HK5990A - Line transformer for a television receiver - Google Patents

Description

Ein Zeilentransformator für einen Fernsehempfänger enthält im allgemeinen eine Primärwicklung, eine die Hochspannung liefernde Sekundärwicklung und einen Kern, der in einem Kernschenkel oder in beiden Kernschenkeln einen Luftspalt aufweist. Dieser Luftspalt wird im allgemeinen durch eine zwischen zwei Kernteilen eingelegte Kunststoffolie gebildet. Der Zeilentransformator liefert einerseits den Zeilenablenkstrom für die Abienkspulen der Bildröhre und andererseits über einen Hochspannungsgleichrichter die Hochspannung für die Bildröhre. Die so gebildete Hochspannungsquelle hat dabei einen Innenwiderstand in der Größenordnung von 2-3 MQ. Dieser Innenwiderstand der Hochspannungsquelle ist unerwünscht, da dadurch mit steigendem Strahlstrom die Hochspannung abnimmt.

Diese Abnahme der Hochspannung hat u. a. folgende Auswirkung. Wenn die Strahlstrom ansteigt und die Hochspannung durch die erhöhte Belastung abnimmt, wird die Ablenkempfindlichkeit wegen der geringeren Geschwindigkeit des Elektronenstrahls im Ablenkfeld größer, so daß in unerwünschter Weise bei steigendem Strahlstrom die Bildbreite zunimmt.

Zur Verringerung dieser Wirkung ist es bekannt, in den Weg des Betriebsstromes zur Zeilenendstufe einen Vorwiderstand einzuschalten. Dieser wirkt folgendermaßen. Wenn der Strahlstrom zunimmt, die Hochspannung absinkt und die Bildbreite unerwünscht zunimmt, steigt auch die Stromaufnahme der Zeilenendstufe an. Dadurch wird der Spannungsabfall über dem genannten Vorwiderstand erhöht und somit die an der Zeilenendstufe wirksame Betriebsspannung verringert. Diese Verringerung der Betriebsspannung bewirkt eine Verringerung der Ablenkamplitude und wirkt somit der genannten Vergrößerung der Bildbreite entgegen. Da über den genannten Vorwiderstand jedoch der gesamte Betriebsgleichstrom der Zeilenendstufe fließt, entsteht eine unerwünschte Verlustleistung, so daß dieser Widerstand für eine relativ hohe Leistung bemessen sein muß und daher auch relativ teuer ist. Man ist daher bemüht, diesen Widerstand einzusparen.

Es sind zwar Schaltungen bekannt, die die Hochspannung gegen;Strahlstromänderung stabilisieren. Diese Schaltungen sind aber im allgemeinen relativ aufwandreich und erfordern eine Vielzahl von aktiven und passiven Bauteilen.

Da der Innenwiderstand der Hochspannungsquelle im wesentlichen bei höheren Strahlströmen störend in Erscheinung tritt, wäre es vorteilhaft, wenn der Innenwiderstand mit steigendem Strahlstrom abnimmt: Dieses ist jedoch ohne weiteres nicht zu erreichen. Vielmehr ist im allgemeinen der Innenwiderstand der Hochspannungsquelle in Abhängigkeit vom Strahlstrom etwa konstant. Das gilt zumindest ab 100-150 µA Strahlstrom.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne Einsatz zusätzlicher Bauteile den Zeilentransformator so auszubilden, daß der Innenwiderstand der Hochspannungsquelle mit steigendem Strahlstrom abnimmt.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 definierte Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Es ist zwar allgemein bei Transformatoren bekannt (DE-C-733 783), Luftspalte vorzusehen, deren Weite sich über dem Querschnitt der Kernschenkel ändert. Dieser Lösung liegt jedoch nicht die Aufgabe zugrunde, bei einem Zeilentransformator den Innenwiderstand der Hochspannungsquelle bei steigendem Strahlstrom zu verringern. Vielmehr soll dort durch besondere Ausbildung des Luftspaltes eine abgeflachte Strom-Spannungskennlinie erreicht werden, um z. B. bei Kurzschlüssen eine Beschädigung eines Relais zu vermeiden. Außerdem fehlt das für die Erfindung wesentliche Merkmal, daß die beiden Kernteile über einen Teil ihres Querschnittes unmittelbar ohne Luftspalt aufeinanderstoßen und somit auf eine den Luftspalt bildende Isolierfolie völlig verzichtet werden kann.

