專利名稱：帶有過壓保護(hù)的高壓變壓器以及用于過壓保護(hù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有過壓保護(hù)(OVP)的高壓變壓器，其包括初級(jí)低壓繞組、次級(jí)高壓繞組和過壓保護(hù)電路，該過壓保護(hù)電路布置成在輔助繞組中的電壓超過預(yù)定水平時(shí)切斷變壓器。更具體地說，本發(fā)明涉及CRT顯示單元中共用的高壓發(fā)生器中的那種變壓器。本發(fā)明還涉及一種用于過壓保護(hù)的方法。
在很多種電氣設(shè)備中，使用變壓器以獲得kV量級(jí)的高電壓。例如在CRT中，顯像管需要接近27kV的電壓。常規(guī)的高壓變壓器具有初級(jí)低壓側(cè)和次級(jí)高壓側(cè)，將電壓從電壓源轉(zhuǎn)變成所需的高電壓。
為了滿足X射線發(fā)射的要求(例如涉及來自計(jì)算機(jī)監(jiān)視器的輻射)，通常使用過壓保護(hù)(OVP)電路系統(tǒng)，確保設(shè)備中的電壓不會(huì)超過預(yù)定的水平。
因?yàn)樯婕暗礁唠妷?，所以不能以成本有效的方式?jiǎn)單地測(cè)量來自變壓器的輸出電壓，因此OVP包括輔助的傳感器繞組，在該傳感器繞組中感應(yīng)出與輸出電壓成比例的電流。這個(gè)輔助繞組設(shè)置在初級(jí)低壓側(cè)，并且OVP布置成在來自輔助繞組的信號(hào)超過預(yù)定水平時(shí)切斷變壓器。
然而，次級(jí)側(cè)上的電壓和傳感器繞組中的電壓之間的關(guān)系隨著負(fù)載發(fā)生變化，如

圖1中所示。在顯像管應(yīng)用中，在所考慮的負(fù)載范圍上，變化量接近3kV。不幸的是，這與約27kV的用于CRT的正常工作電壓和約30kV的所需OVP切斷電壓之間的差值非常接近。因此，如果將OVP校準(zhǔn)為當(dāng)管處于工作狀態(tài)(I工作)時(shí)在30kV致動(dòng)，則在無負(fù)載狀態(tài)(I無負(fù)載)下電壓可以達(dá)到與33kV一樣高(圖1中的曲線A)。這個(gè)水平被認(rèn)為是過高的。在另一方面，如果將OVP校準(zhǔn)為處于無負(fù)載狀態(tài)時(shí)在30kV致動(dòng)，則OVP可能在正常工作狀態(tài)期間在27kV處意外地切斷電流(圖1中的曲線B)。實(shí)際上，已有折中的解決方法，其結(jié)果是，工作狀態(tài)期間在29kV處切斷，而無負(fù)載狀態(tài)期間可接受32kV的電壓(圖1中的曲線C)。
用補(bǔ)償電路系統(tǒng)可以解決這個(gè)問題，該補(bǔ)償電路系統(tǒng)適于調(diào)節(jié)傳感器/次級(jí)側(cè)的關(guān)系的斜率，但是由于需要高的公差，這實(shí)現(xiàn)起來成本很高。
本發(fā)明的目的是解決上述的問題，并且提供帶有次級(jí)側(cè)上的OVP傳感器的高壓變壓器。
這個(gè)和其他的目的用通過引言所述的類型的高壓變壓器實(shí)現(xiàn)，其特征在于，該輔助繞組聯(lián)接到次級(jí)繞組，并且通過至少一層絕緣薄片與次級(jí)繞組隔離開。
利用這種變壓器，輸出電壓和傳感器電壓之間的關(guān)系大大改善了，如圖2中所示。在所考慮的負(fù)載范圍內(nèi)的差值可以減小到小于1kV，使得可以在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)OVP切斷水平，而沒有過早切斷的危險(xiǎn)，在所需的負(fù)載范圍內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了600V的電壓差(圖2中的曲線D)。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，次級(jí)繞組由多個(gè)共軸的層形成，每個(gè)層包括繞組層和絕緣層。在這種繞組中，將輔助繞組布置成聯(lián)接到次級(jí)繞組上是特別有利的。絕緣層可以各自包括幾圈絕緣薄片，使得繞組易于制造。在這種情況下，輔助繞組優(yōu)選地布置在次級(jí)繞組的最內(nèi)部繞組層的徑向內(nèi)側(cè)。