DE19619697A1 - Horizontalablenkverstärkungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Horizontalablenkverstärkungsvor­ richtung, die für eine automatische Hauptenergieversorgung beispielsweise die Energieversorgung für eine Kathodenstrahlröh­ re, eine Farbbildröhre und ein Fernsehgerät mit hoher Auflösung benutzt wird.

Die Horizontalablenkung einer üblichen Kathodenstrahlröhre arbeitet mit einer Horizontalablenkverstärkungsvorrichtung, die eine Versorgungsspannung von etwa 80V benötigt. Diese Ver­ sorgungsspannung kommt von einer Schaltversorgungsschaltung oder einer linearen Versorgungsschaltung. Obwohl ein Schaltnetz eine höhere Leistungsfähigkeit hat, beeinträchtigen Schaltstörungen die Bildqualität, da sie nachteilig den Ablenkstrom beeinflussen, so daß die lineare Versorgungsschaltung in größerem Umfang benutzt wird.

Wie es in Fig. 9 der zugehörigen Zeichnung dargestellt ist, umfaßt eine herkömmliche Horizontalablenkverstärkungsvorrichtung für eine lineare Versorgungsschaltung eine Energieversorgung 10, einen Ablenkspulentreiber 20, eine Kondensatorsteuerung 30 und einen Spartransformator 40. Die Energieversorgung 10 liefert konstante Spannungen (Gleichspannungen) dem Ablenkspulentreiber 20 und der Kondensatorsteuerung 30 für den Spartransformator 40, um für die notwendige Treiberspannung zum Betreiben einer Horizontalablenkspule zu sorgen (siehe Fig. 11). Der Spartrans­ formator 40 erzeugt dabei eine Ablenkspannung, die für die Horizontalablenkspule (Jochspule) eines Fernsehgerätes geeignet ist, und zwar über einen Abgriff, der während der Herstellung nach Maßgabe der Bildschirmgröße des Fernsehgerätes von Hand gewählt wird. Die Energieversorgung 10 ist in Fig. 10 dargestellt und der Ablenkspulentreiber 20, die Kondensatorsteuerung 30 und der Spartransformator 40 sind in Fig. 11 dargestellt.

Wie es in Fig. 10 dargestellt ist, ist die Kollektor- Emitter-Spannung (annähernd 5V) eines Transistors Q₁ so vor­ bestimmt, daß die inhärenten Verluste der Energieversorgung 10 reduziert sind, und es ist ein Transistor Q₂ vorgesehen, um die Versorgungsschaltung abzuschalten, indem der Transistor Q₁ gesperrt wird, um dadurch eine elektrische Beschädigung der Horizontalablenkspule zu verhindern. Dazu ist an der Basis des Transistors Q₂ ein halbleitergesteuerter Gleichrichter (SCR) Q₃ vorgesehen. Wenn eine geeignete Triggerspannung am Gate des SCR Q₃ liegt, liegt die Basis des Transistors Q₂ über den SCR effektiv an Masse.

Es werden zwei Einrichtungen zum Schützen der Horizontal­ ablenkschaltung verwandt, von denen jede den Transistor Q₁ sperrt. Bei der ersten erreicht dann, wenn ein Überstrom durch einen Widerstand R₁ fließt, ein Transistor Q₄ seine Sättigung und wird das Gate des SCR Q₃ getriggert, so daß die Arbeit der Versorgungsschaltung unterbrochen wird. Wenn bei der zweiten die gepulste Kollektorspannung (V_CP) eines Transistors Q₅, das heißt eines Bipolartransistors mit isoliertem Gate (IGBT) des Ablenk­ spulentreibers 20 in Fig. 11 annähernd 1.000V überschreitet, dann wird ein Triggersignal erzeugt und an das Gate des SCR Q₃ über einen Komparator 11 gelegt, um dadurch die Arbeit der Ver­ sorgungsschaltung zu unterbrechen.

