DE755241C

DE755241C - Arrangement for generating high DC voltages from saw-tooth-shaped currents

Info

Publication number: DE755241C
Application number: DEF85211D
Authority: DE
Inventors: Herbert Baehring
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1938-06-28
Filing date: 1938-06-28
Publication date: 1953-05-18
Also published as: CH213514A; FR856943A

Description

Es ist bekannt, bei Speisung einer Induktivität mit sägezahnförmig verlaufenden Strömen, d. h. Strömen mit einem langsamem Anstieg und kurzen Abstieg, die während des kurzen Abstieges an der Induktivität auftretenden hohen Spannungsspitzen gleichzurichten und z. B. zum Betrieb von Braunschen Röhren- für Fernseh- oder Oszillographenzwecke zu benutzen. Die Höhe derIt is known when feeding an inductance with a sawtooth shape Streaming, d. H. Streams with a slow rise and short descent that occur during the rectify high voltage peaks occurring in the inductance for a short drop and Z. B. to operate Braun tubes for television or oscilloscope purposes to use. The high of

ίο erzeugten Hochspannung ist der Rücklaufzeit umgekehrt proportional und diese wiederum ist um so kürzer, je kleiner die Eigenkapazität der Spule ist. Dies führt dazu, daß man die mit einem Eisenkern versehenen Spulen z, B. des KipptransformatoTS kapazitätsarm ausbildet. Bei hohen Spannungen hat dies zur Folge, daß die Fenster des Eisenkerns und damit der Eisenkern selbst aus Gründen der Uberschlagssicherheit groß bemessen werden müssen, wenn der Eisenkern, wie üblich, geerdet ist. Dadurch entstehen aber rückwirkend ungünstige Einflüsse auf die Länge des Eisenweges, die Windungsinduktivität, Spuleneigenkapazität, Eisengewicht, Eisenverluste und die Belastungs- ag abhängigkeit der erzeugten Hochspannung. Um die Spannung zwischen Eisenkern und Spulen herabzusetzen, ist es für sinusförmige, hochgespannte Ströme, bei denen hintereinanidergeschaltete Drosselspulen Verwendungίο generated high voltage is the ramp down time inversely proportional and this in turn is shorter, the smaller the Self-capacitance of the coil is. This leads to the fact that one provided with an iron core Coils, e.g. of the KipptransformatoTS, have a low capacity. Has at high voltages This means that the window of the iron core and thus the iron core itself For reasons of rollover security must be dimensioned large if the iron core, as usual, is grounded. However, this creates adverse effects retrospectively the length of the iron path, the winding inductance, coil capacitance, iron weight, Iron losses and the load dependency of the high voltage generated. In order to reduce the voltage between the iron core and the coils, it is necessary for sinusoidal, High-voltage currents in which series-connected reactors are used

finden, bekannt, in den einzelnen Drosselstufen die Eisenkerne mit der Mitte der auf ihnen befindlichen Drosselwicklung galvanisch zu verbinden. Besonders vorteilhaft ist es, bei Verfahren zur Erzeugung von Hochgleichspannurigen aus sägezahnförmigen Strömen, die Induktionsspulen mit ferroinagnetischem Kern durchfließen, den Kern der Spulen gegen seine Wicklung auf ungefähr das Potentialfind, known, the iron cores with the center of the on in the individual throttle stages to galvanically connect them located inductor winding. It is particularly advantageous when Process for generating high DC voltage lines from sawtooth-shaped currents, the induction coils with a ferromagnetic core flow through, the core of the coils against its winding to about the potential

ίο der halben in den Spulen auftretenden Hochspannung zu bringen. Hierdurch wird erreicht, daß die zwischen Spulen und Eisenkern auftretende Wechselspannung nur gleich der halben Amplitude der beim Sägezahn-Stromrücklauf auftretenden Spannungsspitzen ist und somit die Spannungssicherheit zwischen Kern und Spulen auch nur den halben Betrag haben muß. Die Spule mit Eisenkern, z. B. der Kipptransformator, kann dadurch wesentlich kleiner gebaut werden.ίο half the high voltage occurring in the coils bring to. This ensures that the alternating voltage occurring between the coil and the iron core is only the same half the amplitude of the voltage peaks occurring during the sawtooth current return and thus the voltage security between core and coils is only half that Amount must have. The coil with iron core, e.g. B. the breakdown transformer, can thereby be built much smaller.

