DE2047882B2

DE2047882B2 - Schaltung zum betrieb eines piezoelektrischen transformators

Info

Publication number: DE2047882B2
Application number: DE19702047882
Authority: DE
Inventors: Takehiko Yokohama Kanagawa Kawada (Japan)
Original assignee: Denki Onkyo Co Ltd
Current assignee: Denki Onkyo Co Ltd
Priority date: 1969-09-29
Filing date: 1970-09-29
Publication date: 1972-08-03
Also published as: DE2047882A1; US3691410A; FR2062793A5; CA933288A; NL7014151A; GB1329307A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Betrieb eines piezoelektrischen Transformators, insbesondere für Vorrichtungen zur Erzeugung hoher Spannungen, mit einer an die Antriebselektroden des piezoelektrischen Transformators anschließbaren Antriebsspannungsquelle.

Stand der Technik

Bei Vorrichtungen zur Erzeugung hoher Spannungen wird piezoelektrisches Material in Form eines piezoelektrischen Transformators zur Spannungserhöhung verwendet. Ein piezoelektrischer Transfor-

mator verwendet gewöhnlich ein piezoelektrisches Material, das im wesentlichen aus Barium-Titanat (BaTiO₃) oder Blei-Zirkonat-Titanat Pb(ZrTi)O, besteht. Der piezoelektrische Wandler enthält ein Substrat dieses Materials, zwei Antriebselektroden, die auf gegenüberliegenden Flächen an einem Ende des Substrats aufgebracht werden, und eine Ausgangselektrode, die auf eine Endfläche am entgegengesetzten Ende des Substrats angebracht wird. Die Antriebselektroden werden mit Wechselspannung beaufschlagt und das Substrat mit seiner Eigenfrequenz angeregt, um eine hohe Ausgangsspannung an der Ausgangselektrode zu erzeugen.

Der Wirkungsgrad eines piezoelektrischen Transformators ist am größten, wenn er von einer Antricbsquelle angelrieben wird, deren Frequenz gleich seiner Eigenfrequenz ist. also mit einer geringsten Antriebsspannung eine größtmögliche Ausgangsspannung erhalten werden kann. Unter dieser Bedingung wird jedoch die Spannungscharakteristik äußerst schlecht,

d. h.. es ergibt sich eine große prozentuale Spannungsänderung, wenn sich der mit der Ausgangselektrode verbundene Lastwiderstand ändert.

Aufgabe

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Schaltung zum Betrieb eines piezoelektrischen Transformators zu schaffen, mit der die Spannungscharakteristik verbessert werden kann.

Bei einer Schaltung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Antriebsspannungsquelle mit einer Frequenz betrieben wird, die um einen bestimmten Betrag von dem Frequenzwert abweicht, der sich aus dem Produkt " -mal

mechanische Eigenschwingungsfrequenz ergibt, wobei ;/ eine ganze Zahl ist und die Frequenzabweichung derart gewählt wird, daß sich eine gewünschte Verringerung der Abhängigkeit der Transformator-Ausgangsspannung von der Belastung ergibt.

Vorteile

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schaltung wird ein stabiler Betrieb eines piezoelektrischen Transformators erhalten, der z. B. in einer Vorrichtung zur Erzeugung von hohen Spannungen verwendet werden kann. Ferner werden bei einer Vorrichtung zur Erzeugung von hohen Spannungen kleine Spannungsahweichungen bei veränderlicher Lastimpedanz des piezoelektrischen Transformators erreicht. Der piezoelektrische Transformator, der in einer Vorrichtung zur Erzeugung hoher Spannungen verwendet wird und mit einer Schaltung gemäß der Erfindung betrieben wird, erfährt keine Abweichung des Spannungsiiberselzungsvcrhällnisses. Eine solche Vorricli'jng

fts zur Erzeugung hoher Spannungen kann mit einem hohen Wirkungsgrad arbeiten, ohne daß die inneren Verluste im piezoelektrischen Transformator ansteigen. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schaltung i^i

es möglich, cine spannungskonstante Vorrichtung zur Erzeugung hoher Spannungen mit einem piezoelektrischen Transformator zu betreiben, dessen Leistung klein ist und bei dem der Tempcaturanstieg begrenzt werden kann. Schließlich kann die Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Transformators leicht verändert werden.

