DD206617A5 - Hochfrequenz-ferroresonanz-stromversorgungsschaltung - Google Patents

Abstract

DIE ERFINDUNG BEZIEHT SICH AUF FERRORESONANZ-STROMVERSORGUNGSSCHALTUNG UNTER VERWENDUNG TEMPERATURSTABILER KERNMATERIALIEN ZUR LIEFERUNG GEREGELTER STABILER AUSGANGSSPANNUNG.ZIEL DER ERFINDUNG IST ES, DIE HYSTERESE- UND WIRBELSTROMVERLUSTE IM SAETTIGUNGSKERN DES FERRORESONANZ-TRANSFORMATORS ZU VERRINGERN. GEMAESS EINER BEVORZUGTEN AUSFUEHRUNG DER ERFINDUNG WEIST EINE MIT SAETTIGUNGSKERN ARBEITENDE GEREGELTE STROMVERSORUNGSSCHALTUNG EINE MIT EINER EINGANGSSPANNUNGSQUELLE GEKOPPELTE ERREGERSTROMSCHALTUNG UND EINEN MAGNETISIERBAREN KERN MIT EINEM SAETTIGBAREN KERNABSCHNITT AUF. AUF DEM KERN IST EINE WICKLUNG ANGEORDNET, UND EINE VON DEM ERREGERSTROM GESTEUERTE EINRICHTUNG ERZEUGT IN DEM MAGNETISIERBAREN KERN EINEN MAGNETFLUSS, DER ZUR ERZEUGUNG EINER AUSGANGSSPANNUNG WECHSELNDER POLARITAET MIT DER WICKLUNG VERKETTET IST. DER SAETTIGBARE KERNABSCHNITT IST AUS EINEM LITHIUMFERIT ODER AUS EINEM SUBSTITUIERTEN LITHIUMFERRIT HERGESTELLT.

Description

-I 231850

RCA 75551/Sch/Ro.

Hochfreguenz-Ferroresonanz-Stromversorgungsschaltung. Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung bezieht sich auf Ferroresonanz-Stromversorgungsschaltungen unter Verwendung temperaturstabiler Kernmaterialien zur Lieferung geregelter stabiler Ausgangsspannungen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen;

Eine Stromversorgungsschaltung mit einem Ferroresonanz-Transformator oder einer sättigbaren Ferroresonanz-Drossel als Regelelement nutzt das Prinzip der magnetischen Sättigung aus, um eine Ausgangsspannung, relativ konstant zu halten. Das Regelelement bewirkt zusammen mit einer Resonanzschaltung, deren Resonanzfrequenz typischerweise unterhalb der Frequenz der Eingangsspannung gewählt wird, für eine relativ wirksame Regelung der Ausgangsspannung bei Änderungen der Belastung und der Eingangsspannung. Die Verwendung passiver Reaktanzelemente ergibt einen zuverlässigen Betrieb. Das angewandte Ferroresonanzprinzip verhindert auch, daß bei Betriebsfehlern übermäßig große Ausgangsspannungen erzeugt werden.

t\ i.dkQ C!

i 2 318 5 0 4

] Ein Betrieb bei einer relativ hohen Eingangsfrequenz, wie etwa der Fernseh-Horizontalablenkfrequenz von ungefähr 16 kHz ist ein Ferroresonanz-Transformator relativ kompakt und leicht und ergibt von Haus aus eine Ausgangsspannungsregelung ohne Notwendigkeit einer relativ komplizierten und teueren elektronischen Regelschaltung.

Im Sinne eines vernünftig guten Wirkungsgrades bei einer hohen Betriebsfrequenz von 16 kHz kann der magnetisierbare Kern eines Ferroresonanz-Transformators aus magnetisierbarem Material relativ hohen spezifischen Widerstandes hergestellt werden, wie beispielsweise einem Ferrit. Selbst wenn man ein Ferritkernmaterial verwendet, können aber Wirbelstromverluste und Hystereseverluste im Kern und Widerstandsverluste infolge des in den mit der Wicklung des Ferroresonanz-Transformators gekoppelten Kondensator fließenden Resonanzstromes zu einer erheblichen Erwärmung des Sättigungskerns über die Umgebungstemperatur führen.

Die Sättigungsflußdichte B .... vieler magnetisierbarer Materialien

sa u.

nimmt mit wachsender Temperatur ab. Da die Ausgangsspannung eines Ferroresonanz-Transformators zum Teil vom Wert B .... des Sättigungskernmaterials abhängt, kann eine Temperaturerhöhung des Sättigungskerns zu einer unerwünschten Verringerung der Ausgangsspannung führen.

Hysterese- und Wirbelstromverluste im Sättigungskern des Ferroresonanz-Transformators oder sättigbaren Reaktanz tragen zu einer Erwärmung des Kerns und des isolierten Spulendrahtes auf, der um den Kern gewickelt ist. Relativ große Verluste sind jedoch unerwünscht, weil sie den Wirkungsgrad der Stromversorgungsschaltung herabsetzen und weil hohe Betriebstemperaturen zu starke Einschränkungen hin-

sichtlich der Isolationserfordernisse ergeben.

Ziel der Erfindung:

Ein Merkmal der Erfindung liegt in der Schaffung einer Ferroresonanzerscheinungen zur Regelung ausnutzenden Stromversorgungsschaltung, bei welcher das magnetisierbare Material für einen Sättigungskern mit einer relativ stabilen Sättigungsflußdichte B .... und relativ hoher Koerzitivkraft H gewählt ist. Ein Material, das nur eine dieser

.{. 231 8 50 4 beiden erwünschten Eigenschaften aufweist, eignet sich nicht für die Verwendung in einer Ferroresonanz-Stromversorgungsschaltung.

Darlegung des WEsens der Erfindung:

Gemä3 einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist eine mit Sättigungskern arbeitende geregelte Stromversorgungsschaltung eine mit einer Eingangsspannungsquelle gekoppelte Erregerstromschaltung und einen magnetisierbaren Kern mit einem sättigbaren Kernabschnitt auf. Auf dem Kern ist eine Wicklung angeordnet, und eine von dem Erregerstrom gesteuerte Einrichtung erzeugt in dem magnetisierbaren Kern einen Magnetfluß, der zur Erzeugung einer Ausgangsspannung wechselnder Polarität mit der Wicklung verkettet ist.

Der Wicklung ist eine Kapazität zugeordnet, um zusammen mit der Erregerstromschaltung in dem sättigbaren Kernabschnitt ein magnetisches Kraftfeld wechselnder Polarität zu erzeugen. Das magnetisierende Kraftfeld erzeugt einen Magnetfluß, welches den sättigbaren Kernabschnitt während jedes Zyklus der Ausgangsspannung wechselnder Polarität im wesentlichen magnetisch sättigt, so daß ein Resonanzstrom in der Kapazität zur Regelung der Ausgangsspannung wechselnder PoIarität entsteht.

Der sättigbare Kernabschnitt ist aus einem Lithiumferrit oder aus einem substituierten Lithiumferrit hergestellt. Ausführungsbeispiele: In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Hochfrequenz-Ferroresonanz-Stromversorgungseinrichtung mit einer sättigbaren Reaktanz unter Verwendung eines Sättigungskernmaterials, dessen Sättigungsflußdichte relativ temperaturstabil ist und dessen Koerzitivkraft relativ niedrig ist, wie etwa einem Lithiumferrit oder einem substituierten Lithiumferrit, gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Hochfrequenz-Ferroresonanz-Endanodenstromversorgungsschaltung mit einer sättigbaren Reaktanz unter Verwendung derselben oder eines ähnlichen Sättigungskernmaterials wie im Falle der Fig. 1;

-'- 2 318 5 0 k Fig. 3 Diagramme der Sättigungsflußdichte über der Temperatur für verschiedene magnetisierbar Ferrite;

Fig. 4 eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Konfiguration von Kern und Windung und

Fig. 5-8 Nomarski-Mikrogramme polierter Oberflächen verschiedener Beispiele.

