DE1201867B - Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines saegezahnfoermigen Stromes durch eine Spule - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

H 04 π

Deutsche Kl.: 21 al - 35/20

Nummer: 1201 867

Aktenzeichen: N 21963 VIII a/21 al

Anmeldetag: 14. August 1962

Auslegetag: 30. September 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines sägezahnförmigen Stromes durch eine Spule, die eine Gleichspannungsquelle, eine Speiseimpedanz, einen Kondensator, einen Transformator, mit dem die Spule gekoppelt ist, ein Schalterelement und eine Diode enthält, bei der aus der Gleichspannungsquelle über die Speiseimpedanz dem Kondensator zugeführter Ladestrom elektrische Energie im Kondensator anhäuft und bei der das Schalterelement durch ein Steuersignal während der Rücklaufzeit des sägezahnförmigen Stromes entsperrt wird, wodurch die im Kondensator angehäufte elektrische Energie über einen Strom durch das Schalterelement in im Feld des Transformators und der mit ihm gekoppelten Spule angehäufte magnetische Energie übergeht und bei der durch die umlaufende Energie die mit dem Transformator gekoppelte Diode automatisch während der Hinlaufzeit des Sägezahnstromes entsperrt wird und eine Durchschwingspule vorhanden ist, um das Schalterelement am Ende der Rückschlagzeit zu sperren, wodurch die im Feld angehäufte magnetische Energie über einen Strom durch die Diode zur Gleichspannungsquelle zurückfließen kann, und wobei auf dem Transformatorkern wenigstens drei Wicklungen angeordnet sind.

In einer solchen bekannten Schaltungsanordnung tritt jedoch der Nachteil auf, daß das Kernmaterial des Transformators eine große Vormagnetisierung erhält. Denn weil die der Gleichspannungsquelle entnommene Energie zuerst im Kondensator angehäuft wird, während des Rücklaufs in das Feld des Transformators und der mit ihm gekoppelten Spule übergeht und während des Hinlaufs über die Diode in die Gleichspannungsquelle zurückfließt, geht die Zuführung von Energie über einen ersten und die Zurückleitung über einen zweiten Weg. Da in der bekannten Schaltungsanordnung die Zurückleitung der im Feld des Transformators verbundenen Diode stattfindet, fließt der durch diese Zurückleitung von Energie verursachte Strom nur in einer Richtung und enthält demzufolge eine beträchtliche Gleichstromkomponente, wodurch das Kernmaterial des Transformators vormagnetisiert wird.

Dies ist unerwünscht, da dann viel Kernmaterial verwendet werden muß, weil durch die Vormagnetisierung nicht im steilen Teil der magnetischen-Induktion-magnetischen-Feldstärke - Charakteristik (B-H-Charakteristik) des Kernmaterials gearbeitet werden kann, wodurch eine kleine Änderung der magnetischen Induktion (AB) zur Verfügung steht, und die Abmessungen des Kernes und/oder

Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines
sägezahnförmigen Stromes durch eine Spule

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,

Eindhoven (Niederlande)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E.-E. Walther, Patentanwalt,

Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:

Teunis Poorter, Eindhoven (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 17. August 1961 (268 352)

des Kupfervolumens im allgemeinen größer werden müssen als ohne Vormagnetisierung. Hierdurch nehmen auch die Streuung und die Verluste des Transformators zu.

Außerdem ist es üblich, wenn die Spule, die der erzeugte sägezahnförmige Strom durchfließt, die Spule für die Horizontalablenkung in einem Fernsehempfänger ist, die über der Transformatorwicklung während des Rücklaufs des sägezahnförmigen Stromes auftretenden Impulse hinaufzutransformieren und gleichzurichten und zum Speisen der Endanode der Bildröhre und/oder zum Liefern der Fokussierspannung für diese Röhre zu verwenden. Dies bedeutet jedoch Lieferung von Energie, wodurch die erforderlichen Abmessungen des Transformators noch vergrößert werden. Denn in der bekannten Schaltungsanordnung ist der Strom durch den Transformator, der über die Diode zur Gleichspannungsquelle zurückfließt, für die Zurückleitung von Energie verantwortlich. Wird die zurückgeleitete Energie kleiner (mehr Strahlstrom durch die Bildröhre), so wird der Strom durch die Transformatorwicklung und durch die Diode kleiner. Dieser Strom darf jedoch nicht Null werden, bevor die Hinlaufzeit des sägezahnförmigen Stromes beendet ist, da sonst der Sägezahn verzerrt wird. Daraus ergibt sich, daß bei einer Schaltungsanordnung mit Hochspannungslieferung die Vormagnetisierung größer sein muß bei der Anfangseinstellung (Strahlstrom Null) als ohne Hochspannungslieferung.

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Die Erfindung bezweckt, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, in der keine Vormagnetisierung des Kernmaterials auftritt oder eine derartige Vormagnetisierung zugelassen wird, daß beim Liefern einer variierenden zusätzlichen Energie durch die Schaltungsanordnung der Vormagnetisierung durch diese zusätzliche Energielieferung entgegengewirkt wird.