Bei einer erfindungsgemäßen Schaltung wird die Frequenz F einer Antriebsspannungsquelle für einen piezoelektrischen Transformator durch eine geeignete ,₀ Frequenzabweichung .1/ auf einen höheren oder niedrigeren Frequenzwert gegenüber einer Frequenz verschoben, die gleich ist 4 -mal mechanische Eigenschwingungsfrequenz des piezoelektrischen Transfermators, wobei /1 eine ganze Zahl ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Spannungsregler^rakleristik des piezoelektrischen Transformators bei einer Änderung des Lastwiderstandes zu verbessern. Ein Ansteigen der inneren Verluste des piezoelektrischen Transfermators wird verhindert und die Betriebstemperatur stabilisiert. Die Frequenzabweichung wird innerhalb eines Bereichs gewählt, in dem eine wesentliche Beeinträchtigung des Spannungs-Übersetzungsverhältnisses des piezoelektrischen Transformators nicht auftritt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Frequenzabweichung durch Veränderung der Induktivität eines induktiven Elementes oder einer Spule eines Reihenschwingkreises erhalten, der an die Antriebsspannungsquelle für den piezoelektrischen Transformator angeschlossen ist. In einer Abwandlung dazu wird eine Beschwerungssubstanz auf die Antriebselektroden oder die Ausgangselektrode des piezoelektrischen Transformators aufgebracht.

Die Frequenz kann auch dadurch verändert werden, daß die Kapazität eines kapazitativen Elementes am Ausgang des piezoelektrischen Transformators verändert wird. Mit Hilfe dieser Mittel ist es auf einfache Weise möglich, die Frequenzabweichung zu erreichen und ihrerseits zu verändern.

Erläuterung der Erfindung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen an Hand von Zeichnungen näher beschrieben werden. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines typischen piezoelektrischen Transformators, wie er bei der Erfindung verwendet wird,

F i g. 2 ein Ersatzschaltbild für einen piezoelektrischen Transformator nach Fig. 1, von der Antriebsseite gesehen,

F i g. 3 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Frequenz der Antriebsspannungsquelle und der Ausgangsspannung zur Erzielung der erforderlichen Spannungserhöhung im piezoelektrischen Transformator erläutert,

F i g. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Frequenz der Antriebsspannungsquelle und der Ausgangsspannimg, wenn die mechanische Güte (Qm) des piezoelektrischen Wandlers (_1O verändert wird.

F i g. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Frequenz der Antriebsspannungsquelle eines piezoelektrischen Transformators und dessen Spannungsvcrhalten, es

Fig. 6 eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Erzeugung hoher Spannungen gemäß der Erfindung.

F i g. 7 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Frequenz der Antriebsspannungsque'le der Antriebsspannting und der Spannungsänderung, wie sie in einer Schaltung gemäß F i g. 6 erhalten wird,

F i g. 8 ein Schaltbild eines Fernsehempfängers, der die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung hoher Spannungen verwendet, und

F i g. 9 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Volumen des Lotes und der Eigenfrequenz, wenn Lot als Beschwerung zur Veränderung der Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Transformators verwendet wird.

