Brevet FR2135423A1 — publié le 19721222

160kk -1- 2135423 La présente invention concerne un procédé de génération de courant de balayage sensiblement en forme de dents de scie dans une bobine de déviation en série avec un condensateur réservoir, au moyen d'un circuit dans lequel les transferts d'énergie entre 5 une source de tension continue et le condensateur réservoir, et entre ce dernier et la bobine de déviation, s'effectuent au moyen d'un dispositif de commutation "amont" et d'un dispositif de commutation "avâ." par l'intermédiaire d'une inductance d'emmagasinage d'énergie et d'un circuit résonnant série. 10 L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précité, comportant notamment une source de tension continue, un sous-ensemble constitué par des moyens de déviation associés à un condensateur réservoir, des moyens de liaison dudit sous-ensemble avec la source de tension continue précitée et 15 des dispositifs de commutation "amont" et "aval" permettant de commander les échanges d'énergie entre les différents éléments du montage. L'utilisation de transistors dans les circuits de balayage horizontal présente certains inconvénients dûs au fait que ces 20 composants sont peu aptes par nature à supporter les surcharges de tension et de courant, même très brèves, qui apparaissent dans ces conditions particulières de fonctionnement; une bonne fiabilité du circuit suppose donc l'utilisation de transistors spécialement conçus et sélectionnés pour cet usage, ce qui en fait des compo-25 sants coûteux. Les transistors équipant les cireuits de balayage horizontal fonctionnant par tout ou rien, on a cherché à remplacer ceux-ci par des composants mieux adaptés, à savoir des thyristors; de nombreux circuits de ce genre ont été développés, parmi lesquels il 30 est possible de mentionner le montage décrit dans le brevet français n°l.536.025, dans lequel les fonctions de commutations sont assurées par deux dispositifs de commutation bidirectionnellement conducteurs respectivement "amont" et "aval", constitués chacun par un thyristor monté tête-bêche avec une diode semi-conductrice. 35 Le rendement et la fiabilité d'un tel montage sont satisfaisants; il subsiste toutefois un inconvénient dû au fait que le thyristor du dispositif de commutation "amont" doit posséder line très grande rapidité de commutation liée à un temps de blocage très court sans que l'application d'une tension inverse vienne faciliter ledit 40 blocage. Les caractéristiques exigées de ce thyristor en font donc 71 16044 -2- 2135423 également un composant coûteux. Un des buts de l'invention est de réaliser un montage de balayage horizontal dont les performances, le rendement et la fiabilité ne sont pas affectés par l'utilisation d'un thyristor 5 "amont" d'un type courant dans sa catégorie. Un autre but de l'invention est de simplifier le montage par la suppression de la diode semi-conductrice montée tête-bêche avec le thyristor "amont". Selon l'invention, le procédé de génération de courant de balayage sensiblement en forme de dents de scie dans une bobine de 10 déviation en série avec un condensateur réservoir, au moyen d'un circuit dans lequel les transferts d'énergie entre une source de tension continue et le condensateur réservoir, et entre ce dernier et la bobine de déviation, s'effectuent au moyen d'un dispositif de commutation "amont" et d'un dispositif de commutation "aval" par 15 l'intermédiaire d'une inductance d'emmagasinage d'énergie et d'un circuit résonnant série, est notamment remarquable en ce que la fréquence libre d'oscillation de l'ensemble composite formé par l'inductance d'emmagasinage d'énergie et le circuit résonnant série est comprise entre 0,51 et 0,99 fois, et de préférence entre 20 0,6 et 0,8 fois, la fréquence de récurrence du courant de balayage en dents de scie, et en ce qu'une tension inverse, décroissant progressivement et se transformant ensuite en une tension directe à croissance également lente est appliquée au dispositif de commutation "amont" à partir d'un point commun à l'inductance d'emmagasi-25 nage d'énergie et au circuit résonnant série, de la fin du temps de retour à un instant correspondant à la région médiane du temps "aller". Egalement selon l'invention, le dispositif générateur d'un courant de balayage horizontal sensiblement en forme de dents de 30 scie pour la mise en oeuvre du procédé