DE2144723A1

DE2144723A1 - Horizontalablenkschaltung fuer fernsehempfaenger

Info

Publication number: DE2144723A1
Application number: DE2144723A
Authority: DE
Inventors: Gerd Dobbert
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1971-09-07
Filing date: 1971-09-07
Publication date: 1973-03-15
Also published as: GB1404031A; ZA725897B; AU473231B2; ES406427A1; AU4650272A; JPS5549476B2; US3814978A; NL7212147A; BE788483A; FR2152705A1; JPS4837015A; FR2152705B1; DE2144723B2; DE2144723C3

Description

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft 2 1 A A 7 2

Stuttgart

G. Dobbert - 2

Horizontalablenkschaltung für Fernsehempfänger

Die Erfindung betrifft eine Horizontalablenkschaltung für Fernsehempfänger, dessen Zeilenendstufe einen den Zeilenhinlauf steuernden Teil und einen Kommutierungsteil enthält, wobei der Zeilenendstufe die erforderliche Energie über eine regelbare Speiseschaltung zugeführt wird.

Aus der deutschen Auslegeschrift DT-AS 1 537 308 ist eine Zeilen- bzw. Horizontalablenkschaltung bekannt, bei der zur Erzeugung eines periodischen Sägezahnstromes innerhalb der betreffenden Ablenkspule der Bildröhre in einem ersten Stromzweig die Ablenkspule über einen ersten steuerbaren, in beiden Richtungen leitenden Schalter an einem als Stromquelle dienenden, hinreichend gross dimensionierten Kondensator liegt, wobei der steuerbare Schalter durch die Antiparallelsehaltung eines steuerbaren Gleichrichters mit einer Diode gebildet ist. Die Steuerelektrode des Gleichrichters ist mit einer Steuerimpulsquelle verbunden, welche den Schalter während eines Teils des Sägezahnhinlaufs leitend macht. Der Sägezahnrücklauf, das heisst die Stromrichtungsumkehr, auch KommutierungSYorgang genannt, wird in dieser Anordnung mit Hilfe eines zweiten steuerbaren Schalters eingeleitet.

Der erste steuerbare Schalter ist ausserdem Bestandteil eines zweiten Strorazweiges, der in Reihenschaltung mit dem steuerbaren Schalter eine zweite Stromquelle und einen schwingungsfähigen Blindwiderstand enthält. Der im wesentlichen aus einer Spule und einem Kondensator bestehende Blindwiderstand nimmt in einem bestimmten Zeitintervall bei geschlossenem ersten Schalter Energie aus der zweiten Stromquelle auf. Diese Energie, die der zweiten Stromquelle entommen wird, entspricht den während der vorausgegangenen Ablenkperiode entstandenen Schaltungsverlusten.

2.9.1971

309811/0A70

"²- 2HA723

G. Dobbert - 2

Bei der vorstehend beschriebenen bekannten Grundschaltung ist jedoch noch nicht berücksichtigt, dass es üblich ist, an die Zeilenendstufe auch den für den Betrieb der Bildröhre erforderliehen Hochspannungstransformator anzuschliessen.

Eine diesbezüglich ergänzte Schaltungsanordnung ist in der Firmenveröffentlichung "RCA-Halbleitertechnik" Nr. AN 3780-8.68/1271 d - 11.68 ausführlich dargestellt und in ihrer Wirkungsweise erläutert.

Bei dieser bekannten Schaltung, die mit der zuerst beschriebenen Schaltung weitgehend identisch ist, wird die zum Betrieb der Bildröhre erforderliche Hochspannung in der Weise erzeugt, dass die Horizontalrücklaufimpulse in einem Aufwärtstransformator auf die erforderliche Spannung hochtransformiert werden und die Spannung der Bildröhre über eine Gleichrichteranordnung zugeführt wird. Der Hochspannungstransformator liegt parallel zum Ablenksystem. Da die am Hochspannungstransformator entnommene Energie in Abhängigkeit von den Strahlstromänderungen nicht konstant ist, muss die Hochspannung wegen des endlichen Widerstandes der Hochspannungstjielle entsprechend nachgeregelt werden. Das bedeutet, dass die der Zeilenendstufe zugeführte Energie gleich den bereits erwähnten Verlusten der Ablenkschaltung selbst plus der zum Betrieb der Bohre erforderlichen Energie sein muss.