Ein typischer piezoelektrischer Transformator 10 (Fig. 1) besteht aus einem Substrat 11 aus piezoelektrischem Material von einer Zusammensetzung, wie sie weiter oben angegeben wurde, aus zwei Antriebselektroden 12 und 13, die auf entgegengesetzte Flächen an einem Ende des Substrats 11 aufgebracht sind, und einer Hochspannungs-Ausgangselektrode 14, die am entgegengesetzten Ende auf eine Endfläche aufgebracht ist. Die mechanische Eigenschwingungsfrequenz eines derartigen piezoelektrischen Transformators hängt hauptsächlich von der Länge des piezoelektrischen Wandlers 10 ab. Die Beziehung zwischen der Eigenschwingungsfrequenz/₀ und der Länge L wird durch die Gleichung /₀ = V/2 L wiedergegeben, wobei V die Geschwindigkeit einer Schallwelle, die durch das Substrat 11 hindurchläuft, und L die Länge des Transformators 10 ist. Die Spannungsübersetzung eines piezoelektrischen Transformators ist bekanntlich maximal, wenn die Frequenz F einer nicht gezeigten Antriebsspannungsquelle, die eine Antriebs-Wechselspannung auf die Antriebselektrodcn 12 und 13 gibt, gleich der mechanischen Eigenschwingungsfrequenz J₀ des piezoelektrischen Transformators ist, und bei der Frequenz F der Antriebsspan-

nungsqucllc .,- -mal der mechanischen Eigenschwingungsfrequenz/o des piezoelektrischen Transformators ist es möglich, eine maximale Ausgangsspannung zu erzielen.

F i g. 2 zeigt ein Ersatzschaltbild für einen piezoelektrischen Transformator, und zwar von den Antriebselektroden 11 und 12 aus gesehen. Die Resonanzfrequenz der entsprechenden Zweige des Schaltbildes kann durch folgende Gleichungen ausgedrückt werden:

Jo = -—
2 2 .-τ I L₁ C₁

2 ~ 2 .-τ \ L₁C₂

η _ 1 '

2^Jo~Tx VL_nC_n

Die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung des piezoelektrischen Transformators und der Frequenz der AntriebsspaniHingsquelle bei den Resonanzfrequenzen " /n ist im Diagramm nach F i g. 3 wiedergegeben. F i g. 3 macht deutlich, daß sehr große Ausgangsspannungen erhalten werden, wenn die Frequenz der Antriebsspannungsquelle -,- /,, oder J₁, ist.

Wenn die die Anlriebselektroden Il und 12 beaufschlagende Antriebsspannung mil V₁ und die an der Ausgangselektrode 14 anstehende Ausgangsspannung mit V₂ bezeichnet wird, kann das Spannungserhöhungsvcrhältnis des piezoelektrischen Transformators 10 durch die nachfolgenden Gleichungen ausgedrückt werden:

Ohne Belastung:

Bei einer an den Ausgang angeschlossenen Last RL. V V₁ Jκι. .τ2

In diesen Gleichungen ist

K 31 der elektromechanische Kopplungskoeffizient senkrecht zur Polarisationsrichtung,

K 33 der elektromechanische Kopplungskoeffizient in Polarisationsrichtung,
« = RLfR₁-„_ln,

Rveriust der Ersatzwiderstand für die mechanischen Verluste des Wandlers.

Diese Gleichungen zeigen, daß das Spannungserhöhungsverhältnis des piezoelektrischen Transformators proportional ist der mechanischen Güte Qm des piezoelektrischen Materials und der Länge L des Substrats und umgekehrt proportional ist der Dicke des Substrats. Mit anderen Worten, je größer die Länge L des Substrats und je kleiner die Dicke ist, um so höher ist die Ausgangsspannung V₂. Die Ausgangsspannung V₂ steigt mit der mechanischen Qm. Wenn das mechanische Qm verändert wird und die Frequenz und die Spannung V₁ der Antriebsquelle konstant gehalten werden, sind die Intervalle der charakteristischen Kurven die gleichen. Aus diesem Grund ist der Frequenzbereich, in dem eine Spannungserhöhungsfunktion des piezoelektrischen Transformators verläuft, schmaler, wenn die mechanische Qm groß ist, wohingegen die Ausgangsspannung kleiner wird und der Frequenzbereich, in dem die Spannungserhöhungsfunktion verläuft, breiter wird, wenn die mechanische Qm klein ist. F i g. 4 gibt diese Beziehung wieder, wobei die Kurve a die Ausgangsspannung für eine hohe mechanische Qm und die Kurve b die Ausgangsspannung für eine kleine mechanische Qm darstellt.

