专利名称：带有过压保护的高压变压器以及用于过压保护的方法
技术领域：
本发明涉及一种带有过压保护(OVP)的高压变压器，其包括初级低压绕组、次级高压绕组和过压保护电路，该过压保护电路布置成在辅助绕组中的电压超过预定水平时切断变压器。更具体地说，本发明涉及CRT显示单元中共用的高压发生器中的那种变压器。本发明还涉及一种用于过压保护的方法。
在很多种电气设备中，使用变压器以获得kV量级的高电压。例如在CRT中，显像管需要接近27kV的电压。常规的高压变压器具有初级低压侧和次级高压侧，将电压从电压源转变成所需的高电压。
为了满足X射线发射的要求(例如涉及来自计算机监视器的辐射)，通常使用过压保护(OVP)电路系统，确保设备中的电压不会超过预定的水平。
因为涉及到高电压，所以不能以成本有效的方式简单地测量来自变压器的输出电压，因此OVP包括辅助的传感器绕组，在该传感器绕组中感应出与输出电压成比例的电流。这个辅助绕组设置在初级低压侧，并且OVP布置成在来自辅助绕组的信号超过预定水平时切断变压器。
然而，次级侧上的电压和传感器绕组中的电压之间的关系随着负载发生变化，如
图1中所示。在显像管应用中，在所考虑的负载范围上，变化量接近3kV。不幸的是，这与约27kV的用于CRT的正常工作电压和约30kV的所需OVP切断电压之间的差值非常接近。因此，如果将OVP校准为当管处于工作状态(I工作)时在30kV致动，则在无负载状态(I无负载)下电压可以达到与33kV一样高(图1中的曲线A)。这个水平被认为是过高的。在另一方面，如果将OVP校准为处于无负载状态时在30kV致动，则OVP可能在正常工作状态期间在27kV处意外地切断电流(图1中的曲线B)。实际上，已有折中的解决方法，其结果是，工作状态期间在29kV处切断，而无负载状态期间可接受32kV的电压(图1中的曲线C)。
用补偿电路系统可以解决这个问题，该补偿电路系统适于调节传感器/次级侧的关系的斜率，但是由于需要高的公差，这实现起来成本很高。
本发明的目的是解决上述的问题，并且提供带有次级侧上的OVP传感器的高压变压器。
这个和其他的目的用通过引言所述的类型的高压变压器实现，其特征在于，该辅助绕组联接到次级绕组，并且通过至少一层绝缘薄片与次级绕组隔离开。
利用这种变压器，输出电压和传感器电压之间的关系大大改善了，如图2中所示。在所考虑的负载范围内的差值可以减小到小于1kV，使得可以在整个负载范围内实现OVP切断水平，而没有过早切断的危险，在所需的负载范围内已经实现了600V的电压差(图2中的曲线D)。
根据本发明的第一实施例，次级绕组由多个共轴的层形成，每个层包括绕组层和绝缘层。在这种绕组中，将辅助绕组布置成联接到次级绕组上是特别有利的。绝缘层可以各自包括几圈绝缘薄片，使得绕组易于制造。在这种情况下，辅助绕组优选地布置在次级绕组的最内部绕组层的径向内侧。这种设计使得可以保持次级绕组的光滑表面。因为绝缘层已经存在于次级绕组的设计中，所以次级绕组和辅助绕组之间的绝缘易于实现。
根据第二实施例，次级绕组由多个轴向间隔开的绕组部段形成，每个绕组部段包含多个绕组圈。这种绕组在很多高压应用场合中都是通用的。在这种情况下，辅助绕组优选地布置在一个该部段中的绕组圈的径向内侧。
本发明的这些和其他方面将从参考附图清楚描述的优选实施例中变得明显。
图1是根据现有技术的传感器绕组中的电压图表；图2是根据本发明的传感器绕组中的电压图表；图3是高压变压器的分解视图；图4是图3的变压器中的OVP电路的示意图；图5是根据本发明的传感器绕组的透视图，其布置在图3的变压器中；图6是根据本发明的传感器绕组的透视图，其布置在不同类型的线圈中。
在图3中，高压变压器1表示在分解视图中。该变压器适于将电压转变成高电压(约27kV)，并且包括初级绕组2、次级绕组3和包括OVP电路的电路系统4。初级绕组2和次级绕组3共轴地布置在壳体5中，带有布置在中心的铁心6。
次级绕组3由各自带有约600圈铜线的几层绕组形成。在绕组层之间布置有隔离层，这些隔离层包括三层MAILAR薄片(每个薄片层的厚度为75μ)。示例见下面描述的图5。总体上，次级绕组包括八个绕组层，每一层完成3-4kV的电压感应，结果得到27kV的次级侧电压。