In Fig. 1 ist eine Hochfrequenz-Ferroresonanz-Stromversorgungsschaltung 10 mit einer sättigbaren Drossel veranschaulicht, welche an den Anschlüssen 18 und 19 eine geregelte Spannung wechselnder Polarität zur Speisung einer in Fig. 1 schematisch mit R, bezeichneten Last erzeugt. Die Stromversorgungsschaltung 10 kann beispielsweise so dimensioniert sein, daß sie eine relativ niedrige geregelte Ausgangsspannung V . von beispielsweise 24 V _f^ erzeugt.

Die Stromversorgungsschaltung 10 weist einen Hochfrequenz-Leistungsoszillator 23, der an den Anschlüssen 16 und 17 eine ungeregelte Eingangswechselspannung erzeugt, und eine Eingangsdrossel 25 auf, über welche die Eingangswechselspannung an eine Hochfrequenz-Ferroresonanz-Anordnung 24 mit sättigbarer Reaktanz gekoppelt wird. Die Anordnung 24 enthält einen Resonanzkondensator 26, der über die Ausgangsanschlüsse 18 und 19 und über eine Reaktanzwicklung 22 eines Sättigungsmagnetelementes oder einer sättigbaren Drossel SR geschaltet ist. Die Drossel SR hat eine Wicklung 22, die über einen hohlen Plastikspulenkörper 21 gewickelt ist, und einen magnetisierbaren Kern 20, der sich innerhalb der Wicklung 22 und des Wickelkörpers 21

befindet

30

In der Wicklung 22 fließt ein Magnetisierungsstrom zur Erzeugung eines magnetischen Wechselflusses im magnetisierbaren Kern 20, welcher mit der Wicklung verkettet ist, um eine Ausgangsspannung wechselnder Polarität V . zu erzeugen. Der Magnetisierungsstrom, oder der

Wicklungsstrom in der sättigbaren Drossel, stammt zum Teil von der

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] Eingangswechselspannungsquelle 23 und wird über die Eingangsdrossel 25 zur Wicklung 22 übertragen, und zum Teil von dem durch den Resonanzkondensator 26 gelieferten Strom.

Die Ausgangsspannung V _t ist gegen Amplitudenä'nderungen der Eingangsspannung und gegen Lastschwankungen geregelt, und zwar infolge der Ferroresonanzwirkung der Anordnung 24, welche bewirkt, daß die Induktivität des Sättigungsmagnetelementes SR während jedes Halbzyklus der Ausgangsspannung V _t zwischen einem Zustand relativerhoher induktiver Impedanz und'einem Zustand relativ niedriger induktiver Impedanz umgeschaltet wird. Befindet sich das Element SR im Zustand hoher Impedanz, in welchem seine Impedanz beispielsweise das 10fache oder noch mehr der Lastimpedanz R. beträgt, dann fließt in der Drosselwicklung 22 ein relativ kleiner Magnetisierungsstrom.Wenn in der Wicklung 22 der kleine Magnetisierungsstrom fließt, dann erzeugen die von der Ausgangsspannung V . im Kern 20 eingeprägten Volt-Sekunden eine Flußumkehr im magnetisierbaren Kern 20 und einen nachfolgenden Flußaufbau in der entgegengesetzten Richtung. Wenn das Element SR eine hohe Impedanz hat, dann befindet sich der magnetische Arbeitspunkt des magnetisierbaren Kernes 20 im linearen Bereich der B-H-Kurve des magnetisierbaren Kernmaterials unterhalb des Knickes dieser Kurve.

Wenn die über der Wicklung 22 des sättigbaren Kerns eingeprägten Volt-Sekunden den magnetischen Arbeitspunkt des Kernmaterials über den Knick der B-H-Kurve in das magnetische Sättigungsgebiet verschieben, dann ändert sich die Induktivität des Elementes SR, also der sättigbaren Drossel, auf einen relativ niedrigen Wert. Dann fließt zwischen dem Resonanzkondensator 26 und der Drosselwicklung ein zirkulierender oder Resonanzstrom, der in der Wicklung einen Stromimpuls hervorruft und zu einer Polaritätsumkehr der Ausgangsspannung V_Qut führt.

Im Sinne einer relativ guten Ausgangsspannungsregelung kann es ^OJ wünschenswert sein, die sättigbare Drossel so auszubilden, daß die Drosselinduktivität während der magnetischen Sättigung des Kerns 20

-I 2 31850

] so klein wie praktikabel ist. Die Größe der Induktivität der Wicklung 22 im Sättigungsfall oder in dem Intervall, wo der Kern 20 magnetisch gesättigt ist, kann beispielsweise auf ein Zehntel des Impedanzwertes der Lastschaltung R₁ gewählt werden.

Die Eingangswechselspannungsquelle 23 kann einen Hochfrequenz-Sinusoder -Rechteckleistungsoszillator aufweisen, der mit einer relativ hohen Eingangsfrequenz von beispielsweise 16 bis 20 kHz arbeitet. Dann kann die Ferroresonanz-Stromversorgungseinrichtung 10 als re-]0 lativ kompakte Einheit niedrigen Gewichts ausgeführt werden, welche inhärente Ausgangsspannungsregeleigenschaften hat, ohne daß dazu relativ aufwendige und teuere elektronische Regel schaltungen benötigt würden.

Der Betrieb bei hoher Frequenz erlaubt die Verwendung von Induktivitäten niedrigen Wertes für die Eingangsdrossel 25 und Kapazitäten niedrigen Wertes für den Resonanzkondensator 26. Bemißt man die Stromversorgungseinrichtung 10 für eine Lieferung einer geregelten Gleichspannung, dann enthält die Lastschaltung R₁ eine Gleichrichteranordnung, die über einen Filterkondensator geschaltet ist, an dem die Gleichspannung auftritt. Ein Betrieb der Stromversorgungseinrichtung 10 bei einer hohen Frequenz erlaubt dann die Verwendung eines Kondensators relativ kleinen Wertes zur Filterung der gleichgerichteten Ausgangsspannung der die sättigbare Drossel aufweisenden Ferroresonanz-Anordnung 24.

Ein Betrieb der Stromversorgungseinrichtung 10 bei hoher Frequenz erlaubt auch eine Realisierung der sättigbaren Drossel SR als kleine kompakte Einheit, wie es Fig. 1 zeigt, deren Kern 20 nur einen einzigen Streifen aus magnetisierbarer!! Material aufweist. Es können auch andere Konfigurationen für die sättigbare Drossel SR benutzt werden. Wie Fig. 4 zeigt, kann die sättigbare Drossel einen Toroidkern 120 aufweisen, um den eine Drosselwicklung 122 herumgewickelt ist, deren nicht dargestellte Wicklungsenden an den Kondensator 26

^OD in Fig. 1 anzuschließen wären.

2318 50

Wenn die Ferroresonanz-Stromversorgungseinrichtung 10 bei relativ hohen Eingangsfrequenzen von 16 bis 20 kHz betrieben wird, dann können die Wirbelstromverluste im magnetisi erbaren Kern 20 gemäß Fig. 1 oder im Kern 120 gemäß Fig. 4 übermäßig groß werden, wennman sie bei der Bemessung der sättigbaren Drossel SR nicht berücksichtigt. Als magnetisierbares Material für den Kern der sättigbaren Drossel kann ein magnetisierbarer Ferrit gewählt werden, der so hergestellt wird, daß er einer Wirbel Strombildung einenrelativ hohen Widerstand entgegensetzt, also mit spezifischen

2 Widerständen im Volumen von mehr als 10 Ohm-cm.

Weiterhin zeigen viele magnetisierbar Ferrite zufriedenstellend große ungesättigte Permeabilitäten und geeignet große Sättigungsflußdichten, wie es bei sättigbaren Ferroresonanz-Drosseln und-Transformatoren benötigt wird, damit die sättigbare Drossel relativ große ungesättigte Induktivitäten aufweist, ohne daß übermäßig große Querschnittsflächen oder eine übermäßig große Anzahl von Spulenwindungen für eine gegebene Ausgangsspannung benötigt würden.

