行输出级电路
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一.CRT的基本知识显象管是显示器中最重要的部件,它的价格最贵,作用最大。
通过显象管的屏幕实时地将计算机的工作过程和结果显示出来。
一、显像管结构显像管是将电信号转化为光信号的器件,它能实时地将计算机工作情况和结果以光的形式显示在荧光屏上,具有监视和显示的作用,国外通常叫监视器(即CRT),国内通常叫显示器。
显像管由玻璃制成,它由电子枪、玻壳、荧光屏和管脚四部分组成。
下面分别加以叙述。
显像管结构见图。
1、电子枪电子枪由灯丝、阴极、栅极、加速极、聚焦极和阳极组成。
(1)灯丝:用HT表示, 彩色显像管灯丝电压为6.3V(有的显示器加行频脉冲电压),电流约为0.33A。
灯丝加电将阴极烘热发射电子。
(2)阴极:用K表示,阴受热后发射电子。
单色显像管阴极加电压为25~40V,彩色显像管加电压45~180V,随显像尺寸大小而异。
(3)栅极:又叫控制栅极,用G1表示。
圆筒形套在阴极外面,顶部中心开孔。
栅极加负电压0~-60V,用电位器(或电脑控制)调整负电压来调制通过的电子数目,改变显像管束电流的大小,从而控制荧光屏的亮度。
(4)加速极;用G2表示,加数百伏的正电压,彩色显像管加230~450V使电子束加速射向荧光屏,调整电位器可改变电压大小,从而控制荧光屏的背景亮度。
(5)焦极:单色显像管加数百伏电压,彩色显像管加5~8kV电压,使电子聚焦成很细的电子束。
改变聚焦电压的大小,可以改变荧光屏聚焦的好坏。
(6)阳极:又叫第二阳极,用A2表示。
彩色显像管加电压22~34K,随显像管尺寸大小而异。
阳极高压对电子束起最后加速的作用,使其有较大的能量轰击荧光屏百激发出光点,电压越高光点越亮。
但由于电子束速度快,偏转的角度就会减小,从而使行幅相对减小;阳极电压偏低时,光栅亮度变暗,在同样偏转磁场作用下,电子偏转角度加大,行幅加宽。
2、玻壳由显像管的屏玻璃、锥体和管颈组成,里面抽成真空。
锥体部分内、外壁均涂了一层石墨导电层,内壁涂层接阳极,外壁用弹簧接上金属屏蔽导线接显示器地线(底板),两导电层之间构成数百微法拉的大电容,作为阳极高压过滤之用。
3、荧光屏显像管荧光屏玻璃内壁涂一层荧光膜,受电子轰击而发光,发光颜色与荧光粉颜色有关。
屏上荧光粉里边有一层很薄的铝膜(十分之几微米),与显像管阳极相连,电子束很容易通过,加大了荧光粉的发射效率和荧光屏的亮度,还可遮挡后面的杂散光,增强了对比度。
行输出级电路CRT屏幕之所以发光,主要是由行管与偏转线圈、FBT等共同提供的扫描大电流和阳极高压实现的。
行输出级消耗的功率,约占整级50%左右。
主要包含以下三个部分:一、行激励与行输出部分IC401之H-OUT信号经Q429放大至10V左右,经C416耦合加至Q402 G极,因MOS 管输入电阻很大,积累的电荷不易泄放,改需加一泄放电阻R455,而D409是对电容耦合之交流信号钳位,使其最小不超过其压降(-0.7V),使其正常驱动Q402。
T401是反极性激励变压器,它与Q402、Q403一起构成反极性行驱动电路,即Q402导通进,Q403截止;Q402截止Q403导通,两者交替工作,使激励级具有良好的隔离作用,因而输出极的阻抗变化不会反射到振荡级、并使变压器T401的磁通缓慢变化,有利于抑制高频寄生振荡。
R430、R428是匹配激励电源电压的电阻,同时也可防止启动瞬间电流太大,C414是直流滤波电容;C415与R425是阻尼电路,防止T401初级电流(不能突变)与分布电容产生高频振荡而激起高压损坏Q402,同时C415上电压升高后,电流方向变化,感应到次级后,使Q403正偏导通。
D401、ZD401、C467组成泄放回路。
通常,偏转线圈的设计取决于CRT的过扫描系数,以及与偏转灵敏度有关的阳极高压、行频、扫描间隔、逆程变压器的初级电感量和电源电压。
这就决定了所需要的峰值集电极电流I cp,I cp确定后,则基极电流I B确定→T401次级电感确定,为了保证Q403充分截止,必须使加到V B之负电压V B2-约为负1~2V(过小不能实现截止,过大增加损耗,且易造成击穿损坏),因V B是初级感应而来,故激励变压器电源电压确定后,便能确定T401之匝数比→确定T401初级感量。
行管是高反压晶体管,它与D408(逆程二极管),C408、C409逆程电容、行偏转线圈等构成行输出回路。
其中D408上面二极体为逆程二极管(Damper),下面二极体为调制管(Modulation),其主要作用是调节H-Size及几何失真补偿。
R451、C417、D408是消除交越失真(即交描重合部分,画面表现为白画面中间一条亮竖线)。
行管损耗主要含饱和损耗、存储损耗、开关损耗,图示如下:此三种损耗是交替出现,不可能同时把三种损耗减到最小,如何使激励最佳(即功耗P C 最小),最重要的是基极电流I B ,并同时考虑Q403之H fe 、V ce (Sat )参数不反复匹配(通常是H fe 上限与V ce (Sat )下限易产生拖尾损耗,H fe 下限和V ce (Sat )上限易产生存储损耗),有兴趣之同仁可查相关资料,这里不再赘述。