Die vorteilhafte Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Lösung läßt sich folgendermaßen erklären. Bei einem geringen Strahlstrom, also einem geringen Gleichstrom durch die Primärwicklung, ist die Vormagnetisierung des Kernes klein. Daher ist nur ein geringer Bereich des Kern-Querschnittes gesättigt. Für diesen geringen Bereich des Kern-Querschnittes ist ein kleiner Luftspalt, von Null beginnend zu kleinen Werten hin, wirksam. Bei steigendem Strahlstrom steigt auch die Vormagnetisierung des Kernes an, so daß nun ein größerer Bereich des Kern-Querschnittes in Sättigung gerät. Dadurch wird das magnetisch wirksame Luftspalt-Volumen in erwünschter Weise erhöht. Eine Erhöhung des Luftspaltvolumens verringert aber die wirksame Induktivität und damit die Rücklauflänge im Ablenkkreis. Verringerter Rücklauf bedeutet aber ansteigende Hochspannung. Das magnetisch wirksame Luftspalt-Volumen wird also durch den erfindungsgemäß ausgebildeten Luftspalt in erwünschter Weise vom Strahlstrom abhängig und paßt sich in erwünschter Weise dem jeweils wirksamen Strahlstrom in der Weise an, daß durch Rücklaufverkürzung der Abnahme der Hochspannung entgegengewirkt wird. Das wiederum bedeutet eine Verringerung des Innenwiderstandes.

Durch die erfindungsgemäße Lösung werden in überraschender Weise mehrere Vorteile erzielt.

• a) Der bisher im Weg des Betriebsstromes zur Zeilenendstufe vorgesehene Widerstand zur Kompensation der strahlstromabhängigen Bildbreite kann kleiner und damit billiger werden oder sogar vollständig entfallen. Dadurch wird die dort auftretende Verlustleistung verringert.
• b) Bisher wurden zur Realisierung eines definierten Luftspaltes konstanter Weise Isoliereinlagen verwendet, die zwischen die beiden Kernschenkel eingeklebt wurden. Da bei der erfindungsgemäßen Lösung der Luftspalt an einer Stelle Null sein kann, die beiden Kernschenkel also direkt aufeinanderstoßen können, können derartige Einlagen vollständig entfallen. Dadurch ergibt sich insbesondere ein Vorteil bei der Fertigung, weil die Handhabungen zum Einlegen der Zwischenlagen und zum Festkleben derselben entfallen.
• c) Dadurch, daß ein echter Luftspalt vorliegt, der nicht durch eine Zwischenlage gebildet ist, kann dieser Luftspalt mit einem Klebstoff wie z. B. Araldith vollständig ausgefüllt werden. Dadurch ergibt sich eine gute Möglichkeit zur Verklebung der beiden Kernteile. Außerdem wird dadurch die Neigung des Trafos zur Funkenbildung im Luftspalt durch unterschiedliche Aufladung der beiden Kernteile beim Prüfen beträchtlich herabgesetzt.
• d) Durch die Verringerung des Innenwiderstandes der Hochspannungsquelle wird im Sinne der Aufgabenstellung ein sehr gutes Verhalten des Strahlstromes bei waagerechten Weißbalken erreicht, wie anhand der Beschreibung näher erläutert wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an verschiedenen Ausführungsbeispielen erläutert. Darin zeigt

• Fig. 1 im Prinzip den erfindungsgemäßen Zeilentrafo,
• Fig. 2 verschiedene Ausbildungen des Luftspaltes,
• Fig. 3 die bei einem zu hohen Innenwiderstand auftretende Störung bei einem Weißbalken und
• Fig. 4 Meßkurven zur Erläuterung der erzielten Verringerung des Innenwiderstandes bei hohem Strahlstrom.

