DE1279853B - Halbleiter-Gleichrichteranordnung zur Gleichrichtung von Wechselspannungen hohen Betrages und hoher Frequenz - Google Patents

Description

• Halbleiter-Gleichrichteranordnung zur Gleichrichtung von Wechselspannungen hohen Betrages und hoher Frequenz Bei Fernsehgeräten ist es üblich, die Beschleunigungs-Hochspannung von etwa 10 bis 20 kV für den Kathodenstrahl der Bildröhre durch Gleichrichtung einer Wechselspannung zu gewinnen, die vom Zeilentransformator geliefert wird. Die vom Zeilentransformator abgegebene Spannung hat eine Frequenz von etwa 16 kHz. Da diese Spannung stark von der Sinusform abweicht, also einen sehr hohen Oberwellenanteil besitzt, kann für die Gleichrichtung sogar mit einer effektiven Frequenz von etwa 100 kHz gerechnet werden. Die Verwendung einer Wechselspannung mit einer derart hohen Frequenz zur Erzeugung der Beschleunigungsspannung hat den Vorteil, daß der für ihre Transformierung und für die Glättung der gleichgerichteten Spannung erforderliche Aufwand sehr gering ist. Als Hochspannungs-Gleichrichter für diesen Zweck wurden bisher Röhrendioden verwendet. Man hat seit langem versucht, die Röhrendioden durch einen Halbleiter-Hochspannungsgleichrichter, z. B. einen Selen-Stabgleichrichter mit zahlreichen hintereinandergeschalteten Elementen, zu ersetzen. Dabei zeigte sich jedoch in der Regel, daß die in der Nähe der Wechselspannungsklemme liegenden Gleichrichterelemente unter überlastungserscheinungen zerstört wurden.
• Nach überlegungen, die bereits in der deutschen Patentschrift 1064 642 dargelegt sind, sind diese Schwierigkeiten auf die Streukapazität des Gleichrichters gegenüber der Umgebung zurückzuführen. Über die Streukapazitäten fließen bei hoher Spannung und hoher Frequenz erhebliche Verschiebungsströme, die die Gleichrichterelemente der Säule zusätzlich belasten, und zwar besonders die Elemente, die in der Nähe des Wechselspannungsanschlusses liegen. Dies ist gleichbedeutend damit, daß das Wechselpotential längs der Säule nicht gleichmäßig, sondern in der Nähe des Wechselspannungsanschlusses zunächst steil, dann flacher abfällt.
• In der genannten Patentschrift ist ferner eine Selen-Gleichrichtersäule für Wechselströme hoher Spannung und Frequenz beschrieben, bei der die genannten Mängel dadurch beseitigt sind, daß mit ihrer wechselspannungsseitigen Anschlußklemme ein glockenartiger Schirm verbunden ist, der sich zur Gleichspannungsklernme hin erweitert. Dieser Schirm bildet gegenüber den einzelnen Elementen der Gleichrichtersäule Teilkapazitäten, die sich in Richtung zum Gleichspannungsanschluß vermindern und die Potentialverteilung in Längsrichtung der Säule vergleichmäßigen.
• Bei Halbleiteranordnungen mit einem hoch belastbaren einkristallinen Halbleiterelement ist es ferner bekannt, die eine Anschlußelektrode zur Abführung der Verlustwärme als kräftigen metallischen Bolzen auszubilden und mit Kühlrippen zu besetzen.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitergleichrichteranordnung zur Gleichrichtung von Wechselspannungen hohen Betrages und hoher Frequenz, die aus einer Vielzahl von innerhalb eines Isolierstoffgehäuses in Säulenform angeordneten Gleichrichtertabletten besteht. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekannter massiver metallischer, mit einem wärmeabgebenden Körper versehener Anschlußbolzen wechselspannungsseitig an der Säule angeordnet ist und daß als wärmeabgebender Körper eine mit dem Anschlußbolzen leitend verbundene trichterförmige, zugleich als elektrische Abschirmung wirkende Metallkappe dient, die sich zum Gleichspannungsanschluß hin öffnet und einen Teil der Säulenlänge umfaßt. Die Erfindung ermöglicht es mit geringem Aufwand, sowohl den Potentialabfall am wechselspannungsseitigen Teil der Gleichrichteranordnung zu vergleichmäßigen als auch die Wärmeabführung aus diesem Teil der Säule wesentlich zu verbessern, so daß die Gefahr einer überlastung der in diesem Teil liegenden Tabletten erheblich verringert wird.
• Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
• In der Zeichnung ist 1 ein zylindrisches Isolierstoffrohr; mit 2 ist ein schalenförmiges Verschlußstück bezeichnet, dessen Rand mit nach außen federnden Zähnen versehen ist, die sich nach Einschieben in das Rohr 1 in die Innenwand des Rohres eingraben. Das Verschlußstück 2 ist mit einem streifenförmigen Ansatz 2 a versehen, der den gleichspannungsseitigen Anschluß der Säule bildet. Mit 3 ist eine Druckfeder bezeichnet. Die eigentliche Gleichrichtersäule ist aus aufeinandergestapelten Selen-Gleichrichtertabletten 4 zusammengesetzt. Es werden vorzugsweise sogenannte teilkontaktierte Tabletten verwendet, bei denen die aktive Gleichrichterfläche nur einen kleinen Bruchteil, z. B. ein Zehntel, der gesamten Tablettenfläche ausmacht. Derartige Tabletten sind verhältnismäßig hoch belastbar, da sie eine große inaktive Kühlfläche bzw. einen entsprechenden Kühlrand besitzen. Sie können beispielsweise derart aufgebaut sein, daß zwischen Selenschicht und Deckelektrode eine in der Mitte durchbrochene Isolierschicht, z. B. aus Papier oder Lack, angeordnet ist.
• Als Wechselspannungsanschluß dient erfindungsgemäß ein zylindrischer Bolzen 5, der aus einem gut wärmeleitenden Metall, z. B. Aluminium, besteht und auf den eine trichterartige Metallkappe 10 aufgesteckt ist. Der Bolzen 5 liegt mit seiner Stirnfläche 5 a flächenhaft an der letzten Tablette 4 der Säule über deren gesamten Querschnitt an. Der Bolzen 5 kann im Rohr 1 beispielsweise durch enge Passung fixiert sein. Die Druckfeder 3 ist am gleichspannungsseitigen Ende angeordnet, damit auf der Wechselspannungsseite ein flächenhafter Wärmekontakt zwischen der letzten Tablette 4 und dem Bolzen 5 ermöglicht wird.
• Der Bolzen 5 vermag über den flächenhaften Kontakt mit der am weitesten links liegenden Tablette 4 der Säule Wärme abzuführen und über die trichterartige Metallkappe 10 an die umgebende Luft abzugeben. Diese intensive Kühlung wirkt sich nicht nur auf die letzte, am weitesten links liegende Tablette der Säule aus, sondern auf einen erheblichen wechselspannungsseitigen Teil der Säule. Da sich die geschilderten überlastungserscheinungen erfahrungsgemäß auf einen relativ geringen Teil der Säulenlänge beschränken, wird die Belastungsfähigkeit der Säule durch die verstärkte Kühlung der Wechselspannungsseite erheblich verbessert. Gleichzeitig wirkt die trichterartige Metallkappe 10 nach bekanntem Prinzip als elektrostatische Abschirmung, durch die der Spannungsabfall an den Tabletten im wechselspannungsseitigen Teil der Säule vergleichmäßigt wird.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Halbleitergleichrichteranordnung zur Gleichrichtung von Wechselspannungen hohen Betrages und hoher Frequenz, die aus einer Vielzahl von innerhalb eines Isolierstoffgehäuses in Säulenform angeordneten Gleichrichtertabletten besteht, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekannter massiver metallischer, mit einem wärmeabgebenden Körper versehener Anschlußbolzen wechselspannungsseitig an der Säule angeordnet ist und daß als wärmeabgebender Körper eine mit dem Anschlußbolzen leitend verbundene trichterförmige, zugleich als elektrische Abschirmung wirkende Metallkappe dient, die sich zum Gleichspannungsanschluß hin öffnet und einen Teil der Säulenlänge umfaßt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1064 642; deutsche Auslegeschriften Nr. 1007 887, 1057 240, 1109 769, 1127 487.