由開關回掃電容所進行的高壓調節方法
2023-11-07 18:45:12
專利名稱：由開關回掃電容所進行的高壓調節方法
技術領域：
本發明一般涉及在信息顯示裝置中的高壓調節方法，特別涉及在利用陰極射線管的信息顯示裝置中對陽極電壓進行調節的方法。
背景信息在當今的多媒體環境中，越來越需要能夠使單個信息顯示裝置用於幾個不同的應用中。例如，除了顯示視頻信息外，現在電視接收器還能夠被用於顯示電子文本信息。最近，計算機和消費電子產品的產商開始提供各種產品，其中電視接收器還可以用於顯示由計算機所提供的信息，例如文本頁、高分辨圖像，等等。
這些不同的應用要求增加信息顯示裝置的偏轉和高壓電路的性能。例如，在視頻信息的顯示中，信息顯示裝置要求提供黑屏，並且必須具有強電子束流和高陽極電壓。使用相同信息顯示裝置來顯示一般與彩色顯示器相關的高解析度圖像還要求該信息顯示裝置提供穩定的光柵尺寸、良好的聚焦、以及小的光點尺寸。這些附加的要求，反過來依賴用於陰極射線管的調節良好的陽極電壓的存在。
發明概述本發明針對為信息顯示裝置的陰極射線管提供調節良好的陽極電壓的高壓調節電路。
一種用於在信息顯示裝置中調節陽極電壓的電路包括具有掃描和回掃的操作模式的水平偏轉電路；該水平偏轉電路還具有一固定的回掃電容和一個開關回掃電容與一個開關元件之間的串聯組合，其中該開頭元件在水平偏轉電路進行回掃操作模式時處於閉合位置；用於提供指示陽極電壓的大小的採樣電壓的分壓網絡；以及響應該採樣電壓用於控制該開關元件的控制電路，使得該控制電路在回掃過程中通過選擇一個把開關元件置於開路位置的時刻對陽極電壓進行調節。
在下文結合附圖的描述中，上述本發明的其它特點、方面和優點將變得更加清楚，其中在附圖中相同的參考標記表示相同的元件。
附圖簡述在附圖中
圖1是體現本發明的高壓調節電路的方框圖；圖2是圖1中的高壓調節電路的示意圖；圖3a-3d示出用於解釋圖1和圖2中的高壓調節電路的操作的電壓和電流波形；以及圖4a和4b以方框示意圖的形式示出與信息顯示裝置的各種光柵糾正電路相結合的高壓調節電路。
最佳實施例的描述圖1示出本發明的高壓調節電路的操作原理。水平偏轉電路10使電子束偏轉橫過陰極射線管的屏幕以形成光柵。來自水平偏轉電路10的回掃電壓VR被用於產生陰極射線管所需的高壓陽極電壓EHT。該回掃電壓VR在圖3a中示出；該回掃電壓VR在低負載或低電子束流條件下基本上具有正弦波形。當回掃電壓VR被施加高負載或高電子束流的情況下，該基本為正弦曲線的波形會略微地發生變形。在圖3a-3d中虛線表示高負載或高電子束流的情況，實線表示低負載或低電子束流的情況。
該陽極電壓EHT的一個採樣值由控制電路20所利用以確定開關元件SW2應當被置於開路位置的準確時刻。例如，如果陽極電壓EHT低於預定電平，則控制電路20使開關元件SW2更早地打開；相反，如果陽極電壓EHT超過預測電平，則控制電路20使開關元件SW2更晚地打開。按這種方式，陽極電壓EHT可以被精確地調節。
圖2示出高壓調節電路100的一個實施例的示意圖。水平偏轉電路10由水平驅動器11、開關元件SW1、S-整形電容CS、水平偏轉線圈LH、固定回掃電容CR1、以及開關回掃電容CR2所形成。為本說明書的目的，開關元件TR1在開始時被閉合，以使得回掃電容CR1和CR2相併聯，因此，有效回掃電容是兩個回掃電容之和。水平驅動電路11可以是本領域內的通常技術人員所知道的常規電路，在此不對其作進一步的描述。