★ 过激励与欠激励:欠激励:主要表现为I B 过小,V CE (SAT )太大,造成H-Size 变大后,I B 无法提供合适的电流,造成Failure 。
即H-Size 大时,Q403温度高过激励:主要表现为I B 过大,t f (开关)损耗过大,造成H-Size 变小时,I B 提供过大,造成Q403的功耗损失过大,造成Failure 。
即H-Size 小时,Q403温度高。
行输出电路工作原理:要想在行偏转线圈中得到一个线性的矩齿波电流,由公式I cp =T S ·V CC /ZLY ,(T S :扫描时间,V CC :B +电压,LY :回路电感量)。
知;行频↑→T S 减小,而LY 、I cp 不变,故V cc ↑,所以B +电压随行频↑而升高。
也可理解为行频升高,偏转线圈感抗增大,故其需要的电压也增大(X U =2ΠFU )。
行管内阻很小,相当于一个开关,当行管由导通变截止时,在电路内会产生高频自激振荡,故必须加逆程二极管加以抑制,否则将破坏扫描。
为了分析,给出如下等效电路:线路说明;⑴忽略偏转线圈直流铜阻,不计Q403饱各压降及导通时内阻。
⑵L1~L DY LY 表DY (约0.14mh ),线性线圈电感量之和,L1=LY/FBT 初级(750UH )⑶因C S电容较大(2UF),当B+经FBT→DY→L401→向C S充电,故可把C S等效为一个电源电压V cc。
⑴t0+~t1-(正程后半部)当加到Q403 B极的开关脉冲为正极性时,Q403导通,开关闭合,D408被短路截止,形成一个直流通路。
偏转线圈两端加上一个恒定电压V CC,使电感中电流线性增长,电源中电能转化为线圈中磁能,它表现为线圈中电流的存在。
直到t1-时刻电流达到最大值,完成了正程后部分锯齿波电流逐渐加大的第一个过程,实现了一次电——磁变换。
⑵t1+~t2-(逆程前半部分)t1+时,Q403 B极为负极性,Q403截止,开关断开,D408被反偏截止。
此时线圈中电流方向不能突变,于是电流向逆程电容充电,使CY端电压变为上下负,随充电电压快速升高,充电电流迅速减小,磁能→电能,表现为CY电压急剧升高,在t2-时刻,磁能全转化为电能,完成一次磁——电变换。
⑶t2+~t3-(逆程后半段)t2+时,K仍断开,阻尼管也反偏截止,CY上高压(1200V)向电感线圈快速放电,形成放电电流,它与充电时方向相反,随放电电流↑,CY电压↓,电能→磁能。
⑷t3+~t4-(正程前半部分)t3+时,CY电压为0,线圈反向电流达到负最大值,因其不能突变,它继续按反方向流动,开始向电容器反向充电,使逆程电容器电压极性反了一个方向(下正上负)。
此时行管等效开关仍断开,如无D408而电压如虚线所示加上D408后,逆程电容电压被充到-V CC后,D408导通,线圈中电流改为流经阻尼二极管与电源构成通路。
在t3+~t4-阶段,只有D408的导通电流经DY,在t4+时,Q403导通,所以t4+~t5-期间偏转电流由阻尼管导通电流与Q403提前导通的反向电流共同组成。
以上是行输出电路未有Size调制管(Modulation)之传统电路原理说明,以下再对S792X-3之原理作简要补充说明:C S两端电压U S,C M两端电压U M,B+电压U B+=U S+U M⒈C S两端电压被调制为与U M极性互补的场频抛物波电压,因此行偏转电流也将以相反极性被调制,行偏转线圈内得到被场频抛物电流调制的行频锯齿电流。
⒉LY、C418、C S回路与L M、C419、C M回路的自由谐振频率相等,即T r *2=2ПCLY 1∙=2ПCL M2∙⒊工作过程① 第一阶段:是正程的后半段(t 1~t 2),Q403饱和导通,C S ·C M 上已有充电电压U S 、U M ,作为等效电源,电流通路如图:∵U S ﹥U M ∴D 2ON ,D 1OFFi 1由C S 正端→LY →Q403 C 、E 极→{D 2、C M →L M }→C S 负端 i 1=LYUSt I 1P =LYUS·2TSLY 中储能:E 1L =21LY ·I 1P 2=82T S ·LYU S 2i 2=LUMM t I 2P =LU MM ·2TSL M 中储能:E 2L =21L M ·I 2P 2=82T S ·L U MM 2② 第二阶段:逆程阶段(t 2~t 4)L Y 、C418、C S ;L M 、C419、C M 谐振U C1P =2∏·T T rS·U S +U S U C2P =2∏·T T rS·U M +U M③ 第三阶段:正程前半段(t 4~t 5)D 1、D 2导通,L Y 、L M 向C S 、C M 回授能量 i 1=LYUSt -I 1P I 1P =LYUS·2TSi 2=LU MM t -I 2P I 2P =LU MM ·2TS二、行Size 部分(含几何调整)IC401输出之EW 波形,加至Q405 B 极,Q404与Q406组成,甲类推挽差动放大,此种放大优点是同型号之三极体可抑制温飘。
Q405(Size 管)从Q406 C 极取样(约1.2V ),经过高倍放大(达林顿管放大倍数约1000倍以上)至30V 左右(EW7V 左右),再经Size 电感L402及逆程电容,作用于DY,从而通过调节Size(EM波形)作用于DY,使其电流大小发生变化,从而CRT显示的尺寸变化。