Um dies zu verwirklichen, ist die Schaltungsanordnung nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß von den drei Transformatorwicklungen die erste Wicklung mit der Windungszahl H₁ von dem Strom durchflossen wird, der die elektrische Energie dem Kondensator zuführt, und in entgegengesetztem Sinn durch den Strom, der die im Feld angehäufte magnetische Energie zur Gleichspannungsquelle zurückleitet, und daß die zweite Wicklung mit der Windungszahl n₂ ausschließlich durch den Ladestrom des Kondensators durchflossen wird und die dritte Wicklung mit der Windungszahl n₃ durch den Entladestrom des Kondensators oder durch den Entladestrom des Kondensators plus dem Strom, der die magnetische Energie zur Gleichspannungsquelle zurückleitet, und daß alle drei Wicklungen in gleichem Sinne auf den Kern des Transformators aufgewickelt sind, während die Windungszahlen W₁ und H₃ im wesentlichen durch das Verhältnis zwischen Rücklaufzeit und Gesamtperiode des sägezahnförmigen Stromes bestimmt werden und die Gesamtanzahl der Amperewindungen des Transformators mittels der Windungszahlen n_v n₂ und n_s möglichst gering gemacht werden kann.

Bemerkt wird, daß an sich eine Anordnung zum Erzeugen eines Sägezahnstromes bekannt ist, die einen Transformator enthält, auf dessen Kern gleichfalls drei Wicklungen angeordnet sind. Diese bekannte Anordnung arbeitet jedoch nach dem Prinzip, bei dem das Schalterelement während der Rücklaufzeit gesperrt ist. Somit sind bei der bekannten wohl drei Wicklungen auf dem Transformatorkern angeordnet, jedoch sind nur zwei Wicklungen benutzt zur Behebung der Vormagnetisierung.

Bei der Anordnung der vorliegenden Erfindung sind jedoch alle drei Wicklungen notwendig, um die Vormagnetisierung zu beheben oder wenigstens so gering wie möglich zu machen.

Einige mögliche Ausführungsformen von Schaltungsanordnungen gemäß der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die bekannte Schaltungsanordnung in einer etwas abgeänderten Form mit einem Thyristor als Schaltelement;

Fig. la istdasSymbolfüreinennpnp-Thyristorund F i g. 1 b das Symbol für einen pnpn-Thyristor;

F i g. 2 zeigt eine erste Ausführungsform einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung;

F i g. 3, 4, 5 und 6 sind die Stufen, um von der bekannten Schaltungsanordnung zur Schaltungsanordnung nach der Erfindung zu gelangen;

F i g. 7 ist eine magnetische-Induktion-magnetische-Feldstärke-Charakteristik (B-fl-Charakteristik), um den Verlauf der Vormagnetisierung anzugeben, wenn die Schaltungsanordnung nach F i g. 2 auch zum Erzeugen der Hochspannung für eine Bildröhre in einem Fernsehempfänger verwendet wird;

F i g. 8 zeigt eine ähnliche Ausführungsform wie in Fig. 2, aber mit einem Sparkondensator als Gleichspannungshilfsquelle;

Fig. 9 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung, und

F i g. 10 zeigt eine gegenüber F i g. 9 abgeänderte Ausführungsform.

In F i g. 1 wird die bekannte Schaltungsanordnung, wie diese in Fig. 6 der britischen Patentschrift 815 411 dargestellt ist, gezeigt, mit dem Unterschied, daß statt eines normalen Transformators ein Autotransformator verwendet ist, während auch eine

ίο Durchschwingspule L₂ angeordnet ist, um nach dem Beendigen des Rücklaufs den in dieser Schaltungsanordnung als Schalterelement verwendeten Thyristor Γ sperren zu können. Eine solche Durchschwingspule L₂, die auch verwendet werden kann, wenn statt eines Thyristors ein Transistor als Schalterelement verwendet wird, ist bereits vorgeschlagen worden. Demzufolge wird der Zweck der Spule L₂ nachstehend nicht mehr beschrieben werden.

Der in Fig. 1 dargestellte Thyristor T ist ein npnp-Thyristor, dessen Emitterteil (e) aus n-Material, dessen Basisteil (b) aus p-Material und dessen Kollektorteil (c) auch aus p-Material besteht, während sich zwischen dem Basis- und dem Kollektorteil eine Schicht aus η-Material befindet. Der Strom bei einem solchen Thyristor ist vom Kollektor c zum Emitter e gerichtet. Das Symbol ist in Fig. 1 a dargestellt.

Statt eines npnp-Thyristors kann auch ein pnpn-Thyristor verwendet werden. In diesem Thyristor fließt der Strom vom Emitter e zum Kollektor c.

Das Symbol für diesen letzteren Thyristor ist in Fig. Ib dargestellt. Es wird einleuchten, daß, wenn ein pnpn-Thyristor statt eines npnp-Thyristors verwendet wird, die Polaritäten der Speisespannungsquelle und der in der Schaltungsanordnung verwendeten Diode D umgekehrt werden müssen.

