УСТРОЙСТВО УСИЛЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ОТКЛОНЕНИЯ Российский патент 2001 года по МПК H04N3/16 

Изобретение относится к устройству усиления горизонтального отклонения, которое используется для сетевого источника питания, например источника питания для электронно-лучевой трубки, цветного кинескопа и телевидения высокой четкости.

Известный уровень техники.

В системе горизонтального отклонения обычной электронно-лучевой трубки используется устройство усиления горизонтального отклонения, для которого необходимо напряжение питания порядка 80 В. Это напряжение питания обеспечивается либо схемой коммутации источника питания, либо линейной (аналоговой) схемой источника питания. Однако, хотя схема коммутации обладает высокой эффективностью, помехи при переключении ухудшают качество изображения, оказывая неблагоприятное воздействие на отклоняющий ток, поэтому более широкое применение находит аналоговая схема.

Обратимся к фиг. 1, где изображено известное устройство усиления горизонтального отклонения для аналоговой схемы источника питания, состоящее из источника питания 10, возбудителя отклоняющей катушки 20, контроллера конденсаторов 30 и автотрансформатора 40. Источник питания 10 подает постоянное (DC) напряжение на возбудитель отклоняющей катушки 20 и контроллер конденсаторов 30 для автотрансформаторов 40, обеспечивая необходимое напряжение для возбуждения горизонтальной отклоняющей катушки (см. фиг. 3). Здесь автотрансформатор 40 формирует отклоняющее напряжение, необходимое для горизонтальной отклоняющей катушки телевизионной системы, через вывод, выбираемый вручную при изготовлении системы в соответствии с размером телевизионного экрана. Источник питания 10 показан на фиг. 2, а возбудитель отклоняющей катушки 20, контроллер конденсаторов 30 и автотрансформатор 40 показаны на фиг. 3.

Обратимся к фиг. 2, где напряжение "коллектор-эмиттер" (примерно 5В) транзистора Q₁ заранее подбирается таким, чтобы уменьшить собственные потери источника питания 10, а транзистор Q₂ предназначен для отключения тока источника питания посредством подключения транзистора Q₁, что предотвращает выход из строя схемы горизонтального отклонения. Для выполнения такой защиты в цепи базы транзистора Q₂ установлен полупроводниковый управляемый выпрямитель (SCR) Q₃. Когда на управляющий электрод SCR Q₃ подается соответствующий сигнал переключения, база транзистора Q₂ через SCR впрямую соединяется с землей.

Здесь для защиты схемы горизонтального отклонения используются два средства, причем каждое выключает транзистор Q₁. Во-первых, если через резистор R₁ течет слишком большой ток, транзистор Q₄ переходит в состояние насыщения, на управляющий электрод SCR Q₃ поступает сигнал переключения, и работа схемы источника питания приостанавливается. Во-вторых, если импульсное напряжение на коллекторе (V_ср) транзистора Q₅, то есть "биполярного транзистора с изолированным затвором" (IGBT), возбудителя отклоняющей катушки 20 на фиг. 3 превысит 1000 В, формируется сигнал запуска, который подается через компаратор 11 на управляющий электрод SCR Q₃, тем самым приостанавливая работу схемы источника питания.

Обратимся к фиг. 3, где в возбудителе отклоняющей катушки 20 напряжение ±15 В, подаваемое от источника питания 10, приводит в действие IGBT Q₅ в соответствии с сигналом горизонтального отклонения H_def, а напряжение источника питания, подаваемое через множество конденсаторов C₁-C₁₄ и автотрансформатор 40, обеспечивает возбуждение отклоняющей катушки. Таким образом, если напряжение источника питания постоянно подается на контроллер конденсатора 30 в соответствии с операцией переключения IGBT, между эмиттером и коллектором IGBT создается соответствующее напряжение V_ср. Контроллер конденсаторов 30 состоит из множества конденсаторов C₁-C₁₄ и релейных переключателей K₁-K₁₂ для выбора конденсаторов. У автотрансформатора 40 имеется множество выводов на соответствующие релейные переключатели R₁₃-R₂₂ для выбора индуктивности, соответствующей размеру экрана, что позволяет формировать необходимое отклоняющее напряжение для отклоняющей катушки 50 телевизионной системы, причем релейные переключатели K₁₉-K₂₂ служат для точной настройки напряжения отклонения.

