DE2814010C2

DE2814010C2 - Aus Kondensatoren und Dioden aufgebaute, vergossene Spannungsvervielfacherkaskade

Info

Publication number: DE2814010C2
Application number: DE19782814010
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl.-Phys. Behn; Karl-Ulrich Dipl.-Ing. Dr. Stein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-03-31
Filing date: 1978-03-31
Publication date: 1980-04-30
Also published as: GB2018037B; GB2018037A; DE2814010B1

Description

^2ΰ Die vorliegende Erfindung betrifft eine aus Kondensatoren und Dioden aufgebaute, vergossene Spannungsvervielfacherkaskade für Fernsehgeräte, welche einen parallel zum Hochspannungsausgang geschalteten Lastwiderstand, einen sogenannten Bleeder, mit einem Abgriff für die Fokussierspannung enthält, wobei der Lastwiderstand in zumindest einen Festwiderstand und ein dazu in Serie geschaltetes Potentiometer aufgeteilt ist und wobei der Festwiderstand, nicht aber das Potentiometer, irrdie Vergußmasse eingebettet ist.

Derartige Kaskaden sind bekannt. Der Lastwiderstand (»Bleeder«) ist hierbei beispielsweise in drei Widerstände aufgeteilt, von denen einer veränderlich ist. Die Fokussierspannung wird über diesem veränderlichen und dem unmittelbar in Serie geschalteten Festwiderstand abgegriffen, wobei der Festwiderstand den Einstellbereich für die Fokussierspannung begrenzt. Der größte Teil der Spannung fällt dabei an den beiden Festwiderständen ab. Dies.e sinvi beim Stand der Technik in die Vergußmasse eingebettet. Das außerhalb ,j_es Vergusses zugängliche Potentiometer befindet sich bei Temperaturunterschieden zwischen der Kaskade und ihrer Umgebung, insbesondere bei einer Erwärmung der Kaskade, auf einer anderen Temperatur als die Festwiderstände. Damit verändert sich die eingestellte Fokussierspannung. In der Dt-OS 26 25 319 ist eine Hochspannungskaskade beschrieben, in welcher zur Reduzierung der Störstrahlung der Lastwiderstand (Bleeder) und ein Schutzwiderstand in Dickschichttechnik ausgebildet, auf einem gemeinsamen Substrat untergebracht und beide gemeinsam umhüllt sind.

Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht bei einer Kaskade der eingangs beschriebenen Art darin, daß eine Veränderung der Fokussierspannung infolge von veränderlichen Tempe-

raturunterschieden zwischen dem Inneren der Kaskade und der Umgebung vermieden wird und daß eine einfach herstellbare Ausführungsform gefunden wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zumindest der Festwiderstand und das

"' Potentiometer, die je eine Widerstiindsschicht enthalten, auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sind. daß die Widerstandsschichten des Fest widerstandes und des Potentiometers miteinander einstückig verbunden sind und aus demselben Material bestehen, daß mit der

^h1 Widerstandsschicht dc, Icstwideistandes ein Anschlußelement für die Fokussierspannung. das zweite aber mit einem Anschluß des Potentiometers elektrisch leitend verbunden ist und ilnß das Potentiometer aus der

Vergußmasse herausragt.

Der einstellbare Potentiometerabgriff kann in bekannter Weise mit dem Substrat verbunden werden. Er kann beispielsweise ein Drehmechanismus sein, welcher in einem hierfür vorgesehenen Loch des Substrats drehbar gelagert ist.

