DE3239736C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine selbstregelnde Stromversorgungs
schaltung für ein Fernsehgerät mit den im Oberbegriff des
Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Eine derartige Stromversorgungsschaltung ist aus der
DE 30 03 321 A1 bekannt. Sie arbeitet mit einem Ferroreso
nanztransformator, der einen sättigbaren Kernabschnitt hat,
auf welchem Sekundärwicklungen sitzen, die auch bei schwan
kender Eingangsspannung konstante Sekundärspannungen liefern,
sofern in diesem Kernabschnitt die Sättigungsflußdichte er
reicht wird. Auf diese Weise lassen sich konstante Betriebs
spannungen, etwa für die Ablenkschaltung, und eine konstante
Bildröhrenhochspannung erreichen. Ein solcher Transformator
ist, wenn er mit einer verhältnismäßig hohen Eingangsfrequenz,
wie der Horizontalablenkfrequenz von etwa 16 kHz, betrieben
wird, eine relativ kompakte, leichte Einheit, welche die Aus
gangsspannung selbst regelt, ohne daß relativ komplexe und
teure elektronische Regelschaltungen erforderlich sind. Um
bei der hohen Betriebsfrequenz von 16 kHz einen vernünftigen,
guten Wirkungsgrad zu erreichen, kann der magnetisierbare
Kern des Transformators aus einem magnetisierbaren Material
hohen spezifischen Widerstandes, wie Ferrit gebildet werden.
Ferritmaterialien setzen dem Stromfluß im allgemeinen einen
hohen Widerstand entgegen, so daß verhältnismäßig kleine
Wirbelstromverluste auftreten, die sonst bei der relativ
hohen Betriebsfrequenz von 16 kHz zu hoch wären. Auch die
Hystereseverluste sind relativ klein. Selbst wenn man einen
Ferritkern verwendet, können jedoch die Wirbelstromverluste
und die Hystereseverluste im Kern sowie die ohmschen Verluste,
die durch den Resonanzstrom in der mit einem Resonanzkonden
sator gekoppelten Wicklung des Ferroresonanz-Transformators
entstehen, im sättigbaren Kern einen erheblichen Anstieg der
Temperatur über die Umgebungstemperatur erzeugen.
Aus der US 40 88 942 ist ein Ferroresonanztransformator be
kannt, bei dem derjenige Transformatorschenkel, welcher die
Sekundärwicklung trägt, aus einem Material niedrigerer Sätti
gungsflußdichte als das übrige Kernmaterial besteht, so daß
dieser Kernschenkel in der Sättigung betrieben wird, also mit
der konstanten Sättigungsflußdichte, so daß auch die in der
dortigen Sekundärwicklung induzierte Spannung entsprechend
konstant ist. Ein über diese Wicklung geschalteter Resonanz
kondensator bildet mit der Sekundärwicklung einen Schwing
kreis zur Ausbildung eines Resonanzstromes, welcher so groß
ist, daß er den betreffenden Kernschenkel in die magnetische
Sättigung steuert. Das Material dieses Kernschenkels soll
außer einer möglichst niedrigen Sättigungsflußdichte geringe
Verluste und eine hohe Permeabilität haben.
Die Sättigungsflußdichte Bsat vieler magnetisierbarer Materia
lien nimmt mit zunehmender Kerntemperatur ab. Auch ist die
unterschiedliche Temperaturabhängigkeit der Sättigungsfluß
dichte bei verschiedenen Materialien bekannt, wozu auf das
Buch "Introduction to Solid State Physics" von Charles Kittel,
5. Ausgabe, Verlag Wiley, 1976, Seiten 463-465 verwiesen sei.
Bei Mangan-Zink-Ferriten kann die Sättigungsflußdichte von
etwa 4,4 Kilogauß (0,44 Tesla) bei 20°C auf 2,5 Kilogauß
(0,25 Tesla) bei 150°C absinken. Da die Ausgangshochspannung
des mit dem sättigbaren Kern arbeitenden Transformators zum
Teil vom Bsat-Wert des Kernmaterials abhängt, können einen
Anstieg der Betriebstemperatur des sättigenden Kernes und die
dadurch bedingte Verringerung von Bsat ein unerwünschtes Ab
sinken der Ausgangsspannungen zur Folge haben.
Zur Veranschaulichung der relativ großen temperaturabhängigen
Änderung der Bildröhrenhochspannung, die bei einer die Hoch
spannung erzeugenden Schaltung mit sättigendem Kern auftreten
kann, sei das Beispiel eines mit einem sättigenden Kern ent
haltenden Hochspannungstransformators betrachtet, bei dem der
gesamte Kern aus demselben Material, etwa Mangan-Zink-Ferrit,
gebildet ist und bei dem die Primärwicklung des Transforma
tors um einen im Betrieb nicht gesättigten Primärkernschenkel
und die geregelte Hochspannungs-Sekundärwicklung um einen im
Betrieb magnetisch gesättigten Sekundärkernschenkel gewickelt
sind, wie es bei der bereits erwähnten DE 30 03 321 der Fall
ist. Statt gesättigt wird im folgenden auch sättigbar gesagt.
Die Temperaturabhängigkeit der Sättigungsflußdichte Bsat
eines bestimmten Mangan-Zink-Ferrits ist in Fig. 2 durch eine
gestrichelte Kurve dargestellt. Die Curie-Temperatur Tc, bei
der Bsat des Mangan-Zink-Ferrits zu Null wird, beträgt etwa
200°C. Im Temperaturbereich von 20°C bis 100°C nimmt die
Sättigungsflußdichte von 4,4 Kilogauß auf 3,3 Kilogauß ab
oder die Abnahme von Bsat mit der Temperatur ist ΔBsat/ΔT=
13,8 Gauß/°C. Weiter und ebenso wichtig ist die spezifische
oder bruchteilige Änderung von Bsat, ΔBsat/Bsat=-0,25 im
Temperaturbereich von 20°C bis 100°C.
Die Bildröhrenhochspannung, die aus der an der Hochspannungs
wicklung des Transformators erzeugten geregelten Spannung ge
wonnen wird, ist näherungsweise proportional dem Bsat des
Kernmaterials innerhalb der Hochspannungswicklung. Die bruch
teilige Änderung der Sättigungsflußdichte ΔBsat/Bsat mit der
Temperatur ist also ein Maß für den Betrag der Bildröhren
hochspannungsänderung in Abhängigkeit von der Änderung der
Temperatur des sättigbaren Kerns. Für einen Hochspannungs
transformator mit sättigbarem Kern, der ganz aus beispiels
weise Mangan-Zink-Ferrit gebildet ist, kann eine relative
Änderung der Sättigungsflußdichte von -0,25 eine relativ
große relative Änderung ΔU/U der Bildröhrenhochspannung ver
ursachen. Wie durch die gestrichelte Kurve M in Fig. 3 dar
gestellt ist, nimmt die von einem Hochspannungstransformator
mit sättigbarem Kern gewonnene Bildröhrenhochspannung U von
32 kV bei einer Betriebstemperatur von 20°C auf eine Bild
röhrenhochspannung von 26,2 kV ab, wenn die Kerntemperatur
100°C beträgt. Dies ist eine relative Änderung ΔU/U=-0,18.
Angenommen, die Gleichgewichts-Betriebstemperatur des sättig
baren Kernteils des Ferroresonanz-Hochspannungstransformators
betrage etwa 50°C über der Umgebungstemperatur, so entspricht
ein Betriebstemperaturbereich des Kernes von 20°C bis 100°C
einem Umgebungstemperaturbereich von -30°C bis +50°C, in dem
der Fernsehempfänger arbeiten können soll. Es kann unerwünscht
sein, einen mit sättigbarem Kern arbeitenden Hochspannungs
transformator zu
verwenden, bei dem sich die Ausgangshochspannung in Abhängigkeit von
der Temperatur relativ stark ändert. Wenn nach dem Einschalten des
Empfängers ein Raster auf dem Bildschirm der Bildröhre zu erscheinen
beginnt, soll der Elektronenstrahl am Anfang und am Ende der Horizon
tal- und der Vertikalablenkung vollständig über den sichtbaren Schirm
bereich abgelenkt werden. Da bei festem Wert des Horizontal- und des
Vertikalablenkstromes die Rastergröße mit abnehmender Bildröhren
hochspannung zunimmt, kann eine prozentual große Änderung der Bild
röhrenhochspannung in Abhängigkeit von der Temperatur ein übermäßiges
Maß an Überabtastung verursachen, nachdem der Fernsehempfänger warm
geworden ist.
