DE2530350A1

DE2530350A1 - Speiseschaltung fuer fernsehgeraete

Info

Publication number: DE2530350A1
Application number: DE19752530350
Authority: DE
Inventors: Klaus Reh
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1975-07-08
Filing date: 1975-07-08
Publication date: 1977-01-13
Also published as: DE2530350C3; GB1500664A; FR2317793A1; AU1558876A; IT1067905B; SE7607334L; SE412502B; ZA764003B; FI761961A7; DE2530350B2

Description

STANDARD ELEKTRIK LORENZ
AKTIENGESELLSCHAFT

Stuttgart

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Speiseschaltung für Fernsehgeräte

Die Erfindung betrifft eine Speiseschaltung für Fernsehgeräte ,' die aus einer Wechselstromquelle gespeist werden und die mit einem steuerbaren Halbleiterschalter ausgerüstet sind.

Eine solche Speiseschaltung ist Gegenstand der Anmeldung P 24 49 280.6.

Der steuerbare Halbleiterschalter dient zur Unterbrechung des Speisestromes bei Überlastungen, wie sie z.B. durch Kurzschlüsse im Fernsehgerät verursacht werden können. Die Ansteuerung des Halbleiterschalters, der ein Thyristor sein kann, geschieht bei bekannten Schaltungen aus dem Ablenkteil des Fernsehgerätes, wobei der Steuerelektrode des Thyristors z.B. die Rückschlagimpuise zugeführt werden. Dem Thyristor ist ein hochohmiger Widerstand parallelgeschaltet. Nach dem Schließen des Netzschalters fließt wegen des noch nicht durchgeschalteten Thyristors nur ein sehr geringer Strom über den hochohmigen Widerstand, der gerade ausreicht,' einen nachgeschalteten Kondensator auf eine solche Spannung aufzuladen, daß in der daran angeschlossenen Ablenkschaltung

4.7.1975
Pl/Mr

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der zur Durchschaltung des Thyristors notwendige Steuerstrom erzeugt wird.

Eine solche bekannte Schaltung ist in Fig.la der beigefügten Zeichnungen dargestellt.

Bei dieser bekannten Schaltung hat es sich herausgestellt, daß nach dem Schließen des Netzschalters und dem kurz darauffolgenden Zünden des Thyristors der Speisestrom Spitzenwerte von rund 5OA erreichen kann. Da diese Größenordnung für die betroffenen Bauelemente in der Regel nicht zulässig ist, muß man nach Maßnahmen suchen, die solche Spitzenwerte des Speisestromes verhindern. Eine Möglichkeit wäre die Einschaltung eines Schutz- bzw. Begrenzungswiderstandes, aber diese Lösung ist wegen des dauernden Leistungsverlustes im Normalbetrieb mit einem großen Nachteil verbunden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Schaltung anzugeben, bei welcher der.Einsehaltspitzenwert des Speisestromes auf einen zulässigen Wert begrenzt bleibt, ohne daß der Dauerbetrieb des Gerätes in der oben geschilderten Weise negativ beeinflußt wird.

Diese Aufgabe wird für eine Speiseschaltung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß dem Ansteuerimpuls eine Zusatzinformation addiert ist, deren Phasenlage gegenüber derjenigen der am Eingang des steuerbaren Halbleiterschalters anstehenden Wechselspannung eine Phasenverschiebung von im wesentlichen l80° hat, daß die Gesamtamplitude des Ansteuerimpulses plus Zusatzinformation einen solchen zeitlichen Verlauf hat, daß ein sicheres Zünden des Halbleitersehalters zur Zeit eines Minimums der am Halbleiterschalter anstehenden Spannung erfolgt.

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Eine solche Lösung hat außerdem den Vorteil, daß der Anstieg des Speisestromes abhängig ist vom Anstieg der Sinuswelle der Speisespannung.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß die Zusatzinformation aus der Speisespannung bzw. dem Speisestrom abgeleitet ist, dadurch ist einmal die erwähnte Phasenbeziehung leicht herleitbar und Änderungen der Phase ge-, schehen in gegenseitiger Abhängigkeit.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Schal-* tung, bei der am Ausgang des steuerbaren Halbleiterschalters ein aus Kondensatoren und Widerständen bestehendes Siebglied angeschlossen ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Steuerelektrode des Halbleiterschalters und den Ausgang des ersten oder eines folgenden Siebgliedes ein Widerstand geschaltet ist. Das hat den Vorteil, daß nur ein Widerstand benötigt wird, wobei ein bereits vorhandener Widerstand, der in der bekannten Schaltung bereits benötigt wird und dort zur Festlegung des Bezugspotentials der Steuerelektrode dient durch ein Umklemmen auch für die Lösung gemäß der Erfindung mitverwendet wird.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung, den Patentansprüchen sowie den beigefügten Zeichnungen entnommen werden.

