Zeilentransformator

Der Zeilentransformator oder Horizontalausgangsübertrager (englisch: Line Output Transformer) ist ein Bestandteil eines Fernsehers/Monitors mit Bildröhre. Er dient zur Speisung der Zeilenablenkspule des Ablenksystems und gleichzeitig meist auch zum Erzeugen der für den Betrieb der Bildröhre erforderlichen Hochspannung von 20.000 bis 30.000 Volt und weiterer für den Betrieb des Gerätes notwendiger Spannungen. Zeilentransformatoren arbeiten mit der Zeilenfrequenz, bei europäischen TV-Geräten mit 15.625 kHz. Zeilentransformatoren von 100-Hz-Fernsehern arbeiten mit der doppelten Frequenz, also mit 31,25 kHz.

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Ausführungen der 1960er und 1970er Jahre

Ein Zeilentrafo bestand damals aus zwei separaten Spulen, die auf einem mit einem Luftspalt versehenen Ferritkern stecken. Die Primärspule (1) wird über eine Schaltröhre (3) mit einer rechteckförmigen Spannung versorgt; als Frequenzquelle dient der Zeilengenerator, der die Zeilenfrequenz synchron zum TV-Sendersignal erzeugt. Sie trägt Anzapfungen, die die Zeilenablenkspule speisen. Die Zeilenablenkspule erhält dadurch einen Strom, der einen sägezahnförmigen Verlauf hat. Der steile Abschnitt des Sägezahnes bewirkt den Zeilenrücklauf und erfordert kurzzeitig eine sehr hohe Spannung, um die Magnetisierung abzubauen (Selbstinduktion). Während dieses kurzen, hohen Spannungsimpulses (Zeilenrückschlag-Impuls) sperrt die Schaltröhre und auch in der Sekundärspule entsteht ein Spannungsimpuls, der zur Erzeugung der Bildröhren-Anodenspannung genutzt wird. Die Sekundärspule (2) ist wegen der Überschlagsgefahr in Kunstharz eingegossen. Von dort wird die Hochspannung über ein kurzes Kabel (5) zur Anode der Hochspannungsgleichrichterröhre (4) geleitet, die ebenfalls mit Kunststoffteilen gegen Überschläge isoliert ist. Von ihrer Kathode wird die Hochspannung über ein Kabel (6) zur Anode der Bildröhre geleitet.
Der Zeilentrafo stellte weiterhin mit einer einzigen Windung die Heizspannung von ca. 1,25V für die Glühkathode der Hochspannungsgleichrichterröhre bereit. Die separate Heizung der Hochspannungsgleichrichterdiode (z.B. DY86 bzw. DY802) ist unumgänglich, um deren Hochspannung führende Kathode potentialgetrennt zu versorgen - die Heizwindung ist hierzu aus hochspannungsisolierter Litze gefertigt. Die Einstellung der Heizspannung erfolgte durch optischen Vergleich der Heizfadenhelligkeit mit einer zweiten, batteriegeheizten Röhre durch Veränderung der Lage der Heizwicklungsschleife. Alternativ wurden auch 6,3V wechselstromgeheizte Röhren (EY51, EY86, ...) verwendet, diese erforderten jedoch eine separate Heizwicklung am Zeilentrafo.

Um die starken elektromagnetischen Felder abzuschirmen und auch zum Schutz gegen die Hochspannung, steckte der Zeilentrafo mit den dazugehörigen Röhren in einem sogenannten Zeilenkäfig. Das ist ein Metallgehäuse, in dem sich viele Löcher befinden, damit die von den Röhren abgegebene Wärme entweichen kann. Außerdem war dies eine geringe Abschirmung gegenüber den Röntgenstrahlen, die in dem Röhren-Hochspannungsgleichrichter und einer ggf. vorhandenen Stabilisierungs-Ballasttriode (meist PD500) entstanden sind.

Heutige Ausführung

Die meisten Zeilentrafos enthalten heutzutage direkt in das vergossene Gehäuse eingebaute Hochspannungsdioden, die die vom Trafo kommende Wechselspannung gleichrichten. In einer Hochspannungskaskade werden die Anodenspannung der Bildröhre sowie die Fokussierspannungen zur Versorgung der Fokussierelektroden (elektrostatische Fokussierung) im Strahlsystem der Bildröhre erzeugt. Auch die Stellwiderstände für die Feineinstellung der Fokus- und Schirmgitterspannung sind in heutigen Zeilentrafos integriert.

Neuere Zeilentrafos sind als sogenannte Dioden-Split-Transformatoren (DST) ausgeführt. Bei diesen ist die Hochspannungswicklung in mehrere Abschnitte unterteilt, die jeweils eine Gleichrichterschaltung versorgen. Alle diese Gleichrichterschaltungen sind in Reihe zueinander geschaltet. Dadurch gelingt es, die hohen hochfrequenten Wechselspannungen aufzuteilen, so dass nur Gleichspannung der vollen Höhe der Anodenspannung isoliert werden muss. Das ist verbunden mit einer geringeren Isolierstoffbelastung und einer geringeren Neigung zu Vorentladungen, die zu Isolierstoffschädigungen führen. Weiterhin führt bei dieser Schaltung ein Bildröhrenüberschlag (elektrische Entladung im Inneren der Bildröhre) zu keiner Überlastung der Gleichrichterdioden, wie dies bei den früher eingesetzten Hochspannungskaskaden der Fall war. Auch kann die Zahl der erforderlichen Hochspannungskondensatoren auf die Hälfte verringert werden.