Als Basismaterial für Thyristoren wird auch Silizium verwendet, so daß diese Thyristoren gesteuerte Siliziumgleichrichter genannt werden können.

In der Schaltungsanordnung von F i g. 1 ist L₁ eine

Speisespule, 1 eine Gleichspannungsquelle, die eine Gleichspannung von V_b Volt liefern kann, 2 ein Autotransformator, mit dessen Anzapfung 3 ein Ende eines Kondensators C₁ verbunden ist, dessen anderes Ende an den Verbindungspunkt der Speisespule L₁ mit der Durchschwingspule L₂ angelegt ist. Mit der Sekundärwicklung 4 des Transformators 2 ist die Spule L₅ verbunden. Durch die Spule L₅ fließt der zu erzeugende sägezahnförmige Strom, und diese Spule kann demzufolge um den Hals einer Fernsehbildröhre gelegt sein, wenn die Schaltungsanordnung in einem Fernsehempfänger verwendet wird, oder um den Hals einer Aufnahmeröhre, wenn die Schaltungsanordnung in einer Fernsehkamera verwendet wird. Die Spule L_s wirkt dabei als Ablenkspule zum Ablenken in waagerechter Richtung des Elektrodenstrahles in der betreffenden Röhre. Es wird jedoch einleuchten, daß auch magnetische Ablenkung eines Elektronenstrahles in einer Kathodenstrahlröhre eines Kathodenstrahloszillographen mit der vorliegenden Schaltungsanordnung möglich ist. Wie schon erwähnt und noch näher erläutert werden wird, wird elektrische Energie im Kondensator C₁ angehäuft, die wähend des Rücklaufs über den dann stromführenden Thyristor T, der zu Beginn des Rücklaufs durch das über den Kondensator 5 und den Widerstand 6 zugeführte impulsförmige Steuersignal? in den leitenden Zustand versetzt wird, als magnetische Energie im Feld des Transformators 2

und der mit ihm gekoppelten Spule L_s angehäuft wird. Die angehäufte Feldenergie wird über die während der Hinlaufzeit leitende Diode D zur Gleichspannungsquelle 1 zurückgeleitet. Hieraus ergibt sich, daß der Strom, der die Feldenergie zur Gleich-Spannungsquelle 1 zurückleitet, nur über die Wicklung des Transformators 2 fließt, wodurch das Kernmaterial dieses Transformators, auch wenn keine oder im wesentlichen keine Verluste auftreten würden, trotzdem stark vormagnetisiert wird.

Um dies zu verhüten, wird nach der Erfindung die Transformatorwicklung 8 in wenigstens drei Wicklungen geteilt, die auf geeignet gewählte Weise durch die verschiedenen Ströme durchflossen werden. Dies ist in Fig. 2 dargestellt, in der die Wicklung 8 in Wicklungen 8' und 8", die magnetisch miteinander und mit der Wicklung 4 gekoppelt sind, aufgeteilt ist. Die Wicklung 8' ist wieder in zwei Wicklungen H₁ und n₂ aufgeteilt, so daß insgesamt drei Wicklungen n_v n₂ und 8" zusätzlich vorhanden sind.

Um die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 zu erklären, wird auf F i g. 3 hingewiesen, in der die bekannte Schaltungsanordnung von F i g. 1 in etwas anderer Weise dargestellt ist und in der der Thyristor T und die Diode D als Schalter T und D dargestellt sind, während die Gleichspannungsquelle 1 fortgelassen ist und statt deren die durch diese Quelle gelieferte Gleichspannung V_b angegeben ist. Der Kondensator C₁ wird während der Hinlaufzeit des sägezahnförmigen Stromes durch einen Strom i_{c t} aufgeladen, der während der Hinlaufzeit, während der der Schalter Γ geöffnet ist, gleich dem über die Speisespule L₁ zugeführten Strom Z₁ ist.

Zu Beginn des Rücklaufs wird der Schalter T geschlossen und kehrt i_Cl seine Richtung um, wobei der Kondensator C₁ sich entlädt und seine elektrische Energie als magnetische Energie im Feld des Transformators! und der mit ihm gekoppelten Ablenkspule L_s angehäuft wird. Da während der Rücklaufzeit der Schalter D geöffnet ist, fließt der Strom i_Cl als Strom i_T durch die Durchschwingspule L₂ und den Schalter T zu dem Teil der Wicklung 8 zwischen der Anzapfung 3 und Erde. Der Strom z₃ durch diesen Teil der Wicklung ist also während des Rücklaufs gleich i_Cl, während i_T = I₁ —ic χ ist, wobei jedoch bemerkt wird, daß der Strom i_Cl während des Rücklaufs in einer Richtung fließt, die derjenigen, die mit dem Pfeil in F i g. 3 dargestellt ist, entgegengesetzt ist.

