显象管灯丝保护电路

在业余自制的电视机中，制作者往往最担心的是显象管的安全。而显象管中最容易损坏的是灯丝。如果使用不当或供电电路发生故障，常常会使灯丝烧断。因此有必要对灯丝供电的问题加以研究和改进。

从表1可以知道，每一种显象管都有额定的灯丝工作电压U和工作电流I，由此我们可以求出灯丝工作时的热电阻，即：R\(_{热}\)=U/I，对于23SX5B显象管来说，R热=12／0.085≈141（欧）。若灯丝未加热时的冷电阻用R\(_{冷}\)表示，则有R冷<<R\(_{热}\)，这是由钨丝的特性决定的。冷电阻值可用万用表×1档粗略测定。例如23SX5B显象管的R冷≈20欧。这样在刚开机时，12伏电源加到灯丝上，就会产生很大的瞬时电流，即：I\(_{max}\)=U/R冷=12／20=0.6（安），此电流是额定工作电流的六倍。因此，使灯丝过热发生闪光现象，缩短了显象管的使用寿命。尤其在灯丝电阻制造不均匀或引线焊接不良的情况下，局部温度过高往往会烧断灯丝。

对灯丝的另一严重威胁是稳压电源发生故障。特别是23厘米、31厘米电视机，显象管的灯丝电源是由稳压电源直接供给的。在一般稳压电源中，当调整管击穿或作基准的稳压管开路时，整流输出的直流电压（大约20～30伏）将全部加在显象管的灯丝上，把灯丝烧毁。针对上述情况，有必要在显象管灯丝供电电路中采取一定保护措施，下面介绍一种显象管灯丝保护电路。

图1是灯丝保护电路的原理图，此电路经在几部电视机上长期使用，效果较好。其特点如下：

（1）具有限制灯丝电流的作用。当电源刚接通时，由于R\(_{冷}\)较小，该电路供给一个较低的电压；当灯丝被加热以后，其限值逐渐增大，供给的电源电压也将自动升高。当灯丝电阻增至R热时，供电电压也升到额定值U\(_{0}\)。也就是说，灯丝电流始终被限制在较低的范围内。

（2）具有限制灯丝电压的作用。当稳压电源输出电压过高时，该电路可以限制加在灯丝两端的电压，保证显象管的安全。

在图1中，输入电压E\(_{1}\)由稳压电源输出端供给；E2由电源滤波输出端供给，可采用16～20伏的电压。输出电压U\(_{0}\)接显象管的灯丝。

下面以23SX5B显象管为例，分析保护电路的工作原理。当输出端所接负载R=R\(_{热}\)=140欧（即电路正常工作）时，由R1、BG\(_{2}\)、BG3构成简单的稳压电路，使BG\(_{1}\)基极电位稳定在13伏左右，因而BG1处于饱和导通状态。若输入电压E\(_{1}\)=12.4伏时，此电路的输出电压U0=12伏。此时BG\(_{1}\)的c、e两端电压为0.14伏左右，负载电流I=85毫安，R2上压降U\(_{1}\)=0.26伏，如果适当选择R4的阻值，可使U\(_{1}\)＋U2 略小于BG\(_{4}\)的导通电压，使BG4截止，对BG\(_{1}\)工作状态无影响。

在R＜R\(_{热}\)时，负载电流I将增加，并引起U2增加，使（U\(_{1}\)＋U2）大于BG\(_{4}\)的导通电压，BG4由截止变为导通。由于BG\(_{4}\)的集电极电流流过R1，使R\(_{1}\)上的压降增大，这就降低了BG1的基极电位（这时BG\(_{2}\)、BG3失去稳压作用），从而使BG\(_{1}\)发射极的电位也随之降低，即使输出电压U0降低。这又使负载电流I减小。自动调整的结果，使负载电流路大于额定电流。例如在刚开机时，R=B\(_{冷}\)=20欧，此电路可将灯丝电压控制在2.5伏左右，负载电流I=125毫安。当然I也不能太小，否则将要影响出图象的速度。

当稳压电源发生故障，使E\(_{1}\)升高时，U2随之增大，使BG\(_{4}\)导通，BG1基极电位下降。这样，输出电压不仅不会升高，反而有所降低，使灯丝电流小于额定电流。

