专利名称：电源保护配置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种例如投影电视(TV)接收机的视频显示装置的电源保护配置。
在例如具有阴极射线管(CRT)的直视TV接收机或投影TV接收机中显示的图像可能受到诸如几何和收敛误差的电子束到达位置误差的损害。已经知道使用动态收敛配置校正这种与CRT相关的误差。根据在显示屏幕上所述电子束的位置，在一给定偏转周期内所述校正量可以是动态变化的。
在一种现有技术的配置中，为了使直视(direct view)TV接收机模型和投影TV接收机模型的制造成本最小，两个模型共享同一个机箱。主偏转电路是共用的。直视模型使用大约90％的所述机箱。由于经济的原因，根据直视模型规定主机箱电源的规模，而添加投影收敛电源以用于投影TV接收机模型。
作为故障的结果，当电流超过一预定值时，保护检测器的阈值电平会被超过，并导致专用收敛开关模式电源关机。故障检修便利性要求当收敛电路发生故障时TV接收机示出一个图像。由此，包括偏转电路在内的TV接收机电路的其余部分继续处于被供能和运行状态。所述收敛专用开关模式电源继续处于关断状态，直到用户将投影TV接收机关断，然后再次接通为止。
在执行本发明特性的过程中，一共用开关模式电源向所述收敛电路和TV接收机电路的其它部分供能。代替使用现有技术的分离电源解决方案，利用了用于所述收敛电路的快速作用闭锁电源电压非连接配置。这种配置提供了成本优点。
图1示出了在由Rodriguez-Cavazos申请的发明名称为“双电源输出放大器”(所述Rodriguez-Cavazos专利)的美国专利No.4,961,032的图3中示出的现有技术中用于驱动投影视频显示器的CRT中收敛绕组的功率放大器例子。除了给每个符号和参考数字添加了撇号(’)以外，图1所示的符号与参考数字与所述Rodriguez-Cavazos专利相同。
在图1中，放大器50’包括差动放大器12’、缓存器14’和一输出级16’。差动放大器12’由晶体管Q1’和Q2’形成。一输入波形信号VIN’被连接到晶体管Q1’的基极。晶体管Q1’的集电极被连接到正极性电压+VH’的高压电源上。晶体管Q1’和Q2’的发射极被连接到一起，并经过电阻器R1’连接到负高压电源-VH’。感测电阻器R21’和R22’的并联组合被连接到轭流圈(yoke)Y1’的偏转线圈24’和晶体管Q2’的基极，用于得到感测电压VS。晶体管Q11’将晶体管Q2’集电极处的输出电流转换为负载电阻器R18’两端的输出电压。二极管D8’、D9’、D10’和D11’建立用于缓冲级14’的偏压，该缓冲级14’包括晶体管Q9’和Q10’。该缓冲级的晶体管Q9’和Q10’的发射极分别经过电阻器R13’和R14’驱动晶体管Q4’和Q5’的基极。晶体管Q4’和Q5’形成B类输出级16’。晶体管Q4’和Q5’的发射极分别连接到电阻器R7’和R8’上。在电阻器R7’和R8’的连接点处产生该放大器的输出电压信号，所述连接点被连接到收敛轭流圈Y1’的线圈24’。
输出级16’提供一大电流。它需要在水平回扫期间提供一高压驱动，而在水平回扫以外提供一低压驱动。输出级16’比较动态变化的输入信号VIN’和在被串联耦合到所述收敛绕组上的电流感测电阻器R21’和R22’两端得到的感测电压VS。输出级16’生成必要的电流以使在变化的输入信号VIN’和感测电压VS’之间的差值最小。
如果正极性电压+VH’被关断和同时负极性电源-VH’被接通，在电源接通或启动间隔期间内，晶体管Q10’和Q5’将有限制地导通。因此，在收敛轭流圈Y1’中具有过量幅值的电流IY1’也将流过感测电阻器R21’和R22’，并导致它们损坏。即使是短期过电压也可能引起不可接受的感测电阻器值的变化。感测电阻器值的变化将引起收敛校正增益中的不能补偿的变化，从而扭曲图像。
