trifolium - ideas & solutions
Reparatur ServiceMedizinImpressumeMail

Beispiel aus dem Monitor-Handbuch

[zurck]


            3. Theorie und Grundschaltungen von Zeilenendstufen

            Die Zeilenendstufe ist die fehleranfälligste
            Baugruppe eines Monitors. Dies liegt nicht zuletzt daran,
            da hier der mit Abstand größte Leistungsumsatz
            stattfindet. Obwohl das Netzteil die Zeilenendstufe
            versorgt, setzt es wesentlich geringere Leistungen um als
            diese. Dies liegt an dem sehr hohen Blindleistungsumsatz
            in der Zeilenendstufe. Geht man z.B. von einem
            Rücklaufkondensator mit einer Kapazität von 5 nF aus, der
            bei einer Zeilen-frequenz von 80 kHz 80000 mal pro Sekunde
            auf 1200V aufgeladen und wieder vollständig entladen wird,
            bedeutet dies 160000 mal pro Sekunde eine Energie von 
            W= CU^2 =0.0036 Ws. Dies entspricht einem Leistungs-
            umsatz von P = 2xf x W = 576 Watt. Diese hohe Blind-
            leistung führt zu einer besonders hohen Belastung der 
            betroffenen Bauteile. Bei den  Schaltungsvarianten der 
            Zeilenendstufen mu man zwischen  folgenden grund-
            legenden Ausführungen unterscheiden:

            3.1 Die ungeregelte Festfrequenz-Zeilenendstufe mit
            Hochspannungserzeugung

            Diese einfachste Ausführung, die auch schon aus der
            Fernsehtechnik bekannt ist, wurde vorwiegend in Spezial- 
            monitoren, Herkules-,EGA-, CGA- und Standard-VGA-
            Monitoren eingesetzt. In neueren Computermonitoren ist sie
            nicht mehr zu finden, da diese Geräte Zeilenfrequenzen 
            von 30 bis mindestens 60kHz verarbeiten müssen.

            Da aber alle Techniken auf diese ursprüngliche Schaltung
            aufbauen, möchte ich sie ausführlich erklären. Zunächst
            möchte ich auf die grundsätzliche Problematik einer

            Zeilenablenkung eingehen. Der Elektronenstrahl soll
            gleichmäig von links nach rechts abgelenkt werden, um
            dann möglichst schnell wieder nach links zu gelan-
            gen. Bei einer magnetischen Ablenkung bedeutet dies ein
            sägezahnförmiges Magnetfeld, was einem sägezahnförmigen 
            Strom durch die Ablenkspulen entspricht.

            Dieser Strom wäre relativ einfach zu erzeugen, wenn es
            sich um einen langsamen  Vorgang handeln würde. Da 
            die Zeilenablenkung jedoch mit sehr hoher Geschwindigkeit 
            erfolgen mu, werden in den Ablenkspulen, vor allem während 
            des Zeilenrücklaufes, sehr hohe Spannungen induziert. 
            Dieses Problem habe ich bereits  bei den Schaltnetzteilen
            näher erläutert. Um die Spannung  an der Ablenkspulen 
            für Halbleiter verarbeitbar zu halten,  wird das 
            Spulenpaar der  horizontalen Ablenkeinheit parallel
            geschaltet und mit relativ wenigen Windungen bei großem
            Drahtquerschnitt ausgeführt. Diese Maßnahme führt 
            natürlich zu einem sehr hohen Ablenkstrom, der von
            einer hochbelasteten Leistungselektronik erzeugt 
            werden mu. Im folgenden Diagramm ist der Zusammengang
            zwischen Ablenkstrom und der zu dessen Erzeugung
            erforderlichen Spannung dargestellt.

            Leider ist in der Praxis die Auslenkung des
            Elektronenstrahles nicht genau proportional zum
            Ablenkstrom. Vielmehr reagiert die Ablenkung zum
            Bildschirmrand hin empfindlicher auf Änderungen des
            Ablenkstromes. Dies kann zum Einen an Inhomogenitäten
            des Magnetfeldes der Ablenkspulen liegen, deren
            Feldstärke in der Nähe der Spulendrähte stärker ist,
            als in der Mitte des Spulenpaares. Zum Anderen
            führen abgeflachte Bildschirme dazu, da der
            Elektronenstrahl in der Bildschirmmitte einen kürzeren
            Weg von Elektronen-kanone bis zur Leuchtschicht 
            zurückzulegen hat, als am Bildschirmrand. Die 
            Verlängerung des Elektronenstrahles am Bildschirmrand 
            führt aus geometrischen Gründen bei gleicher Änderung
            des Ablenkwinkels in der Bildmitte und am Bildrand 
            natürlich auch zu einer Vergrößerung der Strahlauslenkung
            am Bildschirmrand. Aus diesen Gründen muß die
            Strahlauslenkung zum Bildschirmrand hin verlangsamt
            werden. Zur Erzeugung der dafür nötigen Spannung
            dient der Hinlaufschwingkreis. Anstatt einer 
            konstanten Spannung, wird an die Ablenkspule während des 
            Zeilenhinlaufes ein kleiner Ausschnitt einer Sinuswelle
            angelegt. Die Erzeugung der Spannung für den Strahlrücklauf
            übernimmt der Rücklaufschwingkreis, der für eine 
            halbe Periode mit seiner Resonanzfrequenz schwingt,
            bevor der Hinlaufschwingkreis wieder aktiv wird. Die Form
            der Rücklaufspannung spielt dabei keine Rolle. Wichtig
            ist nur die Höhe dieser Spannung, da sie die
            Rücklaufgeschwindigkeit bestimmt.