图1所示灯丝保护电路，只适用于电源调整管串联于电源正极一侧的稳压电路，例如飞跃9DS4型、星火71—9型、英雄228一1型、飞跃12D1型等等。对于调整管串联于负极一侧的稳压电路，例如昆仑BSH23－1型、飞跃9D3型等，则可采用图2所示电路。此电路BG\(_{1}\)、BG4均采用锗管。由于锗管的饱和压降及发射结导通电压均较硅管低，使灯丝保护电路输入电压与输出电压仅差0.2伏左右，因而直接接入电路时，对其他电路影响更小。但铝管的热稳定性较差，所以应力求选用I\(_{ceo}\)较小的管子，并在装置时，尽量远离发热元件。

图1、图2电路的印制电路板图，如图3（a）、（b）所示。在图3（b）中，E\(_{2}\)可取-4伏至-8伏。

在图1电路中，BG\(_{1}\)应选用ICM＞500毫安、P\(_{CM}\)＞500毫瓦、BVceo≥30伏、β≥20、饱和压降较低的中功率管，如3DK4、3DG\(_{1}\)2等，不必加散热片。BG4可选用β＞40的一般小功率硅管，如3DK7、3DG6、3DG4等。BG\(_{2}\)、BG3可根据稳定电压=（U＋1）伏去选择稳压管（例如图1中稳定电压=（12＋1）伏=13伏）。如果没有合适的稳压管，可按每个硅二极管正向结电压降为0.6伏、锗二极管为0.2伏与稳压管搭配使用。电阻R\(_{2}\)要求功率较大，可用0.1毫米的漆包线绕制，其余电阻均采用1／8W的碳膜电阻。

现以图1电路为例，介绍一下灯丝保护电路的调试步骤：

（1）调R\(_{1}\)、BG2、BG\(_{3}\)：首先断开R3，用R\(_{=}\)140欧代替R热，接通E\(_{1}\)=12.4伏，E2=16～20伏。此时，BG\(_{1}\)的c、e之间电压为0.14伏左右，输出电压U0=12伏。如果U\(_{0}\)＜12伏，则因BG2、BG\(_{3}\)稳压偏低，可适当调整组合二极管的数目或管型。

（2）调R\(_{4}\)：接入R3，接通E\(_{1}\)、E2，输出电压U\(_{0}\)应保持12伏不变。如有降低，则说明BG4已经导通，应减小R\(_{4}\)，使U0刚刚达到12伏。

（3）用R=20欧代替R\(_{冷}\)，接通E1、E\(_{2}\)，此时输出电压U0大约为2.5伏左右。也可用一只200欧电位器模拟灯丝电阻，将阻值从20欧变到140欧时，U\(_{0}\)应从2.5伏变到12伏。

（4）当负载R=140欧时，将E\(_{1}\)、E2都接在+20伏处，即相当于电源调整管击穿的情况。此时，输出电压U\(_{0}\)约为6伏（注意：此项实验时间不可过长）。

该电路输出电压U\(_{0}\)为显象管灯丝额定电压，要求输入电压E1比U\(_{0}\)高0.4伏，即E1=U\(_{0}\)＋0.4伏。对此，有下面几种处理方法：

（1）对于采用12伏电源的电视机，可微调稳压电源的取样电阻，使E\(_{1}\)=12.4伏。这样其他电路的电源电压也升高了0.4伏。一般来说对原电路的工作状态影响很小，可以不做任何调整。必要时，也可在稳压电源与原电路之间串接一只工作电流大于2安培的锗二极管，（或用3AD30、3AD18等锗大功率三极管的bc结代替），如图4所示。利用二极管正向压降，使原电路的电源仍保持在12伏左右。由于二极管的动态电阻很小，对电源内阻影响也很小。此外，该二极管还可以防止电源接反。

（2）不改动12伏电源电压，使E\(_{1}\)=12伏，这时灯丝电压为11.6伏，虽较额定值低0.4伏，但仍在允许的变动范围之内，仍可正常工作。

（3）以上两种方法可以兼用。如将电源电压提高0.2伏：将灯丝电压降低0.2伏，这样对原电路工作状态影响较小。

（4）对于新装的12伏电源电视机，整个电路可以按12.4伏电源调整。对于电源电压高于12.4伏的电视机，可以在保护电路输入端串联一个电阻，以便降掉一部电压，此电阻的阻值可按R=（电源电压-12.4）／I求得。

此外若在新装电视机时，除了采用灯丝保护措施外，还可参考图5（a）电路，采用过荷及短路保护措施，图中BG\(_{1}\)～4为灯丝保护电路，BG11～13及R\(_{8}\)、R9、R\(_{1}\)0、R11组成过荷及短路保护电路。其中R\(_{1}\)0需要瓦数较大的电阻，可用一小段电炉丝在1M以上的碳膜电阻上绕制，并注意焊牢。图5（b）为此电路的印制电路板图。(北京邮电学院 刘铁夫）