Eine robuste und einfach zu verschaltende Ausführungsform ist gegeben, wenn alle Anschlußelemente der Kaskade innerhalb der Vergußmasse mit der Widerstandsschicht elektrisch leitend verbunden sind, wenn der außerhalb der Vergußmasse liegende Abgriff einen einstellbaren Teil des Potentiometers kurzschließt, so daß das Potentiometer als veränderbarer Widerstand (Abgleichwiderstand) geschaltet ist und wenn durch die Anschlußelemente für die Fokussierspannung der veränderbare Widerstand und ein hierzu in Serie geschalteter Festwiderstand abgegriffen werden. Dabei begrenzt der Festwiderstand den Regelbereich der Fokussierspannung. Da sich beim crfindungsgemäßen Aufbau das Potentiometer mit den vergossenen Festwiderständen auf dem gleichen Substrat befindet, besteht einerseits der Vorteil eines großen Querschnitts für eine gute Wärmeleitung vom Verguß zum Potentiometer und andererseits eine für einen Wärmeaustausch günstige, sehr enge räumliche Anordnung des Potentiometers beim Verguß. Dadurch unterscheidet sich die Temperatur im Innern des Vergusses nicht unzulässig von der Temperatur im Bereich des Potentiometers.

Die Herstellung des Bauelements ist besonders einfach, da nur ein Substrat beschichtet werden muß und da die Lötverbindungen der bekannten Aufbauformen entfallen. Zusätzlich kann nötigenfalls die Lötverbindung zwischen dem Anschluß am Potentiometer und Masse bereitet bei der Herstellung der Kaskade durchgeführt werden.

Eine besonders platzsparende Ausführungsform der Erfindung ist gegeben, indem der Abgleichwiderstand eine KontaKtierungszone für den durch Drehen um eine Drehachse herum verstellbaren Abgriff enthält, welche mit einem Anschlußelement elektrisch leitend verbunden ist, indem von dieser Kontaktierungszone ausgehend eine Widerstandsschicht um die Drehachse des Abgriffs herumgeführt ist und indem zwischen dieser Widerstandsschicht und der Kontaktierungszone ein isolierender Streifen angeordnet ist, dessen Breite mit dem Abstand vom Beginn der Widerstandsschicht bis zur Grenze der Vergußmasse wächst, in der Vergußmasse aber wieder abnimmt. Dieses Wachsen des isolierenden Streifens ist notwendig, um eine für die hohen Spannungen, die an diesem isolierenden Streifen anliegen können, ausreichende Isolation zu gewährleisten. Im Verguß ist die Spannungsfestigkeit zwischen zwei benachbarten elektrischen Leitern jedoch wesentlich höher als in Luft. Daher können die Isolierstreifen v> im Verguß wesentlich schmaler sein. Dies ergibt eine besonders platzsparende Ausführungsform des Potentiometers, da gerade die Teile, zwischen denen die höchste Spannung anliegen kann, bereits außerhalb des Regelbereichs liegen, also in die Vergußmasse eintau- wi chcn dürfen.

Vorteilhaft wird ein Kunststoffsubstrat verwendet, da dieses gegen mechanische Spannungen stabiler ist als ein Keramik odor niassubstnil. Mechanische Spannungen entstehen durch das Aushärten der Vergußmasse, *>"> mechanische Stöße z. ti. durch unbedachte Berührung des nicht vergossenen Teils des Substrats. Bei Keramik oder Glas isl dadurch Bruchgefahr gegeben, insbesondere wenn das Substrat relativ dünn ausgeführt sein sull. Besonders vorteilhaft hat sich als Substrat ein glasfaserverstärktes Epoxidharz erwiesen, auf welches eine Widerstandsschicht aus einer Widerstandspaste aufgebracht ist, die bei höchstens etwa 150⁰C aushärtet. Solche Substrate sind nicht spröde und sehr widerstandsfähig gegenüber mechanischen Spannungen. Als Vergußmasse wird vorteilhaft ein härtbarer Kunststoff mit hoher Durchschlagsfestigkeit verwendet.