Alternativ zur Überabtastung kann die Rasterbreite z. B. dadurch ver
hältnismäßig konstant gehalten werden, daß man die Versorgungs
spannung B+ für die Ablenkschaltung
gleichzeitig mit der Bildröhrenhochspannung herabsetzt.
Wenn die Versorgungsspannung B+ von einer Ausgangswicklung des
sättigbaren Kernteils des Hochspannungstransformators gewonnen wird,
kann eine große prozentuale Änderung der Bildröhrenhochspannung mit
der Temperatur ernste Konstruk
tionsbeschränkungen für den Transformator bedeuten, wenn ein einwandfreier Gleichlauf
zwischen den Änderungen der Ablenkversorgungsspannung und der Bild
röhrenhochspannung ermöglicht werden soll. Wenn die Ablenkversorgungs
spannung B+ durch andere Anordnungen gewonnen wird, können relativ
komplexe und kostspielige elektronische Schaltungsanordnungen erfor
derlich werden, um den (B+)-Gleichlauf zu gewährleisten.
Hohe Bildröhrenhochspannungen, beispielsweise 30 kV, können wünschens
wert sein, um eine Wiedergabe mit hoher Helligkeit auf dem Bildröhren-
Lumineszenzschirm und kleine Fleckgröße für eine hohe Auflösung zu
erreichen. Übermäßige prozentuale Änderungen der Bildröhrenhochspan
nung im Betriebstemperaturbereich des Fernsehempfängers können am
oberen Ende des Temperaturbereiches zu einer niedrigen Bildröhren
hochspannung führen. Wie in Fig. 3, Kurve M, dargestellt ist, beträgt
die Bildröhrenhochspannung bei einer Betriebstemperatur des sättig
baren Kerns von 100°C etwa 26 kV verglichen mit
32 kV bei 20°C. Einer solchen temperaturbedingten
Verringerung der Bildröhrenhochspannung kann dadurch Rechnung ge
tragen werden, daß man den Hochspannungstransformator so auslegt,
daß er auch bei den höheren Kernbetriebstemperaturen eine Bildröhren
hochspannung von 30 kV liefert.
Wenn der Hochspannungstransformator so bemessen würde, daß er eine
Bildröhrenhochspannung von 30 kV bei einer Betriebstemperatur von
100°C des sättigbaren Kernabschnittes liefert und wenn die Umgebungstemperatur
so absinkt, daß die Gleichgewichts-Betriebstemperatur dieses
Kernabschnittes beispielsweise nur 20°C beträgt, würde die erzeugte Bildröhren
hochspannung 4 bis 6 kV größer sein als sie in Fig. 3 durch die
Kurve M dargestellt ist. Eine Bildröhrenhochspannung von 36 bis 38 kV
kann jedoch unerwünscht sein, da sich eine solche Spannung dann dem
Bildröhrenhochspannungs-Schwellenwert nähert, bei dessen Überschreiten
die von den Leuchtstoffteilchen und
anderem Material in der Bildröhre emittierte Röntgenstrahlung untragbar groß wer
den kann.
Andere Probleme können auftreten, wenn man einen Hochspannungstrans
formator mit sättigendem bzw. sättigbarem Kern verwendet, der mit einem gänzlich aus
einem Ferrit, wie Mangan-Zink-Ferrit gebildeten Kern konstruiert ist,
der eine relativ große Änderung von Bsat mit der Temperatur aufweist.
Wie durch die gestrichelte Kurve MT in Fig. 4 dargestellt ist, ist
die Temperatur des Kernes des Hochspannungstransformators unmittel
bar nach dem Einschalten des Fernsehempfängers in der Nähe des
Zeitpunkts t₀ gleich der Umgebungstemperatur von beispielsweise
25°C. Wie die gestrichelte Kurve MV zeigt, beträgt die beim Einschalten
in der Nähe des Zeitpunkts t₀ vom Hochspannungstransformator er
zeugte Bildröhrenhochspannung ungefähr 32 kV.
Nach dem Einschalten des Fernsehempfängers beginnt sich der sättigbare
Kernteil des Hochspannungstransformators zu erwärmen, bis eine
Gleichgewichts-Betriebstemperatur in der Nähe des Zeitpunkts t₁ in
Fig. 4 erreicht ist. Er wird durch induzierte Wirbel
ströme und Hystereseverluste und auch
durch eine Wärmeübertragung von der auf diesem Kernteil
sitzenden Transformatorwicklung erhitzt, in der die durch
den Resonanzkondensator verursachten zirkulierenden Ströme
fließen.
Wie durch die gestrichelte Kurve MT in Fig. 4 dargestellt
ist, wird der sich sättigende Kernteil des Ferroresonanz-
Transformators oder Transduktors um etwa 50°C über die Um
gebungstemperatur auf eine Gleichgewichts-Betriebstemperatur
von etwa 75°C aufgeheizt. Wie die gestrichelte Kurve MV
zeigt, fällt die Bildröhrenhochspannung von 32 kV beim Ein
schalten des Fernsehempfängers auf etwa 26 kV beim Erreichen
der Gleichgewichts-Betriebstemperatur im Zeitpunkt t₁ ab.
Eine solche relativ große Änderung der Bildröhrenhochspannung
zwischen dem Einschalten des Empfängers und dem Erreichen der
Gleichgewichts-Betriebstemperatur kann unerwünscht sein.
In der GB 20 82 807 A wird vorgeschlagen, einen Lithiumferrit
oder substituierten Lithiumferrit als Kernmaterial für einen
sättigbaren Reaktor, Transduktor oder Transformator mit sät
tigbarem Kern zu verwenden. Lithiumferrit hat, wenn er rich
tig hergestellt ist, bei Verwendung in einer mit sättigendem
Magnetkern arbeitenden selbstregelnden Leistungsversorgung
den Vorteil, daß die prozentuale Änderung der Sättigungsfluß
dichte pro Grad Celsius verhältnismäßig klein ist, so daß
sich eine relativ temperaturstabile Ausgangsspannung ergibt.
Die Aufgabe der Erfindung liegt in der Angabe von Maßnahmen,
welche eine Optimierung jeweils des sättigbaren und des nicht
sättigbaren Kernteils erlauben im Sinne niedriger Gesamtver
luste und hoher Temperaturstabilität der geregelten Ausgangs
spannung.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des An
spruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine selbst
regelnde Transduktor-Stromversorgungsschaltung, bei der ein
verhältnismäßig temperaturstabiles sättigbares Kernmaterial
verwendet wird, während gleichzeitig eine beträchtliche
Flexibilität bei der Konstruktion hinsichtlich anderer Para
meter, die mit dem sättigenden Kernteil nicht direkt in
Zusammenhang stehen, gewährleistet ist.
