DE2307227A1 - Anordnung elektronischer bauelemente eines hochspannungsvervielfachers - Google Patents

Description

• B e s c h r e i b u n g Anordnung elektronischer Bauelemente eines Hochs pannungsvervielfachers Die BrfLadung betrifft eine Anordnung elektronischer Bauelemente eines Hochspannungsvervielfachers.
• Eines der Probleme bei der Verwendung von Hochspannungsbauelementen, die in kleinräumigen Anordnungen zusammengebaut sind, ist das Vermeiden oder Verhindern von Hochspannungsentladungen von diesen Bauelementen zu einem Punkt mit niedrigerem Potential durch Koronaentladungen. Die Koronaentladungen können zwischen den Bauelementen selbst oder zwischen den Bauelementen und dem Massepotential auftreten. Bei Hochspannungseinrichtungen, die in dem Gehäuse von Farbfernsehbildröhren verwendet werden, kann eine Koronaentladung die Bauelemente beschädigen und die Arbeitsweise der Anordnung und die Qualität des Bildes nachteilig beeflnflussen.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Aufbau einer solchen Hochspannungsanordnung so zu verbessern, daß eine bessere dielektrische Trennung zwischen den Bereichen verschiedener Spannung; in der Anordnung zur Verhinderung von Koronaentladungen erreicht wird. Dabei soll trotz dieser verbesserten dielektrischen Trennung die Hochspannungsverfielfacheranordnung klein und kompakt sein. Auch die elektrischen Verbindungen sollen die Möglichkeit von Koronaentladungen verhindern oder minimal halten.
• Dies wird bei einer Anordnung elektronischer Bauelemente eines Hochspannungsvervielfachers - erfindungsgemäß erreicht durch e in Gehäuse für die Bauelemente, durch dielektrische Trennwände und durch eine Einkapselung, deren dielektrische Eigenschaften vondenen der Trennwände verschieden sind, wobei die Bauelemente in dem Gehäuse so angebrac-ht -sind, daß der Potentialgradient zwischen den verschiedenen Bauelementen im wesentlichen -gleich ist.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
• Fig 1 zeigt perspektivisch die Hochspannungsvervielfacheranordnung gemäß der Erfindung.
• Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht der Anordnung der Fig. 1 von hinten gesehen.
• Fig. 3 zeigt schematisch die Hochspannungsvervielfacherschaltung.
• Das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Gehäuse 11 einer Hochspannungsverdreifacheranordnung 13 kann aus Polypropylenmaterial hergestellt- - sein. - Auch- wenn eine Spannungsverdreifacheranordnung gezeigt ist, ist - die--- Erf.indung allgemein. für Vervielfacherschaltungen, wie Spannungsverdoppler, -verdreifacher usw. anwendbar.
• Das Gehäuse 11 besitzt einen U-förmigen Gehäuseteil 14 mit einem geschlossenen Ende 16 und einer Einbauplatte 1-5, -die das andere Ende des Gehäuseteils verschließt. Die Einbauplatte 15 besitzt Befestigungsschlitze 20A und 203. Die Rückseite des Gehäuses 11 ist offen, und nach dem Anordnen der Bauelemente in dem- Gehäuseteil 14, wird dieser Gehäuseteil mit einer geeigneten Einkapselungsverbindung gefüllt oder aus-gegossen-.-.
• Wie am besten in Big. 1 zu sehen ist, wird der Ge1i-äuseteil 14 aus drei getrennten, Seite an Seite angeordneten Abteilen 17, 18 und 19 gebildet, die in Längsrichtung des Gehäuseteils verlaufen und jeweils Bauelemente beinhalten, wie im folgenden erläutert wird.
