemme på diodesplittervikl i ngen er jordet, og den andre klemmen tilfører den høye spenningen UHochtil billedrøret. Diodesplittervikl i ngen har et uttak, fra hvilket fokuseringsspenningen Up til billedrøret tas. A further secondary winding 8 of the transformer 3 is constructed as a diode splitter winding. One terminal of the diode splitter winding in ngen is grounded, and the other terminal supplies the high voltage UHochtil the picture tube. The diode splitter coil in ngen has an outlet, from which the focusing voltage Up to the picture tube is taken.

I denne utførelsen av kraftforsyningsenheten med koblingsutstyr, er genereringen av høyspenningssignalet<U>Hoch uavnen919av den horisontale avbøyningskrets, slik at avbøyningskretsen kan konstrueres for vilkårlige horisontalfrekvenser, og kan omfatte kobl ingsfrekvensene. In this embodiment of the power supply unit with switching equipment, the generation of the high voltage signal<U>Hoch is independent of the horizontal deflection circuit, so that the deflection circuit can be designed for arbitrary horizontal frequencies, and can include the switching frequencies.

Transformatoren 3 har en ferittkjerne 9 og primærvik-lingen 4, viklingen 6 og sekundærvikl i ngen 7 er konstruert som fi 1mvikl inger. The transformer 3 has a ferrite core 9 and the primary winding 4, winding 6 and secondary winding 7 are constructed as five windings.

Fra fig. 1 sees at kraftforsyningsenhetens koblings-del, ved bruk av viklingen 6 og som en følge av det forhold at allé de nødvendige spenninger for det billedre-produserende utstyr fås fra sekundærvikl ingene til transformatoren, oppnår en perfekt isolasjon fra nettet som forsyner enheten med primærstrøm. From fig. 1 it can be seen that the power supply unit's connecting part, by using the winding 6 and as a result of the fact that all the necessary voltages for the image reproducing equipment are obtained from the secondary winding of the transformer, achieves a perfect isolation from the network which supplies the unit with primary current.

Den elektroniske bryteren S er en kobl ingstransistor, og denne kobl ingstransistoren har en integrert diode forbundet i antiparal1 el 1 med seg (denne dioden erstatter da den frittløpende diode D), eller en utkobl ingstyristor. For å indikere dette i fig. 1, er symbolet for en NPN kobl ingstransistor vist til venstre for referanseboksta-ven S. I det følgende antas at bryteren S er en koblings-transistor som styres av en styrestrøm Ib- Spenningen over kobl ingstransistoren er angitt som Us, og strømmen gjennom primærvi kl i ngen 4 med The electronic switch S is a switching transistor, and this switching transistor has an integrated diode connected in anti-parallel1 el 1 with it (this diode then replaces the free-running diode D), or a switch-off control transistor. To indicate this in fig. 1, the symbol for an NPN switching transistor is shown to the left of the reference letter S. In the following, it is assumed that the switch S is a switching transistor which is controlled by a control current Ib. The voltage across the switching transistor is indicated as Us, and the current through the primary at about 4 with

Driften av kraftforsyningsenheten med koblingsutstyr vil nå bli forklart v.hj.a. figurene 2a og 2b, som viser bølgeformene for spenninger og strømmer som er nevnt ovenfor. The operation of the power supply unit with switchgear will now be explained v.hj.a. Figures 2a and 2b, which show the waveforms of voltages and currents mentioned above.