Die erfindungsgemäße Stromversorgungsschaltung enthält einen
sättigbaren Reaktor oder Transduktor mit einem magnetisier
baren Kern und einer auf dem Kern angeordneten Ausgangswick
lung. Ein Erregungsstrom für den sättigbaren Reaktor wird von
einer Eingangsspannungsquelle geliefert und erzeugt im magne
tisierbaren Kern einen Magnetfluß, der mit der Ausgangswick
lung verkettet ist und dadurch in dieser eine Ausgangsspan
nung alternierender Polarität erzeugt. Mit einer auf dem
magnetisierbaren Kern angeordneten Wicklung ist eine Kapazi
tät gekoppelt, um in dem der Ausgangswicklung zugeordneten
Kernabschnitt einen Magnetfluß zu erzeugen. Der unter Mitwir
kung der Kapazität erzeugte Magnetfluß hilft mit, den zuge
hörigen Kernabschnitt magnetisch zu sättigen, um die Ausgangs
wechselspannung zu regeln. Ein anderer Kernabschnitt des
magnetisierbaren Kernes wird in einem im wesentlichen linea
ren Bereich der B-H-Charakteristik oder Hysteresisschleife
des Materials dieses Kernabschnittes betrieben. Für das
magnetisierbare Material des magnetisch sättigenden Kernab
schnittes wird ein Material gewählt, das in dem Bereich der
Temperaturen, die in diesem Kernabschnitt während des Be
triebes der Stromversorgungsschaltung auftreten, eine klei
nere spezifische Änderung der Sättigungsflußdichte aufweist
als das Material des im linearen Bereich betriebenen Kern
abschnittes.
Das magnetisierbare Material des magnetisch sättigbaren Kernabschnittes
kann beispielsweise in vorteilhafter Weise aus einem Lithiumferrit
bestehen, während das Material des Abschnittes des Kerns, der im
linearen Bereich arbeitet, aus einem anderen Ferrit als Lithiumferrit,
wie Mangan-Zink-Ferrit bestehen kann. Viele Lithiumferrite haben
höhere Curie-Temperaturen als Mangan-Zink-Ferrite. Bei zwei ver
schiedenen Ferriten, deren Sättigungsflußdichtewerte bei einer vor
gegebenen Betriebstemperatur, beispielsweise 70°C, nicht sehr ver
schieden sind, hat im allgemeinen der Ferrit mit der höheren Curie-
Temperatur eine kleinere spezifische oder relative Änderung von
Bsat für einen typischen sättigenden Transformator-Kernabschnitt, der
in einem Temperaturbereich von beispielsweise 20°C bis 100°C arbeitet.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Fernsehempfänger-Ablenk- und Hochspannungs-Leistungs
versorgung gemäß der Erfindung;
Fig. 2 bis 5 Kurven, die der Funktion der Leistungsversorgung ge
mäß Fig. 1 zugeordnet sind; und
Fig. 6 und 7 alternative Kernkonfigurationen für den Transformator
gemäß Fig. 1.
In Fig. 1 liefert eine Ablenk- und Hochspannungs-Versorgungsschaltung
10 geregelte, niedrige Versorgungsgleichspannungen an Klemmen 71-75
für verschiedene Fernsehempfänger-Lastkreise einschließlich einer
Ablenkversorgungsspannung B+ an der Klemme 73 für eine Zeilenablenk
generator 45. Die Versorgungsschaltung 10 liefert ferner eine ge
regelte Bildröhrengleichhochspannung oder Beschleunigungspotential
für eine Klemme U einer nicht dargestellten Fernsehempfänger-Bild
röhre.
Eine Spannungsquelle 11 erzeugt eine ungeregelte Eingangswechsel
spannung Va an einer Primärwicklung 20a eines Transformators 20 mit
sättigbarem Kern. Die Spannungsquelle 11 enthält einen Wechselrich
ter 22, der mit den Endklemmen der Transformator-Primärwicklung 20a
und einer Gleichspannungseingangsklemme 21 gekoppelt ist, die mit
einem Mittelabgriff der Primärwicklung 20a gekoppelt ist. Der Wechsel
richter 22 kann mit der Zeilenablenkfrequenz 1/TH betrieben werden,
um die alternierende Eingangsspannung Va in derselben Frequenz sich
wiederholend zu erzeugen, oder der Wechselrichter 22 kann mit einer
Frequenz betrieben werden, die größer ist als die Zeilenablenkfre
quenz, um die Größe des Transformators als Ganzes zu verringern.
Die Primärwicklung 20a des Transformators 20 ist um einen Primär-
Kernabschnitt oder -Schenkel 120a eines magnetisierbaren Kernes 120
gewickelt. Sekundär-Ausgangswicklungen 20b-20f sind auf einem
gegenüberliegenden Schenkel oder Sekundär-Kernabschnitt 120b angeord
net und um diesen gewickelt. Die Eingangswechselspannungsquelle 11
erzeugt einen Erregungsstrom in der Primärwicklung 20a. Der Erregungs
strom erzeugt einen sich ändernden magnetischen Fluß im magnetisier
baren Kern 120. Der sich ändernde Magnetfluß, der mit den Sekundär-
Ausgangswicklungen 20b-20f verkettet ist, induziert in diesen Aus
gangsspannungen alternierender Polarität.
Um die Sekundärspannungen an den Ausgangswicklungen 20b-20f gegen
Änderungen der Eingangsspanung Va und gegen Änderungen der Belastung
der Ausgangswicklungen zu stabilisieren oder zu regeln, wird der
Sekundär-Kernabschnitt 120b, der den Ausgangswicklungen zugeordnet
ist, während jedes Polaritätsintervalles der Ausgangsspannung
alternierender Polarität im wesentlichen magnetisch gesättigt. Über
eine der Ausgangswicklungen, beispielsweise die Ausgangswicklung 20f,
ist ein Resonanzkondensator 55 geschaltet, um in Verbindung mit der
verteilten Kapazität der Wicklung 20f einen zirkulierenden oder
Resonanszstrom in der Wicklung 20f zu erzeugen, welcher seinerseits
einen Magnetfluß liefert, der zur magnetischen Sättigung des Sekundär-
Kernteiles mithilft. Alternativ kann ein Resonanzkondensator 55 auch
über eine andere Sekundärwicklung, wie die Wicklung 20d geschaltet
sind. Um weiter mitzuhelfen, einen im wesentlichen gesättigten sekun
dären Kernteil 120b zu schaffen, kann die Querschnittsfläche des
sekundären Kernteils 120b verhältnismäßig klein und im Vergleich zur
Querschnittsfläche des Primär-Kernteils 120a eine verringerte Quer
schnittsfläche aufweisen.
Die geregelte Ausgangswechselspannung an der Sekundärwicklung 20b
wird durch eine Diode 24 gleichgerichtet und durch einen Kondensator
25 geglättet, um eine geregelte Versorgungsgleichspannung von z. B.
+23 V, an der Klemme 71 bereitzustellen. Zwischen die Wicklung 20b
und die Diode 24 ist ein Strombegrenzungswiderstand 23 geschaltet.
Die Versorgungsgleichspannung von +23 V speist Verbraucher oder
Lastkreise im Fernsehempfänger, wie die Vertikalablenkschaltung und
die Tonschaltung, die in Fig. 1 zusammen durch einen Widerstand R3
dargestellt sind.
Die Anode einer 10-V-Zenerdiode 31 ist mit einer Speiseklemme 75 ge
koppelt, um an dieser eine Versorgungsgleichspannung von -10 V zu
erzeugen. Der Zenerdiode 31 ist ein Filterkondensator 29 parallelge
schaltet. Die Vorspannung der Zenerdiode 31 wird dadurch bewirkt,
daß man die Anode der Zenerdiode über einen Widerstand 28, eine
Diode 27 und einen Widerstand 23 mit der Sekundär-Ausgangswicklung
20b koppelt, wobei die Kathode der Diode 27 mit dem Widerstand 23
gekoppelt ist. Die Versorgungsgleichspannung von -10 V kann dazu
verwendet werden, eine Niveauverschiebungs-Gleichspannung für die
Tuner-, Hochfrequenz- und Verstärkungsregelschaltungen zur Verfügung
zu stellen.
Die Heizfäden für die Kathoden der Farbbildröhre des Fernsehempfängers
werden durch die Spannung an der Sekundär-Ausgangswicklung 20c ge
speist.
