DE2811907A1

DE2811907A1 - Anordnung mit einer auf hochspannung betriebenen elektronenroehre

Info

Publication number: DE2811907A1
Application number: DE19782811907
Authority: DE
Inventors: Frits Herman Klokkers
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-03-31
Filing date: 1978-03-18
Publication date: 1978-10-12
Also published as: NL7703493A; IT1093938B; AU3446078A; JPS53122724A; CA1099416A; SE7803432L; AU514664B2; FR2386229B1; IT7821680A0; US4190873A; FR2386229A1; ES468311A1; DE2811907C2; GB1563178A

Description

"Anordnung mit einer auf Hochspannung betriebenen Elektronenröhre"

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer Elektronenröhre, von der zwei Elektroden an einen eine gleichgerichtete Hochspannung erzeugenden Hochspannungsgenerator angeschlossen sind.

Der Hochspannungsgenerator in einer derartigen Anordnung enthält einen Hochspannungstransformator, der eine bestimmte Innenimpedanz besitzt, die durch Kupferverluste (Widerstand) und Streuinduktivität verursacht wird. Ebenfalls ist eine

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bestimmte Wicklungs- und Verdrahtungskapazität vorhanden. Bei gängigen Konstruktionen entsteht hierdurch ein periodisch gedämpfter RLC-Kreis, in dem Schwingungen auftreten können. Derartige Schwingungen treten insbesondere auf, wenn zwischen den Elektroden der Elektronenröhre ein Durchschlag auftritt. Durch diese Schwingungen kann die Spannung an den Ausgangsklemmen des Hochspannungsgenerators vorübergehend bedeutend ansteigen, wodurch Teile der Anordnung Schaden nehmen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs erwähnten Art ohne hohen Aufwand derart zu sichern, daß besonders hohe Spannungen durch Schwingungen nicht mehr auftreten können. Die erfindungsgemäße Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektroden zusätzlich mit einer Schutzschaltung verbunden sind, die einen Kondensator enthält, dem eine Anzahl von Dioden in Serie geschaltet ist, daß die Dioden im Bezug auf die Hochspannung die gleiche Durchlaßrichtung haben wie die Elektronenröhre und daß die Kapazität des Kondensators bedeutend größer ist als die zwischen den beiden Elektroden auftretende Streukapazität· Die Dioden werden dabei also immer dann leitend, wenn die Hochspannung an den beiden Elektroden steigt.

Vorzugsweise ist ein Widerstand von mindestens einigen MOhm den Dioden parallelgeschaltet.

Um die Hochspannung über die Dioden gleichmäßig zu verteilen, ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfLndungs gemäß en Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand aus einer der Diodenanzahl gleichen Anzahl von Widerständen aufgebaut ist, die je einer der Dioden parallelgeschaltet sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung und PHN 8737 - 3 -

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Fig. 2a und 2b Spannungs-Zeitdiagramme zur Veranschaulichung der mit der Erfindung erreichten Verbesserung.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung enthält eine Röntgenröhre 1 mit einer Anode 3 und einer Kathode 5, die mit Ausgangsklemmen 7 bzw. 9 eines Hochspannungsgenerators 11 verbunden sind. Zum Aufheizen der Kathode 5 ist eine regelbare Heizstromspeisung 13 vorgesehen, deren Eingangsklemmen 15 und 17 mit dem Lichtnetz verbunden sind.

Der Hochspannungsgenerator 11 enthält einen Hochspannungstransformator 19, dessen Primärseite über Eingangsklemmen 21 und 23 mit dem Lichtnetz verbunden ist. Die Sekundärseite ist mit den Wechselspannungsanschlüssen eines Brückengleichrichters 25 verbunden, dessen Gleichspannungsanschlüsse mit den Ausgangsklemmen 7 und 9 des Hochspannungsgenerators 11 verbunden sind.

Außer den erwähnten Teilen enthält die Schaltung weiter noch eine Anzahl von Streuelementen, die mit gestrichelten Linien dargestellt sind. Der Transformator 19 hat einen Kupferwiderstand 27, eine Streuinduktivität 29 und eine Wicklungskapazität 31. Weiterhin befindet sich zwischen der Anode 3 und der Kathode 5 der Röntgenröhre 1 eine Streukapazität 33, die namentlich durch die Anschlußleitungen zwischen dieser Röhre und dem Hochspannungsgenerator 11 gebildet wird. Bei einem Hochspannungsgenerator für Spannungen von ungefähr 60 kV beträgt der Wert R des Widerstandes 27 etwa 10 kOhm und der Wert L der Selbstinduktivität 29 etwa 10OmH. Die parallelgeschalteten Kapazitäten 31 und 33 haben zusammen einen Wert C von etwa 60 pF. Es ist daraus klar ersichtlich, daß die Schaltung nicht aperiodisch gedämpft sein kann, weil die Bedingung R²> ^ nicht erfüllt ist. Die Folge davon ist,

. P

daß sprunghafte Spannungsänderungen, die die Folge von Entladungen in der Röntgenröhre¹ sind .Schwingungen auslösen, wie

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in Fig. 2a dargestellt ist. Die Kurve 35 zeigt den Verlauf der Spannung zwischen der Anode 3 und der Kathode 5 als Funktion der Zeit. Dies ist im Prinzip eine gleichgerichtete sinusförmige Spannung mit einem Spitzenwert V . Zum Zeitpunkt t entsteht eine Entladung in der Röhre, wodurch die Spannung sprunghaft auf nahezu Null absinkt. Dadurch entstehen in der Schaltung Schwingungen, wobei die Spannung vorübergehend auf den doppelten Spitzenwert 2V ansteigen kann. Es wird klar sein, daß hierdurch Beschädigungen von Teilen der Schaltung entstehen können. Die Schwingungen enden im allgemeinen erst zum Zeitpunkt t^, wenn die gleichgerichtete Sinusspannung den Wert Null erreicht. Die stark angestiegene Spannung während der Schwingungen kann an sich wieder weitere Durchschläge in der Röhre auslösen, wodurch sich der Vorgang selbst noch verstärkt.