Es wurde bereits erwähnt, dass die der Zeilenendstufe zugeführte Energie in einem Blindwiderstand aufgenommen wird. Die Regelung der zugeführten Energie geschieht dadurch, dass ein Kondensator, hier der Rücklaufkondensator der Zeilenendstufe, an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen wird, und zwar über eine zwischen der Gleichspannungsquelle und dem Kondensator angeordnete Induktivität, wobei der Kondensator mit dieser Induktivität nahezu in Resonanz ist. Eine Änderung der zugeführten Energie wird durch eine Änderung der Induktivität erreicht. Dazu dient die Parallelschaltung einer veränderbaren Induktivität, die

309811/0470

- 3 G. Dobbert - 2

durch einen Transduktor dargestellt wird. Als Steuergrösse für die Einstellung des Transdüktors dient - unter Zwischenschaltung entsprechender Regel- und Verstärkerelemente - eine der Hochspannung proportionale Spannung.

Diese Art der Regelung der Energiezufuhr ist jedoch mit einem unerwünschten Aufwand verbunden, da der Transduktor selbst ein material- und fertigungstechnisch aufwendiges Bauelement darstellt. Systembedingt handelt es sich bei dieser Regelung um eine sogenannte Abwärtsregelung. Dies bedeutet, dass beim Ausfall der Regelung die Hochspannung Werte erreichen kann, die über die vorgesehenen Betriebswerte hinausgehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Horizontalablenkschaltung der angegebenen Art zu schaffen, die eine einfachere und betriebssichere Regelung der der Zeilenendstufe zugeführten Energie gestattet.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Speiseschaltung in an sich bekannter Weise aus der Reihenschaltung einer Gleichstromquelle und einer Speicherinduktivität besteht und dass ein elektronischer Schalter die in der Speicherinduktivität enthaltene Energie regelt.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Schaltung ist, dass der Regelhub im Vergleich zu den bekannten Schaltungen erheblich grosser ist, was insbesondere unter dem bisher noch nicht erwähnten Gesichtspunkt wichtig ist, dass ja auch die Spannung der Gleichstromquelle nicht exakt konstant ist, sondern ebenfalls in eingem gewissen Bereich schwanken kann, da diese Spannung aus der Netzspannung gewonnen wird.

In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung erfolgt die Regelung der zugefUhrten Energie in der Weise, dass der elektronische Schalter die

11/0470 -/-

G. Dobbert - 2

Einschaltzeit der Speicherinduktivität an die Speisespannung der Gleichstromquelle über die Dauer des Koromutierungsvorganges hinaus, und zwar in Abhängigkeit von Schwankungen des Strahlstromes der Bildröhre und/oder Schwankungen der Speisespannung verlängert.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Tjnteransprüchen. Im folgenden ist die Erfindung anhand des dargestellten AusfUhrungsbeispiels beschrieben.

EIg. 1 zeigt das Prinzipschaltbild der bekannten Regelschaltung, Fig. 2a und 2b zeigen den Verlauf der Kondensatorspannung nach Pig. ) Fig. 3 zeigt das Prinzipschaltbild der erfindungsgemässen Schaltung. Fig. 4a und 4b zeigen den schematisierten Spannungs- und Stromverlauf

gemäss der Schaltung aus Fig. 3« Fig. 5 zeigt die Verlängerung der Einschaltzeit tS durch Addition der

Schaltzeit tRS.

Fig. 6 zeigt die zweckmässige Wahl des Beginns der Schaltzeit tBS. Fig. 7 zeigt die Gesamtschaltung mit geschlossenem Regelkreis.

In Fig. 1 ist ein Prinzipschaltbild dargestellt, in dem die Horizontalablenksehaltung in sehr vereinfachter Form wiedergegeben ist. Zum besseren Verständnis wird in Fig. 1 von dem Prinzip der bekannten Schaltung ausgegangen, bei der die Regelung der zugefiihrten Energie mittels eines Transduktors geschieht. Die zugehörigen Zeitdiagramme W sind in Fig. 2a und 2b gezeigt. Bei der Vereinfachung steht der Gesichtspunkt der leichten Verständlichkeit des Einspeisungsvorganges im Vordergrund.

Zu Beginn des KommutierungsVorganges t 1 in Fig. 2* ist der Komrautierungssehalter KP geschlossen und die Speicherinduktivität Lsp ist in den geschlossenen Stromkreis der Gleichstromquelle +B eingeschaltet, +B,Lsp» KTjMassejUnd der durch die Speicherinduktivität fliessende Strom bewirken eine Energieeinspeisung in Form magnetischer Energie.

