DE2307227B2 - Hochspannungsvervielfacherbaugruppe für die Spannungsversorgung von Kathodenstrahlröhren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungsvervielfacherbaugruppe für die Spannungsversorgung von Kathodenstrahlröhren, insbesondere in Fernsehempfängern, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eines der Probleme bei der Verwendung von Hochspannungsvervielfacherbaugruppen, die 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 auftreten. Bei Hochspannungseinrichtungen für Farbfernsehbildröhren können durch eine Koronaentladung Bauelemente beschädigt werden, was die Bildqualität nachteilig beeinflußt.

Bei einer bekannten gattungsgemäßen Hochspannungsvervielfacherbaugruppe (DE-GM 67 53 445) enthält ein Kunststoffgehäuse vergossene Kondensatoren und Gleichrichter, wobei einzelne Bauteile durch im Gehäuse ausgebildete, ggf. hohle Zwischenwände voneinander getrennt sind. Die Zwischenwände dienen der gegenseitigen Isolation der elektrischen Bauteile und der Kühlung der gesamten Baugruppe. Die Hochspannung wird an einem Hochspannungskabel abgegriffen. Bezüglich ihrer Verwendung in Femsehgeraten hat die bekannte Hochspannungsvervielfacher- baugruppe den Nachteil, daß sie keinen Hochspannungswiderstand enthält, dem beispielsweise ein kleiner, einstellbarer Widerstand nachgeschaltet ist, so daß eine einstellbare Hochspannung abgreifbar ist

ι ο Aus der DE-AS 12 55 788 ist eine Hochspannungsvervielfacherbaugruppe bekannt, deren Gehäuse drei konzentrische Zylinder aufweist von denen der innere Zylinder einen Teil der Kondensatoren aufnimmt die Gleichrichter zwischen dem inneren und dem mittleren Zylinder angeordnet sind und die restlichen Kondensatoren zwischen dem mittleren Zylinder und dem äußeren Zylinder angeordnet sind. Ein Hochspannungswiderstand zum Abgriff der Hochspannung ist auch dort nicht vorgesehen. Als Hochspannungsabgriff dient eine Kappe über dem äußeren Zylinder. Die gesamte Anordnung baut verhältnismäßig lang.

Aus der US-PS 35 66 192 ist ein aus Kondensatoren und Dioden zusammengesetztes Spannungsvervielfachernetzwerk bekannt bei dem jeweils mehrere

2^r> Kondensatoren innerhalb eines Gehäuses in mehreren Reihen hintereinander angeordnet und mittels schraubenförmig gewundenen Drähten miteinander verbunden sind Die Querverbindung zwischen den verschiedenen Reihen der Kondensatoren geschieht über die

JO Dioden, deren Anschlußdrähte jeweils zwischen zwei Windungen eines schraubenförmigen Anschlußdrahtes eines Kondensators gesteckt sind. Das gesamte Gehäuse ist mit nachgiebigem Gießmaterial, welches die Bauteile umschließt, gefüllt. Ein Hochspannungs-

" widerstand ist in der Baugruppe gemäß der US-PS nicht vorgesehen, so daß sich durch einen solchen Widerstand bedingte thermische Probleme bei dieser bekannten Anordnung nicht ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

«ο insbesondere zur Verwendung in Fernsehgeräten geeignete, das heißt mit Hochspannungswiderstand versehene Hochspannungsvervielfacherbaugruppe zu schaffen, die bei kompaktem Bauaufbau verlustarm arbeitet.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Das Gehäuse der erfindungsgemääen Hochspannungsvervielfacherbaugruppe ist mittels einer Trennwand in zwei Abteile unterteilt. In einem dieser Abteile

■>o ist das gesamte Spannungsvervielfachernetzwerk vergossen, während im anderen Abteil ein Hochspannungswiderstand mit wenigstens einem Abgriff zum Abgreifen der Hochspannung angeordnet ist. Ein Ende des Hochspannungswiderstandes ist über eine kurze Ver-

>^r' bindungsleitung unmittelbar mit dem benachbarten, auf hohem Potential liegenden Ende des Spannungsvervielfachernetzwerks verbunden. Die Anordnung des Netzwerks und des Widerstandes ist dabei so, daß zwischen ihnen ein etwa konstanter Spannungsgradient herrscht.