Am Ende des Rücklaufs nimmt der Verbindungspunkt der Diode D mit der Wicklung 8 infolge des sinusförmigen Entladestromes i_Cl einen derartigen Wert an, daß die Diode D Strom führen wird oder, mit anderen Worten, daß der Schalter D geschlossen wird. Dann wird der Schalter T geöffnet. Die magnetische Energie, die im Feld angehäuft war, wird durch den Strom L₃ über die Diode D zur Gleichspannungsquelle 1 zurückgeleitet. Gleichzeitig kehrt der Strom i_{c t} wieder um und fließt in der mit dem Pfeil bezeichneten Richtung, wodurch der Kondensator C₁ aufgeladen wird. Da der Strom z_{c 1} durch den Kondensator C₁ im Mittel Null sein wird, ergibt sich, daß ein mittlerer Strom durch den linken Zweig, der durch die SpUIeL₁ und L₂ und den Schalter Γ gebildet wird, fließen wird, der, wenn keine Verluste auftreten, gleich dem mittleren Strom durch den rechten Zweig sein wird, der durch die Wicklung 8 und den Schalter D gebildet wird. Letzterer mittlerer Strom verursacht die Vormagnetisierung des Kernmaterials des Transformators 2.

Eine erste Stufe, um zur Schaltungsanordnung nach der Erfindung zu gelangen, ist in F i g. 4 dargestellt. In dieser Figur ist die Wicklung 8 des Transformators 2 in zwei Wicklungen 8' und 8" aufgeteilt, die magnetisch miteinander gekoppelt sind. Zwischen diesen zwei Wicklungen ist der Schalter D angeordnet, während das mit dem Transformator 2 verbundene Ende des Kondensators C₁ an den Verbindungspunkt des Schalters D mit der Wicklung 8" angelegt ist. Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach F i g. 4 ist die gleiche wie diejenige nach F i g. 3, aber diese Zwischenstufe ist erforderlich, um die folgende, in F i g. 5 dargestellte Stufe verstehen zu können, bei der das Ende A der Speisespule L₁ der positiven Klemme zum Verbindungspunkt des Schalters D mit der Wicklung 8' verlegt ist.

Mit der Schaltungsanordnung nach F i g. 5 wird schon ein beträchtlicher Vorteil erhalten, was die Vormagnetisierung betrifft. Denn die Wege für die zugeführte und zurückgeleitete Energie sind teilweise in der Wicklung 8' kombiniert, so daß der Strom I₁, nämlich der mittlere Strom durch die Wicklung 8', wenn keine Verluste in der Schaltungsanordnung auftreten, gleich Null ist. Denn es ist J₁=I₂-I₃, wobei I₂ der mittlere Strom durch den durch die Speisespule L₁, die Durchschwingspule L₂ und den Schalter T gebildeten Zweig ist und 7₃ der mittlere Strom durch die Wicklung 8" und den Schalter D ist. Da der mittlere Strom I₂ über die Zwischenströme Z₂, z_Cl und z_T für die Zuführung von Energie sorgt und der mittlere Strom 7₃ über die Zwischenströme i₃ und i_d die Zurückleitung des Stromes bewirkt, wird in dem Fall, daß keine Verluste auftreten, 7₂ = 7₃ sein. Demzufolge wird der mittlere Strom I₁ durch die Wicklung 8' nicht zur Vormagnetisierung des Kernmaterials des Transformators 2 beitragen.

Dies ist jedoch noch der Fall mit dem mittleren Strom 7₃ durch die Wicklung 8". Um auch diese Vormagnetisierung zu entfernen, ist eine letzte, in F i g. 6 dargestellte Stufe erforderlich. Diese Stufe besteht darin, daß die Wicklung 8' weiter in zwei Wicklungen /Z₁ und n₂ aufgeteilt ist und daß der Verbindungspunkt der Diode D mit der Wicklung 8 zur Anzapfung 9 zwischen den Wicklungen n_x und n₂ verlegt ist.

Was den mittleren Strom 7 durch die Wicklung W₁ betrifft, hat sich die Lage nicht geändert gegenüber der in F i g. 5 dargestellten Lage. Denn auch hier gilt, daß I₁=I₂-I₃ ist; wenn die Schaltungsanordnung keine Verluste aufweist, ist 7₂=7₃, so daß 7j = 0, woraus sich ergibt, daß der Strom 7₁₅ der durch die Wicklung n_t fließt, keine Vormagnetisierung verursachen wird.

Da der Strom 7₂ in entgegengesetztem Sinne die Wicklung n₂ durchfließt wie der Strom 7₃ die Wicklung 8", wird keine Vormagnetisierung im Transformator auftreten, wenn n₂ 7₂ = n₃ 7₃ ist, wobei n₂ die Windungszahl der Wicklung n₂ und n₃ die Windungszahl der Wicklung 8" ist und wobei die Wicklungen n_z und 8" in gleichem Sinne auf den Transformator 2 aufgewickelt sind. Da in dem Fall, daß keine Verluste auftreten, 7₂=7₃ gilt, ergibt sich daraus, daß n₂=n₃ ist.

