Zeilenendstufe

ja hast du richtig verstanden, aber da fehlt noch das ein oder andere, z.B. Rücklaufkondensator, Ablenkspule, Tangenskondensator und Inversdiode. Die Zeilenendstufe arbeitet nach dem Prinzip eines LC Schwingkreises, der Zeilentrafo mit seiner Induktivität dient im wesentlichen nur dazu die im Schwingreis verbrauchte Energie nachzuliefern und entkoppelt mit der Induktivität den Schwinkreis von der Versorgung. Es gibt ausgezeichnete Abhandlungen zum Thema Zeilenendstufe deswegen schreib ich mir jetzt nicht mehr die Finger wund...

Die Zeilenendstufe arbeitet ähnlich wie ein Sperrwandler.

Der Trafo ist kein normaler Trafo, sondern ein Speichertrafo. er hat einen Luftspalt, in dem der größte Teil der Energie gespeichert wird.

Die in einer Spule gespeicherte Energie: W=1/2*L*I^2. L ist die Induktivität und damit konstant. Diese Energie sitzt hauptsächlich im Luftspalt.

Das Induktionsgesetz besagt: U=L*dI/dt. Die induzierte Spannung ist proportional zur Indulktivität und der Stromanstiegszeit. Konkret: wenn eine Spule bei einer Stromänderung von 1A pro Sekunde eine Spannung von 1V induziert, dann hat sie die Induktivität 1 Henry.

Andere Interpretation: man klemmt eine ideale Spule mit 0,1 Henry (dicker Draht ohne Verluste) an 10V an. Die Gleichung heißt dann:
10=0,1*dI/dt. dI/dt ist also 100. Man sieht, daß der Strom pro Sekunde um 100A ansteigt.

Merke: legt man an eine idealen spule eine konstante Spannung an, so steigt der fließende Strom linear an und wird unendlich groß (Dreiecksseite). In der Praxis verhindert iregndwann der ohmsche Widerstand einen weiteren anstieg, so daß sich die e-Funktion ergibt.

Jedenfalls kann man den Zeilentrafo und auch den Wandlertrafo im Sperrwandler im Verhältnis zur angelegten Spannung als ideale Spule annehmen. Mit der Spule ist damit die Hauptinduktivität des Trafos gemeint.

Während jetzt also der Transistor leitet, liegt eine konstante Spannung am Wandlertrafo oder Zeilentrafo an. Der Strom steigt linear an, bis zu seinem Höchstwert. Durch den linearen Stromanstieg entsteht auch im Zeilentrafo ein linear ansteigendes Magnetfeld, das in den Sekundärwicklungen eine Spannung induziert. Hieraus werden die Hilfsspannungen für Ton-Endstufe, Vertikal usw. gewonnen.

Am Ende der Leitphase hat die Spule W=1/2*L*I^2 an Energie gespeichert.

Schaltet jetzt ohne weitere Beschaltung der Transistor ab, so wird der Stromkreis abrupt unterbrochen. Doie Stromänderung pro Zeit ist nahezu unendlich (Transistor schaltet schnell ab). Nach U=L*dI/dt entsteht aber in der spule eine sehr hohe Induktionspannung. Sie wird so hoch, bis das schwächste Bauteil durchschlägt. Genau wie man auch nie ein Relais ohne Freilaufdiode mit einem Transistor abschalten darf. Man benötigt immer ein Bauteil, das die energie der spule aufnimmt.

Im TV ist das meist der Kondensator an der Zeilenendstufe, manchmal unterstützt von Dämpferdioden. Der BU508 wird durch die Energie der Spule zerstört, wenn die Lötstelle am Rückschlagkondensator gerissen ist.

Im TV ist also zur Aufnahme der Energie der Rückschlagkondensator eingebaut. Mit dem Abschalten des Transistors geht die Energie der Spule auf den Kondensator über. Wspule=1/2*L*I^2 ->Wkondensator=1/2*C*U^2. Man sieht, daß bei kleinen Kapazitäten von z.B. 9.1nF die Spannung am Kondensator sehr hoch wird. Hieraus wird auch die Hochspannung gebildet, da die Hochspannungswicklung mit ihren Dioden in der Sperrphase aktiv wird. Da Spule + Kondensator zudem einen Schwingkreis bilden, findet der Umladevorgang sinusförmig statt. Deshalb der sinusförmige Rückschlagimpuls.

Wenn die Zeilenendstufe bei hoher Spannung am Kondensator schaltet, wird diese ebenfalls zerstört, da jetzt der Kondensator seine Energie an den Transistor abgibt. Der Transistor darf nur nahe des Spannungs-Nulldurchgangs geschaltet werden!