水平驅動電路11以某一水平掃描頻率控制開關元件SW1的操作，以周期性地把電子束從屏幕的左邊緣偏轉到屏幕的右邊緣(從觀察屏幕的透視角度來看)。開關元件SW1一般包括一個與二極體相併聯的npn型雙極結電晶體相併聯，使得該二極體的陰極連接到該電晶體的集電極，並且該電晶體的發射極與該二極體的陽極連接到「地」或參考電勢。在開關SW1處於閉合位置的時間周期中，也稱為「掃描」周期，該電子束通過利用S整形電容CS與水平偏轉線圈LH之間的諧振使電子束從屏幕的左邊緣向屏幕的右邊緣偏轉。在掃描周期中，在S整形電容CS與回掃電容CR1和CR2之間的節點J1的回掃電壓VR基本等於地電勢或參考電勢。
在相繼的掃描周期之間的時間周期中，這也稱為「回掃周期「，開關元件SW1處於開路位置，並且電子束通過利用水平偏轉線圈LH與回掃電容CR1和CR2之間的諧振使電子束從屏幕的右邊緣返回到屏幕的左邊緣。在回掃周期中，在該節點處的回掃電壓VR基本上為正弦波形，如圖3a中所示，並且對於圖2中的實施例來說，其峰值約等於1200V。
該回掃電壓VR通過變壓器T1的初級線圈30與次級線圈40相耦合，它由二極體D1所整流以產生用於該陰極射線管的陽極電壓EHT。該陽極電壓為高壓，並且對於圖2中所示的高壓調節電路100來說約等於30kV。
該陽極電壓EHT的調節方法如下。陽極電壓EHT由採樣網絡所採樣以提供一採樣電壓V1。在圖2中，該採樣網絡由分壓網絡所實現。陽極電壓EHT由電阻R1和R2所形成的分壓器所分壓以提供該採樣電壓V1，該電壓施加到誤差放大器50的非反相輸入端51。該採樣電壓與施加在放大器50的反相輸入端的參考電壓Vref相比較。通過從採樣電壓V1中減去參考電壓Vref而獲得的誤差電壓Verr被放大並被提供給誤差放大器50的輸出端。誤差放大器50的增益由電阻R4與電阻R5之間的比值所確定。該比值也影響高壓調節電路和輸出阻抗，對於圖2中所示的實施例來說該輸出阻抗約等於150kΩ。
該直接跟隨(track)陽極電壓EHT的誤差電壓Verr被電阻R3與電容C3的組合所低通濾波，以產生施加到比較器60的非反相輸入端的控制電壓Vctrl。在圖2所示的實施例中，該控制電壓通過實驗來確定，使得當由電阻R3與電容C3所形成的低通濾波器具有約等於20Hz的截止頻率時高壓調節電路100的性能最好。為該低通濾波器所選擇的特定截止頻率由在該特定高壓調節電路100的每個實施例中所用的元件數值所確定，並且涉及在該濾波器中的兩個相對立的要求之間的協調。一般來說，用於該濾波器的截止頻率越高，則對該高壓調節電路的控制迴路的響應越快的情況是不符合需要的。因為變壓器T1(通常是二極分離型(diode-split)的)與水平偏轉電路10相耦合，通常在流過偏轉線圈LH的水平偏轉電流中存在相位和幅值的誤差。該相位和幅值誤差如果出現得太快則不能夠有效地進行補償。但是，該高壓調節電路應當在圖像從暗變亮或從亮變暗時能夠快速地作出反應。對於低通濾波器的截止頻率的一個可接受的選擇適當地權衡那些相對立的要求。
比較器60的反相輸入端62接收通過電阻R3對電容C1進行充電而產生的水平頻率掃描電壓Vramp。通過利用水平比率波形(horizontal-rate waveform)70使電晶體TR2以某一水平掃描頻率導通，使電容C1被通過電晶體TR2向「地」放電。水平比率波形70可以由變壓器T1的次級線圈(未示出)所提供，儘管被反相，但是它可以具有與在節點J1處的回掃電壓VR相同的一般波形。在圖2所示的高壓調節電路100的實施例中，水平比率波形70可以具有約等於200V的峰-峰電壓值。波形70通過由電容C4和電阻R8和R9所形成的微分器耦合到電晶體TR2的基極。選擇構成微分器的元件的數值，使得電晶體TR2在回掃周期快結束時使電晶體TR2導通並對電容C1放電。