Benützt man als Kernmaterial in einer Hochfrequenz-Ferroresonanz-Anordnung mit sättigbarer Drossel einen magnetisierbaren Ferrit, dann durchläuft der magnetische Fluß im wesentlichen die gesamte größere B-H-Hystereseschleife des Kernmaterials während jedesZyklus der Ausgangsspannung wechselnder Polarität. Während jedes Zyklus wird Energie als Hitze in der Masse des Kernmaterials verbraucht, die proportional der Fläche der größeren B-H-Hystereseschleife ist. Der magnetisierbar Kern der sättigbaren Drossel heizt sich daher auf eine Betriebstemperatur auf, die über derUmgebungstemperatur liegt und abhängt von 1) den Hysterese- und Wirbel Stromverlusten innerhalb des Materials, 2) der Kerngeometrie und dem Verhältnis von Oberfläche zu Volumen und 3) der thermischen Leitfähigkeit des Ferritmaterials. Die Geometrie des Kernes 20 nach Fig. 1 als dünner Streifen und die schmale dünnwandige Form des

Kernes nach Fig. 4 ergeben ein relativ großes Oberflächen/Volumen-Verhältnis und damit eine relativ gute Kühlung des Kerns.

I 2 31850 A

] Die geregelte Ausgangsspannung einer Ferroresonanz-Anordnung mit sättigbarer Drossel hängt von der Sättigungsflußdichte B ..._t des magnetisierbaren Materials des Sättigungskernes ab. Die Ausgangsspannung sinkt beispielsweise mit abnehmender Flußdichte. Die Größe der Änderung der Sättigungsflußdichte mit der Temperatur ist für viele magnetisierbare Ferrite relativ klein, so daß diese Ferrite zur Verwendung in einer Ferroresonanz-Stromversorgungseinrichtung mit sättigbarer Drossel, bei welcher eine relativ stabile Ausgangsspannung gefordert wird, relativ ungeeignet sind.

Als magnetisierbares Material des Sättigungskernes einer Ferroresonanzeinrichtung mit sättigbarer Drossel wird ein magnetisierbarer Ferrit mit temperaturstabiler Sättigungsflußdichte B-.. gewählt. Das magnetisierbare Material weist ein Ferrospinell oder magnetisierbares Ferrit auf, das aus einem Lithiumferrit oder einem substituierten Lithiumferrit ausgewählt ist. Ein geeignetes substituiertes Lithiumferrit kann ein Lithiummanganferrit oder Lithiumzinkferrit umfassen. Bei richtiger Herstellung hat ein solches Ferrite enthaltendes Lithiumkation die vorteilhaften Eigenschaften sowohl einer temperaturstabilen Sättigungsflußdichte wie auch relativ niedriger Koerzitivkraft H . Bei Verwendung als Sättigungskernmaterial in einem Ferroresonanzsystem mit sättigbarer Drossel ergibt sich damit bei Lithiumferrit oder einem substituierten Lithiumferrit eine relativ kleine Änderung der geregelten Ausgangsspannung bei Änderungen der Kerntemperatur, und gleichzeitig bleibt der Anstieg der Betriebstemperatur des Kerns infolge von Hysterese- und Wirbel Stromverlusten relativ klein.

Lithiumferrite haben die nominelle Formel Li_{n c}Fe_{0 c}0*. Die Lithium-

U,D £ ,0 <t

und Eisenmetallionen können bekanntermaßen teilweise durch kleinere Mengen eines oder anderer Metalle ersetzt werden, wie Mangan, Zink, Nickel oder Cobalt. Die als Teil der hier beschriebenen Erfindung verwendeten Lithiumferrite haben jedoch eine Koerzitivkraft H_c von um 1,5 Oersted oder weniger bei Raumtemperatur. Sie haben auch eine

*" große Korngröße von etwa 50 bis 200μ oder darüber.

231850 k Die als Teil der Erfindung benutzten Ferrite werden hergestellt durch Zumischen der Ferritbestandteile, beispielsweise Fe^CL und l^COg· zu Βΐ2θο als Sintermittel, vorzugsweise in einer Menge von mindestens 1 bis zu etwa 3 Gew.% von den Lithiumferritbestandteilen. Andere Materialien wie Mangan, Zink und dergleichen können ebenfalls in gewünschten Mengen in Form ihrer Carbonate hinzuaddiert werden. Nach dem Brennen, vorzugsweise bei etwa 800 bis 950⁰C, Mahlen und Formgeben des Ferritmaterials in üblicher Weise wird das Material dann bei Temperaturen von mindestens um 1200 bis 1500⁰C und vorzugsweise bei etwa 1250 bis 1450⁰C nochmals gebrannt. Wenn die Sintertemperatur zu niedrig ist, dann wird die Koerzitivkraft zu hoch. Ist dagegen die Sintertemperatur zu hoch, dann wirftdas Material Blasen und bildet Hohlräume, die das optische Aussehen und die mechanische Festigkeit beeinträchtigen.

Zwar ist der genaue Grund, warum sich das vorliegende Lithiumferrit von dem bekannten Material unterscheidet, nicht bekannt, jedoch glaubt man, daß das Vorhandensein von Wismutoxid als eine flüssige Phase für die Bildung eines Lithiumferrites wirkt, das eine große kristalline Korngröße aufweist, die sich während des Hochtemperaturbrennens ausbildet.

Das Wismutoxid wird vorzugsweise vor dem Brennvorgang der niedrigeren Temperatur hinzugefügt, man kann es aber auch danach dazu tun. Das Wismutoxid kann dem gebrannten Ferrit während des Mahlvorgangs zugefügt werden, wo sich eine gut gleichmäßige Mischung von Ferrit und Wismutoxid vor dem Brennen ergibt.

Das Material-Herstellungsverfahren wird anhand der nun folgenden Beispiele weiter erläutert.

Beispiel 1

Ein Lithiumferrit wurde hergestellt durch Zusammenmischen von 18,08 g Lithiumcarbonat mit 194,04 g eisenhaltigem Oxid. Die Bestandteile wurden zwei Stunden lang in Isopropanol gemischt, das

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Lösungsmittel wurde abgefiltert, das Material getrocknet und zwei

Stunden lang in Sauerstoff bei 875°C gebrannt. Das Ferritmaterial

wurde dann 24 Stunden in einer Kugelmühle gemahlen, und es wurde

ein Paraffin-Bindemittel von 3 Gew.% der Ferritmenge hinzugefugt.

Die Mischung wurde gepreßt und in Sauerstoff bei verschiedenen

Temperaturen zwei Stunden lang erhitzt und dann auf Raumtemperatur abgekühlt.

Der Wert H und die Kerntemperatur wurden bei einer Anwendung in einem Hochfrequenz-Ferroresonanz-Transformator gemessen und bestimmt. Die oben erläuterten Exemplare oder Proben wurden mit einer handelsüblichen Probe von Lithiumferrit, Trans-Tech Inc. 71-3750, verglichen, welches mit Kontrolle bezeichnet ist.

Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle I zusammengefaßt.

	Sintertemperatur	Tabelle I	2 1 1	Hc	Transformator-Kern- Temperatur
Probe	1300 1350	0C		,45 ,75 ,5	> 1800C 148°C 143°C
20 ' Kontrolle 1A 1B

Diese Angaben zeigen, daß der Wert H und die Betriebstemperatur abnehmen, wenn die Sintertemperatur eines Lithiumferrites zunimmt.