précité, comportant notamment une source de tension continue, un sous-ensemble constitué par des moyens de déviation associés à un condensateur réservoir monté en série, des moyens de liaison dudit sous-ensemble avec la source de tension continue précitée et des dispositifs de commuta-35 tion "amont" et "aval" permettant de commander les échanges d'énergie entre les différents éléments du montage, est notamment remarquable en ce que l'une des liaisons entre la source de tension continue et le sous-ensemble de déviation précités est constituée par un circuit résonnant série, dont la fréquence de résonance est 40 inférieure à la fréquence de récurrence du courant de balayage 71 16044 -3- 2135423 horizontal en forme de dents de scie et supérieure à la moitié de ladite fréquence,consistant en une inductance d'emmagasinage d'énergie et un condensateur auquel une inductance série auxiliaire est associée, et en ce que le dispositif de commutation "amont" 5 disposé entre la sortie de l'inductance d'emmagasinage d'énergie et un conducteur de retour allant du sous-ensemble de déviation à la source de tension continue, est un dispositif de commutation unidirectionnellement conducteur. L'adoption, pour le circuit constitué par l'inductance d'em-10 magasinage d'énergie, le condensateur disposé en série et l'inductance série auxiliaire, d'une fréquence de résonance relativement élevée bien qu'inférieure à la fréquence de récurrence de courant de balayage en dents de scie, permet de modifier fondamentalement, par rapport aux montages connus, lés conditions de travail du dis-15 positif de commutation "amont" qui, n'étant plus parcouru par le courant de "retour" du sous-ensemble de déviation, peut être du type à conductivité unidirectionnelle; parallèlement une tension inverse est appliquée audit dispositif à conductibilité unidirectionnelle favorisant ainsi l'écoulement des charges stockées dans 20 les jonctions; enfin le passage entre l'application d'une tension inverse et d'une tension directe en état de non conduction se fait de façon progressive. Dans ces conditions, il est possible.d'utiliser comme dispositif de commutation un thyristor de performances moyennes. 25 La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente le schéma de principe du montage générateur de courant de balayage selon l'invention. 30 La figure 2 représente des oscillogrammes de tensions et de courants en fonction du temps dans un montage connu du générateur de courant de balayage. La figure 3 représente des oscillogrammes de courants et de tensions en fonction du temps dans un montage générateur de cou-35 rant de balayage selon l'invention. Sur la figure 1, la borne positive 1 d'une source de tension d'alimentation Vb est reliée par une connexion 2 à l'une des extrémités d'une inductance 3 d'emmagasinage d'énergie; la borne négative 4 de la source Vb est reliée à une connexion 5 aboutissant à uns 40 masse commune 6 et à une borne 10 du sous-ensemble de déviation. 71 16044 -4- 2135423 L'autre extrémité de l'inductance 3 est reliée à un condensateur 7 en série avec inductance auxiliaire 8, cette dernière étant elle-même connectée à une première borne 9 de branchement d'un dispositif de déviation, la seconde borne 10 recevant la conne-5 xion 5. Un point 11, commun à l'inductance 3 et au condensateur 7 est réuni à l'anode d'un thyristor "amont" 12 dont la cathode est reliée à la connexion 5- Un ensemble de commutation bidirectionnellement conducteur 15* 10 composé d'un thyristor "aval" 13 monté tête-bêche avec une diode 14, est relié par l'intermédiaire de deux connexions 15a et 15b respectivement aux bornes 9 et 10 du sous-ensemble de déviation, entre lesquelles est également disposé un condensateur d'accord 1& Le dispositif de déviation et de production de très haute ten» 15 sion branché entre les bornes 9 et 10 comprend un transformateur 17 dont l'enroulement primaire 18 a l'une de ses extrémités reliée directement à la borne 9, l'autre eS^trémité étant reliée à la borne 10 par un condensateur réservoir 19. Un enroulement secondaire 20 du transformateur 17 comporte 20 une prise médiane reliée à la masse 6 et ses extrémités sont réunies par un condensateur 21 à une bobine de déviation 22. Le transformateur 17 comporte également un enroulement 23 de très haute tension dont une extrémité est commune avec l'enroulement primaire 18, et dont l'autre extrémité est reliée à l'anode 25 d'une diode redresseuse 24 dont la cathode est réunie à une borne 25 correspondant à l'anode accélératrice du tube image. La gâchette du thyristor "amont" 12 est commandée par un montage comportant un premier transistor 26 de type NPN dont le collecteur est relié à la connexion positive 2; un deuxième transis-30 tor 27, de type PNP, a son collecteur réuni à la connexion négative 5y tandis que les bases réunies des transistors 26 et 27, reliées à la connexion 5 P&r une résistance 28, sont connectées à un générateur d'impulsions 29 délivrant des impulsions de synchronisation du balayage horizontal. 