В рассмотренном выше устройстве усиления горизонтального отклонения конденсаторы избирательно подсоединяются таким образом, что в отклоняющую катушку подается требуемый отклоняющий ток. Однако во время такого подсоединения изменяется состояние схемы, вызывая тем самым кратковременные переходные процессы со сверхвысокими уровнями напряжения. Таким образом, непосредственно перед тем, как подсоединяются конденсаторы, необходимо отключить источник питания и подключить его вновь сразу же после окончания коммутации.

Сущность изобретения
Таким образом, целью настоящего изобретения является создание устройства усиления горизонтального отклонения, в котором предотвращается выход из строя элементов схемы из-за бросков тока, когда горизонтальная отклоняющая катушка через средство коммутации подсоединяется к конденсатору.

Для достижения указанной цели настоящего изобретения предлагается устройство усиления горизонтального отклонения, включающее: автотрансформатор, имеющий множество выводов; множество конденсаторов, избирательно подсоединяемых к выводам автотрансформатора; первое средство коммутация для избирательного подсоединения конденсаторов к выводам автотрансформатора; возбудитель отклоняющей катушки для подачи тока в автотрансформатор через первое средство коммутации; источник питания для подачи постоянного напряжения на конденсаторы и возбудитель отклоняющей катушки, причем источник питания имеет средство зашиты для прерывания подачи постоянного напряжения для защиты возбудителя отклоняющей катушки; и средство управления для управления первым средством коммутации и подачи управляющего сигнала на средство защиты для временного прерывания подачи постоянного напряжения перед операцией переключения, осуществляемой первым средством коммутации.

Предпочтительно, чтобы первое средство коммутации включало первые релейные переключатели для выбора конденсаторов и вторые релейные переключатели для выбора выводов автотрансформатора и чтобы средство защиты включало второе средство коммутации, содержащее биполярный транзистор с изолированным затвором - IGBT, FET (полевой транзистор), полупроводниковый управляемый выпрямитель - SCR или симметричный триодный тиристор (симистор) для отключения источника питания в ответ на управляющий сигнал, поступающий от средства управления.

Краткое описание чертежей
Указанные выше цель и преимущества настоящего изобретения станут более понятны из подробного описания предпочтительного варианта реализации со ссылками на прилагаемые чертежи, где:
фиг. 1 - блок-схема известного устройства усиления горизонтального отклонения;
фиг. 2 - схема источника питания на фиг. 1;
фиг. 3 - схемы возбудителя отклоняющей катушки, контроллера конденсаторов и автотрансформатора на фиг. 1;
фиг. 4 - блок-схема устройства усиления горизонтального отклонения согласно настоящему изобретению;
фиг. 5 - схема источника питания на фиг. 4;
фиг. 6 - схемы возбудителя отклоняющей катушки, контроллера конденсаторов и автотрансформатора на фиг. 4;
фиг. 7 и 8 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу схемы, когда конденсаторы соответственно подсоединяются и отсоединяются от отклоняющей катушки на фиг. 4;
фиг. 9 - осциллограммы сигналов, поясняющие работу схемы на фиг. 4;
фиг. 10 и 11 - растянутые во времени сигналы на фиг. 9, когда источник питания на фиг. 4 находится соответственно в выключенном и включенном состоянии.