I fig. 2a er driften av kraftforsyningsenheten med koblingsutstyr vist når det på nettlinjen AC foreligger en normal 1 injespenning U^. Den resulterende størrelse på ti 1 førselsspenningen Ub er vist i den øvre linjen i fig. 2a. I øyeblikket ti er kobl ingstransistoren av. Fordi primærvikl i ngen 4 og kondensatoren CA danner en resonnanskrets, vil en halvbølge av sinusspenningen U$, hvis frekvens fastlegges av verdien til resonnansekretsen, utvikles over kobl ingstransistoren. I løpet av denne tiden vil strømmen I[_ gjennom primærvi kl i ngen 4 avta fra sin maksimale positive verdi til 0 (i øyeblikket t2) og deretter fortsette ned til sin maksimale negative verdi, som opptrer når størrelsen til spenningen U$er lik størrelsen til ti 1 førselsspenningen Ub- I øyeblikket t3, er styringsstrømmen Ib av tilstrekkelig størrelse til å forårsake at kobl ingstransistoren på ny blir ledende. Når strømmen II passerer gjennom 0 (t3" i fig. 2a), må kobl ingstransistoren være slått på igjen. Det er mer fordelaktig å slå på kobl ingstransistoren tidligere, fordi den da ikke behøver å føre strøm øyeblikkelig. Det tidligste mulige øyeblikk som transistoren kan slås på ved, er det øyeblikk hvor spenningen U$ blir lik 0 (tidspunktet t3' i fig. 2a). Strømmen II øker nå lineært til sin maksimale positive verdi igjen. Etter at transi storen er slått av i øyeblikket t4, blir syklusen som er beskrevet ovenfor, gjentatt. In fig. 2a, the operation of the power supply unit with switching equipment is shown when there is a normal input voltage U^ on the mains line AC. The resulting magnitude of the ti 1 supply voltage Ub is shown in the upper line in fig. 2a. At moment ten, the switching transistor is off. Because the primary winding in no 4 and the capacitor CA form a resonant circuit, a half-wave of the sinusoidal voltage U$, whose frequency is determined by the value of the resonant circuit, will be developed across the switching transistor. During this time, the current I[_ through the primary vi at no 4 will decrease from its maximum positive value to 0 (at the instant t2) and then continue down to its maximum negative value, which occurs when the magnitude of the voltage U$ equals the magnitude to ti 1 the supply voltage Ub- At the moment t3, the control current Ib is of sufficient magnitude to cause the switching transistor to become conductive again. When the current II passes through 0 (t3" in Fig. 2a), the switching transistor must be turned on again. It is more advantageous to switch the switching transistor on earlier, because then it does not need to conduct current instantaneously. The earliest possible moment that the transistor can be turned on at, is the moment when the voltage U$ becomes equal to 0 (time t3' in Fig. 2a). The current II now increases linearly to its maximum positive value again. After the transistor is turned off at the moment t4, the cycle becomes which is described above, repeated.

Da uttaket b på sekundærvikl i ngen 7 er jordet, vil retningen på delviklingen som tilhører uttaket a være forskjellig fra retningene til de delviklinger som tilsvarer uttakene c til g. Følgelig utledes spenningen Uj v.hj.a. delviklingen som tilsvarer uttaket a, og ved hjelp av 1 ikeretterkretsen Da, Ca i løpet av den tiden hvor strømmen I|_ øker fra sin maksimale negative verdi til sin maksimale positive verdi. Med del vi kl ingene som tilsvarer uttakene c-g, utledes spenninger i løpet av den tiden hvori strømmen I[_ faller fra sin maksimale positive verdi til sin maksimale negative verdi. I løpet av samme tidsrom blir fokuseringsspenningen Up og høyspenningen ^Hoch ut^ec'e''' v.hj.a. di odespl i ttervi kl i ngen. Under den perioden vil spenningen U$være større enn ti 1 førselsspen-ni n g e n Ug. Since the tap b on the secondary winding in no. 7 is earthed, the direction of the sub-winding belonging to the tap a will be different from the directions of the sub-windings corresponding to the taps c to g. Consequently, the voltage Uj v.hj.a is derived. the sub-winding corresponding to the tap a, and by means of the 1 irectifier circuit Da, Ca during the time during which the current I|_ increases from its maximum negative value to its maximum positive value. By dividing vi by the cells corresponding to the outlets c-g, voltages are derived during the time during which the current I[_ falls from its maximum positive value to its maximum negative value. During the same period, the focusing voltage Up and the high voltage ^Hoch ut^ec'e''' v.hj.a. di odespl i ttervi at i ngen. During that period, the voltage U$ will be greater than ten 1 supply voltage Ug.

Størrelsen på spenningen Ur, som utledes fra ti 1 - 1eggsvikl i ngen 6 gir et mål på ti 1 førselsspenningen Ub som føres til primærvikl i ngen 4, og hvis størrelse følger som en funksjon av spenningen på ti 1 førsel sl injen Ukj og belastningen. Spenningen Ur benyttes derfor til styring av omkobl ingsfrekvensen til bryteren S slik at konstante spenninger utvikles over sekundærvikl ingene. The magnitude of the voltage Ur, which is derived from ti 1 - 1 egg winding in no. 6 gives a measure of the ti 1 supply voltage Ub which is fed to the primary winding in no. 4, and whose magnitude follows as a function of the voltage on ti 1 supply sl line Ukj and the load. The voltage Ur is therefore used to control the switching frequency of the switch S so that constant voltages are developed across the secondary winding.