Beispiel 2

Ein Lithiumferrit wurde wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde die Menge des Sintermittels, Wismutoxid, verändert, das während des anfänglichen Mischvorgangs hinzugefügt worden war. Die Sintertemperatur betrug in allen Fällen 1300⁰C. Die Ergebnisse sind in Tabelle II

zusammengefaßt

35

J₁ 2 31850

Tabelle II

	IA	Gew		o,	.%	H_	Transformator-Kern-
Probe	2A	Bi2	1,	°3	C	Temperatur
Beispiel	2B	3,		1,75	148°
Beispiel	2C	1	1,6	-
Beispiel	0	1,15	138°
Beispiel	0	0,8	116°

Die vorstehenden Angaben zeigen, daß H und die Kerntemperatur abnehmen, wenn die zugefügte Wismutoxidmenge gesteigert wird.

Beispiel 3

Ein Lithiumferrit wurde folgendermaßen hergestellt: 6,027 g Lithiurocarbonat, 64,679 g Eisenoxid und 2,121 g Wismutoxid wurden in Isopropanol zwei Stunden lang miteinander gemischt, zur Entfernung des Lösungsmittels gefiltert, getrocknet und dann zwei Stunden lang in Sauerstoff bei 875°C gebrannt. Die sich ergebende Substanz wurde 24 Stunden lang in einer Kugelmühle gemahlen, im Vakuum gefiltert, und dann wurden 3 Gew.% eines Paraffin-Bindemittels hinzugefügt. Die Mischung wurde dann in einer Stahlform zu der gewünschten Gestalt gepreßt und in Sauerstoff bis zu einer Temperatur von 1430⁰C gebrannt, die zwei Stunden lang gehalten wurde, dann auf 870⁰C abgekühlt und auf dieser Temperatur 12 Stunden lang gehalten und dann auf Zimmertemperatur abgekühlt.

Aus diesem Material gepreßte Proben hatten günstigere Hysteresever-30

lusteigenschaften und einen H -Wert von 0,6 Oersted.

Beispiel 4

Aus 888,1 Teilen Eisenoxid, 82,8 Teilen Lithiumcarbonat und 27,1 Teilen Wismutoxid wurde eine trockene Mischung hergestellt, zu Kügelchen geformt und dann eine Stunde lang bei 900⁰C gebrannt.

-"Wr

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Das Material wurde dann pulverisiert (50% der Partikel passieren einen 40-Maschen-Schirm) und mit 2000 Teilen entionisiertem Wasser aufgeschlämmt, das 25 Teile Glacerin, 25 Teile Polyethylenglycol mit einem Molekulargewicht von 200, 100 Teile Polyvinylalkohol, Gelvatol 20-30 (erhältlich von der Firma duPont de Nemours und Co.), 0,15 Teile Octylalkohol, 0,16 Teile Siliciumdioxid (erhältlich unter dem Namen Cabosil MS7 von der Firma Cabot Corporation), 0,16 Teile Calciumcarbonat (als Marmorpulver erhältlich) und 10 Teile eines Lösungsmittels Tamol 901 (erhältlich von der Rohm und Haas Company), enthielt. Die Aufschlämmung wurde in einer Kugelmühle bis zu einer Teilchengröße von 10μ gemahlen, zur Entfernung des Wassers sprühgetrocknet und abgekühlt, und dann wurden 5 Teile eines Lithiumstearat-Schmiermittel hinzugefügt und das Material wurde zu einer Dichte von 2,91 g pro Kubikzentimeter in einer Form in die gewünschte Gestalt gepreßt.

Die Kerne wurden bei 1300⁰C acht Stunden lang in Sauerstoff gebrannt, auf 900⁰C abgekühlt und sechs Stunden lang bei dieser Temperatur gehalten, und dann auf Raumtemperatur heruntergekühlt. Das so erhaltene Lithiumferrit hat bei 25⁰C eine Koerzitivkraft von H_c gleich 1,0 Oersted.

Beispiel 5

Die Oberflächen mehrerer Lithiumferritproben, wie sie nach den Beispielen 1 und 2 hergestellt worden sind, wurden poliert, und die Korngröße wurde aus Nomarski-Mikrographien, wie sie in den Fig. 5-8 dargestellt sind, gemessen. Die Ergebnisse sind in der

nachstehenden Tabelle III wiedergegeben. 30

2 31850 4

	Probe	1 Kontrolle	-H-	Korngröße, mm	Figur
1	Beispiel	1A	Tabelle III	20 -	5
	Beispiel	2B	% Wismutoxid	20 -	6
5	Beispiel	2C	0	30 -	7
	Beispiel		0	50 -	8
			1
		3
O			50
		Beispiel 6	60
			-120
		- >200

Eine Anzahl von Lithiumferriten wurde hergestellt, welche zusätzlich zu dem Lithium entsprechend dem allgemeinen Verfahren gemäß ^ Beispiel 1 Mangan bzw. Mangan und Zink enthielten, jedoch wurde die Brenntemperatur verändert. Alle Proben enthielten 1 Gew.% Wismutoxid.

Im allgemeinen nahm der Wert H ab, wenn Mangan allein oder Mangan 2Q und Zink hinzugefügt wurden, jedoch nahm auch die Temperaturstabilität der Sättigungsflußdichte ab. Diese wird bestimmt durch Messung von B bei Raumtemperatur und bei 150⁰C und Berechnung der Stabilität nach der folgenden Gleichung

B ^RT - B ¹⁵⁰°^C

max max

ΔΒ =

B ^RT max

in welcher RT die Raumtemperatur ist. Die Flußdichte B wurde

lud A bei einer Magnetfeldstärke von 25 Oersted erhalten.

Eine erste Reihe mit Zinkgehalt ist in der nachstehenden Tabelle IV zusammengestellt. Diese Proben waren bei 1435°C gebrannt worden.

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1	Lio,	Tabel	Zusammensetzung	le IV	Hc,0e.	Zusammensetzung	Hc,0e.	ΔΒ TT
	Lio,	5MnO,O6Fe2,52	0,7	5Mn0,06Fe2,52	0,8	LJ 7,9%
5	Lio,	475Mn0,06Zn0,05Fe2,495	0,7	475Mn0,06Zn0,05Fe2,495	0,7	9%
	Lio,	45Mn0,06Zn0,10Fe2,470	0,55	45Mn0,06Zn0,10Fe2,470	0,7	8,1%
		425Mn0,06Zn0,15Fe2,445	0,55		0,65	10,8%
	Eine
10	zweite Reihe mit denselben	Zusammensetzungen	, jedoch einer
	Brenntemperatur von 138O0C wurde	ι hergestellt, die	in der nach-
	stehenden Tabelle V aufgeführt i	St.
		Tabelle V
15		ΔΒ "B"
		4,7%
	L1o,	7,4%
20	L1o,	9,5%
	Lin	10,4%

25 Man sieht, daß bei niedrigeren Brenntemperaturen die Temperaturstabilität etwas besser ist.

Bei einer dritten Reihe wurden der Mangangehalt und die Brenntemperatur verändert, und die Ergebnisse sind in Tabelle VI zusammenge-30 stellt.

3 1 8 5 O A

1	Zusammensetzung	Tabelle VI	Hc,0e.	ΔΒ
	Li0,5Mn0,02Fe2,48	Brenntemperartur 0C	0,85	3,8%
5	Li0,5Mn0,06Fe2,48	1400	0,6	3,2%
	Li0,5Mn0,1Fe2,4	1420	0,6	8,9%
	Li0,5Mn0,15Fe2,46	1400	0,7	8,1%
	Li0,5Mn0,06Fe2s52	1420	0,65	5,3%
O		1275
	Beispiel 7		,25Fe2,395^
	Zwei Proben Lithiummangangzinkferrit (Lin ,7ςΜ

wurden hergestellt und bei 1300⁰C gebrannt, jedoch wurde der Wismutoxidgehalt verändert. Die Ergebnisse sind in Tabelle VII dargestellt.