Wie es in Fig. 11 dargestellt ist, ist im Ablenkspulen­ treiber 20 die Spannung von ± 15V, die von der Energiequelle 10 anliegt, eine Spannung zum Steuern des IGBT Q₅ nach Maßgabe eines Horizontalablenksignals H_def und ist die Versorgungsspannung eine Spannung zum Betreiben der Ablenkspule über mehrere Kondensatoren C₁ bis C₁₄ und den Spartransformator 40. Das bedeutet, daß dann, wenn die Versorgungsspannung ununterbrochen nach Maßgabe des Schaltvorganges des angesteuerten IGBT an der Kondensator­ steuerung 30 liegt, zwischen dem Kollektor und dem Emitter des IGBT eine passende Spannung V_CP erzeugt wird. Die Kondensator­ steuerung 30 umfaßt mehrere Kondensatoren C₁ bis C₁₄ und Relais­ schalter K₁ bis K₁₂ zum Wählen der Kondensatoren. Der Spartrans­ formator 40 weist mehrere Abgriffe auf, die Relaisschaltern K₁₃ bis K₂₂ entsprechen, um die geeignete (Bildschirmgröße) Indukti­ vität zu wählen, damit eine geeignete Ablenkspannung für eine Jochspule 50 des Fernsehgerätes erzeugt wird, wobei die Relais­ schalter K₁₉ bis K₂₂ zur Feinabstimmung der Ablenkspannung dienen.

Bei der oben beschriebenen Horizontlablenkverstärkungsvor­ richtung werden Kondensatoren wahlweise so angeschlossen, daß der Jochspule der gewünschte Ablenkstrom geliefert wird. Während eines derartigen Anschlusses ändert sich jedoch der Zustand der Schaltung, wodurch Übergangsströme und Überspannungspegel erzeugt werden. Dementsprechend sollte die Energiequelle abgeschaltet werden, kurz bevor die Kondensatoren angeschlossen werden, und unmittelbar danach wieder angeschaltet werden.

Es ist das Ziel der Erfindung eine Horizontalablenkver­ stärkungsvorrichtung zu schaffen, bei der eine Beschädigung aufgrund eines zu hohen Übergangsstromes vermieden wird, wenn eine Horizontalablenkspule mit den Kondensatoren über Schalt­ einrichtungen verbunden wird.

Dazu umfaßt die erfindungsgemäße Horizontalablenkver­ stärkungsvorrichtung einen Spartransformator mit mehreren Abgriffen, mehrere Kondensatoren, die wahlweise mit den Abgriffen des Spartransformators verbunden werden, erste Schalteinrichtun­ gen zum wahlweisen Verbinden der Kondensatoren mit den Abgriffen des Spartransformators, einen Ablenkspulentreiber zum Anlegen eines Stromes an den Spartransformator, und zwar über die ersten Schalteinrichtungen, eine Energieversorgung zum Versorgen der Kondensatoren und des Ablenkspulentreibers mit einer konstanten Spannung, die Schutzeinrichtungen aufweist, um die konstante Spannung zum Schützen des Ablenkspulentreibers zu unterbrechen, und eine Steuereinrichtung zum Steuern der ersten Schalteinrich­ tungen, die ein Steuersignal den Schutzeinrichtungen liefert, um kurzzeitig die konstante Spannung vor dem Schaltvorgang der ersten Schalteinrichtungen zu unterbrechen.

Vorzugsweise enthalten die ersten Schalteinrichtungen erste Relaisschalter zum Wählen der Kondensatoren und zweite Relais­ schalter zum Wählen der Abgriffe des Spartransformators und enthalten die Schutzeinrichtungen eine zweite Schalteinrichtung, die aus einem Bipolartransistor, einem Bipolartransistor mit isoliertem Gate, einem Feldeffekttransistor, einem halbleiterge­ steuerten Gleichrichter oder einen Triag besteht, um die Energieversorgung auf das Steuersignal der Steuereinrichtungen ansprechend zu unterbrechen.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 in einem Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel der Horizontalablenkverstärkungsvorrichtung,

Fig. 2 das Schaltbild der Energieversorgung von Fig. 1,

Fig. 3 das Schaltbild des Ablenkspulentreibers und der Kondensatorsteuerung sowie des Spartransformators von Fig. 1,

Fig. 4 und 5 in Zeitdiagrammen die Arbeitsweise der Schaltung, wenn die Kondensatoren an die Ablenkspule von Fig. 1 angeschlossen und von dieser getrennt werden,

Fig. 6 Signalwellenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung von Fig. 1,

Fig. 7 und 8 die Wellenformen von Fig. 6 zeitlich gedehnt für den Fall, daß die Energieversorgung von Fig. 1 an- und ausgeschaltet wird,

Fig. 9 in einem Blockschaltbild eine herkömmliche Horizon­ talablenkverstärkungsvorrichtung,

Fig. 10 in einem Schaltbild die Energieversorgung von Fig. 9 und

Fig. 11 in einem Schaltbild den Ablenkspulentreiber, die Kondensatorsteuerung und den Spartransformator von Fig. 9.