在实现本发明特性的电源中，在电源接通或启动间隔期间内，在接通模拟电压-VH’的一负电源之前接通模拟电压+VH’的一正极性电压。此外，使用了一用于断路保护的电源电路，它可以避免作为反馈回路中产生故障的结果而导致的在感测电阻器中的过量电流。
发明内容
实现本发明特性的视频显示装置包括一主偏转电路，用于在主偏转绕组中生成一主偏转电流以扫描阴极射线管屏幕上的电子束。第一放大器级在一辅助偏转绕组中生成一辅助偏转电流，以校正光栅失真。一电源输出晶体管产生负载电路的第一电源电流和第一放大器级的第二电源电流。一传感器检测第一放大器级电源电流的电流路径中故障状态的发生。当发生故障时，第一电源开关响应所述传感器的输出有选择地减少第一放大器级的第二电源电流，而不必中断负载电路的第一电源电流。
图1示出了现有技术中用于驱动投影视频显示器的收敛绕组的功率放大器；图2a示出了现有技术的投影电视接收机的偏转系统；和图2b示出了在图2a所示功率放大器实施了本发明特性的具有保护配置的电源。
具体实施例方式
图2a以框图的形式示出了传统投影电视接收机的偏转系统100。偏转系统100提供动态收敛。三个阴极射线管(CRT)R、G和B产生在屏幕700上形成组合图像800的电子束。以类似的方式控制每个CRT中的偏转场。例如，作为传统结构，CRT G被装备有一个由水平偏转输出级600驱动主水平偏转线圈和一个由垂直偏转放大器650驱动的主垂直偏转线圈。CRT G还被描述为具有由水平收敛放大器610驱动的辅助水平收敛线圈615和由垂直收敛放大器级或放大器660驱动的辅助垂直收敛线圈665。放大器660由正电源电压OUT+和负电源电压-OUT供能。存储在存储器(未示出)中的校正数据经过数/模(D/A)转换器312和功率放大器660施加到辅助垂直收敛线圈665上。
放大器660可以具有图1所示与Rodriguez-Cavazos专利中描述放大器的类似的拓朴结构。例如，图2a所示的电压OUT+而不是电压+VH’将被施加到图1所示的放大器上，和图2a所示的电压OUT-而不是电压-VH’将被施加到图1所示的放大器上。
图2b详细地示出了实施本发明特性的电源保护配置200。图2a和2b中类似的符号和参考数字指出类似项或功能。图2b所示的传统开关模式电源400被耦合到斩波变压器T1的原边绕组T1a上。付边绕组T1b被耦合到半波整流器D1和滤波电容器C1上，用于以传统方式生成+20V的稳压电源V20VP。绕组T1b还被耦合到半波整流器D2和滤波电容器C2上，用于生成-20V的稳压电源V20VN。
电压V20VP经过形成低通滤波器的电感器L1和电容器C11对并经过电流感测电阻器RI施加到功率开关晶体管Q1a的发射极。电感器L1和电容器C11衰减开关模式电源400的高频开关瞬态。类似的，电压V20VN经过形成低通滤波器的电感器L2和电容器C12对并经过电流感测电阻器R12被施加到功率开关晶体管Q2a的发射极。当导通时，晶体管Q1a将电压V20VP施加到例如滤波电容器C5，以在图2a所示偏转系统100的收敛放大器660的正电源输入端660a处得到+18V的输出电压OUT+。类似的，当图2b所示的晶体管Q2a导通时，电压V20VN被施加到滤波电容器C8上，以在图2a所示收敛放大器660的负电源输入端处得到-18V的输出电压OUT-。相反，当被禁止时，图2b所示晶体管Q1a使变压器T1或电压V20VP与图2a所示的终端660a脱离耦合。类似的，当被禁止时，图2b所示的晶体管Q2a使变压器T1或电压V20VN与图2a所示的终端660b脱离耦合。图2b所示的晶体管Q1a经过在达灵顿结构中耦合的晶体管Q1b的控制以形成转换后的达灵顿晶体管Q1。类似的，晶体管Q1a经过在达灵顿结构中耦合的晶体管Q2b的控制形成转换后的达灵顿晶体管Q2。