這種設(shè)計(jì)使得可以保持次級(jí)繞組的光滑表面。因?yàn)榻^緣層已經(jīng)存在于次級(jí)繞組的設(shè)計(jì)中，所以次級(jí)繞組和輔助繞組之間的絕緣易于實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)第二實(shí)施例，次級(jí)繞組由多個(gè)軸向間隔開的繞組部段形成，每個(gè)繞組部段包含多個(gè)繞組圈。這種繞組在很多高壓應(yīng)用場(chǎng)合中都是通用的。在這種情況下，輔助繞組優(yōu)選地布置在一個(gè)該部段中的繞組圈的徑向內(nèi)側(cè)。
本發(fā)明的這些和其他方面將從參考附圖清楚描述的優(yōu)選實(shí)施例中變得明顯。
圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的傳感器繞組中的電壓圖表；圖2是根據(jù)本發(fā)明的傳感器繞組中的電壓圖表；圖3是高壓變壓器的分解視圖；圖4是圖3的變壓器中的OVP電路的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的傳感器繞組的透視圖，其布置在圖3的變壓器中；圖6是根據(jù)本發(fā)明的傳感器繞組的透視圖，其布置在不同類型的線圈中。
在圖3中，高壓變壓器1表示在分解視圖中。該變壓器適于將電壓轉(zhuǎn)變成高電壓(約27kV)，并且包括初級(jí)繞組2、次級(jí)繞組3和包括OVP電路的電路系統(tǒng)4。初級(jí)繞組2和次級(jí)繞組3共軸地布置在殼體5中，帶有布置在中心的鐵心6。
次級(jí)繞組3由各自帶有約600圈銅線的幾層繞組形成。在繞組層之間布置有隔離層，這些隔離層包括三層MAILAR薄片(每個(gè)薄片層的厚度為75μ)。示例見下面描述的圖5?？傮w上，次級(jí)繞組包括八個(gè)繞組層，每一層完成3-4kV的電壓感應(yīng)，結(jié)果得到27kV的次級(jí)側(cè)電壓。
圖4中表示了一種簡(jiǎn)單形式的OVP電路。傳感器繞組11通過二極管14連接到比較器13的一個(gè)端子12上。比較器13的另一個(gè)端子15連接到參考電壓Vref，該參考電壓通常選擇成適于常規(guī)比較器的2-3伏。使用兩個(gè)電阻16、17將來自傳感器繞組的電壓進(jìn)行分壓，當(dāng)傳感器繞組11上的電壓經(jīng)過預(yù)定的界限值時(shí)，該電阻適于保證使比較器13的第一端子12上的電壓超過第二端子上的電壓Vref。通常，傳感器繞組適于產(chǎn)生大約20V的電壓。
參考圖5，示出了次級(jí)繞組3的部段，其包括三個(gè)繞組層7，帶有中間的隔離層8。傳感器繞組11布置為次級(jí)繞組最內(nèi)部的繞組層7內(nèi)側(cè)的輔助繞組9，通過附加的絕緣層8與這一繞組層分開。輔助繞組9優(yōu)選包括三圈，結(jié)果在正常工作狀態(tài)期間得到約20V的輸出電壓。
當(dāng)然，輔助繞組9可以布置在次級(jí)繞組3中的任何其他繞組層7之間，小心地使輔助繞組9與次級(jí)繞組層7絕緣。然而，將輔助繞組9布置在最內(nèi)部的繞組內(nèi)側(cè)的優(yōu)點(diǎn)在于，輔助繞組9可以至少部分地嵌入次級(jí)繞組的線圈架10(見圖5)。通常由塑料材料例如Noryl制成的線圈架10非常適用于這種嵌入功能。
回到圖3，參考標(biāo)記21表示了連接到藏在次級(jí)繞組3內(nèi)的輔助繞組的內(nèi)端的導(dǎo)線。這個(gè)引線的目的是可以不需要來自次級(jí)繞組內(nèi)的輔助繞組的端部的返回線。這種返回線可能會(huì)擾亂聯(lián)接，并使次級(jí)繞組所纏繞的表面變得不規(guī)則。