Fig. 1 zeigt von einem Zeilentransformator den Kern 1, der aus zwei U-förmigen Kernteilen 2, 3 zusammengesetzt ist. Auf dem Kernschenkel 4 befinden sich die Primärwicklung 5 und die Hochspannungswicklung 6. Unter der Primärwicklung 5 stoßen die beiden Kernteile 2, 3 unmittelbar ohne Bildung eines Luftspaltes aufeinander. Das hat den Vorteil, daß hier in erwünschter Weise eine besonders feste Kopplung zwischen den Wicklungen 5, 6 erzielt wird und auch keine Zwischenlage zur Bildung eines Luftspaltes benötigt wird. In dem gegenüberliegenden Kernschenkel 7 stoßen die beiden Kernteile 2, 3 am Innenrand auch ohne Bildung eines Luftspaltes aufeinander. Der Kernteil 3 ist jedoch an seinem Stirnende abgeschrägt, so daß sich dort ein keilförmiger Luftspalt 8 ergibt. Dessen Weite nimmt vom Wert Null linear bis zum Wert d zu. Der Wert d kann in der Größenordnung von 0,25 bis 1,0 mm liegen. Dieser keilförmige Luftspalt 8 bewirkt die beschriebenen vorteilhaften Eigenschaften des Zeilentrafos, d. h. insbesondere die Verringerung des Innenwiderstandes der Hochspannungsquelle bei steigendem Strahlstrom.

In Fig. 2a liegen die beiden im Querschnitt rechteckigen Kernteile 2, 3 über den quaderförmigen Bereich der Breite a unmittelbar ohne Luftspalt aufeinander. Diese Lösung hat den Vorteil, daß eine einwandfreie Auflage der Kernteile 2, 3 gewährleistet und an der Auflagestelle eine extrem scharfe Kante vermieden wird, die leicht zu einem Ausbrechen von Kernteilen führen kann. Zum rechten Ende hin nimmt die Weite des Luftspaltes 8 keilförmig bis auf den Endwert d hin zu. Diese Lösung hat den Vorteil, daß nur der Kernteil 3 schräg geschliffen zu werden braucht, während das Stirnende des Kernteils 2 wie bei bekannten Kernen senkrecht und eben abschließt.

In Fig. 2b stoßen die Kernteile 2, 3 am linken Ende wieder direkt aufeinander. Die beiden Stirnenden sind jedoch gleichmäßig schräg geschliffen, so daß am rechten Ende wieder der Luftspalt mit der maximalen Weite d entsteht. Diese Lösung hat den Vorteil, daß beide Kernteile 2, 3 identisch sind und somit insgesamt nur ein Teil hergestellt und auf Lager gehalten zu werden braucht. Bei einem kleinen Strahlstrom, also einem geringen Gleichstrom durch die Primärwicklung, ist die Vormagnetisierung des Kernes klein. Daher ist nur ein geringer Bereich des Kern-Querschnittes gesättigt. Dieser Bereich ist durch die schraffierten Kernteile 17 angedeutet. Diese Wirkung liegt auch bei den anderen Ausführungsbeispielen vor.

Fig. 2c zeigt eine Kombination der Lösungen gemäß Fig. 2a und 2b.

Fig. 2d zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die beiden Kernteile 2, 3 identisch sind. Der Öffnungswinkel a des Spaltes 8 liegt in der Größenordnung von 10 bis 14°.

