DE2504355A1

DE2504355A1 - Elektronenstrahlroehren-hochspannungsgenerator

Info

Publication number: DE2504355A1
Application number: DE19752504355
Authority: DE
Inventors: Takumi Hayashi; Isamu Kimura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1974-02-04
Filing date: 1975-02-03
Publication date: 1975-08-14
Also published as: GB1497877A; JPS50109625A; DE2504355C3; DE2504355B2

Description

Elektronenstrahlröhren-Hochspannungsgenerator

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungsgenerator zur Erzeugung einer Gleich-Hochspannung für eine Elektronenstrahlröhre, die für Fernsehempfänger geeignet ist.

Gewöhnlich erfordert die Bildröhre eines Fernsehempfängers eine Gleich-Hochspannung von 7 - 25 kV zur Beschleunigung geladener Teilchen.

Eine herkömmliche Anordnung zur Erzeugung einer derartigen Gleich-Hochspannung hat eine Gleichrichtereinheit mit einem Rücklauftransformator und einem Gleichrichter-Ventil hoher Sperr-Durchbruchsspannung oder eine Spannungsvervielfacher-Gleichrichter-Einheit mit einer Cockeroft-Walton-Beschleunigungsschaltung

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einschließlich eines Rücklauftransformators und mehrerer Gleichrichter-Ventile und Kondensatoren.

Wenn eine der oben erläuterten Einheiten für einen Farbfernsehempfänger verwendet wird, ist es sehr wichtig, daß die erzeugte Hochspannung so konstant als möglich gehalten wird oder daß die Änderungen der erzeugten Hochspannung in einem vorbestimmten erlaubten Bereich gehalten werden. Der Grund für diese Forderung liegt darin, daß große Änderungen der Hochspannung zu Farbfehlern führen.

Je kleiner die Änderung der Hochspannung ist, desto höher ist die Ordnung der Harmonischen für Resonanz.

Die erste der oben erläuterten Einheiten hat den Nachteil, daß die große Windungszahl der Sekundärwicklung zu einem sehr großen Windungsverhältnis führt, das seinerseits die verteilte oder Eigenkapazität der Primärwicklung sehr groß maoht, wie diese von der Sekundärwicklung entsprechend dem Quadrat des Windungsverhältnisses umgesetzt wird, wodurch die Resonanz der höheren Harmonischen bis hinauf zur unzureichenden dritten Ordnung begrenzt wird.

Die zweite der oben erläuterten Einheiten hat andererseits den Vorteil, daß der erzeugte Hochspannungsimpuls umso kleiner sein kann, je größer die Zahl ist, mit der die Spannung multipliziert wird, so daß das Windungsverhältnis zwischen

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der Primär- und der Sekundärwicklung und damit die Eigenkapazität entsprechend verringert wird, wodurch eine Einheit ermöglicht wird, die eine Resonanz der Harmonischen bei höherer Ordnung mit geringer Änderung der Hochspannung aufweist. Trotz dieses Vorteils muß die betrachtete Einheit mit zahlreichen Kondensatoren für deren Gleichrichter-Anlage ausgestattet werden, was zu einer umfangreichen Anordnung und zu einem großen Aufwand für die Einheit führt.

Zur Verbesserung der Kennlinie eines Rücklauftransformators durch Verringerung der Streuinduktivität und der Eigenkapazität der Sekundärwicklung wird diese in mehrere Abschnitte durch eine Teilerspule geteilt. Es ist ein Hochspannungstransformator bekannt (US-PS 3 562 623), bei dem die zusammen mit der Primärwicklung auf einem Magnetkern angeordnete Sekundärwicklung in mehrere Wicklungseinheiten geteilt ist, die abwechselnd in Reihe mit mehreren Gleichrichter-Ventilen zum Gleichrichten der Spannung an den jeweiligen Wicklungseinheiten verbunden sind.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Hochspannungsgenerator anzugeben, der nicht diese Nachteile aufweist, dessen Hochspannung sich wenig ändert und bei dem die Spulen der Wicklung leicht isoliert sind.