Eine einfache Halterung des Potentiometers ist dadurch gegeben, daß die Spannungsvervielfacherkaskade in einem Becher eingebaut ist, daß das Substrat in der Nähe der Becherwand so angeordnet ist, daß die Widerstandsschicht auf der der Becherwand zugewandten Seite liegt, daß die Becherwand über die Vergußmasse übersteht und daß der Poientiometerabgriff eine durch die Becherwand hindurchgeführte Drehachse aufweise und durch die Becherwand gegen die Widerstandsschicht gedrückt ^A in seiner Lage gehalten wird. Dabei besteht der Abgrif." vorteilhaft aus einem nur wenig wärmeleitenden Kunststoffteil und einer an den Widerstandsschichten anliegenden Metallschicht und ist zu seiner Rotationsachse symmetrisch gestallt, wobei die Metallschicht sich nur auf einer Seite der Drehachse befindet und wobei eine wärmeisolierende Schutzkappe den aus der Vergußmasse herausragenden Teil des Substrats, den Potentiometerabgriff und den entsprechenden Teil der Becherwand umschließt. Hierbei ist die Schutzkappe vorteilhaft vor dein Verguß aufgesteckt und wird durch die Vergußmasse gehalten.

Mit dem vorgeschlagenen Aufbau läßt sich auf besonders einfache und platzsparende Weise eine Spannungsverteilung der Hochspannung von beispielsweise 25 kV erreichen, wobei die abgegriffene Spannung weitgehend von der Umgebungstemperatur und von der Erwärmung der Schaltung beim Setrieb unabhängig ist. Die Schwankung der Fokussierspannung kann beispielsweise auch bei Temperaturänderungtn und langem Betrieb des Farbfernsehers unter ± I °/o gehalten werden.

Die Erfindung wird anhand von drei Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Substrat mit den aufgebrachten Schichten für das Potentiometer und den Widerstand, die entsprechenden Abgriffe und die Höhe aer Vergußmasse schematisch;

F i g. 2 zeigt die in F i g. 1 realisierte Schaltung;

F i g. 3 zeigt eins Ausführungsform für die Anbringung des Abgriffs in teilweise geschnittener und gebrochener Ansicht.

Ir Fig. 1 ist auf ein Substrat 1 eine mäanderförmige Widerstandsschicht 2 aufgebracht, welche mit der Widerstandsschiciii 3 des Abgleichwiderstandes 4 einstückig verbunden ist. Der Abgleichwiderstand A. weist eine Kontaktierungszone 5 auf, aus welcher die Widerstandsschicht 3 hervorgeht. Die Widerstandsschicht 3 ist um die Drehachse 6 für den Abgriff 7 herumgeführt, Zwischen der Widerstandsschicht 3 und der Kontaktierungszone 5 befindet sich ein isolierender Streifen 8. Hessen Breite vom Beginn der Widerstandsschicht 3 bei der Kontaktierungszone 5 an stetig zunimmt, bis er in das Kunstharz 9 eintritt. Innerhalb des Kunstharzes 9 verjüngt sich der Isolierstreifen 8 wieder, da die Durchschlagfestigkeit zwischen benachbarten elektrischen Leitern in der Vergußmasse wesentlich höher ist als in Luft.

Zwischen den Anschluüdementen 10 und 11 liegt die

Fokussierspannung. zwischen den AnschluBelementen 10 und 12 di die Hochspannung. Die Anschlußelemcnte IO und Il sind innerhalb der VerguUmas.se mit der Kontaktierungszone 5 des Abgleichwiderstandes 4 bzw. mit einer Kontaktierungszone 12 auf der Widerstandsschicht 2 der Feslwiderstände 14, 15 elektrisch leitend verbunden. Die Anschlußelemente 10—12 ragen nur so weit, wie für die Verdrahtung nötig, heraus.

F i g. 2 zeigt die in Fig. I realisierte Schallung. Die Festwiderstände 14 und 15 sind durch die mäanderförmige Widerstandsschicht 2 realisiert, wobei dem Widerstand 14 der Teil der Widerstandsschicht 2 zwischen den Anschlußelementen 12 und 11 entspricht, während dem Widerstand 15 der Teil der Widerstandsschicht 2 zwischen dem Anschluß 11 und der Oberfläche 16 der Vergußmasse 9 entspricht. Das Anschlußelement 10 kann, wie in F i g. 2 dargestellt, mit Masse verbunden sein.

