降低场输出电路中芯片温升的方法

摘要

一种降低场输出电路中芯片温升的方法，其特征是：(1)在场偏转线圈与取样电阻之间串接一个芯片管耗功率转移电阻；(2)使芯片管耗功率转移电阻的阻值满足一定的条件；(3)同时使串接的芯片管耗功率转移电阻所消耗的功率满足一定的条件即可。它具有方法简单，易于实现，降温效果明显的优点。

权利要求

1.一种降低CRT电视中场输出电路中场扫描电路芯片温升的方法，其特征是：

(1)在场偏转线圈与取样电阻之间串接一个场扫描电路芯片管耗功率转移电阻；

(2)使场扫描电路芯片管耗功率转移电阻的阻值满足下列条件：

$R_L\le \frac{V_P-V_D}{I_{\mathrm{deft}(\mathrm{peak}-\mathrm{peak})}}-R_1-1.2*R_{\mathrm{coil}}$式中：RL为场扫描电路芯片管耗功率转移电阻，VP为场扫描电路芯片供电电压，VD为场扫描电路芯片输出的管压降，Ideft(peak-peak)为扫描电流峰-峰值，R1为取样电阻值，Rcoil为偏转线圈的直流电阻值；

(3)同时使串接的场扫描电路芯片管耗功率转移电阻所消耗的功率满足下列条件：

$P_{\mathrm{RL}}>{\left(I_{\mathrm{rmsdeft}}\right)}^2*R_L={(\frac{\sqrt{3}}{3}*I_{\mathrm{deft}(\mathrm{peak}-\mathrm{peak})})}^2*R_L$式中：PRL为串接的场扫描电路芯片管耗功率转移电阻所消耗的功率，RL为场扫描电路芯片管耗功率转移电阻阻值，Ideft(peak-peak)为扫描电流峰-峰值，Irmsdeft为扫描电流的有效值。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电视机芯片降温技术，尤其是一种CRT(Cathode-RayTube)电视中场偏转扫描电路中芯片的降温方法，具体地说是一种降低场输出电路中芯片温升的方法。

背景技术

目前，市面上销售的各类家用电视的造型趋于平板化，由于CRT电视技术成熟、图像画面(指接收普通电视信号)细腻逼真，加上价格便宜等方面的因素，可以预计，未来的几年内短颈CRT电视特别是25”以下的中、小屏幕短颈CRT电视将会成为市场的主流产品。
由于电子束发射距离缩短，偏转角度增加，行、场扫描电路功率急剧上升，电视机壳内部温升高。有关数据表明，温度每上升10℃，电解电容寿命缩短一半；温度超过70℃，电阻功率将大幅度下降。因此，温度高是电子元器件的杀手，温升高的问题将会降低电子产品的可靠性、缩短电子产品的使用寿命。
电视扫描电路分为水平扫描(俗称行扫描)和垂直扫描(俗称场扫描)两种。其中，行扫描电路工作在开关状态，行输出管耗较小，温升相对较小。场扫描电路工作在放大状态，由于场扫描电流加大后引起功放电路管耗的增加，将会使场扫描电路的温升急剧上升。因此，必须设法降低场扫描电路上的工作温度。
近几年来，各家电视厂商的场扫描电路大都采用集成电路(IC)芯片固定在散热器上的工作方式。电路形式上分为单端输入交流输出耦合、单端输入直流输出耦合、差分输入单端输出等几种(参见附图1)。但是，不论采用何种形式的电路，芯片中的功率驱动器件工作在线性放大状态，输出电流加大将会引起管耗的增加，芯片温度急剧上升。
加大散热器面积可以降低芯片温度。但是，采用这样“笨”方法不仅增加了制造成本(铝材价格较贵)，而且与机芯面积的小型化相矛盾。