Auf diese Weise ist der Frequenzbereich der Antriebsspannungsquelle, die zum Antrieb eines piezoelektrischen Transformators 10 verwendet werden kann, begrenzt. Insbesondere ist das Spannungsübersetzungsverhältnis ebenfalls hoch, wenn die mechanische Qm groß ist, so daß es möglich ist. eine hohe Ausgangsspannung mit einer verhältnismäßig kleinen Antriebsspannung zu erzeugen. Fällt jedoch die Frequenz F der Antriebsquelle mit der mechanischen Eigenschwingungsfrequenz -^f₀ zusammen, dann ist die Spannungsabweichung, wie oben beschrieben wurde, sehr schlecht. Das gleiche gilt für einen piezoelektrischen Transformator mit kleiner mechanischer Qm.

F i g. 5 gibt die Beziehung zwischen der prozentualen Spannungsabweichung η und der Antriebsspannung und der Frequenz F der Antriebsquelle wieder, wobei die Kurve a die Antriebsspannung und die Kuive /> die prozentuale Spannungsabweichung bei konstanter \usgangsspannung wiedergibt. Wie durch die Kurve a gezeigt, ist die Anlriebsspannung am kleinsten bei der liigenschvvingungsfrequcnz " ./„ und steigt stetig

zu beiden Seiten der Eigenschwingungsfrequenz an. Die Kurve b zeigt, daß die prozentuale Spannungsabweichung bei der Eigenschwingungsfrequenz ^ J₀

maximal ist und sehr schnell abfällt oder vergrößert wird zu beiden Seiten der Eigenschwingungsfrequenz. Die Antriebsspannung V₁ in der Nähe des Punktes, an dem die prozentuale Spannungsabweichung erhebiich verbessert ist, ist im wesentlichen gleich derjenigen Spannung bei der mechanischen Eigenschwingungsfrequenz ^ /₀. Wird daher von der Frequenz zu diesem Zeitpunkt oder von der Frcquenzabweichung Gebrauch gemacht, dann ist es möglich, die prozentuale Spannungsabweichung <j zu verringern, ohne das Spannungsübersetzungsverhältnis zu beeinträchtigen, so daß der piezoelektrische Transformator stabil betrieben werden kann, wobei der Temperaluranstieg entsprechend den mechanischen Verlusten des piezoelektrischen Transformators im wesentlichen auf einem konstanten Wert gehalten wird. Dies ergibt eine besondere Eignung für Vorrichtungen zur Erzeugung konstanter Hochspannungen bei kleiner Leistung.

F i g. 6 zeigt ein Schaltbild einer Ausführungsform einer neuen Vorrichtung zur Erzeugung hoher Spannungen, in dem die Teile, die gleich den Teilen in F i g. 1 sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Die Antriebselektroden 11 und 12 liegen an einer Antriebsquelle 20, die eine Frequenz F hat. die um eine Frequenz \f„ gegenüber einer Frequenz veränderlich

ist, die gleich ^ der mechanischen Eigenschwingungs-

frequenz des piezoelektrischen Transformators ist. wobei ;i eine ganze Zahl ist. Die Ausgangs-Hochspannung an der Elektrode 53 wird über eine Spannungsvervielfachungs-Gleichrichterschaltung 30 auf eine Last 40 gegeben. An die Ausgangselektrodc 30 ist ein veränderlicher Kondensator 41 angeschlossen, dessen Zweck weiter unten noch beschrieben werden soll.