• Ein Eingangsanschlußstift 21 führt eine Eingangs spannung über die Eingangsleitung 22, die in dem Abteil 17 angebracht ist, zu der elektronischen Schaltung der Anordnung. Das Abteil 17 ist ein langgestrecktes Abteil, das von dem angrenzenden Abteil 18 durch eine dielektrische Trennwand 23 getrennt ist, die sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Gehäuseteils 14 erstreckt.
• Die Trennwand 23 ist an einem Punkt, der an die Einbau'platte 15 angrenzt, offen, um zu ermöglichen, daß die Eingangsleitung 22 durch die Trennwand 23 zu einem elektrischen Anschlußpunkt 25 in dem Abteil 18 führt. Das Abteil 18 ist das mittlere Abteil und enthält Kondensatoren C1-C5 und Dioden D1-D5, die einen Spannungsverdreifacher bilden und in der in Fig. 3 gezeigten Weise elektrisch zusammengeschaltet sind. Die elektrischen Bauelemente und die Schaltungsweise der Fig. 3 sind an sich bekannt und sollen, da sie nicht Gegenstand der Erfindung sind, hier nur kurz beschrieben werden. Die Bezugszeichen sind in Fig. 3 angegeben, um die Punkte der elektrischen Schaltung zu zeigen, die dem räumlichen Aufbau der Fig. 2 entsprechen.
• Die Kondensatoren C1 und C2 wirken als Wechselspannungskopplungskondensatoren und dienen in bekannter--Weise ebenfalls dazu, eine Gleichspannungskom'ponente zu speichern. Die Kondensatoren C3, C4 und C5 wirken als Gleichspannungsadditionslrondensatoren. Ein Anschluß des Kondensators C4 ist mit dem Anschlußpunkt 26 und daher über die elektrische Beizung 28 mit dem Masseanschlußstift 29 verbunden.
• Befestigungsplatten 31, 32 und 33 sind vorgesehen, um die Kondensatoren C1 bis C5 in ihrer Lage abwechselnd und versetzt zueinander zu halten. Anschlußpunktstützen 35, 37, 39, 41 und 43 sind an den Enden der Kondensatoren C1 bis C5 und zwischen ihnen angeordnet, um die elektrischen Verbindungen zwischen den Kondensatoren und den Dioden D1 bis D5 zu erleichtern, die in einer Lage über und neben den Kondensatoren C1 bis C5 und in einem Winkel zu diesen angeordnet sind.
• Ein Fokussierungswiderstand 45 ist in dem Abteil 19 angebracht und erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Abteils. Eine elektrische Verbindung ist durch die Leitung 44 von dem Abschlußpunkt 43 zu einem Endanschluß des Widerstands 45 hergestellt. Der Anschlußpunkt 43 ist ebenfalls mit der Hochspannungsleftung 50 verbunden. Der Fokussierungswiderstand 45 kann ein Potentiometer oder ein Widerstand mit mehreren Abgriffen sein, wie in Fig. 1 gezeigt ist, wobei der Widerstand 45 eine Fokussierungsausgangsspannung von dem Abgriff 47 und einen Potentiometerausgang von dem Anschluß 49 liefert. Der andere Endanschluß des Widerstandes 45 ist mit einem rimm- oder Fokuseinstellwiderstand 52 verbunden, der außerhalb des Gehäuses 11, angebracht ist, wie durch die gestrichelte Linie bei dem Widerstand 52 in Fig. 3 angedeutet ist. Der Fokussierungswiderstand 45 kann irgendeine geeignete Form besitzen, zum Beispiel kann er eine flache Platte ein rechteckiger Stab usw. sein, und in der dargestellten Ausführungsform besteht er aus einem langgestreckten runden Stab oder einem Rohr.
• -Die Trennwände 23 und 51 können in einem Stück mit dem Gehäuseteil 14 gegossen oder geformt sein oder können getrennte Teile sein, die während des Zusammenbaus in dem Gehäus-eteil durch Zapfen, Nuten oder andere geeignete Mittel angeordnet werden.