Wenn aber doch Verluste auftreten, was selbstverständlich in der Praxis der Fall sein wird, so wird

ϊ 201 867

die zurückgewonnene Energie kleiner sein als die zugeführte Energie. Daraus ergibt sich, daß

ist, so daß auch

7,^=0

die durch die Gleichung (3) dargestellt ist, bei dem durchschnittlich auftretenden Elektronenstrahlstrom auftritt, so wird bei einem Elektronenstrahlstrom größer als der mittlere Strom die Einstellung des Transformators 2 in

Man kann doch dafür sorgen, daß die Vormagnetisierung gleich Null wird, wenn die Windungszahl Ti₁, Ti₂ und Ti₃ der Wicklungen Ti₁, n₂ bzw. 8" derart gewählt wird, daß

t₂-7₃n₃ = 0 (3)

-Ί_Άη₃>0

Ί_Άη₃

(3 b)

Aus der Gleichung (3) mit den Gleichungen (1) und (2) ergibt sich, daß n₃~>n₂ sein soll.

Das Transformationsverhältnis Ti₃Z(Ti₁+n₃) ist im wesentlichen eine Funktion des Verhältnisses zwischen der Rücklaufzeit Ax und der Gesamtperiodenzeit r des erzeugten sägezahnförmigen Stromes. Dies hängt mit der Tatsache zusammen, daß immer Gleichgewicht zwischen der während der Hinlaufzeit r—Ax dem Kondensator zugeführten Ladung und der während der Rücklaufzeit Ax zurückgeleiteten Ladung bestehen muß. Ist das Transformationsverhältnis n₃/(n + n₃) einmal festgelegt, so hat man durch die Anwesenheit der Wicklung n₂ noch einen zusätzlichen Freiheitsgrad, der dazu verwendet werden kann, die Vormagnetisierung nach Wunsch einzustellen. Selbstverständlich kann nämlich auch eine andere als die durch die Gleichung (3) dargestellte Einstellung erhalten werden.

Wenn man z.B. in dem Fall, in dem die Schaltungsanordnung nach F i g. 2, die mit Ausnahme des Teiles zum Erzeugen der Hochspannung V₂ derjenigen gemäß Fig. 6 identisch ist eine Ablenkschaltung in einem Fernsehempfänger ist zum Ablenken des Elektronenstrahles in der Bildröhre in waagerechter Richtung—, auch die Hochspannungsspeisung ν_ή für die Bildröhre der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 entnehmen will, so soll auf dem Transformator 2 eine zusätzliche Wicklung 10 angeordnet werden, an die ein Gleichrichter 11 angeschlossen ist, der die während der Rücklaufzeit Ar erzeugten und durch die Wicklung 10 hinauftransformierten Impulse gleichrichtet, so daß eine hohe Gleichspannung v_h erhalten wird, die der Endanode der Bildröhre zugeführt wird. Selbstverständlich nehmen dadurch die in der Schaltungsanordnung auftretenden Verluste bei zunehmendem Elektronenstrahlstrom zu. Man kann die Einstellung jetzt derart wählen, daß

Z₁Zz₁ + Ί₂η₂ — T₃Ti₃ < 0

(3 a)

gilt, auch mit «₃>n₂, wenn noch keine Hochspannungsbelastung anwesend ist, d.h. bei einem Elektronenstrahlstrom Null. Das Kernmaterial ist dann nach einer Seite der Induktion-Feldstärke-Charakteristik vormagnetisiert, wie mit Punkt B in F i g. 7 dargestellt ist. Fließt jetzt ein größerer Elektronenstrahlstrom, so nimmt der mittlere Strom 7_O zu und der mittlere Strom J₃ ab infolge der Tatsache, daß immer weniger Energie zurückerhalten wird. Dadurch nimmt auch der StTOmT₁=Z₂-Z₃ zu, so daß die durch die Gleichung (3 a) dargestellte Einstellung in die durch die Gleichung (3) angegebene Einstellung übergeht. Wählt man jetzt die Einstellung der Anzahl der Amperewindungen derart, daß diejenige, übergehen, so daß das Kernmaterial nach der anderen Seite vormagnetisiert wird.

ίο Wählt man die Vormagnetisierung, die bei dem maximal möglichen Elektronenstrahlstrom auftreten kann, in dem in F i g. 7 dargestellten Punkt E, so wird der durchschnittlich auftretende Elektronenstrahlstrom gerade keine Vormagnetisierung verur-Sachen. Dadurch werden die äußersten Grenzen B und E günstiger liegen, als wenn bei Elektronenstrahlstrom wohl im Ursprung der ß-i?-Charakteristik eingestellt war. In diesem Fall könnte nämlich bei maximalem Strahlstrom das Kernmaterial gesättigt werden, wodurch der erzeugte sägezahnförmige Strom verzerrt würde.

Eine andere Ausführungsform der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 ist in Fig. 8 dargestellt. Die in dieser Figur dargestellte Schaltungsanordnung wirkt auf genau gleiche Weise wie diejenige aus F i g. 2. Jedoch ist in dieser Schaltungsanordnung ein Sparkondensator 1" angeordnet, an dem eine Spannung V_B auftritt, so daß die gesamte Speisespannung für die Schaltungsanordnung gleich V_b'+V_B ist, wobei V_b' die durch die eigentliche Gleichspannungsquelle 1' gelieferte Spannung ist.