Die geschilderten Verhältnisse werden in den Fig. 1 a und 1 b näher erläutert. In Fig. ι a ist ein sägezahnförmiger Stromverlauf ι dargestellt, und es entsprechen den Stromrückläufen während der Zeit a die Hochspannungsspitzen 2, wie sie in Fig. 1 b dargestellt sind. Wird die Spannungsspitze gleichgerichtet, so hat diese Art der Hochspannungserzeugung den besonderen Vorteil, daß die während des langsamen Anstieges an den Spulen auftretende geringe Gegenspannung b (Fig. ib) resultierend mit der Betriebsgleichspannung keine gegenphasige Spannungsbelastung der Gleichrichterröhre zur Folge hat, so daß mit der Gleichrichterröhre bei Verwendung von Sägezahnströmen die doppelte Gleichspannung erzeugt werden kann als bei der Verwendung von Sinusströmen entsprechend Fig. 2. Denn einem sinusförmigen Stromverlauf 3 nach Fig. 2a entspricht ein sinusförmiger Spannungsverlauf 4 nach Fig. 2b, während bei einem Spannungsverlauf nach Fig. ib von dem Spannungsnullwert, entsprechend der Linie 5, an gerechnet die Gegenspannung b einen sehr kleinen Teil der Summe B der beiden Spannungsamplituden ausmacht, entspricht bei einem sinusförmigen: Spannungsverlauf nach Fig. 2b, von dem Spannungs- nullwert 6 an gerechnet, der Gegenspannung c der halbe Betrag der Summe C der beiden Amplituden. Wird nun der Kern der Induktivität auf ein Potential in Höhe des halben Hochspannungswertes entsprechend der Linie 7 der Fig. ib gebracht, so muß die Isolation des Kernes nur für die halbe Hochspannung bemessen werden, einerseits gegen die Wicklung, andererseits gegen Erde. Eine derartige Verschiebung des Eisenkernpotentials, bei der dann dieses Potential von dem Spannungsnullwert wesentlich abweicht, wäre bei einem Spannungsverlauf nach Fig. 2b nicht vorteilhaft, da dadurch zwar eine Verringerung der Spannungsdifferenz, gegen den j positiven Amplitudenwert, gleichzeitig aber eine Vergrößerung gegen den negativen Amplitudenwert erreicht werden würde.The described relationships are explained in more detail in FIGS. 1 a and 1 b. A sawtooth-shaped current profile is shown in FIG. 1 a, and the high-voltage peaks 2 correspond to the current returns during time a, as shown in FIG. 1 b. If the voltage peak is rectified, this type of high voltage generation has the particular advantage that the low counter-voltage b (Fig Rectifier tube when using sawtooth currents twice the DC voltage can be generated than when using sinusoidal currents according to FIG. 2. Because a sinusoidal current curve 3 according to FIG the zero voltage value, calculated according to line 5, the counter voltage b a very small part of the sum B of the two voltage amplitudes constitutes corresponds to a sinusoidal: expected voltage profile of Figure 2b, of the zero voltage value 6 to the counter voltage c half. Amount of the sum C of the be iden amplitudes. If the core of the inductance is now brought to a potential equal to half the high voltage value according to line 7 in FIG. 1b, the insulation of the core only has to be measured for half the high voltage, on the one hand against the winding and on the other hand against earth. Such a shift in the iron core potential, at which this potential then deviates significantly from the voltage zero value, would not be advantageous in a voltage curve according to FIG would be achieved.

Bei der Erzeugung von Hochspannung aus sägezahnförmigen Strömen, die Induktionsspulen mit ferromagnetischem Kern durchfließen, tritt bei galvanischer Ankopplung des Kernes an einen Punkt der Hochspannungswicklung ein großer Nachteil dadurch auf, daß hierdurch die Eigenkapazität der Spulen vergrößert wird.When generating high voltage from sawtooth-shaped currents, the induction coils flow through with a ferromagnetic core occurs when the core is galvanically coupled to a point on the high-voltage winding a major disadvantage in that this increases the self-capacitance of the coils.

Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß eine Gleichrichterröhre von kleiner Kapazität gegenüber der Eigenkapazität der Induktionsspule als Koppelglied zwischen Eisenkern und Spulen angeordnet ist, wobei die Kathode der Gleichrichterstrecke an dem Kern liegt. Die Gleichrichterstrecke stellt nach erfolgter Aufladung des. Kernes einen sehr großen Widerstand dar, während die Kapazität zwischen Anode und Kathode der Gleichrichterröhre klein ist gegenüber der Eigenkapazität der Induktionsspule.According to the invention, this disadvantage is avoided in that a rectifier tube of small capacity compared to the self-capacitance of the induction coil as a coupling element is arranged between iron core and coils, the cathode of the rectifier path is at the core. After the core has been charged, the rectifier path represents a very large one Resistance, while the capacitance between the anode and cathode of the rectifier tube is small compared to the self-capacitance of the induction coil.