309811/0470

-₅- 2U4723

G. Dobbert - 2

Nach Beendigung des KommutierungsVorganges, zum Zeitpunkt t 2 in Fig. 2a, gelangt die in der Speicherinduktivität gespeicherte Energie über die Kommutierungsspule LC zu den Kondensatoren CR und CA und ladt die Kondensatoren auf, wobei der Hinlaufschalter HT geschlossen ist und der Koramutierungsschalter KT geöffnet ist. Der Spannungsverlauf am Ausgang der Speicherinduktiyität Lsp ist sinusförmig, da die Speicherinduktivität zusammen mit den Kondensatoren, hauptsächlich ist hier jedoch der Kondensator CR zu betrachten, einen Reihenschwingkreis bilden. Für die Aufladung des Kondensators CR kann das Vorhandensein der Konmutierungsspule LC ausser acht bleiben, da die Induktivität dieser Spule gegenüber der Speicherinduktivität Lsp vernachlässiebar ist.

Kurz vor Beginn des Zeilenhinlauf s wird der Kommutierungs«ohalter KT erneut geschlossen, dies entspricht wieder dem Zeitpunkt ti. Der Kondensator CR entlädt sich dabei über den Kommutierungsschalter KT und die Koamutierungsapule LC einerseits und den noch geschlossenen Hinlaufschalter HT andererseits. Hier ist zu berücksichtigen, dass die schematisch gezeichneten Schalter, also auch der Hinlaufschalter HT in der ausgeführten Schaltung, aus einem Thyristor bestehen. Weiterhin ist zu beachten, dass der Entladestrom des Kondensators CR in diesem Zeitpunkt grosser wird als der Hinlaufstrom über den als Hinlaufschalter HT dienenden Thyristor, d.h. der Kondensator CR übernimmt kurzzeitig den Hinlaufstrom des Ablenkkreises. Dies führt dazu, dass der Thyristor des Hinlaufschalters HT für den kurzen Zeitraum, der in der Praxis etwa 5 Mikrosekunden beträgt, stromlos wird, was zur Sperrung des Thyristors des Hinlaufschalters HT führt. Damit beginnt der Zeilenrücklauf. Die Ladungsenergie des Kondensators CR wird im Ablenkkreis von den Kondensatoren CY und CA übernommen.

Anhand dieser vereinfachten Darstellung lässt sich folgendes ableiten: Die im Ablenkkreis benötigte Energie wird in dem Kondensator CR gespeichert. Ein Mass der gespeicherten Energie ist die an dem Kondensator CR zum Zeitpunkt t 1 anstehende Spannung, wobei, wie dargestellt, der Kondensator CR über die Speicherinduktivität Lsp aufgeladen wird.

309811/0470

G. Dobbert -2

Die Kurvenform der Spannung, d.h. der Resonanzspannung, bestimmt die Energie des Kondensators CR.

Ein Vergleich der Kurvenformen des Spannungsverlaufs, wie er in den beiden Fig. 2a und 2b dargestellt ist, macht dies deutlich. In Fig. 2a ist der Verlauf der Spannung Uc am Kondensator CR bei einem geringeren Wert der Gleichspannung UB der Gleichstromquelle +B gezeigt, während die Fig. 2b den entsprechenden Verlauf bei erhöhter Gleichspannung ÜB zeigt. Sollen also Schwankungen der Gleichspannung UB ohne Einfluss auf die gespeicherte Energie bleiben, so muss bei dieser bekannten Schaltung der Verlauf der Resonanzspannung geändert werden, was durch Änderung der Induktivität mit Hilfe des Regeltransduktors ΊΆ geschieht.

Dabei müssen aber folgende Nachteile in Kauf genommen werden: Die Regelkennlinie des Transduktors verläuft nicht linear und der zur Verfügung stehende Regelhub begrenzt den Bereich, in dem sowohl Schwankungen der Speisespannungsquelle +B als auch Schwankungen der Belastung der Hochspannungsquelle ausgeregelt werden können, auf einen verhältnismässig kleinen Bereich.