M> Durch diese Anordnung und die Ausbildung des Einbettungsmaterials und der Trennwand aus Material mit unterschiedlicher Dielektrizitätskonstante wird bei kompaktem Aufbau eine optimale Sicherheit gegen Koronaentladungen innerhalb der Baugruppe erreicht, was zu einem verlustarmen Betrieb der Baugruppe führt.

Der Anspruch 2 kennzeichnet eine* besonders vorteilhafte Anordnung der Abteile und der elektroni-

sehen Bausteine, mit denen ein etwa konstanter Spannungsgradient zwischen den Bausteinen längs der Trennwand erzielt wird

Der Anspruch 3 kennzeichnet eine Ausführungsform, bei der zusätzlich eine Eingangsleitung vorgesehen ist, die ebenfalls weitgehend sicher gegenüber Koronaentladungen ist

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels mit weiteren Einzelheiten erläutert Es stellt dar

F i g. i eine perspektivische Darstellung der Hochspannungsvervielfacherbaugruppe,

Fig.2 ist eine perspektivische Ansicht der Anordnung der F i g. 1 von hinten gesehen,

F i g. 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 Erfindung 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 IS, die das andere Ende des Gehäuseteils verschließt. Die Einbauplatte 15 besitzt Befestigungsschlitze 20Λ und 20 ß. 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 ausgegossen.

Wie am besten in Fig. 1 zu sehen ist, wird der Gehäuseteil 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 Eingangsspannung 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 Einbauplatte 15 angrenzt, offen, um zu ermöglichen, daß die Eingangsleitung 22 durch die Trennwand 23 zu einem elektrischen Anschlußpunkt 25 in 6em 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 F i g. 3 gezeigten Weise elektrisch zusammengeschaltet sind. Die elektrischen Bauelemente und die Schaltungsweise der F i g. 3 sind an sich bekannt und sollen, da sie nicht Gegenstand der Erfindung sind, hier nur kurz beschrieben werden. Die Bezugszeichen sind in F i g. 3 angegeben, um die Punkte der elektrischen Schaltung zu zeigen, die dem räumlichen Aufbau der F i g. 2 entsprechen.

Die Kondensatoren Ci und C2 wirken als Wechselspannungskopplungskondensatoren und dienen in bekannter Weise ebenfalls dazu, eine Gleichspannungskomponente zu speichern. Die Kondensatoren C3, CA und CS wirken als Gleichspannungsadditionskondensatoren. Ein Anschluß des Kondensators C4 ist mit dem Anschlußpunkt 26 und daher über die elektrische Leitung 28 mit dem Masseanschlußstift 29 verbunden.

Befestigungsplatten 31, 32 und 33 sind vorgesehen, um die Kondensatoren Cl bis C 5 in ihrer Lage abwechselnd und versetzt zueinander zu halten. Anschlußpunktstützen 35,37, 39, 41 und 43 sind an den Enden der Kondensatoren ClI bis C5 und zwischen ihnen angeordnet um die elektrischen Verbindungen zwischen den Kondensatoren und den Dioden D1 bis D 5 zu erleichtern, die in einer Lage über und neben den Kondensatoren Cl bis C5 und in einem Winkel zu

ίο diesen angeordnet sind. .

Ein Fokussierungs- bzw. Hochspannungswiderstand 45 ist in dem Abteil 19 angebracht und erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Abteils. Eine elektrische Verbindung ist durch die Verbindungsleitung 44 von dem Abschlußpunkt 43 zu einem Endanschluß des Widerstands 45 hergestellt Der Anschlußpunkt 43 ist ebenfalls mit der Hochspannungsleitung 50 verbunden. Der Hochspannungswiderstand 45 kann ein Potentiometer oder ein Widerstand mit mehreren Abgriffen sein, wie in F i g. 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 Trimm- 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 Hochspannungswiderstand 45 kann irgendeine geeignete Form besitzen, zum Beispiel kann

jo 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

r> können getrennte Teile sein, die während des Zusammenbaus in dem Gehäuseteil durch Zapfen. Nuten oder andere geeignete Mittel angeordnet werden.