F i g. 7 zeigt die prozentuale Spannungsabwei ehungscharakteristik (Kurve b) und die Antriebsspan

so nungscharakteristik (Kurve a) in bezug auf die Fre quenz F der Antriebsspannungsquelle, wobei du

Eigenschwingungsfrequenz ^ /„ des piezoelektrischei

Transformators 10 in der Nahe von 62 kHz gewähl ist und wobei der Wandler eine Länge von 56 mn aufweist. In diesem Fall wird die der Last 40 züge führte Leistung konstant gehalten. Die Kurve , zeigt, daß, wenn die Frequenz F der Antriebsquelle m der Eigenschwingungsfrequenz -^ /', des piezoelel trischen Transformators zusammenfällt, die Antrieb: spannung V₁ ein Minimum ist (36 V). Bei diesen Bi dingungen ist das höchste Spannungs-Ubersetzung verhältnis und der größte Wirkungsgrad möglic Auf der anderen Seite zeigt die Kurve h. daß d prozentuale Spannungsabweichung am ungünstigste ist. d. h. zwischen 70 und 100%. Aus diesem Grun< verändert sich die Ausgangsspannung erheblich b

(ο

Änderungen der Last, so daß der Beirieb des piezoelektrischen Transformalors nicht stabil ist. Wird die Antriebsfrequenz 100 bis 200 H/ in Richtung kleinerer Frequenzen gegenüber der Eigenschwingungsfre-

quenzen I₁ /,, des piezoelektnschen Transformators

verschoben, dann wird die prozentuale Spannungsarm eiehung erheblich verbessert. Wird die Antriebsfrequenz um mehr als 200 Hz verschoben, dann wird die prozentuale Spannungsabweichung eine flache Kurve mit Abweichungen von 10 bis 15%.

Wird umgekehrt die Frequenz F der Antriebsspannungsquelle in Richtung höherer Frequenzen gegenüber der Eigenschwingungsfrequenz " /„ verschoben.

dann wird nur dann eine bedeutende Verbesserung der prozentualen Spannungsabweichung ο erhallen, wenn die Verschiebung 700 bis 800 Hz beträgt. Bei diesem Wert verringert sich ο allmählich. Bei einer Verschiebung von mehr als 800 Hz nimmt die prozentuale Spannungsabweichung die Form einer flachen Kurve an mit Abweichungen von 15 bis 20%. Um daher einen stabilen Betrieb des piezoelektrischen Transformators und eine verbesserte prozentuale Spannungsabweichung für eine veränderliche Last zu erhalten, ist es erforderlich, die Antriebsfrequenz in Richtung kleinerer Frequenzen gegenüber der Eigenschwingungsfrequenz y J₀ um etwa 200 bis 500 Hz oder in Richtung höherer Frequenzen um etwa 800 bis 1100 Hz zu verschieben.

Wie oben beschrieben wurde, ist die Lage, bei der die prozentuale Spannungsabweichung schnell verbessert wird, oder die Frequenzabweichung 1/₀ abhängig vom Wert der Frequenz F der Antriebsquelle, d. h. von den Werten η und/₀ der Eigenschwingungsfrequenz " /o des piezoelektrischen Transformators.

Die Frequenzabweichung vergrößert sich proportional der Frequenz F.

F i g. 8 zeigt ein Schaltbild eines Fernsehempfängers, der eine Vorrichtung zur Erzeugung von Hochspannungen verwendet. Diejenigen Teile, die gleich den Teilen der Anordnung nach F i g. 6 sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Schaltung für den Fernsehempfänger enthält einen Schaltkreis 50. der einen Teil der Antriebsspannungsquelle 20 darstellt, und einen Reihen-Schwingungskreis 60. der einen Kondensator 61 und eine veränderliche Induktivität 62 aufweist. Der Reihenschwingungskreis 60 wird von Spannungsimpulsen beaufschlagt, die von der Schaltung 50 zur horizontalen Ablenkung erzeugt werden. Dadurch werden auf die Antriebselektroden des piezoelektrischen Transformators Antriebssignale gegeben, deren Frequenz gegenüber der