另外，參考標(biāo)記22表示了連接到輔助繞組的外端的導(dǎo)線，因此這兩根導(dǎo)線代表了傳感器繞組11的電壓。因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的傳感器繞組布置在次級(jí)繞組3中，所以需要次級(jí)繞組3和電路系統(tǒng)4之間的電連接。在所示的實(shí)施例中，導(dǎo)線21、22簡(jiǎn)單地物理連接到電路系統(tǒng)上，結(jié)果得到變壓器的剛性結(jié)構(gòu)。當(dāng)導(dǎo)線21、22緊固到電路系統(tǒng)上時(shí)，初級(jí)繞組2和電路系統(tǒng)4不能從次級(jí)繞組3上脫位。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例涉及一種帶有更常規(guī)的線圈的變壓器，在該變壓器中次級(jí)繞組層布置在軸向間隔開的部分中(見圖6)。在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明的輔助繞組9’可以優(yōu)選布置在一個(gè)次級(jí)繞組7’的徑向內(nèi)側(cè)，由絕緣層8’隔離開，如圖6中所示。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)也可以有另外的實(shí)施例，該范圍并不被上述說明所限制。例如，次級(jí)繞組的其他設(shè)計(jì)是可能的，仍然可以使輔助繞組的結(jié)構(gòu)與絕緣層分開。由此可以獲得本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種帶有過壓保護(hù)(OVP)的高壓變壓器，其包括初級(jí)低壓繞組；次級(jí)高壓繞組；過壓保護(hù)電路，布置成在輔助繞組中的電壓超過預(yù)定水平時(shí)切斷變壓器；其特征在于，所述輔助繞組聯(lián)接到次級(jí)繞組，并且通過至少一層絕緣薄片與次級(jí)繞組隔離開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓變壓器，其特征在于，所述次級(jí)繞組由多個(gè)共軸的層形成，每個(gè)層包括繞組層和絕緣層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓變壓器，其特征在于，每個(gè)絕緣層包括至少一層絕緣薄片。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的高壓變壓器，其特征在于，所述輔助繞組布置在次級(jí)繞組的最內(nèi)部繞組層的徑向內(nèi)側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓變壓器，其特征在于，所述次級(jí)繞組由多個(gè)軸向間隔開的繞組部段形成，每個(gè)繞組部段包含多個(gè)繞組圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高壓變壓器，其特征在于，所述輔助繞組布置在一個(gè)所述繞組部段中的所述繞組圈的徑向內(nèi)側(cè)。
7.一種用于高壓變壓器的過壓保護(hù)(OVP)的方法，該高壓變壓器包括初級(jí)低壓繞組、次級(jí)高壓繞組、過壓保護(hù)電路，該過壓保護(hù)電路布置成在輔助繞組中的電壓超過預(yù)定水平時(shí)切斷變壓器，其特征在于，將所述輔助繞組聯(lián)接到次級(jí)高壓繞組，并且用至少一層絕緣薄片將所述輔助繞組與次級(jí)繞組隔離開。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有過壓保護(hù)(OVP)的高壓變壓器(例如用于CRT顯示單元)，其包括初級(jí)低壓繞組、次級(jí)高壓繞組和過壓保護(hù)電路，該過壓保護(hù)電路布置成在輔助繞組中的電壓超過預(yù)定水平時(shí)切斷變壓器。根據(jù)本發(fā)明，輔助繞組聯(lián)接到次級(jí)繞組，并且通過至少一層絕緣薄片與次級(jí)繞組隔離開。本發(fā)明改善了次級(jí)側(cè)上的電壓和輔助繞組中的電壓之間的關(guān)系的負(fù)載變化，在正常的負(fù)載范圍內(nèi)將該負(fù)載變化減小到小于1kV。
文檔編號(hào)H01F19/04GK1401124SQ01804963
公開日2003年3月5日 申請(qǐng)日期2001年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月14日
發(fā)明者M·J·J·克拉爾森 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司