CN1199439C - 用于多媒体监视器的频率相关的x射线保护装置 - Google Patents

用于多媒体监视器的频率相关的x射线保护装置 Download PDF

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Abstract

一种频率补偿电路影响在用于阴极射线管(CRT)的高压调节电路中的X辐射保护(XRP)电路，以在激励高压变压器的电压的变化频率下适当地工作。该频率补偿电路包括到与高压调节电路的高压输出相关的第一电压源的输入端，电压源发生器响应CRT的高电压频率。电压控制电路响应该电压源发生器，用于控制第一电压到XRP电路的传送，使得在变化的高电压发生器频率下，高电压输出的相对恒定比例被报告给XRP电路。

Description

用于多媒体监视器的频率相关的X射线保护装置
技术领域
本发明一般涉及用于多种视频模式的视频显示器，更加特别涉及用于阴极射线管显示器的X射线保护装置。
背景技术
保护从阴极射线管(CRT)产生的有害X辐射的保护装置包括X射线保护(XRP)电路，其把表示阳极电压的一个检测电压与参考电压相比较。当该检测电压大于参考电压时，停止阳极电压的产生。XRP电路在适当电平停止阳极电压的产生的准确度取决于与阳极电压保持预定关系的检测电压。该关系受到电子束电流与阳极电压之间的关系所影响的。如图1中的高电压-电子束电流曲线15或16所示，斜率或阻抗在低电子束流处与高电子束流处更加陡峭。
在监视器或CRT显示器装置中，电子束电流和阳极电压保持低于CRT的等量线。等量线对于由CRT所产生的X辐射的相对恒定电平，限定在CRT的一个阴极处的阳极电压以及相应电子束电流的变化。等量曲线是一条断路曲线(trip curve)，当电子束电流和阳极电压高于该等量曲线时，XRT电路停止阳极电压的产生。如图1中所示，等量曲线11和12分别对于0.5mR/hr(毫伦琴/小时)和0.1mR/hr确定以千伏(kV)为单位的高电压VHV与以微安为单位的电子束电流(Ib)之间的关系。CRT被控制为使得其阳极电压与相应的电子束电流在特定的等量断路曲线之下相一致，以避免特定的X辐射电平。尽管在以前减小光输出量的方法在计算机监视器装置中是可行的，但是在电视装置中获得最大光输出量是一个目标，并且高电压被调节以使得CRT尽可能接近于其等量曲线工作，以提高在高电子束电流中的聚焦精度。
在电视或监视器中，当变压器的初级线圈由处于与视频信号水平扫描频率相关或同步的特定频率的脉冲电压波形所驱动时，在高压变压器上的通常被称为X射线保护线圈的次级线圈产生一个电压VXRP。该电压VXRP具有与施压到CRT的阳极上的阳极电压成比例的幅度。当该变压器由恒定频率的脉冲所驱动时，阳极电压与XRP电压之间的关系在给定电子束电流范围内保持相对恒定。
各种视频信号模式具有不同水平频率，这要求该变压器由不同的高压发生器频率所驱动。包含扫描独立的高压系统的高压发生器可以产生可变的频率。标准清晰度的NTSC信号、高清晰度ATSC信号以及计算机产生的SVGA信号分别具有如下水平频率：15.734kHz(1H)、33.670kHz(2.14H)、以及37.880kHz(2.4H)。对更高水平频率信号的选择要求用更高频率的脉冲电压波形来驱动高压变压器。例如，在NTSC广播信号模式中，高压发生器与水平扫描频率相同步，但是工作于2H或者31.468kHz，并且在SVGA监视器模式中，高压发生器被锁定到37.880kHz(2.4H)视频信号频率。
产生阳极电压和电压VXRP的高压变压器以一个频率相关的阻抗工作。当激励该变压器的电压频率增加时，对产生阳极电压的次级线圈的电感耦合变得比对产生电压VXRP的次级线圈的电感耦合具有大得多的衰减。在初级线圈与次级线圈之间的电感耦合中的已知频率相关变压器的衰减可能包括由于线圈之间的电容和涡流效应而造成的衰减。能量在变压器的线圈层之间的线圈间电容充电和放电过程中消耗。在更大的激励频率处，线圈之间的电容的影响更加显著。并且，在较高频率处，出现已知的趋肤效应，其中由于电流集中在导体的表面使得导体表现为具有更大的交流电阻。对于多线圈导体，在较高的激励频率处的趋肤效应更加显著。尽管这些和其它类型的已知变压器损耗随着变压器的结构而变化，但是该损耗在变压器被激励的频率增加时将变得更大。