Wie es in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, umfaßt das Ausführungsbeispiel der Horizontalablenkverstärkungsvorrichtung eine Energieversorgung 410, die konstante Spannungen (Gleich­ spannungen) liefert und eine Schutzschaltung 410a (siehe Fig. 2) aufweist, die darin vorgesehen ist, einen Ablenkspulentreiber 420, eine Kondensatorsteuerung 430 mit mehreren Kondensatoren C₁ bis C₁₄ zum Versorgen einer Jochspule (siehe Fig. 3) mit einer passenden Spannung, einen Spartransformator 440 und einen Mikroprozessor 460 zum Steuern der Schutzschaltung und zum wahlweisen Anschließen der Kondensatoren. Der Ablenkspulentreiber 420 und die Kondensatorsteuerung 430 sind dabei die gleichen wie bei den bestehenden Schaltungen, während sich die Energiever­ sorgung 410 von Fig. 10 nur in Form der Schutzschaltung 410a unterscheidet.

Die Energieversorgung 410 ist in der in Fig. 2 dargestellten Weise aufgebaut. Die Schutzschaltung 410a ist zusätzlich vorgesehen und weist einen Transistor Q₆ auf, der parallel zum SCR Q₃ geschaltet ist. Kurz bevor die Kondensatoren über den Spartransformator 440 an die Jochspule 450 angeschlossen werden oder davon getrennt werden, wird der Transistor Q₆ durchgeschal­ tet, wodurch die Basis des Transistors Q₂ an Masse kommt und dadurch die Versorgungsspannung unterbrochen wird, um dadurch den IGBT Q₅ des Ablenkspulentreibers 420 zu schützen.

Der Mikroprozessor 460 steuert die Relaisschalter K₁ bis K₁₂ (erste Schalteinrichtungen) der Kondensatorsteuerung 430, die Relaisschalter K₁₃ bis K₂₂ des Spartransformators 440 und das Sperren und Durchschalten des Transistors Q₆ der Schutzschaltung 410a.

Wenn während des Betriebes der Horizontalablenkverstärkungs­ vorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau die Versorgungs­ spannung der Energieversorgung 410 niedrig ist, beträgt die an der Primärwicklung L1 liegende Spannung 80 V, während dann, wenn die Versorgungsspannung hoch ist, die Spannung an L₁ gleich 0V ist.

Die passende Kombination der Relaisschalter K₁ bis K₁₂ ist so bestimmt, daß die Kondensatoren C₁ bis C₁₄ angesteuert (angeschaltet) werden (wobei C₁ und C₉ grundsätzlich gewählt werden), um den gewünschten Ablenkstrom für die Jochspule 450 zu liefern. Der Mikroprozessor 460 steuert n (beispielsweise 22) Relaisschalter K₁ bis K₂₂, die m (10) Schalter K₁₃ bis K₂₂ zum wahlweisen Anschließen von Zwischenabgriffen zum Bestimmen der Induktivität der Sekundärwicklung des Spartransformator 440 und n-m (22-10) Schalter K₁ bis K₁₂ zum wahlweisen Anschließen des Kondensatorblockes der Kondensatorsteuerung 430 umfassen. Dabei sind die n Relaisschalter mit dem Mikroprozessor 460 über n Sammelleitungen verbunden und werden diese Relaisschalter nach Maßgabe eines Abgriffswählsignals des Mikroprozessors 460 angesteuert. Unter der Steuerung des Mikroprozessors 460 unter­ bricht gleichfalls die Schutzschaltung 410a die Versorgungs­ spannung der Energieversorgung 410 unmittelbar bevor einer der Relaisschalter betätigt wird, das heißt direkt bevor sich der Anschlußzustand der Jochspule und der Kondensatoren ändert, um dadurch den Transistor Q₅ (IGBT) und die Jochspule 450 vor einem Überstrom (Stromzacken) zu schützen.

Wenn in der Schutzschaltung 410a ein Steuersignal vom Mikroprozessor 460 an der Basis des Transistors Q₆ liegt, dann fällt die Basisspannung des Treibertransistors Q₂ der Energiever­ sorgung 410 auf 0V, wodurch die Versorgungsspannung, die an den Schaltungen von Fig. 3 gelegen hat, unterbrochen wird.