In Fig. 2e hat das Ende des Rechteckquerschnitt aufweisenden Kernteils 3 an zwei gegenüberliegenden Kanten zwei rechteckförmige, ebene Flächen 14, 15, an denen der nicht dargestellte Kernteil 2 ohne Luftspalt direkt aufliegt, ähnlich wie in Fig. 2c. Zwischen den Flächen 14, 15 ist das Ende des Kernteils 3 zu einer konkaven Fläche 16 ausgebildet, die einen Ausschnitt aus einer Zylindermantelfläche bildet. Dadurch wird ebenfalls ein Luftspalt mit sich über dem Querschnitt ändernder Weite gebildet. Die Breite a der Flächen 14, 15 liegt in der Größenordnung von 1 mm und der Abrundungsradius r der Fläche 16 in der Größenordnung von 20-30 mm. Das untere Ende des aufgesetzten Kernteils 2 kann dann wie in Fig. 2a eben ausgebildet sein. Das hat den Vorteil, daß der Kernteil 2 leichter herstellbar ist. Das Stirnende des Kernteils 2 kann aber auch wie das des Kernteils 3 ebenfalls eine konkave Fläche 16 aufweisen. Das hat den Vorteil, daß dann beide Kernteile 2, 3 identisch sind und somit nur ein Kernteil einer einzigen Sorte hergestellt werden muß.

Fig. 3 zeigt die Verformung eines waagerechten weißen Balkens im wiedergegebenen Bild bei einem zu hohen Innenwiderstand der Hochspannungsquelle. Der voll ausgezogen dargestellte Weißbalken 9 liegt in der oberen Bildhälfte und erstreckt sich z. B. über 20 bis 30 Zeilen. Es sei angenommen, daß für den Weißbalken 9 der maximale Strahlstrom in der Größenordnung von 3000 bis 5000 µA liegt. Da sich der Weißbalken 9 über eine Vielzahl von Zeilen erstreckt, kann der Glättungskondensator für die Hochspannung, der in der Größenordnung von 1000 bis 2500 pF liegt, die Hochspannung nicht derart lange aufrechterhalten, so daß die Hochspannung während der Darstellung des Weißbalkens 9, also vom oberen zum unteren Rand in Richtung 10, abnimmt. Eine verringerte Hochspannung bewirkt aber eine Erhöhung der Ablenkempfindlichkeit, weil die Elektrorienstrahlen das Ablenkfeld mit geringerer Geschwindigkeit durchlaufen. Dadurch wird die. wirksame Horizontal-Ablenkamplitude, d. h. die Bildbreite vergrößert. Auch die Ablenkempfindlichkeit in Vertikalrichtung wird vergrößert, so, daß die Vertikalablenkung im unteren Bereich des Weißbalkens 9 zu groß wird. Dadurch ergibt sich der gestrichelt dargestellte verzerrte Weißbalken 11 mit einer in Richtung 10 zunehmenden Bildbreite und einer durch die erhöhte Vertikalablenkempfindlichkeit verringerten geometrischen Breite in Vertikalrichtung. Da diese Wirkung durch den zu hohen Innenwiderstand der Hochspannungsquelle bedingt und dieser Innenwiderstand durch die erfindungsgemäße Lösung verringert wird, wird auch die in Fig. 3 dargestellte Verzerrung bei der Wiedergabe des Weißbalkens 9 verringert.