	Probe	Bi2O3	Hc	Tabel	le VII	Kerntemperatur
20	7A 7B	1% 3%	0 0	,Oe.	ΔΒ	97°C 890C
			,8 ,75	-15,6% -14,5%

In Fig. 3 sind die Sättigungsflußdichtekurven B-v_t+ über der Temperatur für verschiedene magnetisierbare Ferritzusammensetzungen, die durch ihre Mol-Anteil-Formel bezeichnet sind, dargestellt. Die Flußdichte, die man bei einer Erregerfeldstärke von 50 Oersted erhielt, wurde der Einfachheit halber als Sättigungsflußdichte B_sa-+t bezeichnet. Die Steigung jeder Kurve ist ein Maß für die Temperaturstabilität des Wertes B_sv4-4. der betreffenden Ferritverbindung. Die Steigung der Kurve bestimmt den Temperaturkoeffizienten a„ des Materials, wobei a_D = (ΔΒ^··.₊/Β _W4..) (1/ΔΤ) oder a_o, also gleich

ο satL satL β

der ßruchteilsänderung von B_c._a>+ pro ⁰C ist. 35

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] Allgemein gilt, je flacher die Neigung der Kurve in Fig. 3 ist, desto temperaturstabiler ist die Ferritverbindung und desto geeigneter ist sie für die Verwendung als magnetisierbares Kernmaterial in einer Hochfrequenz-Ferroresonanz-Stromversorgungseinrichtung, vorausgesetzt, daß die Koerzitivkraft H des Materials nicht zu groß ist. Generell können gemäß der Erfindung Lithiumionen enthaltende Ferrospinelle eine Rezeptur, welche den Kurven B, C und E entsprechende Kurven ergibt, als magnetisierbares Material für Sä'ttigungskerne in einer geeignet bemessenen Hochfrequenz-Ferroresonanz-Leistungsstromversorgungseinheit verwendet werden. Jede der drei Lithiumverbindungen B, C und E in Fig. 3 wurde hergestellt unter Verwendung einer vorbestimmten Menge eines Wismutoxidzusatzes als Sintermittel zur Förderung des Wachstums großer mikroskopischer Ferritkörner und damit zur Bildung eines Lithiumferrites mit relativ kleiner Koerzitivkraft H_c·

Die Kurve E erhält man für eine einzige Ferrospinellverbindung von Lithiumferrit, das nach obiger Rezeptur hergestellt wurde. Das Lithiumferrit gemäß Kurve E hat einen relativ kleinen Temperaturkoeffizienten von ctg gleich -0,63 Einheiten pro Tausend, zum Teil wegenseiner relativ hohen Curie-Temperatur von T_c um 67O⁰C. Die Koerzitivkraft H_c beträgt 0,85 Oersted und ist genügend klein, um einen übermäßigen Kerntemperaturanstieg im Betrieb einer geeigneten Hochfrequenz-Ferroresonanz-Leistungsstromversorgungsschaltung zu verhindern.

Wenn es wünschenswert wird, den Kerntemperaturanstieg im Betrieb einer Ferroresonanz-Stromversorgungsschaltung weiter zu begrenzen, dann können Lithiumferritverbindungen einer gemischten oder substituierten Ferrospinellstruktur, wie sie durch die Kurven B und Cin Fig. 3 dargestellt werden, benutzt werden. Kurve B stellt ein Misch-Ferrospinell mit einem für die Substitution benutzten Zinkkation dar, während die Kurve C ein Misch-Ferrospinell mit einem für die Substitution benutzten Mangenkation darstellt. Bei Verwendung eines Lithiumzinkferrites oder Lithiummangangferrites ge-eigneter Zusammensetzung und Herstellung kann die Koerzitivkraft H_c für ein Lithiumzinkferrit gemäß Kurve B reduziert werden auf ^;

2 318 5 0 A

einen Wert von H_c von 0,72 Oersted und für ein Lithiummanganferrit gemäß Kurve C auf H gleich 0,78 Oersted. Die Benutzung von Zink und Mangan als Substitute in einem Misch-Ferrospinell, das Lithium als eines der Kationen enthält, setzt die KoerzitivkraftH_c des Materials im Vergleich zur Koerzitivkraft-Fühler-Rezepturen eines Lithiumferrites mit einem einzigen Ferrospinell herab. Die verringerte Koerzitivkraft erhält man auf Kosten einer sinkenden Curie-Temperatur T der Misch-Ferrospinell-Zusammensetzung, wobei Lithiumzinkferrit eine Curie-Temperatur von 570⁰C und Lithiummangan von 500⁰C hat. Wegen der verringerten Curie-Temperaturen von Lithiumzink- und Lithiummangan-Ferrospinellen steigt der Temperaturkoeffizient cu etwas auf einen Wert von -0,72 Teilen pro Tausend pro ⁰C für Lithiumzinkferrit und -0,96 Teilen pro Tausend pro ⁰C für Lithiummanganferrit. Obwohl der Temperaturkoeffizient dieserMisch-Ferrospinelle höher als der Temperaturkoeffizient eines Lithiumferrites mit nur einem Ferrospinell ist, eignet er sich dennoch zur Verwendung in einer geeignet bemessenen Hochfrequenz-Ferroresonanz-Leistungsstromversorgungseinrichtung.

Lithium-Ferrospinell und geeignete Misch-Ferrospinelle, die Lithiumkationen enthalten, wie oben beschrieben, eignen sich gut als magnetisierbares Ferritmaterial für Sättigungskerne in Hochfrequenz-Ferroresonanz-Stromversorgungseinrichtungen, weil die Lithium enthaltenden Ferrospinelle einen relativ kleinen Temperaturkoeffizientena„ der Sättigungsflußdichte und eine relativ kleine Koerzitivkraft H aufweisen. Diese beiden Eigenschaften sind für ein magnetisierbares Ferritmaterial für die Verwendung in einer Ferroresonanz-Einrichtung mit sättigbarer Drossel erwünscht, weil ein kleiner Temperaturkoeffizient a_ß ein Zeichen dafür ist, daß eine relativ große Ände-

rung der Kerntemperatur nur eine kleine Änderung der Ausgangsspannung mit sich bringt, und daß nur ein relativ kleiner Abfall der geregelten Ausgangsspannung auftritt, wenn der magnetisierbare Kern sich auf seine Betriebstemperatur erwärmt hat. Eine relativ kleine Koerzitivkraft H bedeutet, daß der Anstieg der durch das Kernmaterialerreichten Betriebstemperatur nicht sehr groß ist.

* 231850

-n-

] Andere magnetisierbare Ferrite, die in Hochfrequenz-Leistungstransformatoren verwendet werden, eignen sich nicht für die Verwendung in Hochfrequenz-Ferroresonanz-Stromversorgungsschaltungen, wo die Ausgangsspannung stabil gegen Temperaturänderungen sein soll, undwo ein übermäßiger Kerntemperaturanstieg vermieden werden soll. Beispielsweise stellt Kurve A die Sättigungsflußdichte über der Temperatur für ein als Kernmaterial eines üblichen Rücklauftransformators eines Fernsehempfängers verwendetes Manganzinkferrit dar. Ein solches Manganzinkferrit kann beispielsweise ein Ferrit RCA 540 derRCA Corporation, Indianapolis, Indiana sein und als Kern für einen Rücklauftransformator in einem Farbfernsehempfänger der Serien RCA CTC-85 verwendet werden. Da Manganzinkferrite allgemein niedrige Curie-Temperaturen haben - das Manganzinkferrit gemäß Kurve A hat eine Curie-Temperatur von T von 200⁰C - ist der Temperaturkoeffizient a_ß extrem groß, nämlich etwa -3,3 Teile pro Tausend pro ⁰C.