            So kann man sich den realen Verlauf von Ablenkspannung
            und Strom vorstellen

So entsteht aus einer rechteckigen Ablenkspannung der sägezahnförmige Ablenkstrom.


            In dem Diagramm erkennt man, da die Ablenkspannung am
            Anfang und am Ende des Zeilenhinlaufes verringert ist,
            wodurch sich des Anstieg des Ablenk-stromes in diesen
            Bereichen verlangsamt. Die Grundlegende Schaltung
            zur Erzeugung einer geeigneten Ablenkspannung findet man
            praktisch in allen Monitoren. Allerdings wird die 
            Hochspannung zunehmend von der Zeilenablenkung getrennt 
            erzeugt.

            Im Grundschaltbild sind die Leitungen fett gedruckt, in
            denen der Hauptstromanteil fließt. Von dem Zeilentrafo
            sind nur die beiden wichtigsten Wicklungen, die Primärspule
            W1 und die Hochspannungsspule W2 eingezeichnet.




Grundschaltung einer Zeilenendstufe mit kombinierter Hochspannungserzeugung

Bei einer Zeilenendstufe handelt es sich um einen Schwingkreis, der periodisch zwischen zwei Schwingfrequenzen umgeschaltet wird. Die Schwingfrequenzen werden in erster Linie von der Induktivität der Ablenkeinheit und der Kapazität des Hinlaufkondensators CH ( wird auch als Tangenskondensator bezeichnet ) und des Rücklaufkondensators CR bestimmt. Die Induktivität der Primärspule des Zeilentrafos ist dabei nur zweitrangig, da sie wesentlich gröer ist, als diejenige der Ablenkspule. Die Primärspule dient lediglich zum einkoppeln der Betriebsspannung Ub in den Zeilenkreis, um die durch Wärmeverluste verlorengegangene Energie wieder zuzuführen. In W1 fliet daher auch ein wesentlich geringerer Strom, als im Ablenkkreis. W1 lädt zunächst die Kondensatoren CR und CH auf Ub auf. Beim erstmaligen Einschalten des Zeilenendtransistors wird CR entladen und seine Energie geht verloren. Der mit der Betriebsspannung aufgeladene Hinlaufkondensator CH liegt nun parallel zu den Ablenkspulen und bildet mit diesen den Hinlaufschwingkreis. Da dessen Schwingfrequenz wesentlich niedriger als die Zeilenfrequenz ist, wird nur ein kleiner Bruchteil einer Sinusschwingung ausgeführt, bevor der Transistor wieder sperrt und der Strom durch den Rücklaufkondensator CR weiterfließen muß. Da CR wesentlich kleiner als CH ist,bestimmt nun CR und die Ablenkspulen die Schwingfrequenz des Rücklaufschwingkreises, die wesentlich höher als die Zeilenfrequenz ist. Der Rücklaufschwingkreis führt eine halbe Schwingungsperiode aus, bevor die Spannung am Zeilenendtransistor ihr Vorzeichen ändert. In diesem Moment sollte der Transistor wieder einschalten, um den Hinlaufschwingkreis wieder zu aktivieren. Dies lät sich am einfachsten mit der Inversdiode D realisieren, die in diesem Moment den vollen Ablenkstrom übernimmt. Dies hat die Vorteile, da der Einschaltzeitpunkt des Transistors irgendwo in der ersten Hälfte des Zeilenhinlaufes liegen darf, was die Ansteuerung wesentlich vereinfacht und da der für bipolaren Transistoren problematische Inversstrom vermieden wird. Die eigentliche Funktion des Transistors beginnt erst in der zweiten Hälfte des Zeilenhinlaufes, wo sich die Stromrichtung umkehrt und der Transistor den vollen Ablenkstrom übernehmen muß. Ein Problem ist der beim Einschalten des Zeilenendtransistors entstehende Spannungssprung der Kollektorspannung. Auch die Lösung dieses Problemes finden Sie auf den folgenden Seiten in unserem Buch !!!!

zurück