In Fig. 4 ist die Hochspannung U_H in Abhängigkeit vom Strahlstrom is für ein praktisch erprobtes Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Kurve 12 zeigt diese Abhängigkeit für einen bekannten Zeilentransformator, der auf die 9. Harmonische der Rücklauffrequenz der Rücklaufschwingung abgestimmt ist und einen Luftspalt konstanter Weite aufweist. Es ist ersichtlich, daß der Innenwiderstand der Hochspannungsquelle, d. h. die Steigung der Kurve 12, etwa konstant ist. Dieser Innenwiderstand wirkt sich insbesondere bei hohem Strahlstrom in der beschriebenen Weise nachteilig aus. Die Kurve 13 zeigt die Abhängigkeit der Hochspannung vom Strahlstrom bei Anwendung der Erfindung. Es ist ersichtlich, daß bei gleicher Hochspannung bei Strahlstrom Null die Hochspannung mit steigendem Strahlstrom wesentlich weniger abfällt und daß außerdem der Innenwiderstand der Hochspannungsquelle, nämlich die Steigung der Kurve mit steigendem Strahlstrom, in erwünschter Weise abnimmt. Die Abhängigkeit der Hochspannung vom Strahlstrom wird also insbesondere bei hohen Strahlströmen > 1000 µA gegenüber der Kurve 12 verringert. Dadurch werden u. a. die anhand der Figur 3 erläuterten Fehler bei der Wiedergabe auf dem Bildschirm verringert.

Bei einem praktisch erprobten Ausführungsbeispiel wurden folgende Werte für den differentiellen Innenwiderstand Ri der Hochspannungsquelle gemessen:

Es ist ersichtlich, daß bei Anwendung der Erfindung, also einem Luftspalt mit unterschiedlicher Weite, ohne zusätzliche Schaltungsmaßnahmen der Innenwiderstand der Hochspannungsquelle bei großen Strahlströmen verringert wird.

Claims (14)

1. Zeilentransformator für einen Fernsehempfänger mit einer Primärwicklung (5), einer Sekundärwicklung (6) und zwei Kernteilen (2, 3), die unter Bildung eines Luftspaltes zusammengesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernteile (2, 3) über einen geringen Teil ihres Querschnitts ohne Luftspalt unmittelbar aufeinanderliegen und über dem übrigen Querschnitt ein Luftspalt (8) mit sich über dem Querschnitt ändernder Weite vorgesehen ist.

2. Trafo nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernteile (2, 3) nur an einer Kante ohne Luftspalt unmittelbar aufeinanderliegen (Fig. 2a-2c).

3. Trafo nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Weite des Luftspaltes (8) von der Stelle der unmittelbaren Aufeinanderlage der Kernteile (2,3) keilförmig zunimmt.

4. Trafo nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernteile (2, 3) über eine quaderförmige Fläche ohne Luftspalt unmittelbar aufeinanderliegen (Fig. 2a, 2c, 2e).

5. Trafo nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsflächen des Luftspaltes (8) eben sind.

6. Trafo nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (8) in dem keine Spulen tragenden Kernschenkel (7) angeordnet ist.

7. Trafo nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Spulen (5, 6) tragende Kernschenkel (4) keinen Luftspalt aufweist.

8. Trafo nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem aus zwei U-förmigen Kernteilen (2, 3) zusammengesetzten Kern ein Schenkel eines der Kernteile (3) am Ende abgeschrägt ist (Fig. 2a).

9. Trafo nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem aus zwei gleich großen U-förmigen Kernteilen (2, 3) zusammengesetzten Kern die beiden aneinanderstoßenden Kernschenkel gleich abgeschrägt sind, derart, daß die beiden Kernteile (2, 3) identisch sind.

10. Trafo nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel (α) des keilförmigen Luftspaltes (8) in der Größenordnung von 10° bis 14° liegt.

11. Trafo nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kernteile (2, 3) an zwei gegenüberliegenden Kanten über einen kleinen, rechteckförmigen Teil (14, 15) ihrer Querschnittsfläche unmittelbar aufeinanderliegen und das Ende des Kernteiles (3) im übrigen Bereich der Querschnittsfläche konkav ausgebildet ist (Fig. 2e).

12. Trafo nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (a) der Querschnittsfläche in der Größenordnung von 1 mm liegt.

13. Trafo nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche am Stirnende des Kernteils (3) im übrigen Bereich der Querschnittsfläche die Form eines Ausschnittes einer Zylinderoberfläche aufweist.

14. Trafo nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der zylinderförmigen Oberfläche in der Größenordnung von 20-30 mm liegt (Fig. 2e).