über einen typischen Betriebstemperaturbereich eines Kerns von 80⁰C, nämlich beispielsweise von 2O⁰C bis 100⁰C, nimmt die Sättigungsflußdichte des Manganzinkferrites der Kurve Aetwa 25% ab von einemWert von 4400 Gauss bis 3300 Gauss. Eine solche prozentuale Änderung der Sättigungsflußdichte würde eine entsprechend große unerwünschte prozentuale Änderung der geregelten Ausgangsspannung eines Hochfrequenz-Ferroresonanz-Transformators ergeben. Obwohl die Koerzitivkraft H_c des Manganzinkferrites nach Kurve A wesentlich kleiner

als die Koerzitivkräfte der Lithium enthaltenden Ferrite nach den Kurven B, C und E sind, womit der Manganzinksättigungskern einen erheblich kleineren Kerntemperaturanstieg hat, macht der außerordentlich große Temperaturkoeffizient der Sättigungsflußdichte von Manganzinkferrit dieses Material ungeeignet zur Verwendung ineiner Hochfrequenz-Ferroresonanz-Leistungsstromversorgungsschaltung, wenn nicht aufwendige Kühlungsmaßnahmen vorgesehen werden, um den Kerntemperaturanstieg erheblich einzuschränken. Selbst dann führt eine Umgebungstemperaturänderung unabhängig von den vorgesehenen

thermischen Maßnahmen zu einer erheblichen Flußdichtenänderung. 35

-2fr-

231850 A

Ferrospinelle wie das Nickel-Ferrospinell der Kurve D können ebenfalls ungeeignet als Sättigungskernmaterial sein, obwohl Nickelferrit eine relativ hohe Curie-Temperatur T_c von 58O⁰C und einen relativ kleinen Temperaturkoeffizient ou von -0,9 Teilen pro Tausend pro ⁰C hat. Die Koerzitivkraft H_c von Nickelferrit liegt jedoch um 5,0 Oersted herum oder beim 7fachen der Koerzitivkraft des Lithiumferrites und substituierte Lithiumferrite gemäß den Kurven B, C und E. Die relativ hohe Koerzitivkraft von Nickelferrit führt zu einem außerordentlich hohen Kerntemperaturanstieg, wenn man dieses Ferritals Sättigungskernmaterial in einer Hochfrequenz-Ferroresonanz-Stromversorgungsschaltung benutzt. Obwohl der relativ kleine Temperaturkoeffizient von Nickelferrit einen relativ kleinen temperaturbedingten Abfall der geregelten Ausgangsspannung führt, läßt der außerordentlich hohe Temperaturanstieg des Sättigungskerns über dieUmgebungstemperatur das Kernmaterial relativ ungeeignet für solche Anwendung sein, wenn nicht spezielle Kühlkonstruktionen oder besonders temperaturfeste Wicklungsdrahtisolationen und Wickelkörpermaterialien verwendet werden. Die relativ hohe Koerzitivkraft von Nickelferrit, die ein Anzeichen für relativ große Hystereseverlusteist, die im Sättigungskern während jedes Zyklus der Ausgangswechselspannung auftreten, führt auch zu einem schlechten Wirkungsgrad beim Betrieb als Leistungsstromquelle.

Fig. 2 veranschaulicht eine Hochfrequenz-Ferroresonanz-Leistungsstrontversorgungsqueile unter Verwendung eines temperaturstabilen Lithiumferrites oder substituierten Lithiumferrites, welches eine geregelte Anoden-Hochspannung für einen Fernsehempfänger liefert. In Fig. 2 ist eine Quelle 27 niedrigfrequenter Netzwechselspannung über Eingangsanschlüsse 32 und 33 eines Vollweg-Brückengleichrichters ^O 28 geschaltet, der an einem Ausgangsanschluß 30 eine ungeregelte Gleichspannung V. liefert. Zwischen den Ausgangsanschluß 30 und einen Stromrückschlußanschluß 31 des Brückengleichrichters 28 ist ein Filterkondensator 29 geschaltet. Die Eingangsspannung V_in wirdeiner Eingangsdrossel 34 zur Speisung eines Horizontalablenkgenera-

tors 35 zugeführt, der in einer Horizontalablenkwicklung 36 einen

Ablenkstrom erzeugt.

_» 2 318 5 0

Der Horizontalablenkgenerator 35 enthält einen Horizontaloszillator und -treiber 41, einen Horizontalausgangstransistor 40, eine Dämpfungsdiode 39, einen Rücklaufkondensator 38 und die Reihenschaltung einer Horizontalablenkwicklung 36 und eines S-Formungs- oder Hinlaufkondensator 37. Die Horizontalrücklaufimpulsspannung 42, die mit der Horizontalablenkfrequenz 1/T., periodisch ist, entsteht am Kollektor des Horizontalausgangstransistors 40 an der Klemme 43 und wird über einen Gleichspannungsblockkondensator 44 und eine Eingangsinduktivität 45 zur Erregung einer Hochfrequenz-Ferroresonanz-Einrichtung 46 mit sättigbarer Drossel gekoppelt.

Die Einrichtung 46 enthält einen Resonanzkondensator 47, der über eine Wicklung 48 geschaltet ist, welche um einen magnetisi erbaren Sättigungskern gewickelt ist, der aus dem obenerwähnten Lithiumferrit oder substituierten Lithiumferrit besteht. Die ungesättigte Induktivität der Drosselwicklung 48 beträgt beispielsweise 2 mH, während die gesättigte Induktivität beispielsweise 100 μΗ beträgt. Die durch die Ferroresonanz-Einrichtung 46 mit sättigbarer Drossel erzeugte geregelte Ausgangsspannung V . wird an die Primärwicklung eines hoch transformierenden Hochspannungs-Autotransformators 50 gelegt, dessen Sekundärwicklung an eine Hochspannungsschaltung 51 angeschlossen ist, die beispielsweise eine Hochspannungs-Vervielfacherschaltung enthalten kann, um eine Anoden-Gleich-Hochspannung zur Zuführung an einen Anodenanschluß einer nicht dargestellten Fernsehbildröhre zu erzeugen.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Hochfrequenz-Ferroresonanz-Stromversorgungsschaltung 60 zur Erzeugung der Anoden-Hochspannung eines Fernsehempfängers umfaßt die Rücklaufimpulsspannung 42, welche der Ablenkgenerator 35 erzeugt, die Eingangswechselspannung für die Ferroresonanz-Einrichung 46 mit sättigbarer Drossel.

Bei einer bevorzugten Anordnung enthält die Quelle ungeregelter Hochfrequenz-Eingangswechselspannung einen Hochfrequenz-Inverter, der aus der ungeregelten Eingangsgleichspannung eine hochfrequente Rechteckspannung erzeugt. Die Ferroresonanz-Anordnung mit sättigbarer Drossel enthält einen Ferroresonanz-Transformator, dessen

£2318504

Primärwicklung die vom Inverter abgeleitete Rechteckeingangsspannung zugeführt wird, und einen Resonanzkondensator, der über eine mit der Primärwicklung magnetisch lose gekoppelte Sekundärwicklung des Ferroresonanz-Transformators geschaltet ist. Die an der Sekundärwicklung auftretende geregelte Wechselspannung wird dann zur Ableitung einer geregelten Versorgungsspannung B+ für die Speisung eines Horizontalablenkgenerators benutzt. Eine Hochspannungswicklung ist magnetisch eng mit der Sekundärwicklung des Ferroresonanz-Transformators gekoppelt, und über ihr entsteht eine geregelte Wechselspannung, aus der eine geregelte Anoden-Hochspannung erzeugt wird. Eine solche Hochfrequenz-Ferroresonanz-Stromversorgungsschaltung für Fernsehempfänger ist in der US-Patentanmeldung Nr. 144 150 des Erfinders F.S. Wendt beschrieben, die unter der Bezeichnung "HIGH FREQUENCY FERRORESONANT POWER SUPPLY FOR A DEFLECTION AND HIGH VOLTAGE CIRCUIT" am 28. April 1980 eingereicht ist und der englischen Offenlegungsschrift 2 041 668A, veröffentlicht am 10. September 1980, entspricht, eine weitere Beschreibung befindet sich im US-Patent Nr. 4 262 245 ebenfalls von F.S. Wendt, erteilt am 14. April 1981 mit der Bezeichnung "HIGH FREQUENCY FERRORESONANT TRANSFORMER".