35 Un troisième transistor 30 de type NPN, dont le collecteur est relié à la connexion positive 2, a sa base réunie directement à l'émetteur du transistor 26; l'émetteur du transistor 30 est directement relié à l'émetteur du transistor 27; la gâchette du thyristor "amont" 12 est reliée à la connexion négative 5 par une ré-40 sistance de fuite 31 et elle est couplée avec les émetteurs, réunis 7C0PY 71 160 44 -5" 2135423 des transistors 27 et 30 par un condensateur 32 d'autre part. La gâchette du thyristor "aval" 13 est commandée par un montage comportant un enroulement 33 couplé magnétiquement avec l'inductance 3 d'emmagasinage d'énergie, une des extrémités dudit enroule-5 ment étant directement reliée à la connexion négative 5> et l'autre extrémité par l'intermédiaire d'un condensateur 34 en série avec une résistance 35; la gâchette du thyristor "aval" 13 est reliée au point commun du condensateur 34 et de la résistance 35 par une diode semi-conductrice 36 shuntée par une résistance 37, la cathode 10 de la diode 36 étant connectée à la gâchette du thyristor 13. Le fonctionnement du montage de la figure 1 peut être expliqué de la façon suivante : le dispositif de commutation comprenant le thyristor "aval" 13 et la diode 14 montés tête-bêche est destiné à connecter une source à tension constante, en l'occurrence le 15 condensateur 19 de forte valeur, à une inductance équivalente à celle du transformateur 17 et de la^'obine de déviation 22 qu'il alimente vues des bornes de l'enroulement primaire 18. Afin de simplifier, on supposera par la suite que ladite inductance équivalente est représentée par l'enroulement 18. Pendant la partie "aller" du 20 balayage, le courant dans l'enroulement 18 varie linéairement d'une valeur négative (-i) à une valeur positive (+i) en circulant soit dans le thyristor 13.» soit dans la diode 14 comme il sera précisé plus loin. Au moment où commence le retour, le dispositif de commutation "aval" cesse de conduire et le circuit oscillant consti-25 tué par l'inductance équivalente du sous-enserable de déviation, représenté par l'enroulement 18 et par le condensateur 16»effectue une demi-période d'oscillation libre qui ramène le courant de la valeur (+i) à la valeur (-i) pendant un laps de temps correspondant à la partie "retour" du balayage. L'oscillogramme 51 de la figure 3 30 montre l'allure du courant dans l'enroulement primaire 18, le courant variant entre (-i) et zéro de tO à t2, et de zéro à (+i) de t2 à t5, l'intervalle de temps tO à t5 constituant la partie "aller" du balayage, et ledit courant variant de (+i) à (-i) pendant l'intervalle de temps-15 à tO1 constituant la partie "retour" 35 du balayage. Pendant l'intervalle de temps tO à t2, le courant parcourant l'enroulement 18 se referme par la'diode 14, puis de t2 à t4, le courant emprunte le thyristor 13 rendu conducteur- par la tension de commande représentée par 1'oscillogramme 57 (figure 3). CÔPY 71 16044 " " . 2135423 Au temps t3, une impulsion amorce le thyristor 12 qui devient conducteur (oscillogramme 58, figure 3) le circuit composé du condensateur 7 et de l'inductance .8 se trouve alors "bouclé" sur lui-même à travers les thyristors 12 et 13 conducteurs et amorce une 5 .oscillation d'une demi-période sur sa fréquence propre; dans ces conditions, le thyristor 13 est parcouru dans un sens par le courant de déviation et dans l'autre sens par ledit courant d'oscillation (oscillogramme 54, figure 3). Au moment où ce dernier devient égal au courant de déviation (temps t4), le thyristor 13 se 10 bloque, le courant d'oscillation se referme par la diode 14 et le courant de déviation continue de croître linéairement jusqu'à la fin de la portion "aller" du cycle de balayage, c'est-à-dire au temps t5. L1oscillogramme 53 (figure 3) représente le courant qui circule dans les connexions 15a et 15b du dispositif de commuta-15 tion "aval". En t5 le courant d'oscillation commence à décroître ce qui annule le courant dans la diode 14, bloquant ainsi cette dernière. Le thyristor 13 est également bloqué puisqu'à ce moment sa gâchette est négative (oscillogramme 57* figure 3). 