Die geregelte Spannung an der Sekundär-Ausgangswicklung 20d wird
durch eine Diode 34 gleichgerichtet und durch einen Kondensator 35
geglättet, um an einer Klemme 72 eine geregelte Gleichspannung von
z. B. +210 V zu erzeugen. Zwischen die Wicklung 20d und die Diode 34
ist ein Strombegrenzungswiderstand 33 geschaltet. Die Versorgungs
gleichspannung von +210 V speist Fernsehempfänger-Lastkreise wie die
Bildröhren-Treiberschaltungen, die in Fig. 1 insgesamt als Wider
stand R1 dargestellt sind.
Die an der Sekundär-Ausgangswicklung 20e entwickelte geregelte Span
nung wird durch eine Diode 38 gleichgerichtet und durch einen Konden
sator 39 geglättet, um an einer Klemme 73 geregelte Versorgungsgleich
spannung von beispielsweise +123 V zu erzeugen. Mit der Klemme 73 ist
ein Spannungsteiler, der Widerstände 41 und 42 enthält, gekoppelt,
der die Spannung von +123 V auf eine Gleichspannung von +55 V an
einer Klemme 74, der Verbindung zwischen den Widerständen 41 und 42,
herabteilt. Die Versorgungsgleichspannung von +55 V dient zur Speisung
einer Verbraucherschaltung im Fernsehempfänger wie der Vertikalrück
laufschaltung, die in Fig. 1 durch einen Widerstand R2 dargestellt
ist.
Die Spannung an der Versorgungsklemme 73 dient auch als geregelte
Ablenkversorgungsspannung B+ für einen Horizontalablenkgenerator 45.
Der Horizontalablenkgenerator 45 ist mit der (B+)-Klemme 73 über eine
Transformator-Drossel 44 gekoppelt. Der Ablenkgenerator 45 enthält
einen Zeilenendtransistor 48, eine Dämpferdiode 49, einen Rücklauf
kondensator 50 und eine Reihenschaltung aus einer Zeilenablenk
wicklung 46 und einem S-Formungs- oder Hinlauf-Kondensator 51. Durch
ein periodisches, zeilenfrequentes Schalten des Zeilenendtransistors
48 wird in der Ablenkwicklung 46 ein Zeilenablenkstrom erzeugt.
Eine zeilenfrequente Steuerspannung für das erforderliche periodische
Schalten des Endtransistors 48 wird an einer Wicklung 20g erzeugt,
die magnetisch eng mit der Primärwicklung 20a gekoppelt ist. Die
Steuerspannung an der Wicklung 20g wird der Basis des Transistors 48
über einen Strombegrenzungswiderstand 53 und eine Schwingungsformungs
schaltung 54 zugeführt.
Zur Zeilensynchronisation des Ablenkgenerators 45 wird Horizontalab
lenkungsinformation in Form von Rücklaufimpulsen 52, die am Kollektor
des Endtransistors 48 auftritt, über die Transformator-Drossel 44
einem Frequenzregelteil eines Zeilenoszillators 47 zugeführt. Dem
Frequenzregelteil des Zeilenoszillators 47 werden ferner Zeilen
synchronisierimpulse 40 von einer Klemme 70 zugeführt. Das Ausgangs
signal des Zeilenoszillators 47 ist ein zeilenfrequentes Signal 43,
welches bewirkt, daß die Rücklaufimpulse 52 hinsichtlich Phase und
Frequenz mit der Zeilensynchronisierimpulsen 40 synchronisiert sind.
Das zeilenfrequente Signal 43 wird dem Wechselrichter 22 über eine
Signalleiter 36 zugeführt, um das Arbeiten des Wechselrichters mit
dem Schalten des Zeilenendtransistors 48 zu synchronisieren.
Die Sekundär-Ausgangswicklung 20f dient als Hochspannungswicklung des
Transformators 20. Die mit einem Punkt bezeichnete Klemme der Hoch
spannungswicklung 20f ist mit einer Hochspannungsgleichrichteran
ordnung gekoppelt, die eine verdreifachende Hochspannungsverviel
facherschaltung 56 enthält. Der anderer Anschluß der Wicklung 20f ist
mit einer Klemme BL gekoppelt, der Eingangsklemme einer nicht darge
stellten, konventionellen Strahlstrombegrenzungsschaltung. Mit der
Klemme BL ist ein Filterkondensator 62 gekoppelt. Die Verdreifachungs
schaltung 56 enthält Dioden 57-59 und Kondensatoren 60, 61. Die Dioden
57 und 59 leiten während des Intervalles, indem der mit dem Punkt
bezeichnete Anschluß der Wicklung 20f bezüglich des anderen
Anschlusses ist, wobei der Kondensator 60 und die Kapazität der mit
der Klemme U gekoppelten, nicht dargestellten Hochspannungselektrode
der Bildröhre aufgeladen werden. Während des Intervalles entgegenge
setzter Polarität leitet die Diode 58, wobei der Kondensator 61 ge
laden wird.
Zwischen die Verbindung der Dioden 57 und 58 einerseits und die
Klemme BL andererseits ist ein Spannungsteiler geschaltet, der Wider
stände 63-67 enthält. Der Widerstand 64 ist ein Potentionmeter, dessen
Schleifer über einen Widerstand 68 mit einer Klemme F verbunden ist,
an der eine mittlere Hochspannung für die Fokussierelektrode der
Bildröhre zur Verfügung steht. In entsprechender Weise ist ein Schlei
fer des Widerstandes 66 über einen Widerstand 69 mit einer Klemme S
gekoppelt, über die der Schirmgitterelektrode der Bildröhre eine
Schirmgitterspannung zugeführt wird.
Während jedes Polaritätsintervalles oder jeder Halbwelle der an den
Sekundär-Ausgangswicklungen 20b-20f entstehenden Spannungen alternie
render Polarität wird der sekundäre Kernteil 120b magnetisch im
wesentlichen gesättigt. Der magnetische Arbeitspunkt des magnetisier
baren Materials des sekundären Kernteiles 120b durchläuft also wäh
rend jedes Zyklus der Ausgangsspannungen alternierender Polarität
fast die ganze B-H-Schleife, die für das magnetisierbare Material
des Kernabschnittes 120b charakteristisch ist. Die Hysterese- und
Wirbelstromverluste, die bei jedem Durchlauf auftreten, bewirken eine
Erwärmung des sättigenden Kernabschnittes 120b. Dieser Kernabschnitt
wird außerdem noch durch eine Wärmeübertragung von der Ausgangswick
lung 20f erwärmt, die ihrerseits durch die ohmschen Verluste erwärmt
wird (I²R-Erwärmung), welche durch die in ihr fließenden Resonanzströme
erzeugt werden.
Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines zwei
verschiedene Materialien enthaltenden magnetisierbaren Kernes in
einer ferroresonanten Hochspannungs-Leistungsversorgung. Ein geeigne
tes magnetisierbares Material für den Sekundär-Kernabschnitt 120b des
ferroresonanten Hochspannungstransformators 20 ist ein Lithiumferrit
mit Zusatz von Wismutoxid, der hier kurz als Lithium-Wismut-Ferrit
bezeichnet werden soll. Ein solcher Ferrit ist aus GB 20 82 807 A,
veröffentlicht am 10. März 1982, bekannt. Ein geeignetes magnetisier
bares Material für den Primär-Kernabschnitt 120a ist ein Mangan-
Zink-Ferrit.
Die ausgezogene Kurve in Fig. 2 zeigt die Abhängigkeit der Sättigungs
flußdichte Bsat eines Lithium-Wismut-Ferrits von der Temperatur, z. B.
des bekannten Lithium-Wismut-Ferrits, der, wie erwähnt, in
GB 20 82 807 A beschrieben ist. Wie Fig. 2 zeigt, ist für Lithium-
Wismut-Ferrit die Änderung von Bsat in Abhängigkeit von der Tempe
ratur, ΔBsat/ΔT=-1,88 Gauß/°C im Temperaturbereich von 20°C bis
100°C. Im Gegensatz hierzu hat Mangan-Zink-Ferrit ein größeres
ΔBsat/ΔT=-13,8 Gauß/°C im gleichen Temperaturbereich. Weiterhin
ist die Curie-Temperatur TC von Lithium-Wismut-Ferrit viel höher als
die von Mangan-Zink-Ferrit. Lithium-Wismut-Ferrit hat eine Curie-
Temperatur von etwa 600°C, während Mangan-Zink-Ferrit eine Curie-
Temperatur TC von etwa 200°C hat. Im allgemeinen hat bei zwei ver
schiedenen Ferriten der mit einer wesentlich höheren Curie-Temperatur
auch eine kleinere spezifische oder bruchteilige Änderung von Bsat
mit der Temperatur in einem typischen Betriebsbereich 100°C.