为了补偿在产生阳极电压的电感耦合中的增加损耗并且保持相对恒定的阳极电压，随着频率的增加，驱动变压器的初级线圈的脉冲电压被升高，以保持阳极电压相对恒定。由于对产生电压VXRP的次级线圈的电感耦合的损耗不如用于产生阳极电压的电感耦合的损耗，当激励变压器的初级电压被增加以保持阳极电压电平时，电压VXRP增加。结果，电压VXRP相对于阳极电压增加，并且不能够被直接用于监视器，而且随着频率的改变确定在阳极电压中的异常电平。
发明内容
根据本发明的一种可在变化的变压器激励频率下工作的阴极射线管显示器，所述显示器包括：高压变压器，其具有由处于所述变压器激励频率的电压所激励的初级线圈，以及次级线圈，该次级线圈包括用于提供高电压以向阴极射线管提供阳极加速电势的第三线圈，以及用于产生与所述高电压成比例的电压的保护线圈，所述与所述高电压的比例根据在所述变压器激励频率中的改变而变化；以及保护电路，其响应所述变压器激励频率的改变，用于当由于所述变压器激励频率的改变使得所述高电压的比例超过一个参考电压时，停止所述初级线圈的正常激励。
根据本发明的一个方案，在此提供一种高压电路，其中包括：高压发生器；第一装置，其用于产生第一信号，表示高电压；第二装置，其用于产生第二信号，表示高压发生器的工作频率；以及第三装置，其连接到第一和第二装置，并且响应表示工作频率的第二信号，用于根据工作频率检测高压发生器的异常工作情况。
根据另一个本发明的方案，在此提供一种可在变化的变压器激励频率下工作的阴极射线管显示器。该显示器包括：高压变压器，其具有用于由处于所述变压器激励频率的电压所激励的初级线圈)，以及次级线圈，该次级线圈包括用于提供高电压以向阴极射线管提供阳极加速电势的第三线圈，以及用于产生与高电压成比例的电压的保护线圈，所述与所述高电压的比例根据在所述变压器激励频率中的改变而变化。该显示器还包括保护电路，其响应变压器激励频率的改变，用于当由于变压器激励频率的改变使得所述高电压的比例超过一个参考电压时，停止所述初级线圈的正常激励。
根据另一个本发明的方案，在此提供一种用于提供高电压以在阴极射线管提供阳极加速电势的高压电源电路。该电源电路包括：变压器，其具有初级线圈和包括第三线圈和保护线圈的次级线圈；发生器电路，其用于以处于发生器频率的脉冲电压激励初级线圈，以产生加在第三线圈上的所述高电压，以及加在所述保护线圈上与所述高电压成比例的保护电压，保护电压与高电压的比例随着发生器频率的改变而变化；以及保护电路，其响应发生器频率的改变，用于随着所述发生器频率中的变化，从代表所述高电压的所述保护电压产生检测电压。
附图说明
图1为曲线图，其中示出在两个不同的X辐射电平处的CRT等量曲线11、12；在正常工作时的功率曲线13、14；以及表示在异常状态下的断路电平的功率曲线15、16，其中X射线保护电路由本发明的频率补偿电路所调节；以及
图2为用于CRT显示器的采用具有本发明的频率补偿调节的X射线保护电路的高电压电源电路的电路图。
优选实施例描述
一种用于单一视频模式应用设备的X射线保护(XRP)电路检测电压VXRP，该电压在电子束电流电平的给定范围内与阳极电压成比例。电压VXRP与阳极电压之间的恒定关系使得电压VXRP被用于间接检测监视器阳极电压的电平，并且当该电压超过阈值时停止阳极电压的产生。在多视频扫描频率的应用中，在激励变压器的电压频率中的增加伴随着与阳极电压相关的电压VXRP的增加。当该频率增加时，变压器损耗更加显著，并且激励变压器的电压被升高，以保持相对恒对的阳极电压。当初级电压被增加以保持阳极电压恒定时，电压VXRP增加。结果，电压VXRP与阳极电压成比例增加，并且不能被直接检测以在该电压VXRP超过一个阈值电平时监控和停止阳极电压的产生。