In Fig. 3 ist der Transduktor Td durch einen zwischen den Ausgang der Speieherinduktivität Lsp und Masse gelegten Regelschalter RS ersetzt. Derjenige Zeitraum, in dem die Speicherinduktivität Lsp zwischen die Speisestromquelle +B und Masse geschaltet ist, das heisst an die Speisespannung UB angeschaltet ist, wird nun nicht allein durch die Schliessungsdauer des Kommutierungsschalters KT bestimmt, sondern durch Schllessen des Regelschalters RS. Über die Schliessungsdauer von EP hinaus kann der obige Zeitraum verlängert und damit die in der Speicherinduktivität aufgenommene Energie vergrössert werden. Dies ist sofort einzusehen, wenn man sich den Einschaltvorgang einer Induktivität vergegenwärtigt. Zur Erläuterung sei auf die Darstellung in Fig. 4a und 4b verwiesen.

309811/0470

- 7 -G. Dobbert - 2

rfie bereits vorher erläutert, hängt die Spannung UC des Ladekondensators CR von der Energie der Speicherinduktivität ab.

Unter Berücksichtigung dieser Zusammenhänge kann man mit hinreichender Näherung den Wert der Spannung UC des Ladekondensators wie folgt angeben:

Darin bedeuten: UB die Speisespannung der Speisestromquelle +B, tH die Gesamtzeilendauer und tS die Schliessungsdauer des Regelschalters RS.

Soll also bei einer Änderung der Spannung UB die Spannung am Kondensator CR konstant gehalten werden, so muss die Schliessungsdauer tS verändert werden.

Aus Gleichung (1) folgt:

+ς « tH (UC - UB) tS »—Jj₅

In Pig. ^a ist der entsprechende Vorgang für einen niedrigeren Wert von UB und in Fig. 4b für einen höheren Wert von UB gezeigt, unter der Voraussetzung, dass aber in beiden Fällen die Ladung des Kondensators CR gleich sein soll. Ein Mass für die Ladung ist die schraffierte Fläche unterhalb des mit IC bezeichneten Teiles des Stromverlaufes.

Aus Gleichung (1) lässt sich noch ersehen, dass der Regelhub dieser Schaltung sehr gross ist, denn bei einer Änderung von tS im Bereich

tH

von 0 bis ·— ändert sich die Spannung des Kondensators CR um den Faktor 2.

30981 1 /0470

α. Dobbert - 2

Wie aus Pig. 5 deutlich wird, besteht die Schliessungsdauer ts aus der Dauer des Komrautierungsvorganges tKS, während der auch der Kommutierungsschalter 1ST geschlossen ist, plus der Zeit tRS, um die der Regelschalter im Bedarfsfall über diese Zeit hinaus geschlossen ist. Aus Hg. 5 ergibt sich weiter, dass in diesem Fall der Regelschalter unter Last abschalten muss. Dies ist über für den Schalter ungünstig, d.h. es müssen für diesen Fall Schalter gewählt werden, die abschaltbar, und zwar unter Last abschaltbar, sind.

Wesentlich günstiger ist es, wie aus Fig. 6 hervorgeht, die zusätzliche Schliessungsdauer tRS, die mittels des Regelschalters RS erreichbar ist, vor die Kommutierunsszeit tKS zu verlegen. Dadurch kann der " Regelschalter bereits während der Kommutierungszeit wieder geöffnet werden, d.h. er kann in strom- und spannungslosem Zustand abgeschaltet werden. Durch diese Massnahme ergibt sich der Vorteil, dass als Regelschalter Thyristoren verwendet werden können, in besonders vorteilhafter Weise billige, nichtabschaltbare Thyristoren,

Eine einwandfreie Abschaltung des Thyristors kann erreicht werden, wenn an die Kathode des Thyristors eine geringe positive Vorspannung gelegt wird.

Die in Fig. 3 gezeigte Diode D 3 ist eine Entkopplungsdiode, die verhindert, dass der Kommutierungsvorgang durch den Regelschalter RS beeint flusst wird. Zum Schutz dieser Diode D 3 vor Spannungsspitzen, die durch die steile Einschaltflanke des als Regelsehalters verwendeten Thyristors entstehen können, kann man an der Anode des Thyristors eine Schutzschaltung vorsehen, z.B. in Form einer kleinen Induktivität mit Parallelwiderstand.

In Fig. 7 ist eine vereinfachte Darstellung der Gesamtschaltung mit geschlossenem Regelkreis gezeigt.

309811/0470

2H4723

Q. Dobbert - 2

Der Kommutierungsschalter KT besteht dabei im wesentlichen aus dem "Thyristor Th 1, der Diode D 1 und dem Kondensator Cl. Der Hinlaufteil besteht aus dem Thyristor Th 2, der Diode D 2 und dem Kondensator C 3, wobei der Ablenkkreis noch die Ablenkspulen AS und den Kondensator C 4 enthält. Mit Tr ist der als Hochspannungsquelle dienende Transformator bezeichnet.