So ist beispielsweise bei Lithium-Wismut-Ferrit, der eine Curie-
Temperatur von etwa 600°C hat, die Änderung von Bsat in Abhängigkeit
von der Temperatur, ΔBsat/ΔT, im Temperaturbereich von 20°C bis
100°C viel kleiner als bei Mangan-Zink-Ferrit, der eine niedrigere
Curie-Temperatur von nur etwa 200°C hat. Aus den in Fig. 2 darge
stellten Kurven läßt sich errechnen, daß die Änderung der Sättigungs
flußdichte in Abhängigkeit von der Temperatur, ΔBsat/ΔT für Lithium-
Wismut-Ferrit 7,3mal kleiner ist als die von Mangan-Zink-Ferrit.
Da Lithium-Wismut-Ferrit einen temperaturstabileren Bsat-Wert hat,
ist die bruchteilige Änderung oder der Temperaturkoeffizient ΔBsat/
Bsat in einem typischen Temperaturbereich von 20°C bis 100°C auch
erheblich kleiner als die von Mangan-Zink-Ferrit im gleichen Tempe
raturbereich, wenn auch die tatsächlichen Größen der Sättigungsfluß
dichte in diesem Temperaturbereich für Lithium-Wismut-Ferrit kleiner
als die für Mangan-Zink-Ferrit sind. Wie aus den in Fig. 2 darge
stellten Kurven errechnet werden kann, ist der Temperaturkoeffizient
der Sättigungsflußdichte ΔBsat/Bsat=-0,053 für Lithium-Wismut-Ferrit
und ΔBsat/Bsat=-0,25 für Mangan-Zink-Ferrit. Die bruchteilige Än
derung von Bsat ist für Lithium-Wismut-Ferrit also 4,7mal kleiner
als die für Mangan-Zink-Ferrit.
Bei dem Hochspannungstransformator 20 mit sättigendem Kern besteht im
Temperaturbereich von 20°C bis 100°C ein enger Zusammenhang zwischen
der bruchteiligen Änderung ΔU/U der Bildröhrenhochspannung an der
Klemme U und der bruchteiligen Änderung ΔBsat/Bsat der Sättigungs
flußdichte. Die kleine bruchteilige Änderung der Sättigungsfluß
dichte, die dem Lithium-Wismut-Ferrit eigen ist, macht diesen Ferrit
daher besonders geeignet als magnetisierbares Materila für den sekun
dären Kernabschnitt 120b des Hochspannungstransformators 20. Die
ausgezogene Kurve L in Fig. 3 zeigt die Änderung ΔU/U der Bildröhren
hochspannung eines Fernsehempfängers im Temperaturbereich von 20°C
bis 100°C, wenn die erfindungsgemäße Schaltung gemäß Fig. 1 verwendet
wird, bei der das magnetisierbaren Material des sekundären Kernteils
120b, z. B. aus Lithium-Wismut-Ferrit, gebildet ist, während aus den
unten noch zu erläuternden Gründen der primäre Kernabschnitt 120a,
z. B. ausch Mangan-Zink-Ferrit, gebildet ist. Wie die Kurve L in Fig. 3
zeigt, gilt für die spezifische Änderung der Bildröhrenhochspannung
in einem typischen Arbeitsbereich von 20°C bis 100°C des sekundären
Kernabschnittes ΔU/U=-0,035. In einem Temperaturbereich von 80°C
ändert sich die Bildröhrenhochspannung also nur um etwa 3,5%.
Im Gegensatz hierzu ist bei einem ähnlich aufgebauten Hochspannungs
transformator mit sättigbarem Kern, der jedoch aus einem einheitlichen
Kernmaterial, z. B. Mangan-Zink-Ferrit, gebildet ist, die spezifische
Änderung der Bildröhrenhochspannung im Temperaturbereich von 20°C
bis 100°C wesentlich höher. Für einen Transformator mit einem Kern
aus einem einzigen Material gilt die oben bereits erwähnte Kurve M
in Fig. 3, d. h. daß die bruchteilige oder spezifische Änderung der
Bildröhrenhochspannung etwa -0,18 ist, also etwa das Fünffache der
Änderung der Bildröhrenhochspannung bei dem Zweimaterialkern-Trans
formator 20 gemäß Fig. 1.
Durch Verwendung eines Zweimaterialkerns für den Hochspannungs
transformator 20, bei dem der sekundäre Kernabschnitt aus einem Ma
terial mit temperaturstabilerer Sättigungsflußdichte gebildet ist,
wie einem Lithium-Wismut-Ferrit, tritt also eine kleinere prozentuale
oder bruchteilige Verringerung der Bildröhrenhochspannung zwischen
dem anfänglichen Einschalten des Fernsehempfängers bis zum Erreichen
der Gleichgewichtstemperatur im sättigenden sekundären Kernabschnitt
ein. Die Kurve LV in Fig. 4 zeigt die Abhängigkeit der Bildröhren
hochspannung von der Zeit nach dem Einschalten des Fernsehempfängers
für eine Zweimaterialkern-Ferroresonanz-Hochspannungstransformator
20 (Fig. 1) gemäß der Erfindung, bei dem das Material des sättigen
den sekundären Kernabschnittes Lithium-Wismut-Ferrit und das Material
des primären Kernabschnittes Mangan-Zink-Ferrit ist.
Im Zeitpunkt t₀, fast unmittelbar nach dem Einschalten des Fernseh
empfängers, beträgt die Bildröhrenhochspannung etwa 31,5 kV. Diese
Spannung sinkt nur um einen kleinen Betrag ab, während sich der
sättigende sekundäre Kernabschnitt erwärmt und wenn sich im Zeit
punkt t₁ die Gleichgewichtstemperatur im sekundären Kernabschnitt
eingestellt hat, ist die Bildröhrenhochspannung etwa 30,5 kV.
Ein Einmaterial-Ferroresonanz-Hochspannungstransformatorkern aus
z. B. Mangan-Zink-Ferrit, der so konstruiert ist, daß er beim Ein
schalten des Fernsehempfängers etwa die gleichen Ausgangsspannungen
liefert, wie der oben erwähnte Zweimaterialkern-Transformator,
liefert dagegen in Abhängigkeit von der Zeit ab dem Einschalten eine
Bildröhrenhochspannung, wie sie durch die ebenfalls bereits erwähnte
gestrichelte Kurve MV in Fig. 4 dargestellt ist. Beginnend nach dem
Einschalten des Fernsehempfängers mit etwa der gleichen Bildröhren
hochspannung im Zeitpunkt t₀, liefert der Einmaterialkern-Hochspan
nungstransformator eine erheblich niedrigere Bildröhrenhochspannung
von nur 28 kV, wie im Zeitpunkt t₁ die Gleichgewichts-Betriebstempe
ratur erreicht ist.
Man beachte ferner, daß der Abfall der Bildröhrenhochspannung zwischen
dem Einschalten und dem Erreichen der Gleichgewichtstemperatur bei
dem vorliegenden Zweimaterialkern-Hochspannungstransformator kleiner
ist, obwohl die Gleichgewichtstemperatur des sättigenden sekundären
Kernteiles des Zweimaterialkern-Transformators, wie die Kurve LT in
Fig. 4 zeigt, höher ist als bei einem Einmaterialkern-Transformator
mit einem Kern aus Mangan-Zink-Ferrit. Wie aus Fig. 4 ersichtlich
ist, beträgt die Gleichgewichts-Betriebstemperatur im Zeitpunkt t₁
beim Zweimaterialkern-Transformator 140°C, während sie beim Ein
materialkern-Transformator niedriger, nämlich nur etwa 75°C ist.
