專利名稱：帶有過壓保護的高壓變壓器以及用于過壓保護的方法
技術領域：
本發明涉及一種帶有過壓保護(OVP)的高壓變壓器，其包括初級低壓繞組、次級高壓繞組和過壓保護電路，該過壓保護電路布置成在輔助繞組中的電壓超過預定水平時切斷變壓器。更具體地說，本發明涉及CRT顯示單元中共用的高壓發生器中的那種變壓器。本發明還涉及一種用于過壓保護的方法。
在很多種電氣設備中，使用變壓器以獲得kV量級的高電壓。例如在CRT中，顯像管需要接近27kV的電壓。常規的高壓變壓器具有初級低壓側和次級高壓側，將電壓從電壓源轉變成所需的高電壓。
為了滿足X射線發射的要求(例如涉及來自計算機監視器的輻射)，通常使用過壓保護(OVP)電路系統，確保設備中的電壓不會超過預定的水平。
因為涉及到高電壓，所以不能以成本有效的方式簡單地測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出與輸出電壓成比例的電流。這個輔助繞組設置在初級低壓側，并且OVP布置成在來自輔助繞組的信號超過預定水平時切斷變壓器。
然而，次級側上的電壓和傳感器繞組中的電壓之間的關系隨著負載發生變化，如

圖1中所示。在顯像管應用中，在所考慮的負載范圍上，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校準為當管處于工作狀態(I工作)時在30kV致動，則在無負載狀態(I無負載)下電壓可以達到與33kV一樣高(圖1中的曲線A)。這個水平被認為是過高的。在另一方面，如果將OVP校準為處于無負載狀態時在30kV致動，則OVP可能在正常工作狀態期間在27kV處意外地切斷電流(圖1中的曲線B)。實際上，已有折中的解決方法，其結果是，工作狀態期間在29kV處切斷，而無負載狀態期間可接受32kV的電壓(圖1中的曲線C)。
用補償電路系統可以解決這個問題，該補償電路系統適于調節傳感器/次級側的關系的斜率，但是由于需要高的公差，這實現起來成本很高。
本發明的目的是解決上述的問題，并且提供帶有次級側上的OVP傳感器的高壓變壓器。
這個和其他的目的用通過引言所述的類型的高壓變壓器實現，其特征在于，該輔助繞組聯接到次級繞組，并且通過至少一層絕緣薄片與次級繞組隔離開。
利用這種變壓器，輸出電壓和傳感器電壓之間的關系大大改善了，如圖2中所示。在所考慮的負載范圍內的差值可以減小到小于1kV，使得可以在整個負載范圍內實現OVP切斷水平，而沒有過早切斷的危險，在所需的負載范圍內已經實現了600V的電壓差(圖2中的曲線D)。
根據本發明的第一實施例，次級繞組由多個共軸的層形成，每個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接到次級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，輔助繞組優選地布置在次級繞組的最內部繞組層的徑向內側。這種設計使得可以保持次級繞組的光滑表面。因為絕緣層已經存在于次級繞組的設計中，所以次級繞組和輔助繞組之間的絕緣易于實現。
根據第二實施例，次級繞組由多個軸向間隔開的繞組部段形成，每個繞組部段包含多個繞組圈。這種繞組在很多高壓應用場合中都是通用的。在這種情況下，輔助繞組優選地布置在一個該部段中的繞組圈的徑向內側。
本發明的這些和其他方面將從參考附圖清楚描述的優選實施例中變得明顯。
圖1是根據現有技術的傳感器繞組中的電壓圖表；圖2是根據本發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是根據本發明的傳感器繞組的透視圖，其布置在圖3的變壓器中；圖6是根據本發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變成高電壓(約27kV)，并且包括初級繞組2、次級繞組3和包括OVP電路的電路系統4。初級繞組2和次級繞組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(每個薄片層的厚度為75μ)。示例見下面描述的圖5。總體上，次級繞組包括八個繞組層，每一層完成3-4kV的電壓感應，結果得到27kV的次級側電壓。