一对电阻器R14和R17形成了用于电压V20VP的分压器。当开关模式电源400被关断时，一对电阻器R14和R17提供电容器C1对地的放电路径，电阻器R17和R14在电阻器R17的两端提供在晶体管U1A的基极处得到的0.7V参考电压。晶体管U1B的基极被耦合到电容器C9，以在晶体管U1B中得到正比于电源或负载电流IP的平均值的基极电压。感测电阻器R1得到指示电源电流IP的幅值的电压VR1。
晶体管U1A和U1B被封装，以保证电子匹配和温度跟踪，从而形成一个温度补偿比较器。当晶体管U1B的基极电压小于由电阻器R21和R15之比与电压V20VP确定的阈值电压时，在晶体管U1B中生成一集电极电流。
电压VR1在包括电阻器R2和电容器C9的滤波器中被低通滤波，以获得晶体管U1B基极电压。选择电阻器R2和电容器C9的时间常数，以避免在启动期间诸如输出滤波电容器C5初始充电的短期或瞬态过载而错误地触发由晶体管U1A和U1B形成的比较器。对由晶体管U1A和U1B形成的比较器的这种错误触发将在短期或瞬态过载期间引起不希望的电源关机。
类似的配置被耦合到电压V20VN上并执行类似的功能。由此，一对NPN晶体管U2A和U2B分别类似于一对PNP晶体管U1A和U1B。一对电阻器R15和R21分别类似于一对电阻器R14和R17。电阻器R12类似于电阻器R1。电阻器R11和电容器C6分别类似于电阻器R2和电容器C9。
受晶体管U1A和U1B中每一个的集电极电流控制的锁存器60由一对交叉耦合的晶体管Q4和Q5形成。晶体管Q4的基极被耦合到晶体管Q5的集电极，晶体管Q5的基极被耦合到晶体管Q4的集电极。晶体管Q5的发射级经过一发射极电阻被耦合到晶体管Q1b的基极并被耦合到电阻器R8和齐纳二极管D3的串联配置上。电感器L1和电阻器R1之间用于获得近似等于电压V20P的电压电平的结端子61经过发射极电阻R19被耦合到晶体管Q4的发射级，并经过集电极电阻R5耦合到晶体管Q5的集电极和晶体管Q4的基极。
当电流IP或电流IN中的每一个的平均值都正常或没有过量时，电压VR1或VR2中的任何一个都不足以使晶体管U1B和U2B中的任何一个导通。因此，在晶体管U1B和U2B的任何一个当中都没有产生集电极电流。因此，晶体管Q4和Q5被截止并保持这种状态，除非发生导致电流IP或电流IN中的任何一个变得过量的故障状态发生。
在不存在故障状态的情况下，在晶体管U1B或晶体管U2B任何一个中不产生集电极电流。因此，锁存器60不被触发，并且晶体管Q4和Q5被保持在截止状态。结果是晶体管Q1的基极电流流经电阻器R8和二极管D3，从而使得基极电压60a被保持在足够低的电平以保持晶体管Q1a处于饱和状态。当晶体管Q1a处于饱和状态时，以正常操作电平获得电压OUT+，在启动阶段，当电压V20VP上升到约14V时，晶体管Q1将被导通。在被耦合到晶体管Q1b的基极的电容器C10中还获得电压60a。在晶体管Q1导通之后，它的集电极电压OUT+上升到近似+18V。
在执行本发明特性的过程中，电压OUT+经过齐纳二极管D4和电阻器R9耦合到达灵顿晶体管Q2的基极。当电压OUT+和电容器C2中达到-20V的电压V20VN之间的差超过约29V时，晶体管Q2a将被导通并处于饱和状态。在该电压电平处，晶体管Q2的基极偏流开始在二极管D4和电阻器R9中流动。因此，电压OUT-被保持在-18V的正常操作电平上。通过使用电压OUT+控制晶体管Q2的导通，满足了此前就Rodriguez-Cavazos专利的功率放大器讨论的、在获得负电压OUT-之前获得正电压OUT+的要求。
作为故障的结果，当在包括晶体管Q1a的电流路径中的电流IP或在包括晶体管Q2a的电流路径中的电流IN的平均值过量时，处于足以分别导通晶体管U1B和U2B的电平上的电压VR1和VR2出现在电容器C9或C6的两端。因此，经过电阻器R3或电阻器R7分别耦合到晶体管Q5或Q4基极上的晶体管U1B或U2B中的集电极电流将触发锁存器60。在锁存器60被转换为锁存模式工作期间，电阻器R19和电阻器R10限制由于电容器C10的快速放电所导致的瞬态电流。