Tatsächlich nimmt der Kondensator 1", der einen derart großen Kapazitätswert aufweist, daß die über ihn entwickelte Spannung V_B sich infolge der ihn durchfließenden Lade- und Entladeströme im wesentlichen nicht ändert, die Stelle der Gleichspannungsquelle 1 aus F i g. 2 ein, und die Gleichspannungsquelle Γ dient ausschließlich zum Ausgleichen der in der Schaltungsanordnung auftretenden Verluste.

Denn wenn keine Verluste auftreten, so kann die Quelle 1' fortgelassen werden, und der Verbindungspunkt des Kondensators 1" muß mit der Wicklung 8" an Erde gelegt werden. Man hat dann wieder die Schaltungsanordnung nach F i g. 2 erhalten, bei der die Gleichspannungsquelle 1 durch einen als Gleichspannungshilfsquelle anzunehmenden Sparkondensator 1" ersetzt ist. In diesem letzteren Fall sind auch die Windungszahlen n_v n₂ und n₃ der Schaltungsanordnung nach Fig. 8 gleich demjenigen nach F i g. 2. Wenn aber Verluste auftreten, so ist die Quelle Γ unbedingt notwendig, und auch die Windungszahlen Ti₁, n₂ und n₃ ändern sich gegenüber denjenigen aus F i g. 2.
Eine andere Ausführungsform einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist in F i g. 9 dargestellt. In dieser Schaltungsanordnung ist die Wicklung 13 die erste Wicklung, die durch den Strom durchflossen wird, der die elektrische Energie dem Kondensator C₁ zuführt, und in entgegengesetztem

Sinne durch den Strom, der die im Feld des Transformators 2 und der Spule L_s angehäufte magnetische Energie über die Diode D in die Gleichspannungsquelle 1 zurückleitet. Der die Wicklung 13 mit Windungszahl Ti₁ durchfließende Strom I₁ hat

demzufolge einen mittleren Wert Z₁', der Null sein wird, wenn keine Verluste auftreten, und der einen von Null abweichenden Wert haben wird in dem Fall, daß Verluste auftreten.

Die Wicklung 14 ist magnetisch mit der Wicklung 13 gekoppelt, so daß gesagt werden kann, daß die beiden Wicklungen zum Transformator 2 gehören. Die Wicklung 14 ist wieder in zwei Wicklungen mit Windungszahlen M₂' und M₃' unterteilt. Auch der Transformator 2 in Fig. 9 enthält also wieder wenigstens drei Wicklungen, wobei die Wicklung 13 die erste Wicklung, die Wicklung mit Windungszahl /Z₂' die zweite Wicklung und die Wicklung mit Windungszahl /I₃' die dritte Wicklung ist. Die zweite Wicklung wird durch den Ladestrom Z₂' für den Kondensator C₁ durchflossen und die dritte Wicklung durch den Entladestrom z₃' dieses Kondensators. Dies kann noch mittels der Schaltungsanordnung nach Fig. 10 erläutert werden, die mit derjenigen nach F i g. 9 identisch ist, aber in der nur die als Autotransformator ausgebildete Wicklung 14 in zwei Wicklungen 14' und 14" geteilt ist. Die Wicklung 14' ist die zweite Wicklung des Transformators 2 mit Windungszahl/Z₂' und die Wicklung 14" die dritte mit Windungszahl /Z₃'.

Der Strom Z₃ in den F i g. 9 und 10 wird von dem StromZ₃ in den Fig. 2 und 8 abweichen, da die dritte Wicklung in den Fi g. 9 und 10 nur durch den Entladestrom Z₃' des Kondensators durchflossen wird, der die elektrische Energie aus dem Kondensator C₁ als magnetische Energie im Feld anhäuft. Wird der Thyristor T gesperrt, so wird Z₃' Null, während in den Schaltungen der F i g. 2 und 8 der Strom i₃ während der Hinlaufzeit weiterfließen kann über die dritte Wicklung 8" und die Diode D zurück zur ersten Wicklung 8' und die Quelle 1 bzw. den Kondensator 1".

Jetzt kann während der Hinlaufzeit die im Feld angehäufte magnetische Energie nur über die erste Wicklung 13 und die Diode D zur Quelle 1 zurückfließen. Daher sind die Windungszahlen K₁, n₂ und /Z₃' abweichend von den Windungszahlen/Z₁, /z₂ und /Z₃ aus den F i g. 2 und 8, aber dabei ist das Verhältnis H₃Jn₁ wieder im wesentlichen eine Funktion des Verhältnisses zwischen der Rücklaufzeit Δτ und der Gesamtperiodenzeit r des erzeugten sägezahnförmigen Signals.