Gegen solche Schwingungen ist zwischen der Anode 3 und der Kathode 5 eine Schutzschaltung 37 angeordnet, die aus einem Kondensator 39 besteht, dem eine Anzahl von (in diesem Fall drei) Dioden 41 in Serie geschaltet ist. Parallel zu jeder der Dioden 41 ist ein Widerstand 43 geschaltet. Die Widerstände 43 haben alle den gleichen Wert und ihre Serienschaltung hat einen Widerstand von mindestens einigen MOhm, beispielsweise 20 MOhm. Die Kapazität C des Kondensators 39 muß bedeutend größer sein als die Gesamtstreukapazität C zwischen den Elektroden, beispielsweise um 100 mal größer.

Die Wirkung der Schutzschaltung 37 wird anhand der Fig. 2b näher erläutert. Die ausgezogene Kurve 45 stellt die Spannung an der Röhre 1 und die strichpunktierte Kurve 47 die Spannung am Kondensator 39 dar. Im stationären Betrieb verläuft die Spannung an der Röhre auf gleiche Weise wie in Fig. 2aο Der Kondensator wird jeweils auf eine Spannung V aufgeladen und entlädt sich dann über die Widerstände 43 auf einen etwas niedrigeren Wert» Wenn ein Kurzschluß oder eine Ent-

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ladung zwischen den Elektroden 3 und 5 der Röhre 1 auftritt (Zeitpunkt t_Q), sinkt die Röhrenspannung sehr rasch auf Null. Die Dioden 41 sind dabei durch die Spannung am Kondensator 39 gesperrt und die Schaltung fängt zu schwingen an. Dabei werden die Streukapazitäten 31 und 33 geladen und die Induktivität nimmt Energie auf, die zum Zeitpunkt t₀ einen maximalen Wert £LI erreicht (I ist der Strom in diesem Augenblick). Wenn die Schwingung ungestört weitergehen würde, wie in Fig. 2a dargestellt, würde diese Energie auf die Streukapazitäten 31 und 33 übertragen werden. Da die Amplitude der

1 2 Schwingung V beträgt, würde die Energie -s-

P 1 2
kapazität gleich -g CV .

1 2 LI in der Streu-

Die Schutzschaltung macht die Situation ganz anders. Zum Zeitpunkt tp werden die Dioden 41 leitend, wodurch die Kapazität C des Kondensators 39 zur Streukapazität C parallelgeschaltet wird. Die Amplitude V der Schwingung wird dabei durch die Gleichung

Ί Ο Ί i

^LI - Vp ⁼ Z^(cp ^{+ c) v}x

bestimmt. Wenn C gleich 100 C ist, beträgt V also etwa 0,1 V

ρ χ ρ

Eine derartige geringe Überspannung kann die Teile der Schaltung nicht beschädigen. Die Spannung am Kondensator 39 ist nach einem Durchschlag also gleich V + V. Durch die Widerstände

P -K-entlädt sich dieser Kondensator innerhalb einiger Perioden wieder auf einen Wert unter V . Gegebenenfalls könnte dieses Entladen auch über den Leckwiderstand der Dioden 41 erfolgen, aber die zusätzlichen Widerstände 43 bieten den zusätzlichen Vorteil, daß sie die Spannungsverteilung über die Dioden verbessern.

Die beschriebene Schutzschaltung enthält preisgünstige Teile und erhöht dadurch den Preis der Anordnung nicht nennenswert. Es hat sich gezeigt, daß für die Dioden die Typen,die für

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Hochspannungserzeugung in Fernsehempfängern benutzt werden, sehr gut geeignet sind. Die Anzahl der zu benutzenden Dioden ist selbstverständlich von der Spannung abhängig, die die Dioden aushalten können, und von der Hochspannung, die die Röhre 1 benötigt.

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Leerseif

Claims

N.V. Philips' Gloeüampeniabrlcn, Eindhcvsn

PATENTANSPRÜCHE;

M Λ Anordnung mit einer Elektronenröhre, von der zwei Elektroden an einen eine gleichgerichtete Hochspannung erzeugenden Hochspannungsgenerator angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektroden (3, 5) zusätzlich mit einer Schutzschaltung (37) verbunden sind, die einen Kondensator (39) enthält, dem eine Anzahl von Dioden (41) in Serie geschaltet ist, daß die Dioden (41) im Bezug auf die Hochspannung die gleiche Durchlaßrichtung haben wie die Elektronenröhre und daß die Kapazität des Kondensators (39) bedeutend größer ist als die zwischen den beiden Elektroden (3» 5) auftretende Streukapazität (31, 33).
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand von mindestens einigen MOhm den Dioden (41) parallelgeschaltet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand aus einer der Diodenanzahl (41) gleichen Anzahl von Widerständen (43) aufgebaut'ist, die je einer der Dioden (41) parallelgeschaltet sind.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenröhre (1) eine Röntgenröhre ist.

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