Подробное описание изобретения
Обратимся к фигурам 4-6, на которых изображено устройство усиления горизонтального отклонения согласно настоящему изобретению, включающее источник питания 410 для подачи постоянных (DC) напряжений, имеющий встроенную схему защиты 410а (см. фиг. 5), возбудитель отклоняющей катушки 420, контроллер конденсаторов 430, имеющий множество конденсаторов C₁-C₁₄ для подачи соответствующего напряжения на отклоняющую катушку (см. фиг. 6), автотрансформатор 440, микропроцессор 460 для управления схемой защиты и для избирательного подсоединения конденсаторов. Здесь возбудитель отклоняющей катушки 420 и контроллер конденсаторов 430 точно такие же, как и в существующих схемах, а источник питания 410 отличается от аналогичного источника на фиг. 2 только наличием схемы защиты 410а.

Устройство источника питания 410 показано на фиг. 5. Здесь дополнительно предусмотрена схема защиты 410а, в которой имеется транзистор Q₆, включенный параллельно SCR Q₃. Прежде чем конденсаторы подсоединяются или отсоединяются от отклоняющей катушки 450 через автотрансформатор 440, включается транзистор Q₆, соединяя с землей базу транзистора Q₂ и прерывая тем самым подачу напряжения питания, чтобы таким способом защитить IGBT Q₅ возбудителя отклоняющей катушки 420.

Микропроцессор 460 управляет первыми релейными переключателями K₁-K₁₂ (первое средство коммутации) контроллера конденсаторов 430, вторыми релейными переключателями K₁₃-K₂₂ (первое средство коммутации) автотрансформатора 440 и включением и выключением транзистора Q₆ схемы защиты 410а.

При работе устройства усиления горизонтального отклонения, как было указано выше, если напряжение питания источника питания 410 находится на низком уровне, то напряжение, подаваемое на первичную обмотку L₁, составляет 80 B, а если напряжение питания высокое, то напряжение на L₁ составляет 0 B.

Для управления (включения) конденсаторами C₁-C₁₄ (где C₁ и C₂ подключены постоянно) определяется соответствующая комбинация состояний первых релейных переключателей K₁-K₁₂, что обеспечивает подачу требуемого отклоняющего тока в отклоняющую катушку 450. Микропроцессор 460 управляет n (например, 22) первыми релейными переключателями K₁-K₂₂, в число которых входит m (10) вторых релейных переключателей K₁₃-K₂₂, для избирательного подсоединения промежуточных выводов, что определяет индуктивность вторичной обмотки автотрансформатора 440, и n-m (22-10) первых переключателей K₁-K₁₂ для избирательного подсоединения набора конденсаторов контроллера конденсаторов 430. Здесь n первых релейных переключателей подсоединяются к микропроцессору 460 посредством n шин и управляются в соответствии с сигналом выбора выводов от микропроцессора 460. Кроме того, схема защиты 410а под управлением микропроцессора 460 прерывает подачу напряжения от источника питания 410 непосредственно перед срабатыванием любого из первых или вторых релейных переключателей, то есть непосредственно перед подсоединением отклоняющей катушки, и перекоммутацией конденсаторов, защищая тем самым транзистор Q₅ и отклоняющую катушку 450 от броска тока.

В схеме защиты 410а, когда сигнал управления от микропроцессора 460 подается на базу транзистора Q₆, напряжение на базе транзистора возбудителя Q₂ источника питания 410 падает до 0 B, тем самым прерывая подачу напряжения питания на схемы фиг. 6.

Автотрансформатор 440 имеет множество выводов для выбора числа витков катушки, чтобы подавать напряжение на отклоняющую катушку, соответствующее размеру экрана телевизионной системы, вторые релейные переключатели K₁₃-K₁₈ для выбора выводов, чтобы генерировать отклоняющее напряжение, необходимое для катушки горизонтального отклонения телевизионной системы, и вторые релейные переключатели K₁₉-K₂₂, подсоединенные к соответствующим выводам точной настройки, для точной настройки отклоняющего напряжения. Эти релейные переключатели автоматически выбираются и переключаются микропроцессором 460 по заданной программе управления. В качестве управляющего элемента (Q₅) возбудителя отклоняющей катушки 420 может быть использован любой активный полупроводниковый прибор, например биполярный транзистор, IGBT, FET, SCR или симистор, но наиболее предпочтительными являются характеристики IGBT.