Wenn keine Verluste auftreten, so gilt auch für die Schaltungsanordnung der Fi g. 9 und 10, daß 7₂', nämlich der mittlere Wert des Ladestromes Z₂', gleich Z₃' ist, nämlich dem mittleren Wert des Entladestromes Z₃'. Da auch hier I₁=I₂-I₃ gilt, wird, wenn keine Verluste auftreten, J₁ = 0 sein, so daß /Z₂'=M₃' ist. Das bedeutet, daß die Anzapfung 15 in Fig. 9 auf der zweiten Wicklung 14 zum Verbindungspunkt der Wicklung 14 mit der Durchschwingspule L₂ verlegt wird.

Wenn jedoch Verluste auftreten, so ist 7j' = 7₂'-7₃'>0 und 7₂'>7₃', so daß, wenn die Vormagnetisierung des Kernmaterials Null sein muß,

gelten muß, mit m_s'>m₂'.

Wie in Fig. 9 noch dargestellt ist, kann auch hier auf sehr einfache Weise die Hochspannung F_n für die Bildröhre erzeugt werden durch Anordnung einer Durchwicklung 10', an die der Gleichrichter 11 angeschlossen ist. Auch in diesem Fall kann die Anzahl der Amperewindungen des Transformators 2 gemäß der Gleichung

/₂'«₂'-7₃'n₃'<0

(4 a)

gewählt werden, auch mit m₃'>/z₂', derart, daß für den mittleren Elektronenstrahlstrom durch die Bildröhre die Einstellung gemäß Gleichung (4 a) in diejenige gemäß Gleichung (4) übergeht auf entsprechende Weise, wie dies für die Schaltungsanordnung nach F i g. 2 beschrieben ist.

Es wird einleuchten, daß außer den dargestellten Ausführungsbeispielen auch andere Schaltungsanordnungen gemäß dem Prinzip der Erfindung verwirklicht werden können. Hauptsache ist nur, daß der verwendete Transformator wenigstens drei Wicklungen aufweist, die in gleichem Sinne auf den Kern aufgewickelt sind, dies also abgesehen von anderen Wicklungen, wie z. B. den Wicklungen 4, 10 und 10', die für Ankoppelzwecke auf dem Transformator 2 angeordnet sind.

Wie schon oben erwähnt, ist der Transformator 2 an erster Stelle erforderlich, um einen richtigen Gleichgewichtszustand zwischen Lade- und Entlade-

ao zeit des Kondensators C₁ im Zusammenhang mit dem Verhältnis zwischen der Hinlauf- und Rücklaufzeit festzulegen. Dies geschieht durch das Transformationsverhältnis M₃Z(M₁+M₃) für die Fig. 2 und 8 bzw. H₃Jn₁ für die Schaltungsanordnung der

Fig. 9 und 10. Durch die Anwesenheit der drei Wicklungen kann man jetzt noch frei die Windungszahl M₂ bzw. M₂' wählen, um damit willkürlich die Gleichungen (3), (3 a), (4) oder (4 a) zu erfüllen.
Es wird einleuchten, daß auch bei einer anderen Konfiguration der Schaltungsanordnung diese Bedingungen erfüllt werden können. So braucht die erste Wicklung mit Windungszahl M₁ bzw. M₁' nicht immer eine einzige Wicklung zu sein. Diese kann in zwei Wicklungen mit gleicher Windungszahl und gleichem Wickelsinn aufgeteilt werden, wobei der Strom, der den Kondensator C₁ auflädt, durch die eine und der über die Diode zurückfließende Strom durch die andere dieser geteilten Wicklungen fließt.

Weiter wird noch bemerkt, daß es zu bevorzugen ist, der Speisespule L₁ einen möglichst großen Selbstinduktionswert zu geben. Man erhält dann einen im wesentlichen konstanten Ladestrom z₂ bzw. z₂', was im Zusammenhang mit der herumgeführten Energie die günstigste Lage ist, da hierbei die wenigsten Verluste auftreten.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines sägezahnförmigen Stromes durch eine Spule, die eine Gleichspannungsquelle, eine Speiseimpedanz, einen Kondensator, einen Transformator, mit dem die Spule gekoppelt ist, ein Schalterelement und eine Diode enthält, bei der ein aus der Gleichspannungsquelle über die Speiseimpedanz dem Kondensator zugeführter Ladestrom elektrische Energie im Kondensator anhäuft und bei der das Schalterelement durch ein Steuersignal während des Rücklaufs des sägezahnförmigen Stromes entsperrt wird, wodurch die im Kondensator angehäufte elektrische Energie über einen Strom durch das Schalterelement in magnetische Energie übergeht, die im Feld des Transformators und der mit ihm gekoppelten Spule angehäuft ist, und bei der durch die umlaufende Energie die mit dem Transformator gekoppelte Diode automatisch während der Hinlaufzeit des sägezahnförmigen Stromes entsperrt wird und eine Durchschwingspule vorhanden ist, um das