Gemäß F i g. 3 ist ein Substrat 17, vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Epoxidharz, in der Nähe der Becherwand 18 angeordnet. Die Becherwand 18 weist eine kreisförmige Bohrung 19 auf. durch die die Drehachse 24 des Abgriffs 20 des - ggf. als Abglcichwiderstand geschalteten - Potentiometers 21 hindurchgeführt ist. Das Potentiometer 2J wird durch die entsprechend geformte und der Becherwand zugewandte Widerstandsschicht 22 auf dem Substrat 17 und den Abgriff 20 gebildet. Das Substrat 17 und die Becherwand 18 haben eine Elastizität, welche ausreicht, den Abgriff 20 gegen die Widerstandsschicht 22 des Potentiometers 21 zu drücken, dadurch einen Kontakt mit der Widerstandsschicht 22 herzustellen und den Abgriff in seiner Lage zu fixieren. Der Drehknopf 2.3 des Abgriffs 20 kann beispielsweise nach dem Einbau des Abgriffs 20 durch Aufschieben eines Kunststoffteils auf die Potentiometerachse aufgebracht sein.

Der Potentiometerabgriff 20 wird vorteilhaft rotationssymmetrisch zu seiner Drehachse 24 aufgebaut. Insbesondere ist es vorteilhaft, daß sein Querschnitt in einer Ebene, die senkrecht zur Drehachse 24 steht, ein die als Abgriffelement dienende Metallschicht 25. welche sich nur auf einer Seite der Drehachse 24 befindet, die Einstellung des Potentiometers in dem Bereich des Substrats 17 bewirkt, welcher /wischen der > Drehachse 24 und der Oberfläche 16 der Vergußmasse 9 liegt. Dadurch ist ein besonders einfacher Aufbau des Potentiometers 21 angegeben, welcher dennoch ein Höchstmaß an Gleichmäßigkeit der Temperatur ergibt und damit die Aufgabe, die Fokussierspannung unab-

i» hängig von der Tcmpc.itur konstant zu halten, besonders vorteilhaft lost. Die über dieser Anordnung angebrachte Schutzkappe 26 ist durch die Vergußmasse 9 in ihrer Lage fixiert. Sie schützt den Anwender einerseits vor der Hochspannung, die im Bereich des

ii Potentiometers 21 vorhanden sein kann. Sie bildet außerdem einen zusätzlichen Schutz vor Wärmeabstrahlung und verhindert eine unzulässige Konvektion von Luft im Bereich des Potentiometers.

2« Zusammenfassung

Aus Kondensatoren und Dioden aufgebaute,
vergossene Spannungsvervielfacherkaskade

In Farbfernschgeniten wird die Fokussierspannung

.Ι an einem Abgriff eines luftwiderstandes, welcher zur Hochsnannungskaskade parallel geschaltet ist, gewonnen, bieser Lastwiderstand setzt sich aus zumindest einem im Verguß der Kaskade befindlichen Festwiderstand und aus einem außerhalb des Vergusses liegenden

in Abgleichwiderstand zur Justierung der Fokussierspannung zusammen. Um den Einfluß der unterschiedlichen Temperaturen, die beispielsweise bei der Erwärmung der Kaskadenschaltung zwischen dem Festwiderstand und dem Abgleichwiderstand auftreten, zu vermeiden,

η sind die Widerstandsschicht (2) des Festwiderstandes und die Widerstandsschicht (3) des Abgleichwiderstandes (4) auf ein gemeinsames Substrat (1) in Form einer durchgehenden Widerstandsschicht (2, 3) aufgebracht. Aus dem Verguß aus Kunstharz (9) ragt nur der Abgleichwiderstand (4) heraus. Die Wärmeleitung de·-

*b"'^:ff *"·.'. "!eichrraG^err: S'jbr'.rat: "cv.ähr!c:::c, daß auch der außerhalb der.