发明内容

本发明的目的是针对现有的CRT电视中场扫描电路芯片温升大的问题，发明一种简单易行、成本低的降低场输出电路中芯片温升的方法。
本发明的技术方案是：
一种降低场输出电路中芯片温升的方法，其特征是：
(1)在场偏转线圈与取样电阻之间串接一个芯片管耗功率转移电阻；
(2)使芯片管耗功率转移电阻的阻值满足下列条件：
$\mathrm{RL}\le \frac{V_P-V_D}{\mathrm{Idef}{t}_{(\mathrm{peak}-\mathrm{peak})}}-R1-1.2*\mathrm{Rcoil}$
式中：RL为芯片管耗功率转移电阻，VP为芯片电压，VD为芯片输出的管压降，Ideft(peak-peak)为扫描电流峰-峰值，R1为取样电阻值，Rcoil为偏转线圈的直流电阻值；
(3)同时使串接的芯片管耗功率转移电阻所消耗的功率满足下列条件：
$P_{\mathrm{RL}}>{\left({\mathrm{Irms}}_{\mathrm{deft}}\right)}^2*\mathrm{RL}={(\frac{\sqrt{3}}{3}*{\mathrm{Ideft}}_{(\mathrm{peak}-\mathrm{peak})})}^2*\mathrm{RL}$
式中：PRL为串接的芯片管耗功率转移电阻所消耗的功率，RL为芯片管耗功率转移电阻阻值，Ideft(peak-peak)为扫描电流峰-峰值，Irmsdeft为扫描电流的有效值。
本发明的有益效果：
1、将本发明用在短颈CRT电视中配合使用小散热器(21”)时增加电阻RL后，场输出芯片表面温升下降明显，效果与换用大散热器(29”)时相当。两种规格散热器的价格相差1元，电阻价格仅几分钱。因此，从经济角度上考虑，采用本发明方法后，单机可节约成本近1元；
2、在长颈CRT电视中增加电阻RL后，场输出芯片表面温升下降。因此，采用本发明的方法后，可以使用面积更小的散热器，进一步降低机器的材料成本；
3、由于场偏转线圈中的直流电阻阻值随温度的变化较大(10～20％)。串入电阻RL后，因该电阻的阻值变化较小，可以适当降低负载电阻阻值的变化比例，起到稳定场幅的作用。开机30分钟后，场幅压缩现象有明显改善；
4、为了适应各家CRT厂商提供的显像管，可以通过改变电阻RL的阻值来调整场偏转扫描电路参数，达到最优化。
5、本发明的方法简单、易行，所配电阻来源广泛，成本低。
6、本发明不仅可用在CRT电视中，而且可用于类似的需要对芯片温升进行限制的电流驱动的电路中，适应性广，是对芯片降温技术的一个突破。

