DE2818903C2

DE2818903C2 - Vorrichtung zur Erzeugung hoher Gleichspannungen

Info

Publication number: DE2818903C2
Application number: DE19782818903
Authority: DE
Inventors: Walter 8311 Hofham Baumann; Paul Dr. 8300 Landshut Petrick
Original assignee: Ernst Roederstein Spezialfabrik fur Kondensatoren 8300 Landshut De GmbH
Current assignee: Ernst Roederstein Spezialfabrik fur Kondensatoren 8300 Landshut De GmbH
Priority date: 1978-04-28
Filing date: 1978-04-28
Publication date: 1984-03-08
Also published as: DE2818903A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung hoher Gleichspannungen aus Wechsel- und Impulsspannungen, insbesondere für Fernsehgeräte, bestehend aus einem Transformator mit einer auf einem mehrschenkeligen Transformatorkern angeordneten Primärwicklung und einer mit Gleichrichterdioden zu einer Vervielfachereinheit zusammengefaßten, aus mehreren scheibenförmigen Einzelwickeln bestehenden Sekundärwicklung, wobei die Kapazitäten der Vervielfachereinheit von den Lagenkapazitäten der Sekundärwicklung gebildet sind.

Bei derartigen Vorrichtungen besteht allgemein das Problem, die Sekundärwicklungen des Transformators so auszuführen, daß möglichst gleichmäßige und übereinstimmende Kapazitäten entstehen. Sind die Kapazitäten nämlich nicht im wesentlichen gleich, so resultiert aus den unterschiedlichen Kapazitäten auch eine unterschiedliche Spannungsbelgstung der einzelnen Teilkapazitäien, was zur Folge hat, daß die Ausgangsleistung eines derartigen Transformators sehr stark streut

Bei einer in der DE-OS 20 52 970 beschriebenen Vorrichtung der eingangs genannten Art ist die Sekundärwicklung unmittelbar auf der Primärwicklung angeordnet Eine aus einer Vielzahl von Einzeldioden bestehende Gleichrichteranordnung erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte axiale Länge der Sekundärwicklung. Um eine Annäherung an eine ideale Spannungsverteilungslinie zu erhalten, bei der eine Durchschlagsgefahr der einzelnen Dioden vermindert ist, sind hierbei die auf der H(.,:h^r-pannungsseite der Sekundärwicklung liegenden Windungen gegenüber den wechselstromseilig gelegenen Dioden des Gleichrichters und die auf der Niederspannungsseite der Sekundärwicklung liegenden Windungen gegenüber den gleichstromseitigen Dioden des Gleichrichters angeordnet

Zur Verbesserung der Wärmeableitung kann ferner auch eine Aufteilung des Gleichrichters in mehrere, jeweils wiederum mehrere Dioden umfassende Abschnitte vorgesehen sein, zwischen die einzelne Strahlungselemente eingeschaltet sind.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine kompakte und einfach zu fertigende Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Vorgabe definierter Betriebsdaten problemlos möglich ist und damit störende Streuungen in den'Ausgangsleistungen weitestgehend ausgeschaltet werden können.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Sekundärwicklung getrennt von der Primärwicklung auf einem anderen Schenkel des Transformatorkernes angeordnet ist, wobei die scheibenförmigen Einzelwickel in ihrer Position einstellbar sind, und daß zwischen jeweils zwei nebeneinander liegenden Einzelwickeln eine der Gleichrichterdioden geschaltet ist

Aufgrund dieser Ausbildung ist es durch eine entsprechende Korrektur der Position der einzelnen scheibenförmigen Wickel auf einfachste Weise möglich, weitestgehend übereinstimmende Kapazitäten zu erhalten, die zu einer gleichmäßigen Spannungsbelastung führen. Derartige Vorrichtungen zur Erzeugung hoher

Gleichspannungen sind somit problemlos mit jeweils im wesentlichen gleichen Ausgangsleistungen herstellbar.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bestehen die scheibenförmigen Einzelwickel aus dünnen Metaiifolien mit Zwischenlagen aus dünnem Isoliermaterial, insbesondere in Form dünner Kunststoffolien.

Einzelwickel dieser Art können sehr genau hergestellt werden. Von Vorteil ist ferner, daß ihr Widerstand aufgrund der Verwendung von Metaiifolien mit to gegenüber einem Draht größerem Querschnitt niedriger liegt, damit der Innenwiderstand günstig beeinflußt wird und vor allem durch entsprechende Einstellung bzw. Korrektur der Position der einzelnen Wickel die in Serie liegenden Teilkapazitäten besonders genau und is gleichmäßig vorgegeben werden können.

Die Metallfolien bestehen dabei bevorzugt aus Aluminium mit einer Stärke von 4 bis 10 μ, während die Kunststoffolien eine Stärke von etwa 1,5 bis 10 μ aurweisen. a>

Ferner können in den scheibenförmigen Einzelwikkeln die Kunststoffolien breiter sein als die Metallfolien, wodurch sich die vorteilhafte Möglichkeit ergibt, die scheibenförmigen Einzelwickel unmittelbar aneinandergrenzend auf dem betreffenden Schenkel des Transformators anzuordnen und dabei die über die Metallfolie seitlich überstehenden Randbereiche der Kunststoffolie als Kapazitätsdielektrikum auszunutzen.