Erfindungsgemäß ist ein Hochspannungsgenerator für eine Elektronenstrahlröhre ausgestattet mit einer

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Primärwicklung, einer Sekundärwicklung, die in mehrere Wicklungseinheiten durch mehrere Dioden eingeteilt ist, und einer Einrichtung, die die Wicklungseinheiten auf wenigstens zwei höhere Harmonische ungerader Ordnung einschließlich der höheren Harmonischen fünfter Ordnung und anderer höherer Harmonischen verschiedener Ordnung abstimmt, indem die Wicklungsdichte-Verteilung der Primärwicklung einerseits und die Zahl der Windungen jeder Wicklungseinheit der Sekundärwicklung andererseits geändert wird.

Weiterhin zeichnet sich der erfindungsgemäße Hochspannungsgenerator dadurch aus, daß die Sekundärwicklung in drei oder mehr Wicklungseinheiten geteilt ist, deren jede in Reihe mit einer Diode verbunden ist, um so insgesamt eine Reihenschaltung zu bilden, so daß die Kombination aus der Primärinduktivität, wie beispielsweise aus dem mit der Sekundärwicklung verbundenen Ablenkjoch, und dem Resonanzkondensator mit der Kombination aus der Eigen- oder Streukapazität jeder Wicklungseinheit der Sekundärwicklung und der Streuinduktivität zur Primärwicklung auf höhere Har,inische abgestimmt ist. Als Ergebnis ist jede Wicklungseinheit auf höhere Harmonische der fünften oder einer höheren Ordnung getrennt abgestimmt, wobei auch einige Wicklungseinheiten zusammen und von den anderen getrennt vorgesehen sein können.

Die ResonanzOrdnung der Harmonischen hängt im wesentlichen vom Produkt aus der Eisenkapazität und der Streuinduktivität für eine gegebene Impulsbreite ab,

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und daher muß auch eine Änderung in der Streuinduktivität zusätzlich zur Eigenkapazität beachtet werden, um die Ordnung der höheren Harmonischen für Resonanz zu bestimmen.

Ein bereits entwickeltes Verfahren zur Einstellung der Eigenkapazität eines Hochs pannungsgenerators für einen Fernsehempfänger umfaßt ein Einstellen der Wicklungsbreite oder -höhe der Sekundärwicklung oder ein Ändern des Verhältnisses, bei dem die Eigenkapazität der Sekundärwicklung in diejenige der Primärwicklung umgesetzt wird, indem die Sekundärwicklung in mehrere Wicklungseinheiten geteilt und das Windungsverhältnis zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung geändert wird. Weiterhin kann zum Einstellen der Streuinduktivität der Abstand zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung geändert werden, oder es kann die Windungszahl geändert werden, während das Windungsverhältnis konstant gehalten wird.

Die Erfindung geht von den folgenden Überlegungen ausj

Da erstens die Sekundärwicklung in mehrere Wicklungs· einheiten geteilt ist, ist die Eigenkapazität der Sekundärwicklung, wie sie in die der Primärwicklung eingeht, bei unabhängiger Erregung der unterteilten Wicklungseinheiten der Sekundärwicklung sehr klein. Die sich daraus ergebende beträchtliche Verringerung der Eigenkapazität der Sekundärwicklung, wie sie in die der Primärseite eingeht, ermöglicht es, daß ein Resonanzzustand bei der fünften Harmonischen oder

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einer Harmonischen höherer Ordnung mit geringer Änderung der Hochspannung erreicht wird.

Zweitens wird die Streuinduktivität in gewünschter Weise nicht nur durch Ändern der Windungszahlen jeder Wicklungseinheit der unterteilten Sekundärwicklung, sondern auch durch Ändern der Wicklungsdichte-Verteilung der Primärwicklung eingestellt.

Wenn die Sekundärwicklung beispielsweise in drei Wicklungseinheiten unterteilt ist, sollte sie so aufgebaut sein, daß zwei Wicklungseinheiten bei der siebten höheren Harmonischen in Resonanz sind, während die übrige Wicklungseinheit bei der fünften höheren Harmonischen in Resonanz ist.