Trotzdem also der Zweimaterialkern-Transformator eine höhere Gleich
gewichts-Betriebstemperatur hat, ist bei ihm die prozentuale Änderung
der Bildröhrenhochspannung zwischen dem Einschalten des Fernseh
empfängers und dem Erreichen der Gleichgewichts-Betriebstemperatur
geringer.
Die höhere Gleichgewichts-Betriebstemperatur beim Zweimaterialkern-
Transformator kann ihre Ursache darin haben, daß in einem Lithium-
Wismut-Ferritmaterial beim Durchlaufen der zugehörigen größeren
B-H-Schleife größere Ummagnetisierungsverluste auftreten. Die Kurve
BHL in Fig. 5 zeigt die Haupt-Hystereseschleife von Lithium-Wismut-
Ferrit gemessen bei 15,75 kHz und einer Gleichgewichts-Betriebs
temperatur von 80°C. Die Sättigungsflußdichte Bsat beträgt etwa
0,26 Tesla (2,6 Kilogauß), wobei willkürlich angenommen wurde, daß
die Sättigungsflußdichte bei einer Magnetisierungskraft H von
25 Oersted erreicht ist. Die Koerzitivfeldstärke Hc von Lithium-
Wismut-Ferrit ist 1,0 Oersted. Die Kurve BHM zeigt die Haupt-
Hystereseschleife von Mangan-Zink-Ferrit. Die Sättigungsflußdichte
von Mangan-Zink-Ferrit beträgt etwa 0,36 Tesla (3,6 Kilogauß), wobei
willkürlich angenommen worden ist, daß die Sättigungsflußdichte bei
einer Magnetisierung H von 25 Oersted erreicht ist. Die Koerzitiv
feldstärke Hc von Mangan-Zink-Ferrit ist 0,17 Oersted, also etwa
sechsmal kleiner als die von Lithium-Wismut-Ferrit.
Die von der Haupt-Hystereseschleife eines vorgegebenen magnetisier
baren Materials eingeschlossene Fläche stellt die pro Volumeneinheit
auftretenden Hysterese- und Wirbelstromverluste dar, die im Material
bei jedem zyklischen Durchlaufen der Hystereseschleife auftreten.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, treten bei Lithium-Wismut-Ferrit
größere Verluste pro Volumeneinheit auf als bei Mangan-Zink-Ferrit.
Bei dem Zweimaterialkern-Ferroresonanz-Hochspannungstransformator 20,
in dem Lithium-Wismut-Ferrit als sättigendes sekundäres Kernmaterial
verwendet wird, treten also größere Verluste pro Volumeneinheit des
Materials auf als bei einem ähnlich konstruierten Transformator mit
Mangan-Zink-Ferrit als einzigem Kernmaterial, der etwa die gleichen
Ausgangsspannungen liefert.
Ein weiterer Faktor, der zu den größeren Verlusten des Zweimaterial
kern-Transformators beiträgt, besteht darin, daß Lithium-Wismut-
Ferrit eine niedrigere Sättigungsflußdichte Bsat hat als Mangan-
Zink-Ferrit, so daß beim Zweimaterialkern-Transformator ein Sekundär-
Kernabschnitt größerer Querschnittsfläche benötigt wird, verglichen
mit dem eines Einmaterialkern-Transformators mit Mangan-Zink-Ferrit
als Kernmaterial, der etwa die gleiche Anzahl von Ausgangswicklungs
windungen aufweist. Um gleiche Ausgangsspannungen zu erhalten, muß
der Zweimaterialkern-Transformator, bei dem Lithium-Wismut-Ferrit
als sättigendes Sekundär-Kernmaterial verwendet wird, einen größeren
Querschnitt und damit ein größeres Volumen haben als ein Einmaterial
kern-Transformator mit Mangan-Zink-Ferritkern, wobei vorausgesetzt
ist, daß bei beiden Kernen die Länge des sekundären Kernschenkels
gleich ist. Bei Vergrößerung des Volumens nimmt jedoch die Oberfläche
nicht im gleichen Maße zu, die für die Kühlung durch Strahlung oder
Konvektion verantwortlich ist. Infolge des höheren Volumens kann sich
daher beim Zweimaterialkern-Transformator eine höhere Gleichgewichts-
Betriebstemperatur einstellen.
Trotz der höheren Gleichgewichts-Betriebstemperatur in einem Zwei
materialkern-Ferroresonanz-Hochspannungstransformator mit z. B. Lithium-
Wismut-Ferrit als Material für den sättigenden sekundären Kernteil
ist nichtsdestoweniger die prozentuale Änderung von Bsat und der
Bildröhrenhochspannung immer noch kleiner als bei einem vergleichbar
konstruierten Transformator, dessen Kern aus nur einem Material, wie
Mangan-Zink-Ferrit besteht.
Eine vorteilhafte Eigenschaft des Erfindungsgegenstandes besteht in
der höheren Flexibilität, die sich bei der Konstruktion eines
Ferroresonanz- oder Transduktor-Hochspannungstransformators ergibt,
wenn man zwei verschiedene magnetisierbare Materialien für den
primären Kernabschnitt 120a und den sekundären Kernabschnitt 120b
verwendet. Das magnetisierbare Material für den sekundären Kernab
schnitt kann so gewählt werden, daß sich die vorteilhafte Eigenschaft
einer verhältnismäßig temperaturstabilen Sättigungsflußdichte ergibt.
Da andererseits der primäre Kernabschnitt 120a im linearen Bereich
der Hysteresekurve des Materials betrieben wird, ist die Temperatur
stabilität der Sättigungsflußdichte kein wesentlicher Faktor bei der
Wahl des Materials für den primären Kernabschnitt.
Faktoren, die bei der Wahl des magnetisierbaren Materials für den
primären Kernabschnitt in Betracht gezogen werden sollen, sind rela
tiv niedrige Hysterese- und Wirbelstromverluste, um einen hohen
Transformator-Wirkungsgrad zu erreichen, und eine verhältnismäßig
hohem Permeabilität, um die ohmschen Verluste in der Primärwicklung
20a und den Ausgangsschaltelementen des Wechselrichters 22
gering zu halten.
Dadurch, daß man erfindungsgemäß einen Magnetkern mit Teilen aus
unterschiedlichen Materialien verwendet, kann für den primären
Kernteil ein Material, wie Mangan-Zink-Ferrit, gewählt werden, das
verhältnismäßig niedrige Verluste und eine hohe Permeabilität hat,
während für den sättigenden sekundären Kernteil ein Material gewählt
werden kann, wie Lithium-Wismut-Ferrit, das relativ temperaturstabile
Ausgangsspannungen ergibt.
Dadurch, daß man für den Kern zwei verschiedene Materialien verwendet,
enthält der größere Teil des Kernes den primären Kernabschnitt 120a
und kann aus einem relativ preiswerten Material gebildet werden,
während der sättigende sekundäre Kernabschnitt 120b aus einem Mate
rial mit einer temperaturstabilen Sättigungsflußdichte hergestellt
werden kann, auch wenn dieses Material teuerer ist als das Material
für den primären Kernabschnitt.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Trans
formatorkern 120 aus zwei Stücken, einem C-förmigen Kernstück für
den primären Kernabschnitt 120a, und einem geraden, streifenartigen,
I-förmigen Kernteil für den sättigenden sekundären Kernabschnitt 120b.
Die Ausgangswicklungen 20b-20f können auf einen isolierenden Spulen
körper gewickelt werden und der streifenförmige Kernteil 120b kann
dann durch das Loch des Spulenkörpers gesteckt werden, bevor man die
beiden Kernteile zusammensetzt. Die Primärwicklung 20a wird jedoch
direkt auf den mittleren Teil des C-förmigen Kernteils gewickelt,
wobei man zwischen die erste Wicklungslage und den C-förmigen Kern
teil sowie zwischen die verschiedenen Wicklungslagen jeweils isolie
rende Schichten einfügen will.
