MX2014001358A - Circuitos piezotransformadores intrinsecos adaptivos y autonomos. - Google Patents

Circuitos piezotransformadores intrinsecos adaptivos y autonomos.

Info

Publication number
MX2014001358A
MX2014001358A MX2014001358A MX2014001358A MX2014001358A MX 2014001358 A MX2014001358 A MX 2014001358A MX 2014001358 A MX2014001358 A MX 2014001358A MX 2014001358 A MX2014001358 A MX 2014001358A MX 2014001358 A MX2014001358 A MX 2014001358A
Authority
MX
Mexico
Prior art keywords
circuit
piezoelectric transformer
tertiary
component
electrode
Prior art date
Application number
MX2014001358A
Other languages
English (en)
Inventor
Gareth J Knowles
John Murray
Ross Bird
William Bradley
Jon Zook
Original Assignee
Gareth J Knowles
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gareth J Knowles filed Critical Gareth J Knowles
Publication of MX2014001358A publication Critical patent/MX2014001358A/es

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/802—Drive or control circuitry or methods for piezoelectric or electrostrictive devices not otherwise provided for
    • H10N30/804—Drive or control circuitry or methods for piezoelectric or electrostrictive devices not otherwise provided for for piezoelectric transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/337—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in push-pull configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/4815—Resonant converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/4815—Resonant converters
    • H02M7/4818—Resonant converters with means for adaptation of resonance frequency, e.g. by modification of capacitance or inductance of resonance circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/40—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and electrical output, e.g. functioning as transformers

Abstract

Es proporcionado un circuito intrínseco de transformador piezoeléctrico que incluye un circuito de transformador piezoeléctrico que tiene un componente de lado primario que incluye un primer y segundo electrodos, un componente de lado secundario que incluye un primer y segundo electrodos, y al menos un componente terciario que incluye un primer y segundo electrodos. Un puente para mediciones de potencia es proporcionado, el cual, incluye uno o más interruptores, cada interruptor tiene una terminal de compuerta que es directamente conectada con el segundo electrodo del componente terciario del transformador piezoeléctrico. El primer electrodo del componente terciario del transformador piezoeléctrico es conectado con una referencia de uno o más de los interruptores del puente para mediciones de potencia. El primer electrodo del componente primario del transformador piezoeléctrico es eléctricamente conectado con una salida del puente para mediciones de potencia y el segundo electrodo del componente primario del transformador piezoeléctrico es conectado con una terminal de tierra.