根据图2的一个示例高压电源电路20采用XRP电路23，其中包括本发明的频率补偿电路24，以控制电压VDCXRP到异常比较器电路25的耦合，使得在端子77处的所检测电压VSXRP表示由次级线圈T1b所产生的阳极电压或高电压VHV，超过激励高压变压器的初级线圈T1a的电压频率中的增加。高压电源电路20中具有示例性的电路元件数值，其中电阻器数值以欧姆为单位，标有“k”的数值表示千欧，并且电容器数值中标有“uF”的数值以微法为单位，并且标有“nF”的数值以纳法为单位。
常规的高压调节器30提供把由电容器C704所滤波的电压+B HVR提供给初级线圈T1a。+B HVR电压由场效应晶体管Q700的控制开关来脉冲输送，以激励初级线圈T1a。当在初级线圈T1a中的电流被切断时，在线圈T1a中的能量被电感传送到分别产生直流高电压VHV和脉冲电压VXRP的次级线圈T1b和T1c。通常称为阳极电压的高电压VHV被提供到CRT的阳极端U，该CRT包括一个电容性负载UCAP和可变阻抗负载RVHB。电阻性负载RVHB根据由CRT显示的图像亮度的改变而变化。
由次级线圈T1b所产生的高电压VHV被反馈回调节器30，使得+B HVR电压可以随着负载的改变而变化，以保持相对恒定的高电压VHV。由CRT的可变电阻性负载RVHB所表示的负载变化使得通过次级线圈T1b的电子束电流Ibeam发生变化。常规的自动电子束电流限幅器(ABL)28用于限制通过阳极端U到达CRT阳极的电子束电流Ibeam。ABL 28把电子束电流Ibeam箝位在最大直流电流电平。当电子束电流Ibeam的高电平被通过次级线圈T1b吸收时，加在电容器C700和电阻器R702上的采样电子束电流电压被减小并且通过电阻器R700耦合到ABL 28，以降低电子束电流。
晶体管Q700的开关由在高压发生器电路22中的晶体管Q703和Q704的推挽式工作所控制。+12V的调节电压在包含电阻器R745、R723和R724的分压器处下降，以把晶体管Q703和Q704的基极端偏置，并且使二极管D700变为导通。在电阻器R706和R709上的电压降稳定推挽式工作状态，使得在Q703和Q704中的基极-发射极电压的温度变化不会造成电流快速上升。
晶体管Q700由大约50％占空比的方波所驱动，由产生脉冲波形HP的常规锁相环电路(Horiz_PLL)29锁定到水平扫描频率。Horiz_PLL把高压发生器电路22的工作同步到水平扫描频率。Horiz_PLL时序由数模转换器(DAC)34提供的频率补偿电压fov所改变。DAC 34响应通过IIC进行通信的微处理器(μp)33，IIC是一个在总线上的数字信号，表示用户选择的(SEL)视频模式。例如，从ATSC高清晰度模式变为SVGA监视器模式使得水平扫描频率从33.670kHz(2.14H)变为37.880kHz(2.4H)，从而增加电压fov，以调节Horiz_PLL 29，使得晶体管Q700的开关从33.670kHz改变为并锁定到37.880kHz。但是，在NTSC模式中，晶体管Q700被驱动于31.968kHz(2H)，而Horiz_PLL被锁定到15734.26Hz(1H)的广播扫描频率，该频率太低而不能够产生所需的高电压VHV。
当高电压VHV由次级线圈T1b所产生时，电压VXRP由电感耦合到初级线圈T1a的另一个次级线圈T1c所产生。对于一个激励初级线圈T1a的恒定频率，当初级线圈T1a和次级线圈T1b和T1c之间的电感耦合关系保持时，恒定高电压VHV和脉冲VXRP通常在给定的电子束电流电平范围内保持相互恒定的关系。该基本恒定的关系使得电压VXRP可以代表高电压VHV。