Der Spartransformator 440 weist eine Anzahl von Abgriffen zum Wählen der Anzahl an Windungen der Spule, um eine Spannung zu liefern, die für die Jochspule geeignet ist und der Bild­ schirmgröße eines Fernsehgerätes entspricht, Relaisschalter K₁₃ bis K₁₈ zum Wählen der Abgriffe, um eine passende Ablenkspannung für die Horizontalablenkspule des Fernsehgerätes zu erzeugen, und Relaisschalter K₁₉ bis K₂₂ auf, die Feinsteuerabgriffen zum Feinabstimmen der Ablenkspannung entsprechen. Diese Relais­ schalter werden automatisch durch den Mikroprozessor 460 nach einem bestimmten Steuerprogramm gewählt und angeschlossen. Für die Treibereinrichtung (Q₅) des Ablenkspulentreibers 420 kann ein aktives Bauelement, wie beispielsweise ein Bipolartransistor, ein Bipolartransitor mit isoliertem Gate, ein Feldeffekttransistor, ein halbleitergesteuerter Gleichrichter oder ein Triag verwandt werden, wobei die Charakteristik eines Bipolartransistors mit isoliertem Gate am meisten bevorzugt ist.

Jede Gruppe von Wellenformen a bis e in Fig. 4 und 5 gibt die Spannungen wieder, die an fünf Knotenpunkten der Schaltungen von Fig. 2 und 3 liegen, und zwar jeweils für das angezogene Relais und das abgefallene Relais. Das heißt, daß die Wellenform a ein Schaltsignal zeigt, das jeweils den Anschluß und das Trennen eines Kondensators angibt, die Wellenform b die Basis­ spannung des Transistors Q₆ zeigt, die Wellenform c die Basis­ spannung des Transistors Q₄ zeigt, die Wellenform d die Spannung an der Primärwicklung L₁ des Spartransformators 440 zum Erzeugen einer Treiberspannung, die an der Jochspule liegt und durch die Kollektorspannung des IGBT-Treibertransistors Q₅ bestimmt ist, zeigt und die Wellenform e die Spannung über einem Relaisschalter zeigt. Die Arbeitsabfolge des Mikroprozessors 460 zum Schützen der Horizontalablenkverstärkungsvorrichtung wird im folgenden anhand der Wellenformen a-e beschrieben.

Wenn die Kondensatoren der Kondensatorsteuerung 430 an die Jochspule 450 angeschlossen werden (oder davon getrennt werden), werden Schaltsignale zum Betätigen der Relaisschalter K₁ bis K₁₂ zum passenden Wählen und Anschließen (oder Trennen) entsprechen­ der Kondensatoren in der Kondensatorsteuerung 430 und von Relaisschaltern K₁₃ bis K₁₈ zum wahlweisen Anschließen der Abgriffe des Spartransformators 440 durch den Mikroprozessor 460 für ein Zeitintervall t₀ bis t_x erzeugt (siehe Wellenform a in Fig. 4 und 5), wobei t_x eine willkürliche Zeit ist. Der Mikro­ prozessor 460 legt dann ein Steuersignal mit hohem Pegel (siehe Wellenform b und Wellenform c anschließend an die Wellenform b in den Fig. 4 und 5) an die Basis des Transistors Q₆ der Schutzschaltung 410a, um die Treiberspannung der Wicklung L₁ auf 0V herabzusetzen (siehe Wellenform d in Fig. 4 und 5). Das Zeitintervall, in dem die Treiberspannung der Jochspule auf 0V herabgesetzt wird, beträgt somit (t₀ bis t₁) annähernd 2 ms.

Das Signal mit hohem Pegel (oder niedrigem Pegel) zum wahlweisen Schließen (oder Öffnen) der Relaisschalter K₁ bis K₁₈ der Kondensatorsteuerung 430 und des Spartransformators 440 zum Zeitpunkt t₂ liegt an den Relaisschaltern K₁₃ bis K₁₈ mittels des Mikroprozessors 460, um die Relaisschalter zu schließen oder zu öffnen. Das Schließen oder Öffnen der Relaisschalter sollte erfolgen, während die Treiberspannung der Primärwicklung L₁ gleich 0V ist. Zum Zeitpunkt t₃, an dem der entsprechende Kondensator und die Jochspule 450 verbunden oder getrennt werden, liegt somit ein Steuersignal mit niedrigem Pegel des Mikro­ prozessors 460 an der Basis des Transistors Q₆ der Schutz­ schaltung 410a von Fig. 2. Die Versorgungsspannung von der Energieversorgung 410 wird daher wieder geliefert und die Treiberspannung der Primärwicklung L₁ kehrt auf 80V zurück. Das heißt, daß eine Versorgungsspannung von etwa 80V der Kondensator­ steuerung 430 geliefert wird, um die Primärwicklung L₁ des Spartransformators 440 mit 80V zu versorgen und die notwendige Spannung für die Jochspule 450 nach Maßgabe einer Sekundärwick­ lung L₂ anzulegen, die durch einen der Relaisschalter K₁₃ bis K₁₈ gewählt ist, so daß ein passender Strom über die Kondensatoren durch die Jochspule 450 fließt. Die Ansprechzeit t₀ bis t₂ der Relaisschalter liegt dabei bei annähernd 100 ms und t₁ bis t₃ ist das gültige Unterbrechungszeitintervall bei einem Gesamtver­ sorgungsspannungsunterbrechungszeitintervall t₀ bis t₃.