Description

CIRCUITOS PIEZOTRANSFORMADORES INTRINSECOS ADAPTIVOS Y AUTONOMOS Campo de la Invención La invención se refiere a circuitos de transformador piezoeléctrico que permiten una alta eficiencia de rendimiento con respecto a grandes variaciones en parámetros de operación a través del control intrínseco o autónomo.
Antecedentes de la Invención El concepto inicial de un transformador piezoeléctrico (PT) fue propuesto por C.A. Rosen, K. Fish, y H.C. Rothenberg y es descrito en la Patente de los Estados Unidos No. 2, 830,274 presentada en 1954. La mayoría del enfoque desde ese tiempo ha sido en el trabajo en aplicaciones de alta tensión, tal como es descrito en la Patente de los Estados Unidos No. 2, 969,512 con variaciones del diseño básico de Rosen. Varios diferentes diseños de transformador piezoeléctrico han aparecido a través de los años para dirigirse a las limitaciones de potencia y disminución que incluyen los transformadores piezoeléctricos de modo de espesor que son descritos en las Patentes de los Estados Unidos Nos. 5, 118,982 y 5, 241,236.
Cuando se trabaja con dispositivos resonantes, que incluyen los transformadores piezoeléctricos, a menudo es deseable incorporar la capacidad de auto-ajuste de la frecuencia resonante. Es bien conocido que los dispositivos transformadores piezoeléctricos son los más eficientes en la transferencia de potencia hacia una carga dada entre sus frecuencias de resonancia y anti-resonancia estrechamente asociadas con un modo seleccionado de vibración mecánica. Existen varias razones importantes por las cuales un dispositivo de transformador piezoeléctrico podría beneficiarse de la capacidad del auto-ajuste de su frecuencia de excitación de operación de la excitación mecánica del lado primario. Estas razones podrían incluir las variaciones en la carga, las condiciones del entorno de operación, la maximización de la ganancia, el ajuste de la ganancia de tensión y las tolerancias de manufactura. A menudo asociado con esta pérdida de eficiencia es el incremento en la corriente de circulación puesto que la frecuencia de excitación seleccionada y la separación del arrastre de la resonancia mecánica provocan que la forma de onda de excitación tenga una frecuencia más baja que la frecuencia de la resonancia mecánica de los dispositivos transformadores piezoeléctricos. El diseño correcto de este conjunto de circuitos de control de lado primario que permite el auto-ajuste de su frecuencia de excitación de operación es frecuentemente el problema principal en el desarrollo y realización de cualquier transformador piezoeléctrico o electromagnético controlado por un interruptor o conmutador electrónico particular.
Es bien conocido en la literatura que, debido a sus altas características Qm, mientras tienen una muy alta eficiencia, los dispositivos transformadores piezoeléctricos presentan una banda angosta que requiere una operación cercana a la frecuencia de resonancia. El mejor rendimiento es conseguido con la frecuencia de operación en la región inductiva ligeramente por encima de la resonancia entre la frecuencia de resonancia y la frecuencia de anti-resonancia debido a que es muy alto el valor Qm de los dispositivos transformadores piezoeléctricos, aunque la región resonante es muy angosta; por lo tanto, puede observarse como una fuente de corriente controlada de tensión, que la relación y la eficiencia del transformador son fuertemente dependientes del control de frecuencia, de la fluctuación de carga y de las variaciones de la tensión de entrada. De esta manera, la frecuencia de operación objetivo para la máxima eficiencia o el abastecimiento máximo de potencia tiene una fuerte dependencia en las características de la temperatura de carga, la temperatura cerámica y de abastecimiento. La incapacidad para ajustar la frecuencia de operación en respuesta a los cambios en cualquiera de estos parámetros reducirá la eficiencia de transferencia de potencia de entrada-salida del PT, en algunos casos en forma dramática.
El procedimiento convencional para el diseño de transformador piezoeléctrico ha sido el desarrollo de un circuito óptimo de excitación lineal o de cambio que desarrolla una forma de onda alternante en una frecuencia pretendida que maximiza la métrica, tal como la potencia máxima de rendimiento o la eficiencia de entrada-salida.
Un número de aumentos ha sido diseñado para permitir el auto-ajuste de la frecuencia de forma de onda de excitación de operación. La técnica anterior transmite cuatro elementos conectados, de manera secuencial, que permiten el auto-ajuste de la frecuencia de forma de onda de excitación de operación: alguna forma de medición que genera señales de retroalimentación, alguna forma de aislamiento de retroalimentación, alguna forma de control de retroalimentación y alguna forma de circuito de excitación de generación ac (modulación) . Estos cuatro elementos secuenciales son diseñados y configurados, de modo que provocan un quinto elemento secuencial que consiste de un conjunto de semiconductores de potencia o amplificador lineal que generan la señal alternante de excitación para excitar, en forma mecánica, el lado primario (excitado) de un PT.
Los primeros dispositivos de transformador piezoeléctrico utilizaron una combinación de un Oscilador Controlado de Tensión y un conjunto de circuitos analógicos. Con la llegada de los dispositivos de procesador de silicio, los modernos dispositivos de transformador piezoeléctrico en uso ahora incorporan uno o más procesadores digitales para implementar el procesamiento de medición, la estrategia de control y la generación de señal de control de excitación de cambio .
Posteriormente, la técnica anterior comenzó con el empleo de las mediciones de tensión tomadas en el lado secundario de un transformador piezoeléctrico para ajustar la frecuencia de excitación resonante hacia abajo como una función del incremento de la carga como es descrito en la Patente de los Estados Unidos 5, 768, 111 (la patente ?111) . Un sistema de medición de tensión fue introducido en el lado secundario de salida del transformador piezoeléctrico que proporciona una señal a un circuito intermedio de control de retroalimentación. El circuito de control de retroalimentación incorpora un oscilador controlado por tensión que genera una señal de control como una entrada que actúa como la entrada al generador de forma de onda que incorpora un generador adaptativo de secuencia de impulsos. El circuito de control de retroalimentación proporciona una variación comandada del generador de forma de onda para provocar que éste ajuste a su vez la señal de excitación de compuerta en un bloque de modo de cambio que incorpora un par de interruptores o conmutadores electrónicos MOSFET. La salida modificada del bloque de modo de cambio proporciona una señal sinusoidal de excitación que se conecta con el lado primario del transformador piezoeléctrico que ahora coincide mejor con el cambio en la resonancia mecánica del transformador piezoeléctrico debido a la variación de la carga eléctrica del lado de salida. Esta construcción es referida en algunas ocasiones como un circuito de auto-ajuste .