Fig.la zeigt eine bekannte Speiseschaltung₉

Fig.Ib zeigt ein Oszillogramm der gleichgerichteten Speisespannung und des Speisestromes mit dem Zeitpunkt des Zündens des Halbleiterschalters bei einer bekannten Schaltung (Fig.la),

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Pig.2a zeigt eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung,

Fig.2b zeigt ein Oszillogramm der gleichgerichteten Speisespannung und des Speisestromes bei Anwendung der Erfindung j

Fig.2c zeigt zum besseren Verständnis ein Oszillogramm der Speisespannung und der durch Addition des Ansteuerimpulses und der Zusatzinformation entstandenen Gesamtinformation j dargestellt durch den Strom iG_ü\ber die Steuerelektrode des Thyristors,

Fig.3~ zeigen ausschnittsweise weitere schaltungsmäßige Bei-¹S "^ spiele dafür, wie die Zusatzinformation gewonnen werden kann.

Der Speisestromkreis führt von dem Netzschalter S über die Schmelzsicherungen Si zu der eigentlichen Speiseschaltung. Von dieser Speiseschaltung sind nur die im Rahmen der Erfindung interessierenden Schaltkreiselemente gezeigt. Es handelt sich also um eine stark vereinfachte, schematische Darstellung.

Vom Ausgang der Sicherung Si führt der Stromkreis über Netzgleichrichter GR zu einem Verzweigungspunkt 1. An diesem Punkt 1 ist der Thyristor Th mit seiner Anode angeschlossen. Von der Kathode des Thyristors Th führt der Stromkreis über einen Verzweigungspunkt 2 und den Siebwiderstand R4 zur Ausgangsklemme 3 der Speiseschaltung. An dieser Klemme 3 steht die Versorgungsspannung für die wesentlichen Funktionseinheiten, wie z.B. die Ablenkschaltungen und die Speiseschaltung für die Bildröhre. Am Punkt 2 ist der Siebkondensator C3j an der Klemme 3 ist der Siebkondensator Ck angeschlossen.

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Der Steuerkreis des Thyristors Th verläuft von dessen Steuerelektrode 4 über einen Widerstand R5 und einen Kondensator C5 zu der Klemme 5·

Der Widerstand R5 dient als Begrenzungswiderstand für den Steuerkreis, der Kondensator dient zur Potentialtrennung. Von der Klemme 5 führt der Steuerkreis in nicht gezeigter Weise z.B. zur Horizontalablenkschaltung.

Der ebenfalls an der Steuerelektrode 4 angeschlossene Widerstand R3 dient zur Potentialbestimmung der Steuerelektrode 4.

Damit nun nach dem Schließen des Netzschalters S der Speisestrom fließen kann, muß der steuerbare Halbleiterschalter Th durchgeschaltet werden. Zu diesem Zweck sind in der bekannten Schaltung mehrere schaltungstechnische Maßnahmen vorgesehen: dem Thyristor Th ist ein hochohmiger Widerstand Rl parallelgeschaltet. Der Strom über diesen Widerstand Rl ist sehr gering und reicht'gerade aus, einen nachgeschalteten Kondensator auf eine solche Spannung aufzuladen, daß in der daran angeschlossenen Ablenkschaltung der zur Durchschaltung des Thyristors Th notwendige Steuerstrom erzeugt wird. Der Grund dafür, daß die Steuerung des Thyristors aus der nachgeschalteten Ablenkschaltung erfolgt liegt in der Funktion des Thyristors. Dieser soll bei Störungen, wie z.B. Kurzschlüssen die Speisung unmittelbar und schnell unterbrechen.

Bei einer solchen Schaltung tritt eine gewisse Anlaufverzögerung für die dem Thyristor nachgeschalteten Schaltungen ein, deren Dauer im wesentlichen durch den Wert des Widerstandes parallel zu dem Tyhristor bestimmt ist.

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Mach Ablauf dieser Zeit ist die Spannung am Kondensator Ck auf zirka 20-30 V angestiegen. Dies reicht aus₃ die bei der praktischen Ausführung benützte Ablenkschaltung, die hier nicht dargestellt ist, anschwingen zu lassen. Damit entstehen die an der Klemme 5 angedeuteten Rückschlagimpulse in der Horizontalablenkschaltung. Diese Impulse gelangen zur Steuerelektrode des Thyristors Th der damit leitend gesteuert wird.

Fig.Ib zeigt ein Oszill^ogramm mit dem zeitlichen Verlauf der am Ausgang des Gleichrichters GR, z.B. eines Graetz-Gleichrichters, anstehenden Spannung UA und des Verlaufes des Speisestromes iA.