Frequenz ^-f„ um die Frequenzabweichung l/„ verschoben ist. Der Schaltkreis 50 für die horizontale Ablenkung enthält einen Transformator, der mit einem horizontalen Synchronisierungssignal gespeist wird, eine Ablenkspule 52. eine Dämpfungsdiode 53. einen Zeilentransformator 54. einen Transistor 55 und Kondensator 56. 57, 58. Die Sekundärwicklung des Zeilentransformators 54 erzeugt Videosignale über eine Gleichrichterschaltung 70. die eine Diode 71 und einen Kondensator 72 enthält. An die Ausgangselektrode des piezoelektnschen Transformators ist eine Spannungsvervieifacher-Glcichrichterschaliung 30 angeschlossen, die Dioden 31. 32. 33 und 34 und Kondensatoren 35. 36 und 37 aufweist. Der Ausgang der Spannungsvervielfaeher-Gleichriehterschaltung 30 ist an eine nicht gezeigte Anode einer Kathodenstrahlröhre s 40 angeschlossen. i!^;e die Last bildet.

Die Frequenz /· der Anlriebsspannungsquelle 20

ist so gewählt, daß sie gleich ^ -mal der Eigenschwingungsfrequenz /o des piezoelektrischen Transformators ist. Die genaue Einstellung erfolgt durch die veränderliche Induktivität 62 des Reihenschwingungskreises 60. In einem Fernsehempfänger erzeugt die Ausgangselektrode des Transistors 55 für den horizontalen Ausgang ein horizontales Synchronisierungs-

i<; signal oder eine Impulsspannung mit einer Frequenz von 15,734 Hz. die mit Hilfe des Reihenschwingungskreises 60 in eine Sinusschwingung umgewandelt wird. Wie oben beschrieben wurde, wird ein stabiler Betrieb des piezoelektrischen Transformators sichergestellt, wenn die Frequenzabweichung - l/„ von der Eigenschwingungsfrequenz " /„ in einem Bereich

zwischen 200 und 500 Hz gewählt wird. Allgemein ergeben sich für die Last des piezoelektrischen Wandlers günstige Werte in einem Bereich von 25 bis 50 Megohm, damit eine wirksame Leistungsumwandlung erzielt wird. Da jedoch der Anodenwiderstand der Kathodenstrahlröhre allgemein größer ist als 100 Megohm, ist es üblich, an den Ausgang des piezo-

elektrischen Transformators einen Spannungsvervielfachungsgleichrichter zu schalten, der ein übersetzungsverhältnis von 4 oder 6 aufweist, um die Erwärmung des piezoelektrischen Transformators zu verringern und dadurch einen effektiven und stabilen Betrieb des Wandlers sicherzustellen.

Anstatt die veränderliche Induktivität 62 zu verändern, ist es auch möglich, den Kondensator 61 zu verändern.

Eine andere Möglichkeit zur Veränderung der

Frequenz der Antriebs-Spannungsquelle um eine

Frequenz herum, die gleich ist ^ -mal der Eigenschwingungsfrequenz f₀ des piezoelektrischen Transformators. besteht darin, eine Beschwerungssubstanz, etwa Lot oder ähnliches, entweder auf die Antriebselektroden 12. 13 oder die Ausgangselektrode 14 odei sowohl auf die Antriebselektroden als auch auf die Ausgangselektrode aufzubringen, wodurch die Eiaen-

Schwingungsfrequenz des piezoelektrischen Transformators verändert wird. Der Bereich, in dem eine derartige Beschwerungssubstanz angebracht wird, und die Menge der Beschwerungssubstanz wird durch die Schwingungsart und die Eigenschwingungsfrequenj

des piezoelektrischen Transformators mit bestimmt 1st z. B. gefordert, die Eigenschwingungsfrequenz zi verringern, kann eine gewisse Menge an Beschwerungssubstanz an einem der Enden der Antriebselektroder befestigt werden.