比較器60被用作為脈衝寬度調節器。在比較器60的輸出端63處的開關驅動信號64保持在高電平直到掃描電壓Vramp超過控制電壓Vctrl；在此時，開關驅動信號64變為低電平，如圖2所示。這樣，控制電壓Vctrl確定輸出信號從高電平狀態躍變為低電平狀態的時刻。例如，假設陽極電壓EHT超過預定電平，如由參考電壓Vref所表示。該誤差電壓Verr以及控制電壓Vctrl假設處於接近誤差放大器50的電源電壓的電平，並且因為由控制電壓Vctrl設置相對較高的閾值電平，開關驅動信號60將更長時間地保持在高電平狀態。另一方面，如果陽極電壓EHT低於預定電平，則該誤差電壓Verr和控制電壓Vctrl將為一個接近誤差放大器50的地電勢或參考電勢的電平，並且因為現在由控制電壓Vctrl所設置的閥值電平相對較低，該輸入信號將短時間地保持在高電平狀態。
並關驅動信號64使用低電流的高壓驅動電路80來控制開關元件TR1的操作。例如，在掃描周期開始時，在比較器60的輸出端63處的開關驅動信號64處於高電平，如圖2和3c中的波形所示。開關驅動信號64的高電平狀態的幅值約等於比較器60的電源電壓。電晶體TR3的截止，其基極連接到比較器60並由開關驅動信號64所控制，並且電容器C2通過由電阻R5和R6、電容器C2和二極體D3所確定的路徑充電到電源電勢。通過使開關元件TR1的基極經過電阻R7連接到電源電勢，使得二極體D2截止並且開關元件TR1導通。這樣開關回掃電容CR2並聯連接到固定回掃電容CR1上，因此有效回掃電容是固定電容CR1與開關電容CR2的電容量之和。請注意，由於在節點J1處的回掃電壓VR和通過開關元件TR1的電流I1在掃描周期中都約等於0，則開關元件TR1隻消耗極小的能量。開關元件TR1可以是具有工業零件號碼BU506DF的電晶體，它在圖2中是標記為D4的集成二極體。開關元件TR1必須具有足夠高的額定電壓，以使得開關元件TR1能夠經受回掃電壓VR的峰值。
當回掃周期開始時，開關元件TR1仍然導通；電流I1通過開關元件TR1流向「地「，如圖3d中的波形所示，從而對開關回掃電容CR2充電；並且掃描電壓Vramp接近於控制電壓Vctrl。在回掃周期中流過開關元件TR1的電流R1的峰值僅僅約等於0.5A，因此由該電晶體所消耗的功率被減為最小。一旦掃描電壓Vramp超過控制電壓Vctrl，則開關驅動信號64從電源電壓躍變到地電平或參考電勢。如圖3c和3d中的波形所示，躍變發生的時刻也是負載條件的一個函數。該躍變使得電晶體TR3導通。在二極體D2的陰極與二極體D3的陽極的結點處的電壓變為某一負電壓。從而，該二極體D3截止並且二極體D2導通，從而使開關元件TR1截止。結果，開關回掃電容CR2不再與固定回掃電容CR1相併聯，這樣有效回掃電容被減小並且等於固定回掃電容CR1。由於有效回掃電容減小，從而在節點J1處的回掃電壓VR的峰-峰值增加。因此，陽極電壓向著具有增加的峰-峰值的回掃電壓VR的預定電平增加，該電壓通過變壓器T1的初級線圈30耦合到次級線圈40，然後由二極體D2所整流以提供陽極電壓EHT。