In Fig. 3 ist ein Beispiel zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung dargestellt. Die Schaltanordnung zeigt ein selbstkippendes Transformatorkippgerät, wobei an der Anode der Kippröhre 8 die beiden Wicklungen 9 und 10 und an dem Gitter die Wicklung 11 liegt. Die Wicklung 10 ist besonders angeordnet zur Hochspannungserzeugung, während die Wicklungen 9 und 11 in bekannter Weise die Kopplung zwischen Anoden- und Gitterkreis des Kippgerätes bewirken. Gemäß der Erfindung ist der Kern 12 des Kipptransformators über einen Gleichrichter 13 an die halbe Hochgleichspannung gelegt. Die Anode dieses Gleichrichters 13, durch den die halbe Hochgleichspannung erzeugt wird, liegt an einem Abgriff der halben Gesamtwindungszahl der Wicklung 9, 10. Dem Kern wird die erzeugte Hochspannung durch die Verbindung 14 mit der Kathode des Gleichrichters 13 zugeführt. Die Hochspannungsspitzen, die an der Hochspannung des Kipptransformators auftreten, werden an der Gleichrichterröhre 15 gleichgerichtet, wobei der Gleichrichterkreis über die Spulen 10, 9, den Pluspol und die Batterie des Kippgerätes geschlossen ist. An den Klemmen 16 und 17 wird die Hochgleichspannung abgenommen, wobei noch ein Kondensator 18 zur Glättung vorgesehen ist. Der Eisenkern 12 ist nicht nur gegen die Spulen-Wicklungen, sondern ebenso gegen die Erdpotential führenden Teile für die halbe Hochspannung sicher zu isolieren.In Fig. 3 an example for carrying out the method according to the invention is shown. The switching arrangement shows a self-tilting transformer tilting device, with the two windings on the anode of the tilting tube 8 9 and 10 and the winding 11 is on the grid. The winding 10 is special arranged for high voltage generation, while the windings 9 and 11 in a known way the coupling between the anode and grid circle of the tilting device cause. According to the invention, the core 12 of the breakdown transformer is via a rectifier 13 placed at half the high DC voltage. The anode of this rectifier 13, through which half the high DC voltage is generated, is due to a tap of the half the total number of turns of the winding 9, 10. The high voltage generated is applied to the core fed through the connection 14 to the cathode of the rectifier 13. the High voltage peaks that occur at the high voltage of the breakdown transformer are rectified at the rectifier tube 15, the rectifier circuit via the coils 10, 9, the positive pole and the battery of the tipping device is closed. The high DC voltage is applied to terminals 16 and 17 removed, with a capacitor 18 is also provided for smoothing. Of the Iron core 12 is not only against the coil windings, but also parts leading to the earth potential for half To isolate high voltage safely.

Um zu verhindern, daß beim Einschalten die Spannungen zwischen Spulen und Kern größer als die halbe Hochspannung werden, ist es zweckmäßig, die Aufladezeitkonstante des Transformatorkernes (Kapazität des Kernes gegen die Minusleitung mal Widerstand der geöffneten Gleichrichterröhre 13) kleiner zu wählen als die des Hochspannungsausgangskreises (Kapazität des Glätrungskondensators 18 mal Innenwiderstand der Hochspanniungsgleichrichterröhre 15), so· daß erst der Kern 12 auf die halbe Hochspannung gebracht wird, bevor die erzeugte Hochspannung ihren stationären Wert erreicht hat.To prevent the voltage between the coils and the core when switching on be greater than half the high voltage, it is useful to adjust the charging time constant of the transformer core (capacity of the core against the negative line times resistance of the opened rectifier tube 13) to be smaller than that of the high-voltage output circuit (Capacity of the smoothing capacitor 18 times the internal resistance of the high-voltage rectifier tube 15), so that first the core 12 is at half the high voltage is brought before the generated high voltage has reached its steady-state value.