20 Le sous-ensemble de déviation, accordé par le condensateur 16, amorce alors une demi-période d'oscillation libre qui a pour effet de charger le condensateur 16 à une tension plusieurs fois supérieure à celle qui règne aux bornes du condensateur 19; dès le début de cette demi-période d'oscillation libre, le courant de dévia-25 tion diminue pour devenir nul au moment où la tension aux bornes du condensateur 16 est maximale (oscillogrammes 51 et 52, figure 3)* puis s'inverse. A la fin de la demi-période d'oscillation libre, en tO', le courant de déviation est passé à la valeur (-i), et la tension aux bornes du condensateur 16 est redevenue nulle. Cette ten-30 sion ne peut s'inverser du fait de la présence de la diode 14. Le temps de "retour" est alors terminé et un nouveau balayage "aller" commence. Il est à remarquer que pendant l'intervalle de temps t5-t6, le courant d'oscillation du circuit composé du condensateur 7 et de 35 l'inductance 8 décroît jusqu'à zéro; à ce moment toute l'énergie du circuit est stockée dans le condensateur 7 sous la forme d'une tension dont la polarité rend négative l'anode du thyristor 12. Dans ces conditions, le circuit oscillant s'ouvre et l'oscillation, amorcée pendant une demi—période de fréquence relativement élevée 40 est stoppée. ÇOPY 71 16044 -7- 2135423 Au moment où commence la partie "aller" du balayage, l'énergie potentielle emmagasinée depuis l'instant t6 dans le condensateur 7 à la fin de la demi-période d'oscillation libre avec l'inductance 8 tend à amorcer une demi-période d'oscillation à fréquen-5 ce plus basse qui emprunte la boucle constituée par l'inductance 8, le primaire 18, le condensateur 19* la connexion 5> la source Vb, la connexion 2 et l'inductance 3« La fréquence libre du circuit constitué par ladite boucle dépend pour une part importante de la fréquence propre du circuit 10 constitué par l'inductance 3, le condensateur 7 et l'inductance auxiliaire 8. Lorsque cette fréquence est ajustée à une valeur optimale dans le cadre des limites précédemment indiquées, le fonctionnement du montage est tel qu'il a été expliqué. Les oscillogrammes 57 et 58 (figure 3) montrent la forme des 15 signaux de déclenchement appliqués aux gâchettes des thyristors 12 et 13. La gâchette du thyristor liÉLsest attaquée depuis le générateur d'impulsions 29»à la fréquence du balayage horizontal, par un amplificateur Darlington constitué par les transistors 26 et 30* Un transistor d'alignement 27 permet de ramener le potentiel de la 20 gâchette à zéro pendant les intervalles entre les impulsions. De son côté la gâchette du thyristor 13 est attaquée depuis un enroulement 33 couplé magnétiquement avec l'inductance 3* la forme correcte de l'impulsion étant déterminée par un réseau RG 34 et 35 et par une cellule de mise en forme constituée de la diode 25 36 en parallèle avec la résistance 37. On peut déduire de la comparaison des oscillogrammes des figures 2 et 3 les différences fondamentales de fonctionnement entre le montage connu par le brevet français n°1.536.025 et le montage suivant l'invention : en effet, dans le montage connu, le courant 30 d'oscillation du circuit constitué par le condensateur 7 et l'inductance 8 s'inverse en raison de la présence d'une diode disposée tête-bêche sur le thyristor 12 (oscillogramme 44, figure 2), diode nécessaire pour conduire la partie négative du courant de la bobine 18 pendant le retour; dans ces conditions, le rôle du condensa-35 teur d'accord 16 du montage selon l'invention, qui détermine le temps de retour, est tenu dans le montage connu par le condensateur 7 qui remplit ainsi deux fonctions. Dans le montage connu, la tension aux bornes du condensateur 7 ne change de signe que pendant la durée du retour (oscillogramme 40 45, figure 2); ceci est dû à ce que la fréquence libre d'oscillatCOPY 71 16044 -8- 2135423 tion de l'ensemble composite formé par l'inductance 3 et le circuit résonnant constitué par le condensateur 7 et l'inductance 8 est très inférieure à la fréquence