當開關元件TR1截止時，電流I1被中斷，並且開關回掃電容CR2保持穩定的電荷以及固定的電壓降。在開關元件TR1的集電極處的電壓VR』在回掃周期中通過利用在開關回掃電容CR2兩端的固定電壓降跟蹤回掃電壓VR，如圖3b中的波形所示。如圖3b中所示，電壓VR』的幅值也是負載條件的一個函數。在圖2所示的實施例中電壓VR』可以從對應於0mA的電子束流的約100V到對應於1.6mA的電子束流的約500V之間變化。對於電壓VR』的理論範圍是從約為0V到約為1200V，其中約為1200V是回掃電壓VR在回掃周期中的峰值。如果電壓VR』要趨向於比地電勢或參考電勢更低，則二極體D4把開關元件TR1的集電極鉗位到約為地電勢或參考電勢。這使得開關元件TR1在零電壓處切換，進一步減少由開關元件所消耗的功率。
圖2中本發明的高壓調節電路提供用於精確控制在回掃周期中使開關元件TR1截止以減少水平偏轉電路10的有效回掃電容的時間點。該開關元件TR1被截止的時間點被設為儘可能地接近於回掃間隔的起始時間，以使得在開關元件TR1消耗的功率最小。
另外，高壓調節電路100也傳送用於比當前由常規方案所提供精度更高的動態電子束流補償的信號。例如，由於為高壓調節電路100的迴路濾波器所選擇的特定截止頻率，則在陽極電壓EHT中的快速改變不能夠良好地調節。在圖2的高壓調節電路100中的電阻R3和電容C3的組合的截止頻率約等於20Hz。結果，仍然需要光柵寬度補償，但僅僅與這種補償的交流成分有關。
圖2中所示的高壓調節電路用於這樣的校正。在本發明一個特點中，誤差放大器50的輸出端53由一電阻R10和隔直流電容C5耦合到特定的東-西枕形校正電路(East-West pincushion correctioncircuit)，提供光柵寬度補償電壓VEW。該枕形校正電路不必限於特定的結構。例如，參見圖4a和4b圖1和2中的高壓調節電路100可以與向前調節輸出級91結合使用，如圖4a中所示或與二極體調節器構造92相結合，如圖4b中所示。在圖4a中所示的E-W(東-西)驅動器90可以是在本領域內的通常技術人員所熟知的常規類型，在此不做進一步的描述。
提供把關於光柵寬度的信息提供給東-西枕形校正電路的常規方法是使用在變壓器的高壓次級線圈的引線(footpoint)處的電壓。例如，在圖2中所示的高壓調節電路100中，常規方案把變壓器T1的次級線圈40上標記為BCL的點連接到東-西枕形校正電路。把高壓調節電路100的誤差放大器50的輸出端53耦合到東-西枕形校正電路，而不把在次級線圈40的BCL點處的電壓連接到東-西枕形校正電路是一種更好方案，這是因為誤差電壓Verr比在次級線圈40的BCL點處的電壓更精確地跟隨陽極電壓EHT。
在上文中已經參照附圖對本發明的最佳實施例作了具體的描述，但是應當知道，本發明不限於這些實施例，並且可以由本領域內的專業技術人員作出各種改變和變化而不脫離權利要求書中所述的本發明的精神和範圍。
權利要求
1.一種用於在信息顯示裝置中調節陽極電壓(EHT)的電路，所述電路包括(a)具有掃描和回掃操作模式的水平偏轉電路(10)；所述水平偏轉電路(10)包括開關回掃電路(CR2)；與所述開關回掃電路(CR2)串聯連接的開關元件(TR1)，當該水平偏轉電路進入所述回掃操作模式時，所述開關元件處於閉合位置；以及與所述開關回掃電容和所述開關元件的串聯組合相併聯連接的固定回掃電容(CR1)；(b)用於提供表示所述陽極電壓(EHT)的幅值的採樣電壓(V1)的採樣網絡(R1，R2)；以及(c)響應所述採樣電壓(V1)用於控制所述開關元件(TR1)的控制電路(20)，使得所述控制電路通過在所述回掃周期過程中選擇一個把所述開關元件置於開路裝置的時刻而對所述陽極電壓(EHT)進行調節。
2.根據權利要求1所述的電路，其特徵在於，當所述開關元件(TR1)在所述回掃周期中的前期被置於開路位置時，所述陽極電壓(EHT)增加。