Die Metall- und Kunststoffolien sind zweckmäßigerweise jeweils auf einen auf den Transformatorschenkel 3< > aufschiebbaren Trägerkern gewickelt

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung Desieht darin, daß die Einzelwickel problemfrei am Wickelanfang und am Wickelende mit Drähten kontaktierbar sind, deren Durchmesser vorzugsweise J5 dem Durchmesser der Diodendrähte entspricht, so daß ein problemfreies Verlöten bzw. Verschweißen dieser Anschlußdrähte mit den Diodendrähten möglich wird.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest je ein Anschlußdraht der Dioden zur Kontaktierung unmittelbar in einen Einztlwickel eingewickelt. Die Anschlüsse können generell entweder von Anfang zu Anfang, von Anfang zu Ende oder von Ende zu Anfang der nächsten Wicklung geführt werden.

Vorteilhafterweise sind die Dioden außerhalb der dicht aneinanderliegenden Einzelwickel angeordnet.

Um der Gesamtanordnung die erwünschte Unempfindlichkeit und Kompaktheit zu verleihen, wird die Vervielfachereinheit vorzugsweise mit Kunstharz umgössen oder in einem Becher mit einem wärmeleitenden "> <> und flammwidrigen Umhüllmaterial vergossen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bekann- π ten Vorrichtung zur Hochspannungserzeugung,

Fig.2 eine schematische Detaildarstellur.g der bei der bekannten Vorrichtung nach Fig. 1 verwendeten Sekundärwicklung,

Fig. 3 ein Prinzipschaltbild zur Erläuterung der t>o Arbeitsweise der bekannten Vorrichtung nach Fig. I,

Fig.4 eine schematische Darstellung eines scheibenförmigen Einzelwickels nach der Erfindung im Schnitt und in Stirnansicht, uriü

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung, zur Hochspannungserzeugung nach der Erfindung.

Fig.] zeigt einen bekannten Hochspannungstransformator mit einem Transformatorkern ί, einer Primärwicklung 2 und einer Hochspannungs- oder Sekundärwicklung 3, die unter Ausnutzung der zwischen den einzelnen Windungslagen vorhandenen. Kapazitäten und durch eine Reihenschaltung der einzelnen Windungslagen mit Gleichrichterdioden D1, D 2, D 3, D 4 als Vervielfachereinheit ausgebildet ist

Bei dieser bekannten Vervielfachereinheit liegen die einzelnen, auf einen rohrförmigen Trägerkern 4 gewickelten Windungslagen Ll, L 2, L 3, L 4 konzentrisch ineinander, wobei diese Lagen aus sehr dünnen isolierten Kupferdrähten mit einem Durchmesser von beispielsweise 40 bis 50 μ bestehen (F i g. 2).

In F i g. 3 ist zur Erläuterung der Funktionsweise der bekannten Vorrichtung nach F i g. 1 das elektrische Prinzipschaltbild dargestellt.

Wie dieses Prinzipschaltbild erkennen läßt, müssen zwischen die »inzelnen Windungslagen L 1, L 2, L 3 und L4 Gleichrichterdioden D1, D2, DTt DA geschaltet werucii, um ein Aufladen der von den Vvindungsiagen gebildeten Kapazitäten zu ermöglichen. Das Anbringen dieser Dioden stellt bei der bekannten Ausführungsform eines Hochspannungserzeugers ein gravierendes Problem dar, da es schwierig ist, den vorher abzuisolierenden dünnen Wicklungsdraht mit den Diodenanschlüssen zu verlöten. Außerdem ist verständlich, daß es bei der bekannten Anordnung Schwierigkeiten bereiten muß, die einzelnen Lagen L t bis L 4 der Hoi'hspannungswicklung so auszubilden, daß möglichst gleichmäßige und übereinstimmende Kapazitäten entstehen.

Gemäß der Erfindung wird das Prinzip der Verwendung konzentrisch ineinanderliegender Windungslagen verlassen und dazu übergegangen, scheibenförmige Einzelwickel aus dünner Metallfolie mit Zwischenlagen aus Isoliermaterial zu verwenden und diese Einzelwickel stapeiförmig auf einem Schenke! des Transformatorkerns anzuordnen.