Druck, unabhängig von der Potentiometerstellung, auf dem Substrat bzw. auf der Widerstandsschicht 22 des Potentiometers 21 auf. Die Widerstandsschicht 22 kann im Bereich des Potentiometers 2J. so geformt sein, daß Kunstharzes (9) liegende Teil des Substrats (1) in ausreichender Näherung die Temperatur des Kunstharzes (9) annimmt (Fig. I). Außerdem ist die vorgeschlagene Aufbauform besonders wirtschaftlich herstellbar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnunsen

Claims

!8 14010 Patentansprüche:

1. Aus Kondensatoren und Dioden aufgebaute, vergossene Spannungsvervielfacherkaskade für die Zeilenablenkung in Fernsehgeräten, welche einen parallel zum Hochspannungsausgang geschalteten Lastwiderstand, einen sogenannten Bleeder, mit einem Abgriff für die Fokussierspannung enthält, wobei der Lastwiderstand in zumindest einen Festwiderstand und ein dazu in Serie geschaltetes Potentiometer aufgeteilt ist und wobei der Festwiderstand, nicht aber das Potentiometer, in die Vergußmasse eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Festwiderstand und das Potentiometer, die je eine Widerstandsschicht enthalten, auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sind, daß die Widerstandsschichteu des Festwiderstandes und des Potentiometers miteinander einstückig verbunden sind und aus demselben Material bestehen, daß mit der Widerstandsschicht des Festwiderstandes ein Anschlußelement für die Fokussierspannung, das zweite aber mit einem Anschluß des Potentiometers elektrisch leitend verbunden ist und daß das Potentiometer aus der Vergußmasse herausragt.

2. Spannungsvervielfacherkaskade nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußelemente (10—12) innerhalb der Vergußmasse mit der Widerstandsichicht (2) elektrisch leitend verbunden sind, daß der außerhalb der Vergußmasse (9) liegende Abgriff einen einstellbaren Teil des Potentiometers kurzschließt, so daß das Potentiometer als Abgleichwiderstand (4) geschaltet ist und daß durch die Anschlußelemente für die Fokussierspannung der Abgleichwiderstand (4) und ein hierzu in Serie geschalteter Festwiderstand abgegriffen werden.

3. Spannungsvervielfacherkaskade nach Anspruch

2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgleichwiderstand (4) eine Kontaktierungszone (5) für den durih Drehen um eine Drehachse herum verstellbaren Abgriff (7) enthält, welche mit einem Anschlußelement (10) elektrisch leitend verbunden ist, daß von dieser Kontaktierungszone (5) ausgehend eine Widerstandsschicht (3) um die Drehachse (6) des Abgriffs (7) herumgeführt ist und daß zwischen dieser Widerstandsschicht (3) und der Kontaktierungszone (5) ein isolierender Streifen (8) angeordnet ist, dessen Breite mit dem Abstand vom Beginn der Widerstandsschicht (3) bis zur Grenze der Vergußmasse (9) wächst, in der Vergußmasse (9) aber wieder abnimmt.

4. Spannungsvervielfacherkaskade nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus glasfaserverstärktem Epoxidharz besteht und daß die Widerstandsschicht aus einer Widerstandspaste hergestellt ist, die bei höchstens etwa 150° C aushärtet.

5. Spannungsvervielfaelierkaskadc nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einen Becher eingebaut ist, daß das .Substrat in der Nähe der Becherwand (18) so angeordnet ist, daß dir Widerstandsschicht (22) auf der der Becherwand (18) zugekehrten Seite liegt, daß die Becherwand (18) fiber die Vergußmasse (4) übersteht und daß der Abgriff (20) des Potentiometers (21) eine durch die Becherwand (18) hindurehgefiihrte Drehachse (24)

aufweist und durch die Becherwand (18) gegen die Widerstandsschicht (22) gedrückt und in seiner Lage gehalten wird.

fi. Spannungsvervielfacherkaskade nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgriff (20) i. w. aus einem nur wenig wärmeleitenden Kunststoffteil und einer an der Widerstandsschicht (22) anliegenden Metallschicht (25) besteht, daß der Abgriff zu seiner Drehachse (24) symmetrisch gestaltet ist, daß die Metallschicht (25) sich nur auf einer Seite der Drehachse (24) befindet und daß eine wärmeisolierende Schutzkappe (26) den aus der Vergußmasse (9) herausragenden Teil des Substrats (17), den Abgriff (20) und den entsprechenden Teil der Becherwand (18) umschließt.