Gemäß den Lehren der vorstehend im Hinblick auf die Verwendung von Lithiumferrit oder substituiertem Lithiumferrit in einer Hochfrequenz- Ferroresonanz-Leistungsstromversorgungsscha Hung beschriebenen Erfindung kann der magnetisi erbare Kern des Fernsehempfänger-Ferroresonanz-Transformators, wie er in der obenerwähnten US-Anmeldung und dem Patent von Wendt beschrieben ist, vorteilhafterweise Lithiumferrit oder substituiertes Lithiumferrit als Transformator-

Sättigungskernmaterial aufweisen

30

Gemäß der Offenbarung der gleichlaufenden US-Patentanmeldung von W.E. Babcock et al, Ser.No. 250,130 vom 2. April 1981 mit der Bezeichnung "TELEVISION RECEIVER FERRORESONANT POWER SUPPLY USING A TWO-MATERIAL MAGNETIZABLE CORE ARRANGEMENT", braucht weiterhin auch

nur der Sekundärwicklung-Sättigungskernteil des magnetisierbaren Kerns des Ferroresonanz-Transformators aus Lithiumferrit oder

-ä 2 318 5 0 4

] substituiertem Lithiumferrit hergestellt zu sein, um die hier erläuterten vorteilhaften Ergebnisse der Verwendung von Lithium enthaltenden Ferrospinell als Sättigungskernmaterial zu ergeben. Der Primärwicklung-Kernteil des in der obenerwähnten Babcock-Anmeldung beschriebenen Ferroresonanz-Transformators kann, wie dort beschrieben, so gewählt werden, daß er magnetische Eigenschaften besitzt, die dann vorteilhaft sind, wenn der magnetisierbare Kern im praktisch linearen Bereich seiner B-H-Kennlinie betrieben wird, wie dies bei dem Primär-Kernteil des in der Babcock-Anmeldung beschriebenen Ferroresonanz-Transformators der Fall ist.

Die nachstehenden Tabellen I und II veranschaulichen die Auswirkungen bei Verwendung verschiedener Sättigungskernmaterialien für den Sekundär-Abschnitt in einem aus zwei Materialien bestehenden Ferritkern beim Betrieb eines Ferroresonanz-Transformators eines Fernsehempfängers zur Lieferung einer geregelten Versorgungsspannung B+ für die Ablenkung und einer geregelten Anoden-Hochspannung, wie es in der obenerwähnten US-Patentanmeldung Nr. 250 130 beschrieben ist. Das Primär-Kernmaterial für jedes der Beispiele eines Sekundär-Kernabschnittmaterials ist ein Manganzinkferrit. Der Ferroresonanz-Transformator wurde benutzt für die Stromversorgung eines abgewandelten Farbfernsehempfängers vom Typ CTC-99 der RCA Corporation, dessen Bildröhre eine 19 Zoll-Röhre mit 100° Weitwinkelablenkung war. Die Leistungsaufnahme des gesamten Fernsehempfängers betrug bei einem Milliampere Strahlstrom 98 Watt.

Die Beispiele 1 und 2 der Tabellen zeigen die Vorteile bei einer Verwendung entweder eines Lithiumferrites (Beispiel Nr. 1) oder eines substituierten Lithiumferrites, wie eines Lithiummanganzinkferrites (Beispiel 2) gemäß den Lehren der Erfindung hinsichtlich der Verwendung von Lithiumferrit oder substituiertem Lithiumferrit in einer Hochfrequenz-Ferroresonanz-Stromversorgungsschaltung. Als Gegensatz sind auch die Ergebnisse bei Verwendung eines Manganzinkferrits (Beispiel 3) oder eines Nickelferrits (Beispiel 4) als

^OJ Sekundär-Sättigungskernabschnittsmaterial angegeben.

231850 4 Die in Tabelle I in der Spalte "ΔΤ" angegebenen Werte stellen den Temperaturanstieg über die Umgebungstemperatur von 25⁰C dar, der in den sättigbaren Kernabschnitt des Ferroresonanz-Transformators im Bereich der Sekundärwicklung nach Einschalten des Fernsehempfängers auftritt, wenn der Kern seine Betriebstemperatur erreicht hat. Die Werte in der Spalte "AU" geben den Abfall der Anoden-Hochspannung unter den Nominalwert von 32 kV im Ferroresonanz-Transformator nach dem erstmaligen Einschalten des Fernsehempfängers wieder. Die Nominalspannung von 32 kV ergab sich bei Verwendung der Materialien nach den Beispielen 1 bis 4, obwohl sich diese in ihrer Sättigungsflußdichte B .... unterscheiden, indem der Gesamtsättigungsfluß durch Einstellung der Kernquerschnittsfläche des Sättigungskerns konstant gehalten wurde. Die Werte für die bei einer Magnetisierungsfeldstärke von 25 Oersted erhaltenen Flußdichte wurde üblicherweise als B -₁ bezeichnet. Die in Tabelle II angegebenen Werte für H und B -_tt ergeben sich bei 15,75 kHz und bei einer Raumtemperatur von 25°C.

Aus den Tabellen sieht man, daß die Große des Temperaturkoeffizienten otn von Lithiumferrit und Lithiummanganzinkferrit unter 1 bis 1,5 Teilen pro Tausend und pro ⁰C liegen und daß die Koerzitivkraft bei 25°C kleiner als 1,0 Oersted ist: Damit wird der Spannungsabfall der Hochspannung kleiner als 2,4 kV vom Nominalwert von 32 kV.

Bei dem Manganzinkferrit (Beispiel 3 in den Tabellen) entsteht teilweise infolge der relativ niedrigen Koerzitivkraft H von Manganzinkferrit ein relativ kleiner Kerntemperaturanstieg ΔΤ. Dennoch kann ein Manganzinkferrit ein für die Verwendung unbrauchbares Sättigungskernmaterial sein wegen des übermäßigen Anoden-Hochspannungsabfalls von 3,5 kV, zum Teil bedingt durch den relativ ^ου hohen Temperaturkoeffizienten a_ß des Materials. Der Manganzinkferrit führt zu einer relativ großen Änderung der Anoden-Hochspannung von 110 Teilen pro Tausend und kann daher als Sättigungskernabschnittsmaterial für die Sekundärwicklung unbrauchbar sein.

Das im Beispiel 4 in den Tabellen angeführte Nickelferrit hat einen relativ guten Temperaturkoeffizienten für die Sättigungsflußdichte

-»- 2 3 1 8 5 O 4

-4

von -9,0x10 /⁰C. Dennoch kann auch das Nickelferrit ein unbrauchbares Sättigungskernmaterial sein wegen seiner relativ großen Koerzitivkraft von 5,0 Oersted. Die große Koerzitivkraft ergibt einen außerordentlich hohen Temperaturanstieg ΔΤ und einen sehr großen Anoden-Hochspannungsabfall von 3,4 kV.