Каждый набор сигналов a-e на фиг. 7 и 8 представляет напряжения в пяти узлах схем, показанных на фигурах 5 и 6, соответственно для включенного и выключенного состояний реле. Так "а" показывает сигнал переключения, соответственно при подсоединении и отсоединении конденсатора; "b" показывает напряжение на базе транзистора Q₆; "c" показывает напряжение на базе транзистора Q₄; "d" показывает напряжение на первичной обмотке L₁ автотрансформатора 440 для генерирования напряжения возбуждения, подаваемого на отклоняющую катушку, которое определяется напряжением на коллекторе транзистора возбуждения IGBT Q₅, и "e" показывает напряжение на релейном переключателе. Последовательность работы микропроцессора 460 для защиты устройства усиления горизонтального отклонения согласно настоящему изобретению будет описано со ссылками на сигналы a-e.

Когда конденсаторы в контроллере конденсаторов 430 должны подсоединяться к (или отсоединяться от) отклоняющей катушке 450, микропроцессором 460 на временном интервале t_o-t_x (смотри "a" на фигурах 7 и 8), где t_x представляет произвольное время, формируются сигналы переключения для управления первыми релейными переключателями K₁-K₁₂ для соответствующего выбора и подсоединения (или отсоединения) соответствующих конденсаторов в контроллере конденсаторов 430 и вторыми релейными переключателями K₁₃-K₁₈ для избирательного подсоединения выводов автотрансформатора 440. Затем микропроцессор 460 подает управляющий сигнал высокого уровня (смотри "b" и "c", следующее за "b" на фигурах 7 и 8) на базу транзистора Q₆ схемы защиты 410а, чтобы снизить напряжение возбуждения обмотки L₁ до 0 В (смотри "d" на фигурах 7 и 8). Здесь временной интервал, в течение которого напряжение возбуждения на отклоняющей катушке снижается до 0 B составляет t₀-t₁ (примерно 2 мс).

В момент t₂ микропроцессор 460 подает на вторые релейные переключатели K₁₃-K₁₈ для их включения или выключения сигнал высокого (или низкого) уровня для избирательного подсоединения (или отсоединения) первых и вторых релейных переключателей K₁-K₁₈ контроллера конденсаторов 430 и автотрансформатора 440. Операция включения/выключения релейного переключателя должна выполняться в то время, когда напряжение возбуждения первичной обмотки L₁ = 0 В. Соответственно в момент t₃, когда соответствующий конденсатор и отклоняющая катушка 450 подсоединены или отсоединены, управляющий сигнал низкого уровня микропроцессора 460 подается на базу транзистора Q₆ схемы защиты 410а на фиг. 5. Таким образом напряжение питания от источника питания 410 подается вновь, после чего напряжение возбуждения первичной обмотки L₁ возвращается к уровню 80 В. То есть напряжение питания порядка 80 В подается на контроллер конденсаторов 430, что обеспечивает подачу 80В на первичную обмотку L₁ автотрансформатора 440, и подает необходимое напряжение на отклоняющую катушку 450 согласно конфигурации вторичной обмотки L₂, выбранной одним из вторых релейных переключателей K₁₃-K₁₈, так что через отклоняющую катушку 450 благодаря конденсаторам течет необходимый ток. Здесь время срабатывания (t₀-t₂) релейных переключателей составляет примерно 100 мс, а интервал t₁-t₃ представляет действительный интервал прерывания в общем интервале прерывания напряжения питания (t₀-t₃).