• Wie bereits erwähnt, ist die Eingangsleitung 22 in dem Abteil 17 von den Kondensatoren C1 bis C5 und den Dioden D1 bis D5 in dem Abteil 18 durch die dielektrische Trennwand 23 getrennt. In gleicher .Weise sind die Kondensatoren C1 bis C5 und die Dioden D1 bis D5 von dem Fokussierungswiderstand 45 durch die dielektrische Trennwand 51 getrennt0 In einem Anwendungsfalle war das Abteil 17 bis zu einem Punkt verkürzt, der in Fig. 1 durch die gestrichelte Linie 56 angezeigt ist, und der Anschl'ußstift 21 war entsprechend versetzt.
• Die Wirkung und die Arbeitsweise der Anordnung 13 bleibt dabei jedoch gleich.
• Nachdem die Bauelemente in ihrer Lage in dem Gehäuse, wie in Fig. 2 gezeigt ist, angeordnet sind und die elektrischen Verbindungen geeignet hergestellt sind, wird der Gehäuseteil 14 mit einer Einkapselungsverbindung gefüllt, so daß die Bauelemente in dem Gehäuseteil 14 in der dargestellten Lage eingekapselt oder eingebettet sind. Es ist wichtig, daß das als Einkapselungsverbindung verwendete Material von dem Material der dielektrischen Trennwände verschieden ist. Es ist ein Grundgedanke der Erfindung, daß die dielektrischen Trennwände 23 und 51 aus einem Material bestehen, das von der Einkapselungsverbindung verschieden ist, und daß deshalb verschiedene dielektrische Impedanzen für Koronadurchschläge und dementsprechend verbesserte Koronaspannungsverteilungseigenschaften geliefert werden, wodurch der Beginn und die Fortsetzung von Koronaentladungen behindert werden.
• Der Spannungseingang zu der Anordnung 13 ist im allgemeinen ein Hochspannungsimpuls mit niedriger Impedanz, der die Bauelemente äußerst anfällig für den Beginn einer Koronaentladung macht, wenn die dielektrische Trennung und der Abstand nicht einwandfrei ist. Daher ist die Trennwand 23 vorgesehen, um die Eingangsleitung 22 von den restlichen Bauelementen zu trennen. Wie bereits erwähnt, bestehen die Trennwände 23 und 51 aus einem Sterial, das von der Einkapselungsverbindung verschieden ist, haben eine von dieser Verbindung verschiedene Dielektrizitätskonstante und zeigen daher verschiedene Koronadurchschlageigenschaften, wodurch die Koronaverhinderungseigenschaften yerbessert werden.
• Die Kondensatoren C1 und C2, die Wechselspannungskopplungskondensatoren sind, speichern auch Energie während der Zeitspanne zwischen den Eingangs impulsen. Falls keine ausreichende dielektrische Impedanz, wie sie durch die Trennwand 23 oder die Kombination aus Trennwand 23 und der Einkapselungsverbindung geliefert wird, vorhanden ist, ist eine Koronaentladung die Folge.
• Die Trennwand 51 erstreckt sich über die volle Länge des Abteils 19 und trennt daher den Fokussierungswiderstand 45 vollständig von den Kondensatoren und Dioden in dem Abteil 18, und außerdem ist der Widerstand 45 in die Einkapselungsverbindung eingebettet. Die Grundform und die Dicke der-Trennwand 51 können je nach den zwischen der Dioden-Kondensatoren-Matrix und dem Fokussierungswiderstand erforderlichen dielektrischen Isolierungsparametern variieren.
• Zusätzlich zu der Trennwand 51 ist der Fokussierungswiderstand 45 in einem räumlichen Abstand zu den Kondensatoren C1 bis OS und den Dioden D1 bis D5 angeordnet, um dadurch irgendwelche Koronaanfangsspannungen auszugleichen, die durch Fehler der dielektrischen Eigenschaften der Trennwand 51-verursacht werden können.
• Wie Fig. 3 und ebenso Fig. 2 zeigt, ist der Kondensator C1 so angeordnet, daß er an seiner einen Seite direkt: mit der Eingangsleitung verbunden ist, und daß seine andere Seite angrenzend an die Trennwand 23 angebracht ist, um Koronadurchbrüche zu verhindern. Normalerweise sind die Potentialgradienten zwischen den einzelnen Bauelementen in der Matrix aus den Kondensatoren C1 bis C5 und den Dioden D1 bis D5 nicht gleich. Das heißt bei einer herkömmlichen Anordnung kann jedes Bauelement auf einem verschiedenen Potential liegen, und es besteht daher eine hohe Wahrscheinlichkeit für Koronaentladungen.
• Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau der Trennwände wird Wert darauf gelegt, den Potentialgradienten zwischen den verschiedenen Barelementen im wesentlichen gleich zu halten, um die Koronadurchbrucheigenschaften zu verbessern und um außerdem eine verbesserte, Spannungsregulierung zu erhalten.
• Der Kondensator C4, der der an Masse liegende Kondensator ist, ist angrenzend an die Einbauplatte 15 angeordnet, um eine verbesserte Kapazität zu liefern. Dies addiert sich zu der gesamten Kapazitätsspeicherwirkung und der Leiterwirkung des Kondensators C3 und ergibt außerdem eine verbesserte Regulierung und einen verbesserten Hochspannungsschutz.
• Zusätzlich zu der dielektrischen Trennung liefert der Abstand zwischen den Bauelementen und den Trennwänden 23 und 51 eine thermische Trennung und Isolierung zwischen den verschiedenen Bauelementen in dem Gehäuseteil 14. Der Fokussierungswiderstand 45, der eine Verlustleistung von maximal etwa 5 W haben kann, befindet sich räumlich von den anderen Bauelementen der Anordnung getrennt, und zusätzlich ist die Trennwand 51 zwischen dem Widerstand und den anderen Bauelementen angeordnet.
• Die Rückseite des Gehäuseteils 14 ist offen und daher wirkt die Umgebungstemperatur bei der Herstellung eines stabilen thermischen Zustands mit. In gleicher Weise wie oben im Hinblick auf die von den Trennwänden gelieferte dielektrische Isolierung diskutiert wurde, hat die Trennwand 51 einen Wärmeleitungskoeffizienten, der sich von dem der Einkapselungsverbindung unterscheidet, und trägt daher zur Verhinderung einer Beeinflussung der Dioden und Kondensatoren durch die Wärme von dem Fokussierungswiderstand bei. Die Wärme von dem Fokussierungswiderstand wandert daher durch die Einkapselungsverbindung und die offene Rückseite des Gehäuses 14 nach außen.
• Auch wenn Rippen 54 nur an das Abteil 19 angrenzend gezeigt sind das den Fokussierungswiderstand 45 aufnimmt, um eine Kaminwirkung und eine Kühlungsfunktion für diesen Teil des Gehäuses 14 zu liefern, können solche Rippen selbstverständlich längs des gesamten Gehäuses vorgesehen sein, wenn es erwünscht ist, eine Kühlwirkung für die anderen Teile des Gehäuses zu erzeugen.
• Der Fokussierungswiderstand 45 wirkt als Ruhelast'.iiderstand, der die ITeigung hat, die Ausgangsspannung des Vervielfachersystems zu stabilisieren, wenn der Strombedarf von einem Minimum zu einem IBximum geht0 Weiter ändert der Fokussierungswiderstand auch d Le die Frequenz-Koronastromlastcharakteristik und hält dadurch ein Bildflackern minimal, das durch Änderungen der Strahlströme verursacht werden kann. mit anderen Worten wirkt der Fokussierungswiderstand 45 als Dämpfungswiderstand für diese Koronaentladungen und hält die Koronaentladungen an der Ausgangsleitung zwischen der Vervielfacheranordnung und der Bildröhre oder anderen Hochspannungsteilen außerhalb der Vervielfacheranordnung minimal.
• Für bestimmte Anwendungszwecke kann ein Fokussierungswiderstand parallel zu dem Kondensator 04 geschaltet werden, und der Widerstand 45 kann ein Hochspannungsvorwiderstand ohne Abgriff sein.
• Der Aufbau der Anordnung der Fig. 1 und 2 bleibt dabei jedoch im wesentlichen gleich.