509 689/295

Schalterelement am Ende der Rücklaufzeit zu sperren, wodurch die im Feld angehäufte magnetische Energie über einen Strom durch die Diode zur Gleichspannungsquelle zurückfließen kann, und wobei auf dem Transformatorkern wenigstens drei Wicklungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wicklung («_x bzw. 13) mit der Windungszahl n_t bzw. ηζ von dem Strom (^₁) durchflossen wird, der die elektrische Energie dem Kondensator (C₁) zuführt, und in entgegengesetztem Sinne von dem Strom (Z₃), der die im Feld angehäufte magnetische Energie zur Gleichspannungsquelle (1) zurückleitet, und daß die zweite Wicklung («₂ bzw. ηζ) mit der Windungszahl n₂ bzw. n₂ nur durch den Ladestrom (Z₂) des Kondensators (C₁) durchflossen wird und daß die dritte Wicklung (8" bzw. ηζ) mit der Windungszahl n₃ bzw. n₃ durch den Entladestrom (i_T) des Kondensators (C₁) oder durch den Entladestrom (i_T) des Kondensators (C₁) plus dem Strom (i₃), der die magnetische Energie zur Gleichspannungsquelle zurückleitet, durchflossen wird, wobei alle drei Wicklungen (/Z₁, n₂, 8" bzw. 13, ηζ, n₃) in gleichem Sinne auf den Kern des Transformators (2) aufgewickelt sind, während die Windungszahlen /Z₁ bzw. /Z₁' und n₃ bzw. n_s' im wesentlichen durch das Verhältnis zwischen der Rücklaufzeit und der Gesamtperiode des sägezahnförmigen Stromes bestimmt werden und die Gesamtzahl der Amperewindungen des Transformators (2) mittels der Windungszahlen n_v n₂ und ηζ bzw. /I₁', /Z₂' und ηζ möglichst gering gemacht werden kann.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, in der die in der Schaltungsanordnung auftretenden Verluste konstant sind, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Windungszahlen n_v n₂ und n₃ derart gewählt werden, daß die Anzahl der Amperewindungen durch

l₂n₂ -

l₃n₃' =

gegeben ist, wobei I₁ der mittlere Strom durch die erste Wicklung (/Z₁ bzw. 13), I₂ der mittlere Strom durch die zweite Wicklung (n₂ bzw. ηζ) und 7, der mittlere Strom durch die dritte Wicklung (8" bzw. n₃) ist, während

I₁ = I₂ — 7₃ und n₃ > n₂ oder n₃' > n₂

gelten muß.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, in der die Spule die Ablenkspule zum Ablenken des Elektrodenstrahles in einer Fernsehbildröhre ist und bei der zugleich ein Gleichrichter mit einer mit dem Transformator gekoppelten Hilfswicklung zum Erzeugen der Speisespannung für die Bildröhre verbunden ist, so daß bei zunehmendem Elektronenstrom zunehmende Verluste in

der Schaltungsanordnung auftreten, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Windungszahlen n_v n₂ und n₃ bzw. H₁, M₂' und ηζ derart gewählt werden, daß die Anzahl der Amperewindungen durch

oder Z₁Ti₁ + l₂n₂ — I₃Ti₃ < 0
I₁Ti₁'+ l₂n₂'-I₃Ti₃'<0

gegeben ist, wenn der Elektronenstrom Null ist und in der I₁ der mittlere Strom durch die erste (Ti₁ bzw. 13), I₂ der mittlere Strom durch die zweite (n₂ bzw. ηζ) und I₃ der mittlere Strom durch die dritte Wicklung (8" bzw. ηζ) ist, während

I₁ = I₂ — I₃ und n₃ > n₂ oder ηζ > ηζ

gelten muß.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Amperewindungen derart gewählt ist, daß die magnetischen Feldstärken B und E, die im Kernmaterial auftreten, wenn der Elektronenstrom Null und maximal ist, im wesentlichen um die Feldstärke Null liegen.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung in der Reihenfolge erste Wicklung (/Z₁), Diode (D) und dritte Wicklung (8") parallel zur Gleichspannungsquelle (1) geschaltet ist, während die Reihenschaltung in der Reihenfolge zweite Wicklung (n₂), Speiseimpedanz (L₁) und Kondensator (C₁) parallel zur Diode (D) geschaltet ist, wobei das freie Ende der zweiten Wicklung (n₂) mit der ersten Wicklung (n_t) und das freie Ende des Kondensators (C₁) mit der dritten Wicklung (8") verbunden ist und wobei das Schalterelement (T) in einen Kreis aufgenommen ist, der den Kondensator (C₁) und die dritte Wicklung (n₃) enthält.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung der ersten Wicklung (13) und der Diode (D) parallel zur Gleichspannungsquelle (1) geschaltet ist und bei der die Reihenschaltung in der Reihenfolge Speiseimpedanz (L₁), zweite Wicklung (n₂') und Kondensator (C₁) parallel zur Diode (D) geschaltet ist, wobei das freie Ende der Speiseimpedanz (L₁) mit der ersten Wicklung (13) und das freie Ende des Kondensators (C₁) mit derjenigen Klemme der Gleichspannungsquelle (1) verbunden ist, an die auch eine Elektrode der Diode (D) angelegt ist, und bei der die dritte Wicklung (n₃) in einen geschlossenen Kreis aufgenommen ist, der den Kondenstor (C₁) und das Schalterelement (Γ) enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1027720.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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