Die Erfindung sieht also einen für einen Fernsehempfänger geeigneten Hochspannungsgenerator vor, bei dem eine Sekundärwicklung in drei oder mehr Einheiten mit unterschiedlichen Windungszahlen durch mehrere Dioden geteilt ist. jede Sekundärwicklungseinheit hat einen unterschiedlichen Abstand von der Primärwicklung, so daß die Wicklungseinheiten auf verschiedene Harmonische der fünften oder einer höheren ResonanzOrdnung abgestimmt sind, oder so daß einige von ihnen auf die gleiche fünfte oder eine höhere Harmonische und die übrigen auf eine andere Harmonische als die fünfte oder die höhere Harmonische abgestimmt sind.

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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Hochspannungsgenerators;

Pig. 2 eine Wicklungsanordnung für das in der Fig..l gezeigte Schaltbild;

Pig. J die Beziehung zwischen einem Stahlstrom und einer Hochspannung;

Pig. 4 die Beziehung zwischen der Ordnungszahl der höheren Harmonischen in Resonanz und Änderungen der Hochspannung;

Fig. 5 eine Wicklungsanordnung für ein anderes Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung, ähnlich zur Anordnung der Fig. 2;

Fig. 6 den Aufbau eines Hochspannungsgenerators,

der die in der Fig. 1 dargestellte Schaltung hat und mittels des anhand der Fig. 2 erläuterten Verfahrens hergestellt ist, und

Fig. 7 ein Schaltbild eines Hochspannungsgenerators nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren erläutert.

In der Fig. 1, die ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Hochspannungsgenerators zeigt, sind eine Elektronenstrahlröhre 1 und ein Transformator 2 mit einer

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Primärwicklung 3> einer Sekundärwicklung 4 und einem geeigneten Magnetwerkstoff (Medium) 5 vorgesehen.

Die Sekundärwicklung 4 ist in drei Wicklungseinheiten oder Spulen 41, 42 und 43 geteilt. Ein Ende der Wicklungseinheit 41 ist mit Erde verbunden, während das andere Ende an eine Diode 7 angeschlossen ist. Ein Ende der Wicklungseinheit 42 ist mit der Kathode der Diode 7 verbunden, während das andere Ende an die Anode einer Diode 8 angeschlossen ist. Ein Ende der Wicklungseinheit 43 ist mit der Kathode der Diode 8 verbunden, während das andere Ende an die Anode einer Diode 9 angeschlossen ist. Die Kathode der Diode 9 ist mit der Anode der Elektronenstrahlröhre 1 verbunden.

Wenn bei der so aufgebauten Schaltung angenommen wird, daß die Frequenz 15,734 kHz beträgt, sind die drei Wicklungseinheiten 41, 42 und 43 gleichzeitig lediglich während einiger /US der Periode von ungefähr 63,55 /us erregt, während der die Dioden 7, und 9 erregt sind, wodurch eine Spannung erzeugt wird, die dreimal höher als der durch jede Wicklungseinheit erzeugte Hochs pannungs impuls ist. Während der übrigen Periode von ungefähr 60 /US sind die Wicklungseinheiten 41, 42 und 43 betriebsmäßig voneinander getrennt und unabhängig erregt. Aus diesem Grund ist das Windungsverhältnis zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung sehr klein, da die Eigenkapazität der Wicklungseinheiten 4l, 42 und 43 die Form einer Serienschaltung annimmt, wodurch die Eigenkapazität der Sekundärseite stark verringert wird, wie sie in die

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der Sekundärwicklung umgesetzt wird.

Das auf dem oben erläuterten ersten und zweiten Grundgedanken beruhende Schaltbild der Fig. 1 ist so aufgebaut, daß die Sekundärwicklung in drei Wicklungseinheiten geteilt ist, um deren Eigenkapazität zu verringern, während gleichzeitig die drei Wicklungseinheiten in der Entfernung von der. Primärwicklung verschieden sind, mit dem Ergebnis, daß die Wicklungseinheiten 4l und 42 bei der siebten höheren Harmonischen auf Resonanz abgestimmt sind, während die Wicklungseinheit 43 bei der fünften höheren Harmonischen auf Resonanz abgestimmt ist.