Wie bereits erwähnt, ist die Eingangsleitung 22 in dem Abteil 17 von den Kondensatoren Cl bis C5 und den Dioden Dl bis D 5 in dem Abteil 18 durch die dielektrische Trennwand 23 getrennt. In gleicher Weise sind die Kondensatoren Cl bis C 5 und die Dioden D1 bis D 5 von dem Hochspannungswiderstand 45 durch die dielektrische Trennwand 51 getrennt.

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 Anschlußstift 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 F i g. 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

M> 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 dementspre-

b5 chend 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 ■> Eingangsieitung 22 von den restlichen Bauelementen zu trennen. Wie bereits erwähnt, bestehen die Trennwände 23 und 51 aus einem Material, das von der Einkapselungsverbindung verschieden ist, haben eine von dieser Verbindung verschiedene Dielektrizitätskonstante und zeigen daher verschiedene Koronadurchschlageigenschaften, wodurch die Koronaverhinderungseigenschaften verbessert werden.

Die Kondensatoren Cl und C2, die Wechselspannungskopplungskondensatoren sind, speichern auch is Energie während der Zeitspanne zwischen den Eingangsimpulsen. 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 Hochspannungswiderstand 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. so

Zusätzlich zu der Trennwand 51 ist der Hochspannungswiderstand 45 in einem räumlichen Abstand zu den Kondensatoren Cl bis C5 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 ίο 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 Cl bis C 5 und den Dioden D1 bis D 5 nicht gleich. Djs 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 Bauelementen 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 Hochspannungswiderstand 45 wirkt als Ruhelastwiderstand, der die Neigung hat, die Ausgangsspannung des Vervielfachersystems zu stabilisieren, wenn der Strombedarf von einem Minimum zu einem Maximum geht. Weiter ändert der Hochspannungswiderstand 45 auch die Frequenz-Koronastromlastcharakteristik und hält dadurch ein Bildflackern minimal, das durch Änderungen der Strahlströme verursacht werden kann. Mit anderen Worten wirkt der Hochspannungswiderstand 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 C 4 geschaltet werden, und der Widerstand 45 kann ein Hochspannungsvorwiderstand ohne Abgriff sein. Der Aufbau der Anordnung der F i g. 1 und 2 bleibt dabei jedoch im wesentlichen gleich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hochspannungsvervielfacherbaugruppe für die Spannungsversorgung von Kathodenstrahlröhren, insbesondere in Fernsehempfängern, mit einem Kunststoffgehäuse, in dem ein Spannungsvervielfachernetzwerk mit Gleichrichtern und Kondensatoren in Einbettungsmaterial angeordnet ist und das wenigstens eine Trennwand zwischen einzelnen Bauteilen aufweist, wobei die Trennwand und das Einbettungsmaterial verschiedene Dielektrizitätskonstanten haben, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (11) durch die Trennwand (51) zwei Abteile (18,19) ausgebildet sind und daß in dem ersten Abteil (18) das Spannungsvervielfachernetzwerk (Q bis C₅, D, bis Ds) und in dem anderen Abteil (19) ein Hochspannungswiderstand (45)rmit wenigstens einem Abgriff (47) zum Abgreifen der Hochspannung aufgenommen ist, dessen auf hoher Spannung liegendes Ende über eine Verbindungsleitung (44) mit dem ihm benachbarten Ende des Netzwerkes verbunden ist, wobei die Anordnung des Spannungsvervielfachernetzwerks und des Hochspannungswiderstandes derart ist, daß zwischen ihnen ein etwa konstanter Spannungsgradient herrscht

2. Hochspannungsvervielfacherbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abteile (18,19) längliche Form aufweisen und etwa parallel zueinander sind und daß das Spannungsvervielfachernetzwerk (Q bis C₅, Di bis D₅) und der Hochspannungswiderstand (45) den Abteilen entsprechend geformt sind.

3. Hochspannungsvervielfacherbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (11) durch eine weitere Trennwand (23) auf der vom Hochspannungswiderstand (45) abgewandten Seite des Spannungsvervielfachernetzwerks (Q bis C₅, D\ bis D₅) ein drittes Abteil (17) ausgebildet ist, in dem eine Eingangsleitung (22) angeordnet ist, die mit dem auf niederer Spannung liegenden Ende des Spannungsvervielfachernetzwerks (Q bis Cs, Di bis D₅) verbunden ist.