Die Gewinnung der Spannungen aus der Zeile ist also so:

-während der Leitphase werden die stabilen und belastbaren Niedervoltspannungen erzeugt. Die Zeile arbeitet dann wie ein Flußwandler.

-während der Sperrphase wird die HV erzeiugt. Sie ist instabil, aber hoch. Die Zeile arbeitet dann wie ein resonanter Sperrwandler.

Die Netzteilkonzepte stehen -bis auf die Resonanten Typen- hier:
http://schmidt-walter.fbe.fh-darmstadt.de/smps/smps.html

Die Funktion eines Trafos ist hier nur ein Nebeneffekt. Die in der Horizontalendstufe fliessenden Ströme sind weitaus grösser, als der Strom der durch die Primärwicklung des Zeilentrafos fliesst. Es ist überwiegend ein Blindstrom der zwischen Kondensator und Ablenkinduktivität hin-und herpendelt.
Die magnetische Energie sitzt nicht im Luftspalt sondern im Kern, machne DSTs haben gar keinen Luftspalt, machmal wird ein Luftspalt eingesetzt um die Magnetisierungskennlinie zu linearisieren. Die Energie, die in einer Spule gespeicher ist ergibt sich aus W=L*I^2, die Induktivität L ergibt sich aus neben der Windungszahl aus dem Produkt µo*µr, dabei ist µr von Luft etwa 1, der Ferritkern hat ein sehr hohes µr, so das hier der Grossteil der Energie zu finden ist.

Die DSTs haben durchaus einen Luftspalt, der etwa 85% der Energie speichert. Egal, ob Orega, Diemen, NEC, Nokia oder sonstwas. Hatte noch nie einen DST ohne Luftspalt hier. Wenn ein DST zufällig keinen Spalt haben sollte, dann ist das Kernmaterial entsprechend ausgelegt und mit Füllstoffen angereichert.

Zur Energie im Magnetfeld: löst man diverse Mehrfachintegrale auf (habe ich im Vordiplom gemacht und seitdem nie wieder - sehr lästige Arbeit), so kommt man unter letztlicher Einschränkung auf homogene Felder auf die Formel der Energiedichte bezogen auf das Volumen:

W/V = 1/2*H*B.

Nur diese Formel habe ich bis heute in Erinnerung, da sie oft zum Einsatz kam. Bmax ist durch das Kernmaterial auf z.B. 0.3T festgelegt. Es ergibt sich aus der magnetischen Flußerhaltung, daß B bei gleichem Querschnitt überall nahezu konstant (Eckbereiche vernachlässigt).

Mit H=B/µ ist W/V=1/(2µ) * B^2

Großes µ ergibt kleine Energiedichte. Faßt man den magnetischen Kreis als elektrischen Kreis auf, so wirkt hohes µ wie Kurzschluß für das Feld.

Andererseits ist das Volumen des kernes mit z.B. 12cm Umlaufsweg viel größer als das des Luftspaltes mit insgesamt maximal 1mm. Trotzdem kommt man wegen dem hohen µ noch auf einen Energieüberfluß im Luftspalt.
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Macht man µ kleiner, so sinkt natürlich die Induktivität. trotzdem kann mehr Energie (natürlich bei größerem Strom) untergebracht werden. Eine Luftspule kann z.B. beliebig Energie speichern, wenn der Draht nicht schmilzt. Nichts geht in Sättigung.

Ein normaler Trafo geht schnell in Sättigung und speichert fast keine Energie, trotz des hohen µ. Schon bei kleinem Magnetisierungsstrom ist er gesättigt.

Betreibt man den Trafo dann weitab der Sättigung und sieht man ihn als Luftspule an, so stimmt die Auslegung der Schaltung nicht mehr - sie geht von annähernd konstantem L aus. Zudem verbrennt der Kern dann zu Staub.

Alle Speichertrafos haben Luftspalt zur Aufnahme der Energie. Der Rückschlagwandler gehört auch dazu.

Frank hat natürlich recht, bei Transformatoren wo die magn. Energie gespeichert werden muss gibt es im Luftspalt eine recht hohe Energiedichte (hatte µr Zähler/Nenner der Gleichung vertauscht), bei den üblichen Ferriten muss in der Tat ein Luftspalt vorhanden sein, es gibt allerdings Trafos die ausser der Klebefläche der Schenkel keinen Luftspalt haben hier muss dann ein angepasster Werkstoff benutzt werden-sonst wird der Luftspalt durch zwischengelegte Plastikplättchen realisiert.