次级电压VXRP被电阻R903、电容C901和二极管CR901的组合所滤波和整流，以向XRP电路23提供一个半波整流电压VDCXRP。XRP电路23工作为当高电压VHV到达异常电平时停止高压发生器电路22的工作。XRP电路23包括一个本发明的频率补偿电路24、异常比较器电路25和锁存电路26。比较器电路25通过检测在高电路VHV中的异常电平而检测高压发生器电路22的异常工作情况，并且使得锁存电路26停止高压发生器电路22激励变压器T1。电压VDCXRP的一部分在频率补偿电路25的电阻R915上下降，以在耦合到异常比较器电路25的端子66处提供一个检测电压VSXRP。
在激励线圈T1a的恒定频率下，在给定电子束电流Ibeam电平的范围内，电压VDCXRP以及检测电压VSXRP与高电压VHV保持基本恒定关系。当XRP电路23切换到停止高电压VHV的产生时，通常截止的晶体管Q901变为导通。整流的检测电压VSXRP由电容器C905所滤波，分别在电阻R901和R902下降，并且耦合到晶体管Q901的发射极支路，该支路包括二极管D900和电阻R900。如果高电压VHV开始增加，则电压VXRP以及电压VDCXRP和检测电压VSXRP成比例增加，并且继续表示高电压VHV电平。应当指出，在低电子束电流时，该比例相对于高电子束电流Ibeam具有一些变化。
如果对应于高电压VHV的增加，使得检测电压VSXRP增加得高于在齐纳二极管D900、电阻R900和晶体管Q901的发射极-基极结上产生的参考电压Vref，使得分压电阻R901和R902之间的电压Vcomp下降，则晶体管Q901导通。来自Q901的集电极电流在电阻对R906和R907之间分压，以使得锁存电路26中的晶体管Q902导通。
随着晶体管Q902导通，在高压发生器电路22中的电阻R746和R723之间产生的电压加在电阻R908和电容C904上，以偏置晶体管Q903导通，而晶体管Q902的发射极支路分流电阻R912上的电流。当晶体管Q903导通时，它提供一条通过C902到达参考电势的低阻抗通道，用于来自Horiz_PLL 29的基极驱动信号。结果，晶体管Q700的开关切换停止，并且停止高电压VHV的产生。一旦晶体管Q902和Q903导通时，它们保持导通直到调节电源电压+12V消除为止。另外，XRP电路可以改变水平工作频率，以使得CRT不能显示。
当激励变压器的频率变化时，没有本发明的频率补偿电路24的常规XRP电路会出现一个问题。在较大的激励频率处，上述变压器损耗增加，并且电压VXRP、VDCXRP和VSXRP相对于高电压VHV增加。如果异常比较电路25被设计为根据电压VSXRP和高电压VHV之间的特定关系，检测在高电压VHV中的适当异常电平，则增加激励频率将使得VSXRP相对于VHV增加，并且可能由XRP电路造成过早或有害的断路。相反，降低激励频率将使得检测电压VSXRP相对于高电压VHV减小，并且可能导致XRP电路23工作于等量曲线电平上方的一条停止或断路曲线上。
由XRP电路23所调节以改变激励初级线圈T1a的频率是通过本发明的频率补偿电路23而实现的。所示的补偿电路是一个共发射极型晶体管电路，其增益由通过电阻R919来自晶体管Q905的发射极电流所控制。当频率改变时，频率补偿电压fov相应地改变，也按照需要偏置晶体管Q905。如果频率增加，则补偿电压fov将增加，并且与在分压器电阻R916和R917之间下降的增加电压VDCXRP相串联，该fov将偏置晶体管Q905，以吸引更多的集电极电流Ic。响应增加的集电极电流Ic，更大的电压VDCXRP加在电阻器R915上，以提供与高电压VHV成比例并表示该高电压的检测电压VSXRP。
没有频率补偿，检测电压VSXRP相对于高电压VHV将变得更高，并且异常比较器电路将过早的检测高电压VHV异常。例如，在频率增加的情况下，没有调节电阻R915上的VDCXRP的损耗，断路曲线15或16(图1)将比图中所示更低，并且造成有害的断路。在频率降低的情况下，没有调节电阻R915上的VDCXRP损耗，则检测电压VSXRP将相对于高电压VHV降低，并且把断路曲线15或16变得比图1中所示更高，并且可能高于等量曲线12。