Der Strom iA über den Thyristor Th ist zunächst Null, da ja nur der geringe Strom über den Widerstand Rl fließt. Sobald der an der Klemme 5 erscheinende Ansteuerimpuls ausreicht, den für das Zünden des Thyristors Th notwendigen Steuerstrom zu erzeugen, zündet der Thyristor. Dieser Vorgang ist im Oszillogramm deutlich erkennbar. Bei dieser herkömmlichen Schaltung ist es völlig offen, zu welchem Zeitpunkt - bezogen auf den Verlauf der Spannung UA -' der Thyristor zündet. In Pig.Jb ist ein äußerst ungünstiger Zündzeitpunkt oszillographiert, denn das Zünden geschieht gerade im Scheitelwert der Spannung UA.

Daraus erklärt sich dann auch, daß ein solch hoher Strom iA von hier fast 50 A erreicht wird.

Durch einen solch hohen Strom werden aber die Bauelemente wie z.B. der Netzschalter, der Gleichrichter, der Thyristor

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etc. stärker belastet als es in den Spezifikationen vorgesehen und zugelassen ist.

In Fig.2a ist eine Schaltung als Beispiel gezeigt, in welcher die Erfindung verwirklicht ist.

Bei diesem Beispiel handelt es sich um eine verblüffend einfache Lösung der Aufgabe, die gegenüber dem Stand der Technik zudem noch ohne jeden weiteren Aufwand auskommt. Bei genauer Betrachtung und einem Vergleich der Schaltungen gemäß Fig.la (Stand der Technik) und der Schaltung nach Fig.2a stellt man fest, daß der Widerstand R3 in Fig.la durch einen Widerstand R31 ersetzt und mit einem der beiden Anschlüsse umgeklemmt wurde und zwar an den Punkt 3 eier Schaltung.

Eiese besonders einfache Ausführungsfora der Erfindung ist aber nur als ein, wenn auch bevorzugtes Beispiel der Erfindung zu betrachten.

Weitere Beispiele werden nachfolgend noch beschrieben.

In Zusammenhang mit den Oszillogrammen gemäß Fig.2b und 2c xvird nunmehr die Funktion der Erfindung erläutert.

Analog zu Fig.Ib erkennt man in beiden Fig.2b und 2c im oberen Teil der Oszillogramme wieder den Verlauf der Spannung UA.

Es sei darauf hingewiesen, daß es sich hier um die Ausgangsspannung eines Doppelweggleichrichters handelt.

Ebenso könnte natürlich auch z.B. ein Einweggleichrichter vorgesehen sein, dessen Ausgangsspannung nur jeweils eine Halbwelle zeigt.

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Betrachtet man z.B. in Fig.2c in der unteren Bildhälfte den Verlauf des Stromes iG, so wird die Lösung gemäß der Erfindung deutlich.

Dieses Oszillogramm des Steuerstromes iG wurde bei abgeklemmter Zuleitung des Thyristors Th aufgenommen, um ein Zünden des Thyristors zu verhindern. Dieses Bild zeigt quasistationär die Verhältnisse wie sie kurz vor dem betriebsmäßigen Zünden des Thyristors im wesentlichen bestehen.

■Der Strom iG in Fig.2c besteht aus zwei Komponenten, deren · eine bekannte Komponente der aus dem Ablenkteil stammende Ansteuerimpuls ist, dessen Frequenz z.B. entsprechend dem Rückschlagimpuls im Horizöntalablenkteil rund 15 kHz beträgt. Zu.diesem höherfrequenten Ansteuerimpuls ist eine zweite, eine.Zusatzinformation addiert, wie man an dem Verlauf der Hüllkurve des Stromes iG erkennt.

Die Hüllkurve des Stromes iG erreicht stets dann ein Maximum, wenn die Anodenspannung UA ihr Minimum hat.

Die Wirkung dieser Maßnahme wird beim Betrachten der Fig.2b deutlich: >

Der Verlauf des Stromes iG ist so gewählt, daß der Thyristor Th mit Sicherheit nur dann gezündet wird, wenn das Spannungsminimum der Anodenspannung UA - also zu Beginn der Sinushalbwelle -' vorliegt.

Man sieht, der Strom iA Über den Thyristor, d.h. der Speisestrom, steigt mit dem Anwachsen der Anodenspannung UA und erreicht nur noch einen Spitzenwert von rund 18 A.

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Auf die geschilderte, erfindungsgemäße Weise wird hier durch geeignete Addition zweier zeitlich unabhängiger Informationen eine in der Elektrotechnik stets wiederkehrende Forderung verwirklicht, bei Schaltvorgängen in Wechselstromnetzen den Nulldurchgang der Spannung für das Schalten zu benutzen.