de récurrence du balayage en dents de scie. A titre indicatif, cette fréquence de résonance pour le 5 montage connu est de l'ordre de 3 kHz pour une fréquence de balayage de 15750 Hz,alors qu'elle est de l'ordre de 13 kHz pour une fréquence de balayage de 15Ô25 Hz pour le montage selon l'invention. Il en résulte, dans le montage connu, qu'entre le temps t5 où le courant dans le thyristor commence à décroître, et le temps tO1, 10 le thyristor doit évacuer les charges stockées dans les jonctions sans pour autant que ladite évacuation soit favorisée par l'application d'une tension inverse, puis résister à la réapplication très rapide d'une tension directe sans risque de réamorçage intempestif. Au contraire, dans le montage suivant l'invention le thyris-15 tor 12 se trouve soumis à une tension inverse pendant une grande partie du cycle de balayage, et la tension directe est réappliquée très progressivement (oscillogramme $&, figure 3)i dans ces conditions les performances dudit thyristor peuvent être moyennes sans nuire au bon fonctionnement du montage. 20 Un avantage supplémentaire du montage selon l'invention réside dans le fait que la fréquence libre d'oscillation de l'ensemble constitué par l'inductance d'emmagasinage d'énergie 3* le condensateur 7 et l'inductance auxiliaire 8 étant plus élevée que celle de l'ensemble correspondant du montage connu, la valeur de l'inductan-25 ce 3 peut être diminuée dans d'importantes proportions, ce qui fait que, toutes choses égales par ailleurs, une même énergie 1/2 Li2 peut être fournie par une source d'alimentation Vb de tension plus faible, par exemple 50 volts au lieu de 150 volts. COPY 7 71 16044 "9" 2135423 - REVENDICATIONS - 1.- Procédé de génération d'un courant de balayage sensiblement en forme de dents de scie dans une bobine de déviation en série avec un condensateur réservoir, au moyen d'un circuit dans lequel les transferts d'énergie entre une source de tensioncontinue et le 5 condensateur réservoir, et entre ce dernier et la bobine de déflexion, s'effectuent au moyen d'un dispositif de commutation "amont" et d'un dispositif de commutation "aval" par l'intermédiaire d'une inductance d'emmagasinage d'énergie et d'un circuit résonnant série, caractérisé en ce que la fréquence libre d'oscillation de l'ensem-10 ble composite formé par l'inductance d'emmagasinage d'énergie et le ' circuit résonnant série est comprise entre 0,51 et 0,99 fois, et de préférence entre 0,6 et 0,8 fois, la fréquence de récurrence du courant de balayage en dents de scie, et en ce qu'une tension inverse décroissant progressivément et se J^ransformant ensuite en une ten-15 sion directe à croissance également lente est appliquée au dispositif de commutation "amont" à partir du point commun à l'inductance d'emmagasinage d'énergie et au circuit résonnant série, de la fin du temps de retour à un instant correspondant à la région médiane du temps "aller". 20 2.- Dispositif générateur d'un courant de balayage sensible ment en forme de dents de scie pour la mise en oeuvre du procédé précité, comportant notamment une source de tension continue, un sous-ensemble constitué par des moyen de déviation associés à un condensateur réservoir monté en série, des moyens de liaison dudit 25 sous-ensemble avec la source de tension continue précitée et des dispositifs de commutation 'kmont" et "aval" permettant de commander les échanges d'énergie entre les différents éléments du montage, caractérisé en ce que ljune des liaisons entre la source continue et le sous-ensemble de déviation précités est constituée par un cir-30 cuit résonnant série, dont la fréquence de résonance est inférieure à la fréquence de récurrence du courant de balayage horizontal en forme de dents de scie et supérieure à la moitié de ladite fréquence, consistant en une inductance d'emmagasinage d'énergie et un condensateur auquel une inductance série auxiliaire est associée, et 35 en ce que le dispositif de commutation "amont" disposé entre la sortie de l'inductance d'emmagasinage d'énergie et un conducteur de retour allant du sous-ensemble de déviation à la source de tension continue est un dispositif de commutation unidirectionnellement COP' 7 71 16044 -10 2135423 conducteur. 3.- Dispositif de balayage selon la revendication 2., caractérisé en ce que le dispositif de commutation unidirectionnellefflent conducteur est un thyristor.