Werden Glühkathodenstrecken als Gleichrichterstrecken verwendet, so- können diese unmittelbar aus dem SägezahnstromtransfO'rmatoor geheizt werden, sofern deren Heizileistung klein ist gegenüber der Gesamt leistung. Die Isolation der Heizwicklung für die Hochspannungsgleichrichterröhre muß gegenüber den Spulen für die volle Hochspannung bemessen werden, was aber keine Schwierigkeiten bietet, da bei richtiger Dimensionierung der Gleichrichterröhre eine' einzige Heizwindung genügt.If hot cathode sections are used as rectifier sections, then these can can be heated directly from the sawtooth current transformer, provided that their heating capacity is small compared to the total output. The insulation of the heating coil for the high-voltage rectifier tube must be opposite the coils for the full high voltage be measured, but this does not present any difficulties, since with correct Dimensioning the rectifier tube, a single heating winding is sufficient.

Um die Hochspannungsentnahme möglichst belastungsunabhängig zu machen, arbeitet der Transformator auf eine eisenkernfreie Induktivität 19, die gleichzeitig als Ablenkspule für den Elektronenstrahl einer Braunschen Röhre dienen kann. Die Windungszahlen des Transformators sind· hierbei so bemessen, daß einesteils durch hinreichend große Induktivität der Ausgangswicklung 11 gegenüber der Induktivität 19 der resultierende magnetische Fluß im Transformatorkern, der durch die durch den Sekundärkreis 11, 19 bedingte Belastung beeinflußt wird, klein gehalten wird.In order to make the high-voltage extraction as independent of the load as possible, the Transformer to an iron core-free inductance 19, which also acts as a deflection coil for the electron beam of a Braun tube can serve. The number of turns of the transformer are here dimensioned in such a way that, on the one hand, by sufficiently large inductance the output winding 11 compared to the inductance 19 of the resulting magnetic Flux in the transformer core caused by the load caused by the secondary circuit 11, 19 is influenced, is kept small.

Andererseits sind durch die Wahl hinreichend dünner, aber breiter Eisenlamellen mit kurzem Eisenweg, und durch geeignete Wahl der Hochspannungswindungszahl die in den Lamellen auftretenden Wirbelstromverluste und die durch die Heizwicklung bedingten Verluste möglichst klein zu halten.On the other hand, by choosing sufficiently thin but wide iron lamellas with a short one Eisenweg, and through a suitable choice of the number of high-voltage turns, those in the lamellas occurring eddy current losses and the losses caused by the heating winding to keep it as small as possible.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf Transformatorkippgeräte beschränkt, sondern kann überall dort Anwendung finden, wo ausHowever, the invention is not limited to transformer tilting devices, but can can be used wherever from

So sägezahnförmigen Strömen über eine Induktivität mit Eisenkern Hochspannungsspitzen erzeugt werden. Insbesondere ist die Erfindung nicht beschränkt auf die Verwendung bei Fernsehgeräten, sondern kann ganz allgemein bei Anlagen zur Erzeugung von hohen Spannungen aus Sägezahnströmen Verwendung finden. Es ist vorteilhaft, dem Kern das halbe Hochspannungspotential zu geben, doch kann von diesem Wert auch abgegangen werden, wenn aus anderen Gründen sich ein anderer Potentialwert für den ferromagnetischen Kern als vorteilhaft erweist.So sawtooth-shaped currents through an inductor high-voltage peaks are generated with an iron core. In particular, the invention not limited to use on televisions, but can be quite general Use in systems for generating high voltages from sawtooth currents Find. It is beneficial to give the core half the high voltage potential, however This value can also be deviated from if, for other reasons, there is a different potential value for the ferromagnetic Core proves beneficial.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Arrangement for generating high DC voltages from a sawtooth shape running currents with the help of induction coils with ferromagnetic Core and a rectifier, especially in transformer tilting devices for television systems, in which the core of the Coil is brought against its winding to approximately the potential of half the high voltage occurring in the coil, characterized in that the iron core has an additional rectifier section, whose capacity is small compared to the self-capacitance of the induction coil, in terms of voltage by half Total change potential is brought.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the charging time constant of the transformer core (capacitance of the core against the negative line times the resistance of the open rectifier tube 13) is smaller than that of the high voltage output circuit (capacity of the smoothing capacitor 18 times Internal resistance of the high voltage rectifier tube 15).

To differentiate the subject matter of the invention from the state of the art, the granting procedure the following publications have been considered:

German Patent No. 621 134;

British Patent No. 467,865;

ViIbig: »Textbook, the high frequency technology«, 1937, p. 384.

1 sheet of drawings