Fig. 6 zeigt eine Konstruktion für den Kern 120, bei der auch die
Primärwicklung 20a auf einen isolierenden Spulenkörper gewickelt
werden kann. Der Kern 120 gemäß Fig. 6 besteht aus drei Stücken.
Zwei L-förmige Kernstücke bilden den primären Kernabschnitt und ein
längliches plattenförmiges Stück bildet den sekundären Kernabschnitt.
Bevor der dreiteilige Kern 120 montiert wird, werden entsprechende
Schenkel der L-förmigen Kernteile in die entgegengesetzten Enden des
Primärwicklungs-Spulenkörpers eingesetzt.
Fig. 7 zeigt eine Abwandlung der dreistückigen Kernkonstruktion gemäß
Fig. 6, bei der die L-förmigen Kernstücke am Ende eines Schenkels
jeweils eine Nut oder Ausnehmung haben, die den plattenförmigen
Kernteil aufnehmen. Um die drei Teile des Kerns gemäß Fig. 7
nach dem Einsetzen in die Spulenkörper zu montieren, wird ein Kunst
stoffstreifen um alle drei Teile gewickelt und angezogen, wodurch
die Teil effektiv zu einer Einheit vereinigt werden.
Kern 120:
C-I-Kern mit einer Fensterlänge von 4,45 cm und einer Fensteraufbauhöhe von 21 mm. Der C-förmige Kernteil 120a enthält zwei L-förmige Stücke. Die Querschnittsfläche der Mitte des primären Kernabschnitts 120a beträgt 2,08 cm². Die Abmessungen des I-förmigen sekundären Kernteils 120b sind: Länge 6,51 cm, Breite 1,59 cm und Dicke 3,68 mm.
C-I-Kern mit einer Fensterlänge von 4,45 cm und einer Fensteraufbauhöhe von 21 mm. Der C-förmige Kernteil 120a enthält zwei L-förmige Stücke. Die Querschnittsfläche der Mitte des primären Kernabschnitts 120a beträgt 2,08 cm². Die Abmessungen des I-förmigen sekundären Kernteils 120b sind: Länge 6,51 cm, Breite 1,59 cm und Dicke 3,68 mm.
Primärwicklung 20a:
Gewickelt auf einen isolierenden Spulenkörper mit einem Innendurchmesser von 1,83 cm, einem Außendurch messer von 2,22 cm und einer Länge von 3,8 cm. Die Wick lung 20a enthält drei Lagen aus insgesamt 200 Windungen von 0,5106 mm dickem Kupferlackdraht, bifilar gewickelt und mit einem Mittelanschluß; die Wicklungslänge betrug 3,02 cm.
Gewickelt auf einen isolierenden Spulenkörper mit einem Innendurchmesser von 1,83 cm, einem Außendurch messer von 2,22 cm und einer Länge von 3,8 cm. Die Wick lung 20a enthält drei Lagen aus insgesamt 200 Windungen von 0,5106 mm dickem Kupferlackdraht, bifilar gewickelt und mit einem Mittelanschluß; die Wicklungslänge betrug 3,02 cm.
Wicklung 20g:
Eine einzige Windung aus 0,5106 mm dickem Kupferlackdraht, die auf ein Ende der Wicklung 20a aufgebracht ist.
Eine einzige Windung aus 0,5106 mm dickem Kupferlackdraht, die auf ein Ende der Wicklung 20a aufgebracht ist.
Hochspannungswicklung 20f:
Gewickelt auf einen isolierenden Spulen körper mit einem Innendurchmesser von 3,18 cm und einem Außendurchmesser von 4,6 cm. Die Wicklung 20f enthält insgesamt 4000 Windungen aus 0,1007 mm dickem Kupfer lackdraht in 28 Lagen von etwa 143 Windungen pro Lage und mit einer 0,76 mm dicken und 2,5 cm breiten Polyester isolation zwischen den Lagen. Die Wicklungslänge (Wick lungshub) betrug 1,8 cm. Die Luftkern-Eigenfrequenz der mit Epoxyharz vergossenen Wicklung 20f ist 38 kHz. Die Luftkern-Induktivität der Wicklung 20f ist 0,575 Henry und die verteilte Wicklungskapazität beträgt 27,5 pF.
Gewickelt auf einen isolierenden Spulen körper mit einem Innendurchmesser von 3,18 cm und einem Außendurchmesser von 4,6 cm. Die Wicklung 20f enthält insgesamt 4000 Windungen aus 0,1007 mm dickem Kupfer lackdraht in 28 Lagen von etwa 143 Windungen pro Lage und mit einer 0,76 mm dicken und 2,5 cm breiten Polyester isolation zwischen den Lagen. Die Wicklungslänge (Wick lungshub) betrug 1,8 cm. Die Luftkern-Eigenfrequenz der mit Epoxyharz vergossenen Wicklung 20f ist 38 kHz. Die Luftkern-Induktivität der Wicklung 20f ist 0,575 Henry und die verteilte Wicklungskapazität beträgt 27,5 pF.
Sekundäre Ausgangswicklungen 20b-20d:
Diese Wicklungen sind auf einem isolierenden Sekundärwicklungs-Spulenkörper angeordnet, der in den Körper der Hochspannungswicklung 20f paßt. Der Spulenkörper hat einen Innendurchmesser von 1,83 cm, einen Außendurchmesser von 2,7 cm und eine Länge von 3,49 cm. Der Zwischenraum zwischen dem Außendurchmesser dieses Spulenkörpers und dem Innendurchmesser des Spulen körpers der Hochspannungswicklung beträgt 3,99 mm. Die erste Lage des auf den Sekundärwicklungs-Spulenkörper gewickelten Drahtes ist die Wicklung 20d, die 95 Windungen aus 0,2546 mm dickem Kupferlackdraht enthält, die Win dungen sind mit gleichem Abstand so gewickelt, daß sie die ganze Länge von 3,49 cm des Spulenkörpers ausfüllen. Die zweite Drahtlage ist die Wicklung 20e, die 57 Win dungen aus 0,3211 mm dickem Kupferlackdraht enthält. 29 Windungen sind beginnend am einen Ende des Körpers gleichmäßig über das erste Drittel der Länge des Körpers gewickelt, die restlichen 28 Windungen sind gleichmäßig über das letzte Drittel der Länge des Spulenkörpers ge wickelt. Die dritte Drahtlage ist die Wicklung 20b, welche 12 bifilar gewickelte Windungen (also insgesamt 24 Windungen) aus 0,3211 mm dickem Kupferlackdraht ent hält, wobei jedes Drahtpaar der 12 Windungen vom anderen Drahtpaar gleichmäßig beabstandet ist und die Länge des Spulenkörpers ausgefüllt wird. Die vierte Drahtlage ist die Wicklung 20c, die 4 bifilar gewickelte Windungen (insgesamt 8 Windungen) aus 0,3211 mm dickem Kupferlack draht enthält; jedes Drahtpaar der vier Windungen ist vom anderen Paar gleichmäßig beabstandet, so daß die ganze Länge des Spulenkörpers ausgefüllt wird. Zwischen die vier Drahtlagen ist jeweils eine 0,076 mm dicke und 3,49 cm breite Polyesterisolation eingefügt. Die Hochspannungswicklung und die Sekundärwicklungen werden mit ihren Spulenkörpern zusammengesetzt, in eine Form gebracht und dann mit einem Epoxyharz vergossen.