F i g. 9 zeigt den Verlauf der Eigenschwingungs frequenz eines piezoelektrischen Transformators, be dem Lot als Beschwerungssubstanz verwendet wird Auf der Ordinate ist die Eigenschwinaungsfrequenz /, (in kHzl für den piezoelektrischen Transformator unc

(»ς auf der Abszisse das Volumen proportional zur Massi des Lö'.mittels aufgetragen. Die Kurve tj gibt die Eigen sehwingungsfrequenz-Charakteristik wieder Tür der Fall, daß Lötmittel auf die Amriebselektroden aufcc-

bracht wird, wohingegen die Kurve h die Eigenschwingungsfrequenz-Charakteristik wiedergibt für den Fall, daß Lötmittel auf die Ausgangselektrode aufgebracht wird. Aus den Kurven geht hervor, daß eine Änderung in der Eigenschwingungsfrequenz ausgeprägter ist. wenn das Lötmittel an der Ausgangselektrode 14 angebracht ist. als für den Fall, in dem Lötmittel gleicher Menge an den Antriebselcktroden 12 und 13 angebracht ist. Bei einer Volumenänderung eines an der Ausgangselektrode 14 angebrachten Lötmittels zwischen 2 und 14 mm² ändert sich die Eigenschwingungsfrequenz um 3 kHz, wohingegen bei einer Volumenänderungeines auf die Antriebselektroden 12

Ir

und 13 angebrachten Lötmittels zwischen 3 und 20 in irr die Eigcnschwingungsfrequenz sich lediglieh um 2 kHz ändert.

Es wird jedoch festgestellt, daß es in jedem Fall möglich ist. die Eigenschwingungsfrequenz auf leichte Weise innerhalb eines erheblich breiten Bereiches zu ändern.

In einer Abänderung kann ein veränderlicher Kondensator an den Ausgang des piezoelektrischen Transformators angeschlossen werden, mit dem die Eigenschwingungsfrequenz des Transformators verändert werden kann. Ein derartiger Kondensator ist in F i g. 6 dargestellt und dort mit 41 bezeichnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Schaltung zum Betrieb eines piezoelektrischen Transformators, insbesondere für Vorrichtungen zur Erzeugung hoher Spannungen, mit einer an die Antriebselektroden des piezoelektrischen Transformators anschließbaren Antriebsspannungsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsspannungsquelle mit einer Frequenz betrieben wird, die um einen bestimmten Betrag von dem Frequenzwert abweicht, der sich

aus dem Produkt -^- -mal mechanische Eigenschwingungsfrequenz ergibt, wobei η eine ganze Zahl ist und die Frequenzabweichung derart gewählt wird, daß sich eine gewünschte Verringerung der Abhängigkeit der Transformator-Ausgangsspannung von der Belastung ergibt.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Antriebsspannungsquelle (20) oberhalb "-mal mechanische Eigenschwingungsfrequenz liegt.
3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Spannungsquelle

(20) unterhalb y-mal mechanische Eigenschwin-

gungsfrequenz liegt.
4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Spannungsquelle (20) ein Reihenresonanzkreis (60) angeschlossen ist, der eine Kapazität (61) und eine Induktivität (62) aufweist, und daß die Induktivität (62) veränderlich ist.
5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Spannungsquelle (20) ein Reihenresonanzkreis (60) angeschlossen ist, der eine Kapazität (61) und eine Induktivität (62) aufweist, und daß die Kapazität (61) veränderlich ist.
6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der mechanischen Eigenschwingungsfrequenz des piezoelektrischen Transformators (10) eine Beschwerungssubstanz auf die Antriebseleklroden (12, 13) aufgebracht ist.
7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der mechanischen Eigenschwingungsfrequenz des piezoelektrischen Transformators (10) eine Beschwerungssubstanz auf die Ausgangselektrode (14) aufgebracht ist.
8. Schaltung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschwerungssubstanz ein Lot ist.
9. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der mechanischen Eigenschwingiingsl'requenz des piezoelektrischen Transformators (10) eine veränderliche Kapazität (41) an den Ausgang des piezoelektrischen Transformators (10) angeschlossen ist.