附图说明

图1是几种常见的场输出电路的形式示意图。
图2是本发明的场偏转工作电流示意图。
图3是本发明的场输出电路串接电阻的示意图。
图4是应用本发明方法的S21A701型短颈CRT电视场输出电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图2、3、4所示。
一种降低场输出电路中芯片温升的方法，它包括以下步骤：
(1)在场偏转线圈与取样电阻之间串接一个芯片管耗功率转移电阻；
(2)使芯片管耗功率转移电阻的阻值满足下列条件：
$\mathrm{RL}\le \frac{V_P-V_D}{I{\mathrm{deft}}_{(\mathrm{peak}-\mathrm{peak})}}-R1-1.2*\mathrm{Rcoil}$
式中：RL为芯片管耗功率转移电阻，VP为芯片电压，VD为芯片输出的管压降，Ideft(peak-peak)为扫描电流峰-峰值，R1为取样电阻值，Rcoil为偏转线圈的直流电阻值；
(3)同时使串接的芯片管耗功率转移电阻所消耗的功率满足下列条件：
$P_{\mathrm{RL}}>{\left({\mathrm{Irms}}_{\mathrm{deft}}\right)}^2*\mathrm{RL}={(\frac{\sqrt{3}}{3}*{\mathrm{Ideft}}_{(\mathrm{peak}-\mathrm{peak})})}^2*\mathrm{RL}$
式中：PRL为串接的芯片管耗功率转移电阻所消耗的功率，RL为芯片管耗功率转移电阻阻值，Ideft(peak-PEAK)为扫描电流峰-峰值，Irmsdeft为扫描电流的有效值。
下面对照附图对本发明的原理作进一步的说明。
首先分析场输出电路的功耗状况。
图2是场偏转的工作电流示意图。图中，tscan是扫描正程时间，流经场偏转的是锯齿工作电流。因此：扫描电流为：
$\mathrm{Ideft}\left(t\right)=\mathrm{Ideft}\left(\mathrm{peak}\right)-2*\mathrm{Ideft}\left(\mathrm{peak}\right)*\frac{t}{t_{\mathrm{scan}}}=\mathrm{Ideft}\left(\mathrm{peak}\right)*(1-2*\frac{t}{t_{\mathrm{scan}}})$
式中Ideft(peak)为扫描电流峰值，tscan为扫描时间。
扫描电流有效值为：
$\mathrm{Irm}{s}_{\mathrm{deft}}=\frac{1}{3}*\sqrt{3}*\mathrm{Ideft}\left(\mathrm{peak}\right)$
扫描期间负载平均功耗为：
Pload＝Irmsdeft2*(1.2×Rcoil+R1)
式中Rcoil为附图1偏转线圈的直流电阻，R1为图1中的取样电阻，Rcoil和R1之和称为负载电阻，常数值1.2为偏转线圈热态时与冷态时的电阻比率。
扫描电路总的消耗功率Ptot为：
Ptot≈VP*Irmsdeft
式中Vp为芯片供电电源电压。
扫描电路芯片消耗功率为：
PIC＝Ptot-Pload
由上式推导：
PIC＝Irmsdeft*[VP-Irmsdeft*(1.2*Rcoil+R1)]
由此可见：
芯片(内部)管耗功率分别与芯片的供电电压、扫描电流、负载电阻相关。
减小电源电压可以降低芯片管耗。但这种方法存在一定的限制，即电源电压还受到其它条件的约束，不能太低，否则会出现不正常的扫描现象，如图象上下卷边、顶部回扫线等。
提高负载电阻是降低芯片管耗的好办法。如图3所示，在场偏转线圈与取样电阻之间串接电阻RL。将RL代入前式中得：
PIC＝Irmsdeft*[VP-Irmsdeft*(1.2*Rcoil+R1+RL)]
结果芯片管耗将下降。
本发明的实质就是将芯片内部的部分管耗功率转移到增加的电阻RL上。
图4是利用本发明的方法设计的S21A701型短颈CRT电视机的场输出电路示意图。该电路以ST公司生产的STV9325型芯片作为场输出集成电路，±15V双电源供电，采用差分输入单端输出电路形式。
电路中R309是为了降低场输出芯片的温度而增加的电阻。
电阻R309的参数设定：
1、将芯片供电电压30V、芯片输出管压降3.8V、扫描峰值电流±1.2A、偏转电阻6Ω、取样电阻1.5Ω等参量代入前文中的式1中，R309阻值不能大于2.2Ω。考虑到设计参数的余量，选定阻值为1.8Ω。
2、将扫描峰值电流±1.2A、电阻值1.8Ω等参量代入前文中的式2中，电阻RL消耗的功率大于2.4W。
根据上述计算，最终选定了电阻R309的型号参数为金属氧化膜电阻RY18-3W-1.8Ω-J。
用该电路配合A51MBE095X90型短颈CRT后，使用型号为ZH1371散热器(普通21″长颈CRT电视用)，在40℃环境温度下对机器进行了测量，实测数据见下表。
电源为±15V 环境温度 芯片表面温度 芯片温升 R309＝0Ω 40℃ 91℃ 51℃ R309＝18Ω 40℃ 73℃ 31℃
用该电路配合A51MBE095X90型短颈CRT后，使用型号为1335A散热器(普通29″CRT电视用)，在40℃环境温度下对机器进行了测量，实测数据
见下表：
电源为±15V 环境温度 芯片表面温度 芯片温升 R309＝0Ω 40℃ 73℃ 31℃ R309＝1.8Ω 40℃ 66℃ 26℃
用该电路配合A51LYZ095X91J型长颈CRT后，使用普通21”长颈CRT电视散热器，在40℃环境温度下对机器进行了测量，实测数据见下表：
电源为±15V 环境温度 芯片表面温度 芯片温升 R309＝0Ω 40℃ 65℃ 25℃ R309＝1.8Ω 40℃ 57℃ 17℃
通过理论计算和实验证明(实验实测数据参见上文实验数据表)，由于增加了电阻R309后，将本应消耗在芯片内部管耗上的2.4W的功率转移到了R309上，使得芯片表面温度大幅下降，取得较好的降温效果。