Wie aus KLg. 7 ersichtlich ist, ist der Kondensator CR an einen zusätzlichen Abgriff des Hochspannungstransforraators Tr angeschlossen. Dies hängt damit zusammen, dass die Speisespannung UB direkt durch einfache Oleichrichtung der z.B. 220 V Netzwechselspannung gewonnen wird. Aufgrund der Auslegung der Gesamtschaltung besteht ohne die obige Massnahme die Gefahr, dass bei einem solchen wert der Speisespannung die Energiezufuhr zu gross ist. Dieser Gefahr könnte zwar durch entsprechende Änderung der Kapazität des Kondensators CH begegnet werden, aber dann wäre eine sichere Sperrung des Thyristors Th nicht gewährleistet. Durch entsprechende Wahl des zusätzlichen Abgriffes werden diese möglichen Schwierigkeiten jedoch vermieden und die Möglichkeit geschaffen, in der Mahl der Speisespannung weitgehend unabhängig zu sein.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Hegelschaltung besteht darin, dass der Kommutierungsstrom über die Kommutierungsspule LC so gering ist, dass diese wegen der folglich geringeren Verlustleistung zusammen mit der Speicherinduktivität Lsp auf einen Kern gewickelt werden kann, und zwar ohne diesen Kern vergrössern zu müssen. Der Einschaltzeitpunkt für den als Regelschalter RS verwendeten Thyristor Th 3 wird bestimmt durch den mit Mod bezeichneten Wandler. Diesem werden Informationen über den jeweiligen Wert des Strahlstromes und den Wert der Hochspannung (RückschlagimpuLjw) zugeführt. Diese Werte werden an einem Widerstand R bzw. an einer entsprechenden Wicklung oder einer entsprechenden Anzapfung der Trafowicklung abgegrif-

309811/0470

2H4723

G. Dobbert - 2

fen. Ausserdem kann es zweckmässig sein, diesem Wandler eine zusätzliche Information über den Wert der Speisespannung UB direkt, unter Einschaltung entsprechender Entkopplungswiderstande, zuzuführen. Aus diesen Informationen leitet der Wandler Mod durch entsprechende Verknüpfung den Steuerbefehl zur Zündung des Thyristors Th 3 ab. Der Steuerbefehl wird der Gate-Elektrode des Thyristors Th j5 zugeführt.

Für den Aufbau des Wandlers Mod ist eine Vielzahl von Schaltungen bekannt. Daher erübrigt sich hier eine eingehende Beschreibung.

6 Patentansprüche

5 Bl. Zeichnungen mit 9 Fig.

30 9 811/0470

Claims

21U723

G. Dobbert - 2

Patentansprüche

ι l.yHorizontalablenkschaltung für Fernsehempfänger, dessen Zeilenendstufe einen den Zeilenhinlauf steuernden Teil und einen Kommutierungsteil enthält, wobei der Zeilenendstufe die erforderliche Energie über eine regelbare Speiseschaltung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Speisesehaltung in an sieh bekannter Weise aus der Reihenschaltung einer Gleichstromquelle (+B) und einer Speicherinduktivität (Lsp) besteht und dass ein elektronischer Schalter (RS) die in der Speicherinduktivität enthaltene Energie regelt.
2. Horizontalablenkschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeic hnet, dass der elektronische Sehalter die Einschaltzeit der Speicherinduktivität (Lsp) an die Speisespannung (UB) der Gleichstromquelle (+B) über die Dauer des KommutierungsVorganges hinaus,und zwar in Abhängigkeit von Schwankungen des Strahlstromes der Bildröhre und/oder Schwankungen der Speisespannung verlängert.
3· Horizontalablenkschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Schalter (RS) die Speicherinduktivität (Lsp) vor Beginn des Kommutierungsverganges an die Speisespannung (UB) ausschaltet.
k. Horizontalablenkschaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Schalter ein Thyristor (Th 3) ist.
5. Horizontalablenkschaltung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Thyristor (Th 3) ein nichtabschaltbarer Thyristor ist.

30981 1/0470

G. Dobbert - 2
6. Horizontalablenksehaltung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kbnanutierungsteil der Zeilenendstufe zur Anpassung an die Grosse der Speisespannung (UB) an eine zusätzliche Wicklung oder einen zusätzlichen Abgriff der Wicklung des Zeilentransformators (Tr) angeschlossen 1st.

3098 11/0Λ70