Die Kurzbeschreibung der Zeilenendstufe von Andy72 ist korrekt. Die Zeilenendstufe besteht aus einem Schwingkreis, gebildet aus der Induktivität der Ablenkeinheit und dem Tangenskondensator, zu dem in Serie der Rücklaufkondensator liegt. Dieser läßt sich durch einen Leistungstransistor (HOT) überbrücken. Für den Zeilenhinlauf schwingt der Schwingkreis mit niedrieger Frequenz an (Rücklaufkondensator durch den HOT überbrückt). Während der Schwingung wird der HOT gesperrt und dadurch liegen Tangenskondensator und Rücklaufkondensator in Serie. Die resultierende Kapazität ist wesentlich geringer und die Resonanzfrequenz steigt. Der Elektronenstrahl wird mit hoher Geschwindigkeit zurückgeführt und zu diesem Zeitpunkt wird der Rücklaufkondensator wieder überbrückt, die Resonanfrequenz sinkt und der Ablauf beginnt von neuem. Der Zeilentrafo dient der Energiezuführung und entkoppelt die Schaltung von der Speisespannung. Die Spannungs- und Impulsversorgungen aus dem ZTR sind Abfallprodukte.
Aus dem Magnetismus halte ich mich heraus, weil das meiner Meinung ein Thema zum Abgewöhnen ist, was kaum einer so erklären kann, daß es leicht zu verstehen ist.
MfG

Zum Glück gibt es keine Thyristor- Zeilenendstufen mehr!

Ach ja und Zeilentrafos gibt es doch schon lange nicht mehr.

Darius

Zitat

Ach ja und Zeilentrafos gibt es doch schon lange nicht mehr.

Jetzt stell dich nicht so an-weisst genau was gemeint ist.

Wie war das nochmal Andy?
Großes µ=> große Energie?
(Kopfschüttel)

ja, gebts mir noch alle-nachher nennt ihr mich noch Fernsehmann

Zitat

nachher nennt ihr mich noch Fernsehmann

Keine Angst Andy, so tief kann man doch gar nicht sinken

da bin ich ja beruhigt :]

Zitat

Gibts eigentlich bei den Plasmas/LCDs was vergleichbares? Haben ja riesige Netzteile drin, wie man manchmal in den Löden durch die

Ja, Flo
Die haben sehr aufwändige Netzteile
Von Linearregler über Sperrwandler bis Flußwandler, und auch teilweise
"Push-pull" Netzteile mit 2 Transistoren sind da vertreten.
Das Fachgebiet über Schaltnetzgeräte ist sehr breit.
Da gibt es sehr viele Schaltungsvarianten die je nach Leistung, Spannungssteifigkeit, Überlastfähigkeit, Wirkungsgrad, Kosten, zuverlässigkeit gewählt weden.
Hier liegt glaube ich hauptsächlich die Hoffnung des Service Technikers.
Was sagen die anderen Kollegen?

Ja, das ist wohl eine 16/9 ESF, auch die Ingenieure der Plasmas werden schon noch zu billigen Netzteilkonzepten kommen wenn die Preise unter Druck sind-in TFTs kann man die Netzteile recht einfach gestalten: 5V und/oder3,3V für die Signalverarbeitung mit kleiner Leistung und noch eine 12V Versorgung für den Inverter mit mehr Leistung je nach Bildschirmgrösse, wobei an die Stabilität der 12V Spannung keine sehr grossen Anforderungen gestellt werden müssen.
Beim Plasma sieht es etwas anders aus, da noch verschiedene Hochvoltspannungen für die Ansteuerung des Plasmapanels gebraucht werden. Hier kommt es auch auf die Einhaltung der Spannung an, schon 5-10% Überspannung lassen das Panel abfackeln, daher sind einige Schutzschaltungen eingebaut-wenn die Dinger billiger werden, werden die Hersteller weniger Vorsicht walten lassen. Auf Grund der realtiv hohe Leistungsaufnahme des Plasmas ist vor dem eigentlichen NT noch ein PFC vorgeschaltet.

In welchem Bereich bewegt sich denn die P-Aufnahme eines Plasmas?
Habe noch nie die Gelegenheit gehabt nachzuschauen

Dani:
Das war nicht ernst gemeint!
Also von meiner Seite zumindest

Zitat

so tief kann man doch gar nicht sinken

Jetzt paßt mal auf, nicht frech werden.

Daniel

Zitat

Jetzt paßt mal auf, nicht frech werden.

Warum? Das bezieht sich ja nicht auf Dich, sondern auf den
"Fernsehmann"
Du bist ja das Fernsehmännchen

Zitat

In welchem Bereich bewegt sich denn die P-Aufnahme eines Plasmas?

300-450W bei einem 42" Plasma, grössere entsprechend mehr.