图4中表示了一种简单形式的OVP电路。传感器绕组11通过二极管14连接到比较器13的一个端子12上。比较器13的另一个端子15连接到参考电压Vref，该参考电压通常选择成适于常规比较器的2-3伏。使用两个电阻16、17将来自传感器绕组的电压进行分压，当传感器绕组11上的电压经过预定的界限值时，该电阻适于保证使比较器13的第一端子12上的电压超过第二端子上的电压Vref。通常，传感器绕组适于产生大约20V的电压。
参考图5，示出了次级绕组3的部段，其包括三个绕组层7，带有中间的隔离层8。传感器绕组11布置为次级绕组最内部的绕组层7内侧的辅助绕组9，通过附加的绝缘层8与这一绕组层分开。辅助绕组9优选包括三圈，结果在正常工作状态期间得到约20V的输出电压。
当然，辅助绕组9可以布置在次级绕组3中的任何其他绕组层7之间，小心地使辅助绕组9与次级绕组层7绝缘。然而，将辅助绕组9布置在最内部的绕组内侧的优点在于，辅助绕组9可以至少部分地嵌入次级绕组的线圈架10(见图5)。通常由塑料材料例如Noryl制成的线圈架10非常适用于这种嵌入功能。
回到图3，参考标记21表示了连接到藏在次级绕组3内的辅助绕组的内端的导线。这个引线的目的是可以不需要来自次级绕组内的辅助绕组的端部的返回线。这种返回线可能会扰乱联接，并使次级绕组所缠绕的表面变得不规则。
另外，参考标记22表示了连接到辅助绕组的外端的导线，因此这两根导线代表了传感器绕组11的电压。因为根据本发明的传感器绕组布置在次级绕组3中，所以需要次级绕组3和电路系统4之间的电连接。在所示的实施例中，导线21、22简单地物理连接到电路系统上，结果得到变压器的刚性结构。当导线21、22紧固到电路系统上时，初级绕组2和电路系统4不能从次级绕组3上脱位。
本发明的另一个实施例涉及一种带有更常规的线圈的变压器，在该变压器中次级绕组层布置在轴向间隔开的部分中(见图6)。在这种情况下，根据本发明的辅助绕组9’可以优选布置在一个次级绕组7’的径向内侧，由绝缘层8’隔离开，如图6中所示。
在本发明的范围内也可以有另外的实施例，该范围并不被上述说明所限制。例如，次级绕组的其他设计是可能的，仍然可以使辅助绕组的结构与绝缘层分开。由此可以获得本发明的优点。
权利要求
1.一种带有过压保护(OVP)的高压变压器，其包括初级低压绕组；次级高压绕组；过压保护电路，布置成在辅助绕组中的电压超过预定水平时切断变压器；其特征在于，所述辅助绕组联接到次级绕组，并且通过至少一层绝缘薄片与次级绕组隔离开。
2.根据权利要求1所述的高压变压器，其特征在于，所述次级绕组由多个共轴的层形成，每个层包括绕组层和绝缘层。
3.根据权利要求2所述的高压变压器，其特征在于，每个绝缘层包括至少一层绝缘薄片。
4.根据权利要求2或3所述的高压变压器，其特征在于，所述辅助绕组布置在次级绕组的最内部绕组层的径向内侧。
5.根据权利要求1所述的高压变压器，其特征在于，所述次级绕组由多个轴向间隔开的绕组部段形成，每个绕组部段包含多个绕组圈。
6.根据权利要求5所述的高压变压器，其特征在于，所述辅助绕组布置在一个所述绕组部段中的所述绕组圈的径向内侧。
7.一种用于高压变压器的过压保护(OVP)的方法，该高压变压器包括初级低压绕组、次级高压绕组、过压保护电路，该过压保护电路布置成在辅助绕组中的电压超过预定水平时切断变压器，其特征在于，将所述辅助绕组联接到次级高压绕组，并且用至少一层绝缘薄片将所述辅助绕组与次级绕组隔离开。
全文摘要
本发明涉及一种带有过压保护(OVP)的高压变压器(例如用于CRT显示单元)，其包括初级低压绕组、次级高压绕组和过压保护电路，该过压保护电路布置成在辅助绕组中的电压超过预定水平时切断变压器。根据本发明，辅助绕组联接到次级绕组，并且通过至少一层绝缘薄片与次级绕组隔离开。本发明改善了次级侧上的电压和辅助绕组中的电压之间的关系的负载变化，在正常的负载范围内将该负载变化减小到小于1kV。
文档编号H01F19/04GK1401124SQ01804963
公开日2003年3月5日 申请日期2001年11月23日 优先权日2000年12月14日
发明者M·J·J·克拉尔森 申请人:皇家菲利浦电子有限公司