Fig. 2b viser det tilfelle hvor en redusert AC 1 i n j espenni ng Ufj føres til kraftforsyningsenheten. Verdien på ti 1 førselsspenningen Ub blir tilsvarende lavere. Den tilsvarende lavere spenning Ur forårsaker at bryteren S betjenes med en lavere omkobl ingshastighet. Dette sees fra den større tidsavstand mellom tl<x>, t3<x>og t4<x>, angitt i diagrammet for strømmen 1$. På grunn av den derav følgende lengre "på"-1id for bryteren S, vil, til tross for en lavere ti 1 førselsspenning Ub, den magne-tiske energi som lagres i primærvikl i ngen 4 nå opp til samme verdi som med en normal ti 1 førselsspenning Ub«Som et resultat av dette vil spenningene U som genereres av sekundærvikl ingene, forbli konstante. Gjennom omformingen av spenningen Us til sekundærsiden på transformatoren 3 representerer den brutte linjen ti 1 førselsspenningen Ub, og dette blir da null-linjen for sekundærspenningene. Fordi forskjellen mellom toppspenningen til spenning U$ og verdien til ti 1 førselsspenningen Ub er konstant dersom tilstrekkelig ladning induseres i primærvikl i ngen 4, og fordi denne di fferansespenningen alltid har samme frekvens, forblir også sekundærspenningene konstante. Fig. 2b shows the case where a reduced AC 1 in a voltage Ufj is fed to the power supply unit. The value of the ti 1 supply voltage Ub becomes correspondingly lower. The corresponding lower voltage Ur causes the switch S to be operated with a lower switching speed. This is seen from the greater time interval between tl<x>, t3<x> and t4<x>, indicated in the diagram for the current 1$. Due to the resulting longer "on" time of the switch S, despite a lower ti 1 supply voltage Ub, the magnetic energy stored in the primary winding in no 4 will reach the same value as with a normal ti 1 supply voltage Ub« As a result of this, the voltages U generated by the secondary winding will remain constant. Through the conversion of the voltage Us to the secondary side of the transformer 3, the broken line ti 1 represents the supply voltage Ub, and this then becomes the zero line for the secondary voltages. Because the difference between the peak voltage of voltage U$ and the value of ti 1 supply voltage Ub is constant if sufficient charge is induced in the primary winding in no 4, and because this differential voltage always has the same frequency, the secondary voltages also remain constant.

Claims

1. Power supply unit with switching equipment comprising a transformer for bi 11eder reproducing equipment containing a picture tube, where the transformer has a primary winding in series with a periodically operated switching unit and a voltage circuit, a secondary winding to derive the high voltage to the picture tube, and a further secondary winding ings to derive other secondary voltages, characterized in that the switching unit consists of a switch (S) connected anti-parallel with a free-running diode (D), that a capacitor (CA) is connected to the primary winding (4) of the transformer (3) to form a resonant circuit, that the high voltage (UHoch ) is derived by means of a diode-split winding (8) which has an outlet to provide a focusing voltage (Up), and that single-acting 1 double-rectifier circuits (Da to Dg, Ca to Cg) is connected to the further secondary windings (7) to generate the other secondary voltages.

2. Power supply unit with switching equipment according to claim 1, characterized in that the capacitor (CA) is formed by the parallel capacitance(s) of the primary winding in no (4).

3. Power supply unit with switching equipment according to claim 1 or 2, characterized in that the switch (S) is a switching transistor, a switching transistor with an integrated diode connected in anti-parallel with this to replace the free-running diode (D), or a large blocking transistor.

4. Power supply unit with switching equipment according to any one of the preceding claims, characterized in that one of the further secondary windings (7c - 7b) of the transformer (3) serves to generate the glow voltage (U^ei-) of the picture tube .

5. Power supply unit with switching equipment according to any one of the preceding claims, characterized in that the transformer (3) has a ti 11 egg winding (6), whose voltage (Ur) serves to maintain the secondary voltages constant despite occurring variations in ti 1 supply voltage (Ug) or load.