圖4中表示了一種簡單形式的OVP電路。傳感器繞組11通過二極管14連接到比較器13的一個端子12上。比較器13的另一個端子15連接到參考電壓Vref，該參考電壓通常選擇成適于常規比較器的2-3伏。使用兩個電阻16、17將來自傳感器繞組的電壓進行分壓，當傳感器繞組11上的電壓經過預定的界限值時，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，傳感器繞組適于產生大約20V的電壓。
參考圖5，示出了次級繞組3的部段，其包括三個繞組層7，帶有中間的隔離層8。傳感器繞組11布置為次級繞組最內部的繞組層7內側的輔助繞組9，通過附加的絕緣層8與這一繞組層分開。輔助繞組9優選包括三圈，結果在正常工作狀態期間得到約20V的輸出電壓。
當然，輔助繞組9可以布置在次級繞組3中的任何其他繞組層7之間，小心地使輔助繞組9與次級繞組層7絕緣。然而，將輔助繞組9布置在最內部的繞組內側的優點在于，輔助繞組9可以至少部分地嵌入次級繞組的線圈架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3，參考標記21表示了連接到藏在次級繞組3內的輔助繞組的內端的導線。這個引線的目的是可以不需要來自次級繞組內的輔助繞組的端部的返回線。這種返回線可能會擾亂聯接，并使次級繞組所纏繞的表面變得不規則。
另外，參考標記22表示了連接到輔助繞組的外端的導線，因此這兩根導線代表了傳感器繞組11的電壓。因為根據本發明的傳感器繞組布置在次級繞組3中，所以需要次級繞組3和電路系統4之間的電連接。在所示的實施例中，導線21、22簡單地物理連接到電路系統上，結果得到變壓器的剛性結構。當導線21、22緊固到電路系統上時，初級繞組2和電路系統4不能從次級繞組3上脫位。
本發明的另一個實施例涉及一種帶有更常規的線圈的變壓器，在該變壓器中次級繞組層布置在軸向間隔開的部分中(見圖6)。在這種情況下，根據本發明的輔助繞組9’可以優選布置在一個次級繞組7’的徑向內側，由絕緣層8’隔離開，如圖6中所示。
在本發明的范圍內也可以有另外的實施例，該范圍并不被上述說明所限制。例如，次級繞組的其他設計是可能的，仍然可以使輔助繞組的結構與絕緣層分開。由此可以獲得本發明的優點。
權利要求
1.一種帶有過壓保護(OVP)的高壓變壓器，其包括初級低壓繞組；次級高壓繞組；過壓保護電路，布置成在輔助繞組中的電壓超過預定水平時切斷變壓器；其特征在于，所述輔助繞組聯接到次級繞組，并且通過至少一層絕緣薄片與次級繞組隔離開。
2.根據權利要求1所述的高壓變壓器，其特征在于，所述次級繞組由多個共軸的層形成，每個層包括繞組層和絕緣層。
3.根據權利要求2所述的高壓變壓器，其特征在于，每個絕緣層包括至少一層絕緣薄片。
4.根據權利要求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繞組的最內部繞組層的徑向內側。
5.根據權利要求1所述的高壓變壓器，其特征在于，所述次級繞組由多個軸向間隔開的繞組部段形成，每個繞組部段包含多個繞組圈。
6.根據權利要求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所述繞組部段中的所述繞組圈的徑向內側。
7.一種用于高壓變壓器的過壓保護(OVP)的方法，該高壓變壓器包括初級低壓繞組、次級高壓繞組、過壓保護電路，該過壓保護電路布置成在輔助繞組中的電壓超過預定水平時切斷變壓器，其特征在于，將所述輔助繞組聯接到次級高壓繞組，并且用至少一層絕緣薄片將所述輔助繞組與次級繞組隔離開。
全文摘要
本發明涉及一種帶有過壓保護(OVP)的高壓變壓器(例如用于CRT顯示單元)，其包括初級低壓繞組、次級高壓繞組和過壓保護電路，該過壓保護電路布置成在輔助繞組中的電壓超過預定水平時切斷變壓器。根據本發明，輔助繞組聯接到次級繞組，并且通過至少一層絕緣薄片與次級繞組隔離開。本發明改善了次級側上的電壓和輔助繞組中的電壓之間的關系的負載變化，在正常的負載范圍內將該負載變化減小到小于1kV。
文檔編號H01F19/04GK1401124SQ01804963
公開日2003年3月5日 申請日期2001年11月23日 優先權日2000年12月14日
發明者M·J·J·克拉爾森 申請人:皇家菲利浦電子有限公司