Im folgenden wird anhand der Fig. 2 eine Einrichtung erläutert, die dazu dient, die Wicklungseinheiten 41 und 42 bei der siebten höheren Harmonischen und die Wicklungseinheit 43 bei der fünften höheren Harmonischen auf Resonanz abzustimmen.

Bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel ist die Gesamtzahl der Windungen der Sekundärwicklung in die Windungszahl 9θ8τ der Wicklung 41, die Windungszahl lOö^Tjäer Wicklung 42 und die Windungszahl 1158 der Wicklungseinheit 43 geteilt. Die Primärwicklung ist auf der Seite der Wicklungseinheit 41 dicht gemacht, indem eine kleinere Anzahl von Wicklungen umfaßt wird, während sie auf der Seite der Wicklungseinheit 43 grob gemacht ist, indem eine größere Anzahl von Windungen umfaßt wird. Mit anderen Worten, die Primärwicklung ist mit acht Dioden 15T, 26τ, 15Τ,

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15T, 15T, 1OT, 1OT und lOT von der Seite der Wicklungseinheit 41 aus vorgesehen, so daß die Wicklungseinheiten jeweils bei den höheren Harmonischen der oben erwähnten Ordnungen auf Resonanz abgestimmt sind.

Obwohl bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel das Windungsverhältnis zwischen der Primärwicklung und der gesamten Sekundärwicklung konstant ist, führt die Tatsache, daß die Windungszahl für jede Wicklungseinheit der Sekundärwicklung verschieden ist, dazu, daß das Umsetzungsverhältnis zwischen der Primärwicklung und der jeweiligen Wicklungseinheit der Sekundärwicklung voneinander verschieden ist, was unterschiedliche Eigenkapazitäten für die verschiedenen Wicklungseinheiten bewirkt. Weiterhin wird beim Einstellen der Streuinduktivität zwischen jeder Wicklungseinheit und der Primärwicklung (Fig.l) die Induktivität zuerst zwischen den Anschlüssen der Primärwicklung bestimmt, wobei die jeweiligen Sekundärwicklungseinheiten 4l, 42 und 4j5 kurzgeschlossen sind, und in diesem Zustand wird die Dichte der Primärwicklung eingestellt, um solche Werte für die Eigenkapazität und die Streuinduktivität zu erhalten, daß deren Produkt im wesentlichen die Resonanzbedingung mit Harmonischen der gewünschten Ordnungen erfüllt.

Erfindungsgemäß ist es möglich, die beiden Wicklungseinheiten 41 und 42 auf die siebte Harmonische und die übrige Wicklungseinheit 43 auf die fünfte Harmonische mittels der oben erläuterten Einrichtung abzustimmen.

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Der erfindungsgemäße Hochspannungsgenerator, der für eine Zweifach-Resonanz höherer Harmonischer der fünften und siebten Ordnung geeignet ist, wid dies oben erläutert wurde, hat die in der Fig. 3 gezeigte Strahlstrom-Hochspannungs-Kennlinie. Ans dieser Figur geht hervor, daß eine Überlegene Kennlinie erhalten wird, bei der sich die erzeugte Hochspannung KL. nur wenig mit zu- oder abnehmendem Strahlstrom I_ ändert.

In der Fig. 4, die die Änderung der Hochspannung gegenüber den Resonanz-Ordnungen der höheren Harmonischen zeigt, ergibt sich eine untere Kurve A, wenn die Wicklungseinheiten 4l, 42 und 43 nicht in Resonanz sind, während eine Kurve B mit einem in der Kurve A fehlenden Mittelpunkt erhalten wird, wenn die Wicklungseinheiten 41, 42 und 45 bei den jeweiligen höheren Harmonischen in Resonanz sind.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Fig. 5 gezeigt, wobei die Wicklungseinheit 41 bei der fünften höheren Harmonischen auf Resonanz abgestimmt ist, währenddie Wicklungseinheiten 42 und 4j bei der siebten höheren Harmonischen auf Resonanz abgestimmt sind.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Windungszahlen der Wicklungseinheiten 41, 42 und 43 der Sekundärwicklung gleich zu den Windungszahlen des Ausführungsbeispiels der Fig. 2. Die Dichteverteilung der Primärwicklung 3 ist so, daß deren Dichte größer gegenüber den Wicklungseinheiten 42 und 43 der Sekun-

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därwicklung ist, um dadurch die Streuinduktivität der Wicklungseinheit 41 größer als die Streuinduktivität der Wicklungseinheit 43 zu machen, wobei die Primärwicklung J5 in siebenverschiedenen Möglichkeiten ausgebildet ist.