Eine vernünftigerweise akzeptable Änderung der Anoden-Hochspannung AU/U kann beispielsweise eine Änderung von 75 Teilen pro Tausend oder weniger zwischen den Endpunkten des normalen Betriebstemperaturbereichs einer Leistungsstromversorgungsanordnung sein. Ein akzeptabler Wert der Größe von a_D des Materials über den normalen Be-

triebsbereich der Kerntemperatur kann gleich oder weniger als 1,5 Teile pro Tausend pro ⁰C sein. Ein brauchbarer Wert für die Koerzitivkraft kann bei oder unter 1,5 Oersted liegen. Akzeptable Werte von otn, H und AU/U hängen von Parametern ab wie dem Maß der gewünschten Ausgangsspannungsregelung, dem Temperaturbereich einschließlich Umgebungstemperaturänderungen, innerhalb dessen die Stromversorgungsanordnung zufriedenstellend arbeiten soll, die Größe des Bildschirm und der Leistungsverbrauch, die maximal zulässige Temperatur der Bauelemente und das im Betrieb des Fernsehers zulässige Maß an Überabtastung (über die Bildränder hinaus).

Somit ist gemäß der Erfindung die Verwendung von Lithiumferrit und substituiertem Lithiumferrit, welches die Eigenschaften eines kleinen Temperaturkoeffizienten der Sättigungsflußdichte und einer kleinen Koerzitivkraft aufweist, außerordentlich günstig für die Konstruktion einer Ferroresonanz-Leistungsstromversorgungseinrichtung, welche eine Ausgangsspannung liefert, die relativ unempfindlich gegen Temperaturänderung ist, und welche zu einem sehr begrenzten Temperaturanstieg

^ου des Sättigungskerns über die Umgebungstemperatur führt.

Andere erwünschte Eigenschaften, die das Lithiumferrit besitzen kann, sind ein relativ hoher spezifischer Widerstand und eine ziemlich rechteckige B-H-Hysteresekennlinie. Ein Rechteckverhältnis kann

definiert werden als BJB_m^„, wobei B,„ die Remanenzinduktion des

r max r

Materials und ß_{m u} die bei einer Magnetisierungsfeldstärke von max

-S- 2 318 5 0

50 Oersted erhaltene Flußdichte ist. Ein Rechteckverhältnis gleich oder größer als 0,6 kann für die Verbesserung der Ausgangsspannungsregelung anzustreben sein.

Tabelle I

Beisp.Nr.	Sättigb.Kernab schnittsmaterial (Sekundärwicklg.)	-Äll(kV)	-UU/U)(x100) ΔΤ(°	II	1	4,6	92	C)	,94
1	Li Ferrit	1,5		-αΒ(χ10		7,2	89		,70
2	LiMnZnFerrit	2,3		y,		1,0	51		,24
3	MnZnFerrit	3,5		10,	4/	0,5	>165		,0
4	Ni Ferrit	>3,4		32,	4
		Tabelle	9,	7	0C)	Bsätt (Gauss)
Beisp.Nr.	Sättigb.Kernab schnittsmaterial (Sekundärwicklg.)	Tc (0C)		0		2900
1	Li Ferrit	670		0		3400
2	LiMnZnFerrit	500		4300
3	MnZnFerrit	200		3200
4	Ni Ferrit	585
Hc (Oersted)
O
O
O
. 5

Claims (10)

1. * 2 318 5 0 4

   RCA 75551/Sch/Ro.

   Hochfrequenz-Ferroresonanz-Stromversorgungsschaltung. 20

   Patentansprüche

   1.)
   Geregelte Stromversorgungsschaltung mit Sättigungskern, mit einerEingangsspannungsquelle, einer an diese gekoppelten Einrichtung zur Erzeugung eines Erregerstroms, einem magnetisierbaren Kern, der einen sättigbaren Kernabschnitt enthält, einer auf dem Kern angeordneten Wicklung, einer aufgrund des Erregerstroms in demmagnetisierbaren Kern einen zur Erzeugung einer Ausgangsspannung wechselnder Polarität mit der Wicklung verketteten Magnetfluß erzeugenden Einrichtung, einer der Wicklung zugeordneten Kapazität zur Erzeugung eines magnetisierenden Kraftfeldes wechselnder Polarität in dem sättigbaren Kernabschnitt im Zusammenwirken mit derden Erregerstrom erzeugenden Einrichtung, wobei das magnetisierende Kraftfeld einen magnetischen Fluß hervorruft, der den sättigbaren

   £231850 4 Kernabschnitt während jedes Zyklus der Ausgangsspannung wechselnder Polarität im wesentlichen magnetisch sättigt zur Erzeugung eines Resonanzstromes in der Kapazität zur Regelung der Ausgangsspannung wechselnder Polarität, dadurch gekennzeichnet, daß der sättigbare Kern aus einem Lithiumferrit oder einem substituierten Lithiumferrit gebildet ist.
2. 2.) Stromversorgungsschaltung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das substituierte Lithiumferrit Lithiumzinkferrit umfaßt.
3. 3.) Stromversorgungsschaltung nach Punkt 1, dadurch gekennzei chnet , daß das substituierte Lithiumferrit Lithiummanganferrit umfaßt.
   15
4. 4.) Stromversorgungsschaltung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das substituierte Lithiumferrit Lithiummanganzinkferrit umfaßt.
5. 5.) Schaltung nach einem der vorstehenden Punkte.¹, dadurch gekennzei chnet , daß das Ferrit einen niedrigen Temperaturkoeffizient der Sättigungsflußdichte und eine niedrige Koerzitivkraft aufweist.
6. 6.) Stromversorgungsschaltung nach Punkt 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Koerzitivkraft des sättigbaren Kernabschnittes gleich oder kleiner als 1,5 Oersted ist.
7. 7.) Stromversorgungsschaltung nach einem der vorstehenden Punkte ,

   ^ow dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Bruchteilsänderung der Sättigungsflußdichte pro ⁰C des Materials des sättigbaren Kernabschnittes über den normalen Betriebstemperaturbereich der Stromversorgungsschaltung gleich oder kleiner als 1,5 Teile

   pro Tausend pro ⁰C beträgt.
   35

   -t 2 3 1 8 5 O 8.) Stromversorgungsschaltung nach einem der vorstehenden Punkte:, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des sättigbaren Kernabschnittes ein Rechteckverhältnis von gleich oder größer als 0,6 aufweist.
8. 9.) Geregelte Stromversorgungsschaltung mit sättigbarem Kern nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Lieferung einer stabilen Anoden-Hochspannung für ein Fernsehwiedergabesystem, dadurch gekennzeichnet, daß die geregelte Stromversorgungsschaltung einen Hochspannungsgenerator mit einer auf die geregelte Spannung wechselnder Polarität zur Erzeugung einer geregelten Hochspannung wechselnder Polarität ansprechenden Einrichtung und einen aus der Hochspannung wechselnder Polarität eine Anoden-Gleichspannung erzeugenden Gleichrichter enthält.
9. 10.) Geregelte Stromversorgungsschaltung mit sättigbarem Kern nach Punkt 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fernsehwiedergabesystem eine Ablenkwicklung und einen Ablenkgenerator enthält, der von einer Versorgungsspannung gespeist wird und an die Ablenkwicklung zur Erzeugung eines Ablenkstroms in dieser gekoppelt ist, und daß die geregelte Stromversorgungsschaltung eine aus der geregelten Hochspannung abwechselnder Polarität die Anoden-Hochspannung erzeugende Einrichtung enthält.
10. 11.) Stromversorgungsschaltung nach Punkt 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Bruchteilsänderung der Anoden-Hochspannung zwischen den Endpunkten des normalen Betriebstemperaturbereiches der Stromversorgungsschaltung gleich oder

    kleiner als 75 Teile pro Tausend ist.
    30

    Hierzu 5 Blatt Zeichnungen