在任何频率以及高电压VHV和检测电压VSXRP之间的对应关系，异常比较器电路25被构成为用于适当的高电压VHV异常检测，本发明的频率补偿电路24调节电压VDCXRP到比较器电路25的耦合，以在变化的频率上提供与高电压VHV成适当关系的检测电压VSXRP。
上述频率补偿可以应用于高压发生器，其包含水平扫描驱动高压系统或者扫描独立驱动高压系统。并且，本发明的频率补偿可以应用于其它情况，其中变压器脉冲幅度不频繁地跟踪高电压。
对于涉及多变压器激励频率的CRT装置，其中工作电压明显低于CRT的等量曲线，则XRP电路可以工作为在最低工作频率检测阳极电压异常，即，当在相应电子束电流的阳极电压或高电压高于CRT的正常工作点时。在较高变压器激励频率中，XRP电路可以在较低阳极电压以及较低频率检测阳极电压异常。对于较小的CRT，例如用于投影电视和较小的多媒体监视器的CRT，所需的高压工作点可以非常接近CRT等量曲线，并且可以使得阳极电压与电压VXRP的比例最小。

Claims (8)

1.一种可在变化的变压器激励频率下工作的阴极射线管显示器，所述显示器包括：
高压变压器(T1)，其具有由处于所述变压器激励频率的电压所激励的初级线圈(T1a)，以及次级线圈，该次级线圈包括用于提供高电压(VHV)以向阴极射线管提供阳极加速电势(U)的第三线圈(T1b)，以及用于产生与所述高电压(VHV)成比例的电压(VXRP)的保护线圈(T1c)，所述与所述高电压(VHV)的比例根据在所述变压器激励频率中的改变而变化；以及
保护电路(23)，其响应所述变压器激励频率的改变，用于当由于所述变压器激励频率的改变使得所述高电压(VHV)的比例超过一个参考电压(Vref)时，停止所述初级线圈(T1a)的正常激励。
2.根据权利要求1所述的显示器，其特征在于，当由所述保护线圈(T1c)所产生的所述电压(VXRP)响应所述变压器激励频率中的改变而改变时，所述保护电路(23)通过检测所述高电压(VHV)的相对恒定比例，响应所述变压器激励频率中的改变。
3.根据权利要求1所述的阴极射线管显示器，其特征在于，所述变压器激励频率与所述显示器工作的视频模式的水平扫描频率有关。
4.根据权利要求3所述的阴极射线管显示器，其特征在于，所述保护电路(23)包括一个电压发生器，其提供一个与所述水平扫描频率相关的频率控制电压(FOV)，并且当所述保扩线圈所产生的所述电压增加时，影响所述保护电路(23)，以在变化的水平扫描频率下把所述高电压的相对恒定比例(VSXRP)传送给比较器电路(25)。
5.根据权利要求3所述的阴极射线管显示器，其特征在于，所述保护电路(23)包括一个数模转换器(34)，其响应表示所述水平扫描频率的数字序列。
6.根据权利要求1所述的阴极射线管显示器，其特征在于，所述保护电路(23)包括一个晶体管电路(24)，其响应所述变压器激励频率中的增加，用于在所述变压器激励频率改变过程中检测所述高电压(VHV)的相对恒定比例(VSXRP)。
7.根据权利要求1所述的阴极射线管，其特征在于，所述保护电路(23)包括一个晶体管(Q905)，其具有通过第一电阻(R915)耦合到所述保护线圈(T1c)的集电极端以及连接到表示所述变压器激励频率的频率控制电压(FOV)的来源的基极端，所述晶体管(Q905)响应所述频率控制电压(FOV)的增量，该频率控制电压用于通过来自所述保护线圈所产生的所述电压(VDXRP)的电流增加在所述第一电阻(R915)上产生更大的电压。
8.根据权利要求2所述的阴极射线管，其特征在于，所述保护电路包括连接到所述保护线圈(T1c)和比较器电路(25)的频率补偿电路，用于把在所述保护线圈上产生的所述电压(VDXRP)的一部分传送到所述比较器电路(25)，当所述水平扫描频率改变时，该电压与所述高电压(VHV)具有相对恒定的比例。
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