锁存器60的锁存模式由来自端子61并由电压V20VP经晶体管Q4和Q5、电阻器R8和二极管D3所产生的电流保持。晶体管Q4和Q5的动作类似于可控硅开关(SCS)的动作。晶体管Q4和Q5被用于实现低持续电流和低功耗。由于在被要求触发锁存器60的晶体管U1B和U2B中的集电极电流处于相反极性，所以，不能便利地使用可控硅整流器(SCR)。晶体管Q4和Q5两端的饱和电压约为0.7V。
利用锁存器60的输出电压60a控制达灵顿晶体管Q1和Q2的开关状态。当锁存器60工作于锁存模式时，晶体管Q4和Q5旁路达灵顿晶体管Q1的基-射极。因此，晶体管Q5中的集电极电流以使晶体管Q1a截止的方式增加晶体管Q1b的基极电压。由此，变压器T1与图2a所示放大器660脱离耦合。因此，电压OUT+被禁止。
图2b的变压器T1的付边绕组T1c被耦合到二极管19，以产生用于向例如图2a所示输出级600的电视接收机的多个级供能的电源VPS1。当图2b所示电压OUT+和电压OUT-被禁止时，作为故障的结果，如同在前所解释的，图2a所示输出级600有益地保持运行。这方便了服务性操作。由此，变压器T1对于图2a所示的输出级600和放大器660形成了一个共用的供能级。
在瞬时过载状态期间，诸如启动期间，当图2b所示的滤波电容器C5和C6被充电时，晶体管Q1中的电流IP或电流IN分别受到齐纳二极管D5和齐纳二极管D6的限制，从而不会超过达灵顿晶体管Q1和Q2的最大额定电流。例如，齐纳二极管D5被耦合在端子61和晶体管Q1b的基极之间。
通过引入射频电流，各晶体管基射极-基(base emitter-base)端子两端的电容避免所述晶体管的导通。各齐纳二极管两端的电容避免了射频辐射。
权利要求
1.一种视频显示装置，包括一主偏转电路，用于在主偏转绕组中生成一主偏转电流，以扫描阴极射线管屏幕上的电子束；第一放大器级，用于在辅助偏转绕组中生成一辅助偏转电流，以校正光栅失真；电源输出晶体管，用于生成一负载电路的第一电源电流和所述第一放大器级的第二电源电流；传感器，用于检测所述第一放大器级的所述电源电流的电流路径中的故障状态的产生；和响应所述传感器输出的第一功率开关，用于当所述故障状态发生时，有选择地减小所述第一放大器级的所述第二电源电流，而不中断所述负载电路的第一电源电流。
2.根据权利要求1所述的视频显示装置，其中，当所述故障状态发生时，所述第一功率开关使所述第一放大器级与所述电源输出晶体管脱离耦合。
3.根据权利要求1所述的视频显示装置，其中，所述主偏转绕组包括垂直偏转绕组和水平偏转绕组中的一个，和其中，所述辅助绕组包括一收敛绕组。
4.根据权利要求1所述的视频显示装置，其中，所述负载电路包括所述偏转电路的输出级。
5.根据权利要求4所述的视频显示装置，其中，当发生所述故障状态时，所述偏转电路的所述输出级继续运行和所述第一放大器级停止产生所述辅助偏转电流。
6.根据权利要求1所述的视频显示装置，还包括一第二放大器级，用于生成所述辅助偏转电流部分；一变压器，耦合到所述电源输出晶体管并用于生成所述第二放大器级的第三电源电流；和第二功率开关，用于响应在所述第一放大器级生成的控制信号，并当所述第一故障状态发生时，根据该控制信号使所述第二放大器级与所述变压器脱离耦合。
全文摘要
在投影电视接收机中，一共用开关模式电源为收敛电路和投影电视接收机的其它负载电路供能。在正常运行情况下，一开关将在共用开关模式电源中产生的电源电压耦合到收敛电路上。作为故障的结果，当收敛电路中的电流过量时，该共用开关模式电源与收敛电路脱离耦合，而其它负载电路则保持供能和运行。
文档编号H04N5/74GK1643994SQ03806897
公开日2005年7月20日 申请日期2003年4月3日 优先权日2002年4月4日
发明者约翰·B·乔治, 凯文·M·威廉斯 申请人:汤姆森特许公司