Claims (10)

ANSPRUCHE

1.) Anordnung elektronischer Bauelemente eines Hochs pannungsv' ervielfachers, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h ein Gehäuse (11, 14) für die Bauelemente, durch dielektrische Trennwände (23, 51) und durch eine Einkapselung, deren dielektrische Eigenschaften von denen der Trennwände (23, 51) verschieden sind, wobei die Bauelemente in dem Gehäuse (11, 14) so angebracht sind, daß der Potentialgradient zwischen den verschiedenen Bauelementen im wesentlichen gleich ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -s e i c h n e t, daß die dielektrischen Trennwände (23, 51) in dem Gehäuse (14) so angeordnet sind, daß sie dieses Gehäuse in Abteile (17, 18, 19) für eine getrennte Aufnahme der elektronischen Bauelemente teilen, daß diese Abteile (17, 18, 19) so ausgebildet sind, daß sie eine Verbindung zum Einkapseln der Bauelemente aufnehmen können, und daß die Trennwände (23, 51) und die dielektrische Einkapselungsverbindung verschiedene Eigenschaften haben.

3. Anordnung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die elektronischen Bauelemente eine 1Iatrixschaltung (C1 bis C5, D1 bis D5), eine Eingangsleitung (22) und einen Fokussierungs'.iiderstand (45) umfassen, und daß die dielektrischen Trennwände (23, 51) so angeordnet sind, daß die Eingangsleitung (22) sich in einem Abteil (17), die Matrixschaltung (C1 bis C5, D1 bis D5) in einem zweiten Abteil (18) und der Fokussierungswiderstand (45) in einem weiteren Abteil (19) befindet

4. Anordnung elektronischer Bauelemente eines Hochspannungsvervielfachers, g e k e n n z e 1 c h n e t d u r c h eine erste Einrichtung, die eine erste dielektrische Impedanz liefert, und durch eine zweite Einrichtung, die eine zweite, von der ersten verschiedene dielektrische Impedanz liefert, wobei verschiedene dielektrische Impedanzen für Koronadurchbrüche erzeugt werden, die verbesserte Koronaspannungsverteilungseigenschaften und dadurch eine Verhinderung des Beginns und der Fortsetzung von Koronaentladungen ergeben.

5. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die elektronischen Bauelemente eine Eingangs leitung, eine Vervielfacherschaltung und einen Hochspannungswiderstand umfassen, und daß die dielektrischen Trennwände (23, 51) das Gehäuse (14) in ein erstes Abteil (17) zum Anbringen der Eingangsleitung, ein zweites Abteil (18) zum Anbringen der Vervielfacherschaltung und ein drittes Abteil (19) zum Anbringen des Widerstands unterteilen.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e -k e n n z e i c h n-e t, daß die dielektrischen Trennwände (23, 51) und die Einkapselung verschiedene Wärmeleiteigenschaften aufweisen und dadurch eine-verbesserte Wärmeableitung ergeben.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -d u -r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die dielektrischen Trennwände(23, 5t) sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Gehäuses (14) erstrecken.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gehäuse (14) an einer Seite offen ist.

9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die elektronischen Bauelemente so angebracht sind, daß ihre Punkte mit dem am wenigsten verschiedenen Potential einander zugewandt sind.

10. Anordnung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n -æ e 1 c h nest, daß die dielektrischen Trennwände (23, 51) in einem Stück mit dem Gehäuse (11, 14) ausgebildet sind.

L e e r s e i t e