Fig.4 zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines derartigen scheibenförmigen Einzelwickels 9, wobei in der schimärischen Schnittansicht zu sehen ist, daß eine dünne Metallfolie 5 zusammen mit einer Kunststoffolie 6 auf den rohrförmigen Trägerkern 4 gewickelt und dabei mit Anschlußdrähten 7 und 8 am Anfang und am Ende der Wicklung versehen wird. Der fertige scheibenförmige Einzelwickel 9 ist ebenfalls in Fig.4 gezeigt, wobei auch die Lage der Anschlußdrähte 7, 8 angedeutet ist

Nach F i g. 5 werden mehrere derartige scheibenförmige Einzelwickel 9 in Form eines Stapels auf einen Schenkel des Transformatorkerns 1 aufgebracht, wobei unter Verwendung der bereits bei der Fertigung der scheibenförmigen Einzelwickel vorgesehenen Anschlußdrähte 7, 8 ein problemfreies Anschließen der Dioden Di, D2, D3, D4 möglich ist. Bei der praktischen Ausführung einer solchen Vervidfachereinheit werden die bevorzugt aus Siliciumdioden bestehenden Dioden nicht in den Bereichen zwischen den scheibenförmigen Eir.zelwickeln 9, sondern vielmehr außerhalb dieser Wicklungen angeordnet, da diese Einzelwickel 9 dicht aneinander angeordnet werden, um möglichst hohe Teilkapazitäten zu erhalten. Dabei ist vorteilhaft, daß — wie F i g. 4 zeigt — die isolierenden Kunststoffolien 6 seitlich über die Metallfolie 5 vorstehen, so daß bei ei«er stapeiförmigen Anordnung dieser scheibenförmigen Einzelwickel die Randbereiche der Kunststoffolie 6 gleichzeitig die Funktion des Dielektrikums der Teilkondensatoren übernehmen. Der Erhalt gleichförmiger Teilkapazität?n wird auch

dadurch wesentlich erleichtert, daß durch entsprechende Korrektur der Position der scheibenförmigen Einzelwickel die einzelnen Teilkapazitäten mit relativ großer Genauigkeit vorgegeben werden können.

Günstig ist auch, daß bei einem Fehler in einer der übereinanderliegenden Scheibenwickliingen nicht die gesamte Vervielfachereinheit unbrauchbar wird, sondern lediglich der in einem Prüfvorgang ermittelbare Einzelwickel ersetzt werden muß.

Die Vervielfachereinheit nach Fig. 5 kann im Zuge ihrer Fertigstellung und ggf. nach Einbau eines Schutzwiderstandes in einer Form mit Kunstharz umgössen oder in einem Becher mit einem gut wärmeleitenden und flammwidrigen Umhüllmaterial vergossen werden, so daß eine robuste, betriebssichere und einen stabilen Hochspannungsausgang gewährleistende Gesamtanordnung erhalten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Vorrichtung zur Erzeugung hoher Gleichspannungen aus Wechsel- und Jmpulsspannungen,

■ insbesondere für Fernsehgeräte, bestehend aus einem Transformator mit einer auf einem mehrschenkeligen Transformatorkern angeordneten Primärwicklung und einer mit Gleichrichterdioden zu einer Vervielfachereinheit zusammengefaßten, aus mehreren scheibenförmigen Einzelwickeln bestehenden Sekundärwicklung, wobei die Kapazitäten der Vervielfachereinheit von den Lagenkapazitäten der Sekundärwicklung gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung getrennt von der Primärwicklung (2) auf einem is anderen Schenkel des Transformatorkernes (1) angeordnet ist, wobei die scheibenförmigen Einzelwickel (9) in ihrer Position einstellbar sind, iwid daß zwischen jeweils zwei nebeneinander liegenden Einzeiwicfceln (S) eine der Gleichrichterdioden (D i χ bis D 4) geschaltet ist.

Z Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenförmigen Einzelwickel (9) aus dünnen Metallfolien (5) mit Zwischenlagen (6) aus dünnem Isoliermaterial bestehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlagen (6) aus dünnen Kunststoffolien, insbesondere Polyester-, Polypropylen- oder Polykarbonatfolien bestehen.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden jo Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolien (6) breiter sind als de Metallfolien (5).

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenförmigen Einzelwickel (9) unter Zwischenschallung eines das Kapazitätsdielektrikum bildenden Isoliermaterials aneinandergrenzend in Form eines Stapels auf dem Schenkel des Transformatorkerns (1) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenförmigen Einzelwickel (9) unmittelbar aneinandergrenzend auf dem Schenkel des Transformatorkerns (1) angeordnet sind und dabei die über die Metallfolie (5) überstehenden Randbereiche der Kunststoffolien (6) das Kapazi- « tätsdielektrikum bilden.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metail- und Kunststoffolien jeweils auf einen auf den Transformatorschenkel (1) aufschiebbaren Trägerkern (4) gewickelt sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelwickel (9) am Wickelanfang und am Wickelende mit Drähten (7, 8) kontaktiert sind, deren Durchmesser vorzugsweise dem Durchmesser der Diodendrähte im wesentlichen entspricht.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest je ein Anschlußdraht der Dioden (Di bis D 4) zur to Kontaktierung unmittelbar in einen Einzelwickel (9) eingewickelt ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden (DX bis DA) außerhalb der dicht aneinander liegenden Einzelwickel (9) angeordnet sind.

II. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vervielfachereinheit mit Kunstharz umgössen oder in einem Becher mit einem wärmeleitenden und flammwidrigen Umhüllmaterial vergossen ist