Если напряжение на коллекторе IGBT Q₅ слишком быстро доходит до нормального уровня напряжения питания, то резкое изменение напряжения в этом переходном режиме может создать скачок напряжения на коллекторе транзистора Q₅ возбудителя отклоняющей катушки 420 до 1300 В и более из-за индуктивности отклоняющей катушки 450 и автотрансформатора 440. Следовательно, необходим плавный запуск устройства. Для реализации плавного запуска в цепь базы транзистора Q₄ источника питания 410 введены резистор R₄ и конденсатор C₁₅.

Функционирование устройства усиления горизонтального отклонения показано на фигурах 9-11, где сигнал 1 представляет собой управляющее напряжение на IGBT (Q₅), сигнал 2 представляет ток, текущий по отклоняющей катушке, а сигнал 3 - напряжение на коллекторе IGBT. Здесь IGBT выходит из строя, если напряжение на его коллекторе превысит 1300 В. На фигурах 10 и 11 показаны растянутые во времени сигналы по фиг.9, когда источник питания на фиг.4 находится в режиме выключения и включения соответственно.

Как было указано выше, согласно настоящему изобретению, представляющему устройство усиления горизонтального отклонения, подсоединение отклоняющей катушки и конденсаторов изменяется при коммутации релейных переключателей под управлением микропроцессора. Здесь для предотвращения выхода из строя выходного транзистора возбудителя отклоняющей катушки или самой отклоняющей катушки из-за броска тока, возникающего при подсоединении или отсоединении конденсатора от схемы во время работы отклоняющей катушки, находящейся под напряжением, подаваемым источником питания, конденсатор подсоединяется или отсоединяется, когда напряжение источника питания равно 0 В, а затем напряжение источника питания подается вновь. Таким образом, устройство усиления горизонтального отклонения может безопасно функционировать.

Устройство усиления горизонтального отклонения относится к области источников питания и может использоваться в телевидении для питания электронно-лучевой трубки, цветного кинескопа. Устройство усиления горизонтального отклонения содержит автотрансформатор, множество конденсаторов, первое средство коммутации для избирательного подсоединения конденсаторов к выводам автотрансформатора, возбудитель отклоняющей катушки для подачи тока в автотрансформатор, источник питания для подачи постоянного напряжения на конденсаторы и возбудитель отклоняющей катушки, микропроцессор для управления первым средством коммутации и подачи управляющего сигнала на средство защиты для временной подачи постоянного напряжения перед переключением первого средства коммутации. Достигаемый технический результат - предотвращение выхода из строя элементов схемы из-за бросков тока, когда горизонтальная отклоняющая катушка через средство коммутации подсоединяется к конденсатору. 3 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Устройство усиления горизонтального отклонения, отличающееся тем, что включает автотрансформатор, имеющий множество выводов; множество конденсаторов, избирательно подсоединенных к выводам автотрансформатора; первое средство коммутации для избирательного подсоединения конденсаторов к выводам автотрансформатора; возбудитель отклоняющей катушки для подачи тока в автотрансформатор через первое средство коммутации; источник питания для подачи постоянного напряжения на конденсаторы и возбудитель отклоняющей катушки, при этом источник питания имеет средство защиты для временного прерывания подачи постоянного напряжения для защиты возбудителя отклоняющей катушки, и микропроцессор для управления первым средством коммутации и подачи управляющего сигнала на средство защиты для временного прерывания подачи постоянного напряжения перед переключением первого средства коммутации. 2. Устройство усиления горизонтального отклонения по п.1, отличающееся тем, что первое средство коммутации содержит первые релейные переключатели для выбора конденсаторов и вторые релейные переключатели для выбора выводов автотрансформатора. 3. Устройство усиления горизонтального отклонения по п.1, отличающееся тем, что средство защиты источника питания содержит второе средство коммутации для отключения источника питания в ответ на сигнал управления от микропроцессора. 4. Устройство усиления горизонтального отклонения по п.3, отличающееся тем, что во втором средстве коммутации может быть использован любой активный полупроводниковый прибор, такой, как биполярный транзистор с изолированным затвором, полевой транзистор, полупроводниковый управляемый выпрямитель или симметричный триодный тиристор.