3.根據權利要求2所述的電路，其特徵在於，當所述開關元件(TR1)在所述回掃周期中的後期被置於開路位置時，所述陽極電壓(EHT)減小。
4.根據權利要求1所述的電路，其特徵在於，所述開關元件包括一電晶體(TR1)。
5.根據權利要求4所述的電路，其特徵在於，所述開關元件還包括一個與所述電晶體(TR1)相併聯連接的二極體(D4)，使得所述二極體的導電方向與所述電晶體的導電方向相反。
6.根據權利要求4所述的電路，其特徵在於，所述電晶體(TR1)包括一雙極型電晶體。
7.根據權利要求1所述的電路，其特徵在於，所述採樣網絡包括一分壓網絡(R1，R2)。
8.根據權利要求1所述的電路，其特徵在於，所述控制電路(20)包括一誤差放大器(50)，用於把所述採樣電壓(V1)與一參考電壓(Vref)相比較以提供表示所述陽極電壓(EHT)與理想電平之間的偏差的誤差電壓(Verr)。
9.根據權利要求8所述的電路，其特徵在於，所述控制電路(20)還包括連接到所述誤差放大器的輸出端(53)的低通濾波器(R3，C3)。
10.根據權利要求9所述的電路，其特徵在於，所述控制電路(20)還包括具有連接到所述低通濾波器(R3，C3)的輸入端(61)的脈衝寬度調節電路。
11.根據權利要求10所述的電路，其特徵在於，所述脈衝寬度調節電路(60)在一輸出端(63)為所述開關元件(TR1)提供一開關驅動信號(64)。
12.一種用於在信息顯示裝置中調節陽極電壓(EHT)的電路，所述電路包括具有掃描和回掃操作模式的水平偏轉電路(10)；所述水平偏轉電路(10)具有可變回掃電容(CR1，CR2，TR1)；用於提供表示所述陽極電壓(EHT)的幅值的採樣電壓的採樣網絡(R1，R2)；用於在所述回掃周期中響應所述採樣電壓(V1)改變所述可變回掃電容(CR1，CR2，TR1)的控制電路(20)；以及用於控制由所述水平偏轉電路(10)所形成的光柵的寬度的光柵寬度補償電路，所述光柵寬度補償電路連接到所述控制電路(20)。
13.根據權利要求12所述的電路，其特徵在於，控制電路(20)包括誤差放大器(50)，用於把所述採樣電壓(V1)與一參考電壓(Vref)相比較以提供表示所述陽極電壓(EHT)與理想電平之間的差別的誤差電壓(Verr)。
14.根據權利要求13所述的電路，其特徵在於，所述脈衝寬度補償電路包括一個東-西枕形校正電路。
15.根據權利要求14所述的電路，其特徵在於，所述東-西枕形校正電路連接到所述誤差放大器(50)的一個輸出端(53)。
16.根據權利要求15所述的電路，其特徵在於，所述誤差放大器(50)的誤差電壓(Veff)為所述東-西枕形校正電路提供光柵寬度補償電壓(VEW)。
全文摘要
一種用於在信息顯示裝置中調節陽極電壓(EHT)的電路。一水平偏轉電路(10)具有掃描和回掃操作模式。該水平偏轉電路還具有一固定回掃電容(CR1);以及開關回掃電容(CR2)與開關元件(TR1)的串聯組合,該組合與該固定回掃電容相併聯。當水平偏轉電路進入回掃操作模式時,該開關元件處於閉合位置。分壓網絡(R1,R2)對陽極電壓進行採樣。控制電路(20)響應該採樣電壓(V1)以控制該開關元件,使得該控制電路通過在回掃周期中選擇把開關元件置於開路位置的時刻而對陽極電壓進行調節。該控制電路也可以為東－西枕形校正電路提供光柵寬度補償電壓。
文檔編號H04N3/18GK1251722SQ97199690
公開日2000年4月26日 申請日期1997年11月12日 優先權日1996年11月13日
發明者L·特裡波德 申請人:湯姆森許可公司