Dieses Ausführungsbeispiel hat die gleichen Kennlinien wie die Kennlinien der Fig. 3 und 4 für das Ausführungsbeispiel der Fig. 2, und es ermöglicht eine überlegene Anordnung mit geringeren Änderungen der Hochspannung.

Die Flg. 6 zeigt den tatsächlichen Aufbau der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele, wobei die Primärwicklung 3 auf der Primärteilerspule 10 in acht verschiedenen Abschnitten vorgesehen ist, während die Primärwicklung 4 in drei Wicklungseinheiten auf der Sekundärteilerspule 11 geteilt ist. Die Wicklungseinheiten 4l, 42 und 43 sind jeweils über Dioden 7, 8 und 9 angeschlossen, um insgesamt eine Reihenschaltung zu bilden. Die Primär- und Sekundärwicklung sind mittels eines geeigneten Magnetwerkstoffes 2 verbunden.

Unabhängig von der oben erläuterten Art, in der die Sekundärwicklung eingeteilt und angeordnet ist, kann diese in verschiedenen Lagen mit Papier oder auf andere geeignete Weise eingeteilt und angeordnet sein. Ebenso kann jede Wicklungseinheit in kleineren Untereinheiten unterteilt sein.

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Die Erfindung ermöglicht eine Verringerung der Amplitude der Hochspannungsimpulse, wodurch die Isolation erleichtert wird. Es ist weiterhin möglich, eine einfache, kompakte und Überlegene Anordnung zu erhalten, die Resonanz bei höheren Harmonischen mit geringer Hochspannungsänderung aufgrund einer stark verringerten Eigenkapazität besitzt.

Weiterhin kann durch Änderung des Abstandes zwischen der Primärwicklung und jeder Wicklungseinheit der Sekundärwicklung oder durch Änderung der Windungszahl jeder Wicklungseinheit der Sekundärwicklung eine unterschiedliche Resonanz für verschiedene Wicklungseinheiten erhalten werden, wodurch es möglich ist, eine überlegene Anordnung herzustellen, die insgesamt geringeren Änderungen der Hochspannung ausgesetzt ist. Ein weiteres AusfUhrungsbeispiel der Erfindung ist in der lig. dargestellt. Durch Einteilung der Sekundärwicklung in mehrere Wicklungseinheiten mittels mehreren Dioden können unterschiedliche Spannungen an eine Leuchtstoff-Elektrode 12, eine Masken-Elektrode Ij5* eine Trichter-Elektrode 14 und eine Fokussier-Elektrode 15 der Elektronenstrahlröhre 1 gelegt werden.

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Claims

Pa te ntans pr uch

Elektronenstrahlröhren-Hochspannungsgenerator, dadurc h gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (4) in wenigstens drei Wicklungseinheiten (41, 42, 43) unterteilt ist, mit denen je eine Diode (7, 8, 9) in Reihe liegt, um so eine Reihenschaltung aus mehreren Wicklungs· einheiten (41, 42, 43) und Dioden (7, 8, 9) zu bilden; und daß sowohl die verteilte bzw. Eigenkapazität jeder Wicklungseinheit (41, 42, 43) der Sekundärwicklung (4) als auch die Streuinduktivität zur Primärwicklung (3) in bezug auf die Primärinduktivität und Resonanzkapazität, verbunden mit der Sekundärwicklung, so eingestellt sind, daß die Wicklungseinheiten (41, 42, 43) der Sekundärwicklung (4) auf wenigstens zwei höhere Harmonische verschiedener ungerader Ordnung einschließlich der fünften Harmonischen und einer anderen höheren Harmonischen unterschiedlicher Ordnung abgestimmt sind.

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