In Fig.2c ist die Breite der Hüllkurve des Stromes IQ durch die Araplitude^iPeMralrf^d¹¹!!! Welligkeit, der Hüllkurve durch die addierte Zusatzinformation.

Abweichend von der Schaltung in Fig.2a ist in Fig.3 eine Variante gezeigt, mit der ebenfalls die erfindungsgemäße Lösung schaltungstechnisch verwirklicht wird. Bezüglich der Klemmenbezeichnung wurden gleiche Ziffern wie in Fig.2a gewählt.

Hier bleibt der bekannte Widerstand R3 in seiner ursprünglichen Funktion erhalten und die Zusatzinformation wird über einen geeignet dimensionierten Kondensator zugeführt

Eine etwas aufwendigere, aber gemäß dem Lösungsprinzip gleicherweise mögliche Ausführung zeigt Fig.4a bzw. -4b. Hier wird die Zusatzinformation über einen Impulsformer iF am Ausgang des Gleichrichters GR gewonnen und der Klemme 4 zugeführt, d.h. zu dem Ansteuerimpuls addiert.

Dabei ist in Fig.4b ein Prinzipschaltbild für einen Impulsformer gezeigt.

Eine vierte Ausführungsmöglichkext zeigt Fig. 5. Hier wird ein z.B.primärsextig an die Netzwechselspannung von 220 V angeschlossener Transformator benützt, die Zusatzinformation

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mittels einer in die Zuleitung M zur Steuerelektrode des Thyristors geschalteten Sekundärwicklung zu dem Ansteuerimpuls zu addieren. ■

Allen gezeigten Beispielen ist gemeinsam, daß die Zusatzinformation aus der Speisespannung abgeleitet wird. Dadurch läßt sich die erwünschte Phasenbeziehung zwischen der Spannung UA und dem über die Steuerelektrode des Thyristors Th fließenden Steuerstrom iG - d.h. der sog. Gesamt information - am leichtesten verwirklichen. Insbesondere bleibt diese Beziehung auch dann bestehen, wenn sich die Phasenlage der Anodenspannung UA kurzzeitig ändern sollte.

Es sei aber darauf hingewiesen, daß theoretisch auch andere Lösungen für die Gewinnung der Zusatzinformationen denkbar sind.

6 Patentansprüche
3 Blatt Zeichnungen

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Claims

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Patentansprüche

°\1/ Speiseschaltung für Fernsehgeräte, die aus einer Wechselstromquelle gespeist werden, die mit einem steuerbaren Halbleiterschalter zur Unterbrechung des Speisestromes bei überlastung ausgerüstet ist und dem Halbleiterschalter ein Widerstand parallel geschaltet ist, über den der während der Anlaufphase niedrige Speisestrom fließt, wobei ein im Ablenkteil erzeugter Ansteuerimpuls der Steuerelektrode des Halbleiterschalters zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ansteuerimpuls eine Zusatzinformation addiert ist, deren Phasenlage gegenüber derjenigen der am Eingang des steuerbaren Halbleiterschalters (Th) anstehenden Wechselspannung (UA) eine Phasenverschiebung von im wesentlichen 18O° hat, daß die Gesamtamplitude des Ansteuerimpulses plus Zusatzin-' formation einen solchen zeitlichen Verlauf hat, daß ein sicheres Zünden des Halbleiterschalters (Th) zur Zeit eines Minimums der am Halbleiterschalter anstehenden Spannung erfolgt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzinformation aus dem Speisestrom abgeleitet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, bei .der am Ausgang des steuerbaren Halbleiterschalters ein aus Kondensatoren und Widerständen bestehenden Siebglied angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Steuerelektrode (4) des Halbleiterschalters (Th) und den Ausgang (3) des ersten oder eines folgenden Siebgliedes ein Widerstand (R31) geschaltet ist. (Fig.2a).
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, bei.der am Ausgang des steuerbaren Halbleiterschalter ein aus Kondensatoren und

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Widerständen bestehendes Siebglied angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet ₃ daß zwischen die Steuerelektrode (4) des Halbleiterschalters (Th) und den Ausgang (3) des ersten oder eines folgenden Siebgliedes ein Kondensator (C5) geschaltet ist. (Fig.3).
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet _? . daß zwischen die Steuerelektrode (4) des Halbleiterschalters (Th) und dessen Eingang (1) ein Impulsformer (iF) geschaltet ist.(Fig.4a). · ■
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die. Zusatzinformation an einem Transformator ansteht, dessen Primärwicklung an die Speisestromquelle angeschlossen ist und dessen Sekundärwicklung in die zur Steuerelektrode (Gate) führende.Zuleitung (4) eingeschaltet ist. (Fig.5).

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