Diese Wicklungen sind auf einem isolierenden Sekundärwicklungs-Spulenkörper angeordnet, der in den Körper der Hochspannungswicklung 20f paßt. Der Spulenkörper hat einen Innendurchmesser von 1,83 cm, einen Außendurchmesser von 2,7 cm und eine Länge von 3,49 cm. Der Zwischenraum zwischen dem Außendurchmesser dieses Spulenkörpers und dem Innendurchmesser des Spulen körpers der Hochspannungswicklung beträgt 3,99 mm. Die erste Lage des auf den Sekundärwicklungs-Spulenkörper gewickelten Drahtes ist die Wicklung 20d, die 95 Windungen aus 0,2546 mm dickem Kupferlackdraht enthält, die Win dungen sind mit gleichem Abstand so gewickelt, daß sie die ganze Länge von 3,49 cm des Spulenkörpers ausfüllen. Die zweite Drahtlage ist die Wicklung 20e, die 57 Win dungen aus 0,3211 mm dickem Kupferlackdraht enthält. 29 Windungen sind beginnend am einen Ende des Körpers gleichmäßig über das erste Drittel der Länge des Körpers gewickelt, die restlichen 28 Windungen sind gleichmäßig über das letzte Drittel der Länge des Spulenkörpers ge wickelt. Die dritte Drahtlage ist die Wicklung 20b, welche 12 bifilar gewickelte Windungen (also insgesamt 24 Windungen) aus 0,3211 mm dickem Kupferlackdraht ent hält, wobei jedes Drahtpaar der 12 Windungen vom anderen Drahtpaar gleichmäßig beabstandet ist und die Länge des Spulenkörpers ausgefüllt wird. Die vierte Drahtlage ist die Wicklung 20c, die 4 bifilar gewickelte Windungen (insgesamt 8 Windungen) aus 0,3211 mm dickem Kupferlack draht enthält; jedes Drahtpaar der vier Windungen ist vom anderen Paar gleichmäßig beabstandet, so daß die ganze Länge des Spulenkörpers ausgefüllt wird. Zwischen die vier Drahtlagen ist jeweils eine 0,076 mm dicke und 3,49 cm breite Polyesterisolation eingefügt. Die Hochspannungswicklung und die Sekundärwicklungen werden mit ihren Spulenkörpern zusammengesetzt, in eine Form gebracht und dann mit einem Epoxyharz vergossen.
Magnetisierbares Material des primären Kernabschnittes 120a:
Mangan-Zink-Ferrit, wie der oben erwähnte Ferrit RCA 540.
Mangan-Zink-Ferrit, wie der oben erwähnte Ferrit RCA 540.
Magnetisierbares Material des sekundären Kernabschnittes 120b:
Ein Lithium-Wismut-Ferrit, der gemäß den Lehren der GB-OS 20 82 807 A hergestellt ist. Der plattenförmige sekundäre Kernabschnitt 120b wurde wie folgt hergestellt: 6,027 g Lithiumcarbonat, 64,679 g Ferrioxid und 2,121 g Wismutoxid wurden in Isopropanol zwei Stunden gemischt, dann wurde das Lösungs- bzw. Trägermittel durch Filtern entfernt, und die Mischung wurde ge trocknet sowie zwei Stunden bei 900°C in Sauerstoff geglüht. Das resultierende Material wurde 24 Stunden in einer Kugelmühle gemahlen, vakuumgefiltert, getrocknet und mit 3 Gew.-% eines Bindemittels, wie Paraffin, ver setzt. Die Mischung wurde dann in einer Stahlform mit einem Druck von 703 kg/cm² in die gewünschte Plattenform gepreßt. Nach dem Pressen wurde das Material in Sauer stoff bei 1275°C bis 1300°C gesintert, auf 900°C abge kühlt und 12 Stunden auf 900°C gehalten. Dann wurde das Material auf Raumtemperatur abgekühlt. Die resul tierende Platte wurde dann, falls nötig, auf die für die Verwendung als sekundärer Kernabschnitt 120b er forderlichen Größe heruntergeschliffen.
Ein Lithium-Wismut-Ferrit, der gemäß den Lehren der GB-OS 20 82 807 A hergestellt ist. Der plattenförmige sekundäre Kernabschnitt 120b wurde wie folgt hergestellt: 6,027 g Lithiumcarbonat, 64,679 g Ferrioxid und 2,121 g Wismutoxid wurden in Isopropanol zwei Stunden gemischt, dann wurde das Lösungs- bzw. Trägermittel durch Filtern entfernt, und die Mischung wurde ge trocknet sowie zwei Stunden bei 900°C in Sauerstoff geglüht. Das resultierende Material wurde 24 Stunden in einer Kugelmühle gemahlen, vakuumgefiltert, getrocknet und mit 3 Gew.-% eines Bindemittels, wie Paraffin, ver setzt. Die Mischung wurde dann in einer Stahlform mit einem Druck von 703 kg/cm² in die gewünschte Plattenform gepreßt. Nach dem Pressen wurde das Material in Sauer stoff bei 1275°C bis 1300°C gesintert, auf 900°C abge kühlt und 12 Stunden auf 900°C gehalten. Dann wurde das Material auf Raumtemperatur abgekühlt. Die resul tierende Platte wurde dann, falls nötig, auf die für die Verwendung als sekundärer Kernabschnitt 120b er forderlichen Größe heruntergeschliffen.
Claims (6)
1. Selbstregelnde Stromversorgungsschaltung für ein Fern
sehgerät mit einem Transformator, dessen Kern einen die
Primärwicklung durchsetzenden, im Betrieb nicht sättigbaren
Kernabschnitt und einen mindestens eine Sekundärwicklung zur
Lieferung einer geregelten Speisespannung für den Ablenk
generator und/oder die Anoden-Hochspannungsschaltung durch
setzenden, sättigbaren Kernabschnitt aufweist, und mit einer
der Sekundärwicklung zugeordneten Kapazität zur Ausbildung
des Sättigungsstroms für den sättigbaren Kernabschnitt,
dadurch gekennzeichnet, daß für den sättigbaren Kernabschnitt
(120b) ein Material gewählt ist, das im Betriebstemperatur
bereich des Transformators (20) eine kleinere prozentuale
Änderung der Sättigungsflußdichte mit der Temperatur als das
Material des nicht sättigbaren Kernabschnittes (120a) auf
weist, welches seinerseits eine höhere Permeabilität und
geringere Verluste als das Material des sättigbaren
Kernabschnittes hat.
2. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Material des sättigbaren Kernabschnit
tes (120b) eine höhere Curie-Temperatur hat als das des nicht
sättigbaren Kernabschnittes (120a).
3. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Material des sättigbaren
Kernabschnittes (120b) ein Lithiumferrit und das Material
des nichtsättigbaren Kernabschnittes (120a) ein anderes
Ferritmaterial als Lithiumferrit aufweist.
4. Stromversorgungsschaltung nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Sätti
gungsstroms gleich oder größer als die horizontale Ablenk
frequenz ist.
5. Stromversorgungsschaltung nach einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, daß der sättigbare und
der nichtsättigbare Kernabschnitt (120b bzw. 120a) ver
schiedene Schenkel des Transformators (20) sind.
6. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1, ge
kennzeichnet durch eine als Hochspannungswicklung (20f) ausge
bildete Sekundärwicklung zur Speisung der Hochspannungs
schaltung (56).
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/250,130 US4390819A (en) | 1981-04-02 | 1981-04-02 | Television receiver ferroresonant power supply using a two-material magnetizable core arrangement |
PCT/US1982/000339 WO1982003476A1 (en) | 1981-04-02 | 1982-03-22 | Television receiver power supply |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3239736T1 DE3239736T1 (de) | 1983-05-05 |
DE3239736C2 true DE3239736C2 (de) | 1992-08-06 |
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ID=22946412
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE823239736T Granted DE3239736T1 (de) | 1981-04-02 | 1982-03-22 | Fernsehempfaenger-ferroresonanz-leistungsversorgung mit einer magnetisierbaren zweimaterial-kernanordnung |
Country Status (22)
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---|---|
US (1) | US4390819A (de) |
JP (1) | JPS58500505A (de) |
KR (1) | KR880000907B1 (de) |
AU (1) | AU8391882A (de) |
BE (1) | BE892682A (de) |
BR (1) | BR8207252A (de) |
CA (1) | CA1177160A (de) |
DD (1) | DD202484A5 (de) |
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