Wenn die Kollektorspannung des IGBT Q₅ die normale Spannung der Energieversorgung 410 zu schnell erreicht, kann die abrupte Änderung der Spannung in diesem Übergangszustand zur Erzeugung einer Spannung von 1.300V oder mehr am Kollektor des Transistors Q₅ des Ablenkspulentreibers 420 infolge der Induktivität der Jochspule 450 und des Spartransformators 440 führen. Es ist daher eine Langsamstarteinrichtung erforderlich. Um einen Langsamstart zur verwirklichen, sind ein Widerstand R₄ und ein Kondensator C₁₅ an der Basis des Transistors Q₄ der Energieversorgung 410 zusätzlich vorgesehen.

Die Arbeitsweise der Horizontalablenkverstärkungsvorrichtung ist in den Fig. 6 bis 8 dargestellt, in denen eine Wellenform 1 die Gatespannung des IGBT (Q₅) wiedergibt, eine Wellenform 2 den Strom wiedergibt, der in der Jochspule fließt, und eine Wellen­ form 3 die Kollektorspannung des IGBT wiedergibt. Der IGBT wird beschädigt, wenn seine Kollektorspannung 1.300V übersteigt. Die Fig. 7 und 8 zeigen die Wellenformen von Fig. 6 zeitlich gedehnt für den Fall, daß die Energieversorgung von Fig. 1 jeweils an- und ausgeschaltet ist.

Wie es oben beschrieben wurde, wird bei dem Ausführungsbei­ spiel der Horizontalablenkverstärkungsvorrichtung gemäß der Erfindung der Anschluß der Jochspule und der Kondensatoren über die Steuerung eines Mikroprozessors in einem Relaisschaltvorgang geändert. Um zu verhindern, daß der Treibertransistor des Ablenkspulentreibers zerstört wird oder daß die Jochspule infolge eines Überstromes beschädigt wird, der dann erzeugt wird, wenn der Kondensator an eine Schaltung angeschlossen oder von einer Schaltung abgetrennt wird, während die Ablenkspule durch die anliegende Energieversorgung arbeitet, wird der Kondensator in einem Zustand der Versorgungsspannung von 0V angeschlossen oder abgetrennt und wird danach die Versorgungsspannung wieder angelegt. Die Horizontalablenkverstärkungsvorrichtung kann daher sicher betrieben werden.

Claims (4)

1. Horizontalablenkverstärkungsvorrichtung, gekennzeichnet durch
einen Spartransformator (440) mit mehreren Abgriffen,
mehrere Kondensatoren, die wahlweise mit den Abgriffen des Spartransformators (440) verbunden werden können,
erste Schalteinrichtungen zum wahlweisen Verbinden der Kondensatoren mit den Abgriffen des Spartransformators (440),
einen Ablenkspulentreiber (420) zum Versorgen des Spartrans­ formators (440) mit einem Strom über die ersten Schalteinrichtun­ gen,
eine Energieversorgung (410) zum Versorgen der Kondensatoren und des Ablenkspulentreibers (420) mit einer konstanten Spannung, die eine Schutzeinrichtung (410a) zum unterbrechen der konstanten Spannung aufweist, um den Ablenkspulentreiber (420) zu schützen, und
eine Steuereinrichtung zum Steuern der ersten Schalt­ einrichtungen und zum Liefern eines Steuersignals zur Schutzein­ richtung (410a), um kurzzeitig die konstante Spannung vor dem Schaltvorgang der ersten Schalteinrichtungen zu unterbrechen.

2. Vorrichtung in Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Schalteinrichtungen erste Relaisschalter zum Wählen der Kondensatoren und zweite Relaisschalter zum Wählen der Abgriffe des Spartransformators (440) umfassen.

3. Vorrichtung in Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzeinrichtung der Energieversorgung eine zweite Schalt­ einrichtung zum Abschalten der Energieversorgung auf ein Steuersignal der Steuereinrichtung umfaßt.

4. Vorrichtung in Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schalteinrichtung aus einer Gruppe gewählt ist, die aus einem Bipolartransistor, einem Bipolartransistor mit isoliertem Gate, einem Feldeffekttransistor, einem halbleitergesteuerten Gleichrichter und einem Triag besteht.