Los procedimientos subsiguientes para el diseño de transformador piezoeléctrico han buscado mejoras en el circuito de auto-ajuste. Las modificaciones de los circuitos de auto-ajuste han incluido el reemplazo del oscilador separado dentro del circuito de control de retroalimentación con un oscilador interno (auto-mecánico) ; el reemplazo del oscilador separado con esquemas de modulación de control, tales como PWM y PW /PFM que rastrean, de manera más amplia, las variaciones en la carga o la temperatura; la derivación de la señal hacia el componente de medición del circuito de las mediciones eléctricas de salida del primario, la derivación de la señal hacia el componente de medición del circuito como la señal eléctrica de salida medida en el lado secundario (excitado) del dispositivo de transformador piezoeléctrico o alguna combinación de la carga eléctrica (véase la Figura 2) ; la derivación de la señal hacia el componente de medición del circuito de auto-ajuste como las mediciones eléctricas de salida directamente del lado secundario (salida) del transformador piezoeléctrico y la carga eléctrica (Figura 3) ; la derivación de la señal hacia el componente de medición del circuito de auto-ajuste como las mediciones eléctricas de salida directamente tomadas del lado primario (excitado) del transformador piezoeléctrico y la carga eléctrica (véase la Figura 4) ; el reemplazo incluido del oscilador separado dentro del circuito de control de retroalimentación con un oscilador interno (auto-mecánico) con la red de osciladores controlados de retroalimentación incorporando un sub-circuito diferencial de fase.
Cada uno de los procedimientos ilustrados en las Figuras 1-4 es descrito en la presente de manera más específica. Con referencia a la Figura 1, un conjunto de electrodos 11 es situado como parte del componente de salida secundaria (excitado) del dispositivo de transformador piezoeléctrico 100 el cual transporta la información de señal eléctrica al bloque de medición y procesamiento 13 por medio de un bloque de aislamiento 12. El bloque de aislamiento 12 mantiene el aislamiento galvánico del bloque de medición 13, el bloque de control de retroalimentación/filtro 14 y el bloque de generación de forma de onda 15 de la salida. Sin este bloque de aislamiento 12 la implementación del circuito nulificará la operación aislada del transformador. El bloque de medición 13 procesa las señales eléctricas de los electrodos 11 y las proporciona como una entrada al bloque de control de retroalimentación/filtro 14 en la misma frecuencia de forma de onda que la que aparece en el componente secundario 2. De manera subsiguiente, el bloque de control de retroalimentación/filtro 14 efectúa el cálculo en estas señales para proporcionar las entradas de control al bloque de generación de forma de onda 15 para así ajustar o modificar la frecuencia de forma de onda observada en la derivación 11. A menudo, este consiste de un circuito de retroalimentación 14 que efectúa el cálculo sobre un conjunto de mediciones diferenciales de fase. El bloque de generación de forma de onda 15 actúa para desarrollar una señal de comando hacia el circuito de potencia 16 para así generar una salida del circuito de potencia 16 que es una forma de onda repetitiva de la frecuencia ajustada. Esta forma de onda es comúnmente un tren de impulsos en la nueva frecuencia ajustada. El nivel de tensión de Vcc 21, de la amplitud fijada, actúa como una entrada hacia el circuito de potencia 16. El circuito de potencia 16 consiste de algunos componentes, usualmente los interruptores de semiconductor de potencia o un amplificador lineal que actúan en función de esta entrada de tensión de para producir una salida en 17 que es una forma de onda repetitiva ac de la frecuencia ajustada de forma de onda comandada por el generador de forma de onda 15. La salida 17 actúa como una entrada eléctrica a un circuito pasivo 18 situado entre el circuito de potencia 16 y el lado primario 1 (entrada) del dispositivo de transformador piezoeléctrico 100. Comúnmente este circuito pasivo proporciona una conversión de la generación de impulso a sinusoidal de la misma frecuencia y amplitud. Este bloque de circuito pasivo también ha sido comúnmente utilizado para permitir una topología deseable de circuito, tal como la operación de Conmutación de Tensión Cero (ZVS) . Las salidas del circuito pasivo 18 proporcionan una forma de onda de tensión en la frecuencia ajustada. La forma de onda de tensión es eléctricamente conectada con los conjuntos de electrodos 7a y 7b situados integrales en el lado primario 1 (entrada) del dispositivo de transformador piezoeléctrico 100 para inducir fluctuaciones en el campo eléctrico en la misma frecuencia ajustada de forma de onda que es comandada por el generador de forma de onda 15. Los electrodos son configurados, de modo que utilizan el efecto contrario del material piezoeléctrico. El efecto contrario provoca un ciclo de esfuerzo interno en la frecuencia ajustada de forma de onda que es comandada por el generador de forma de onda 15. El ciclo de esfuerzo se acopla, en forma mecánica, con un componente secundario 2 (salida de carga) del dispositivo 100 por medio de una región de aislamiento eléctrico 6. La región 2 incorpora los conjuntos de electrodos que utilizan el efecto contrario del ciclo de esfuerzo inducido para así generar una tensión sinusoidal en las ubicaciones 11. La diferencia de potencial entre las ubicaciones 11 y tierra representan una tensión que es un cambio muy pequeño de fase de la frecuencia mecánica de operación del dispositivo 100. Los elementos de circuito de la ubicación 11 podrían ser independientes y galvánicamente aislados de las conexiones 9 y 10 de la salida de carga 20 incorporadas en el dispositivo 100, o éstos podrían ser directamente conectados con una o más de las conexiones de salida de carga.
Con referencia a la Figura 2, la operación es muy similar a la operación descrita para la Figura 1 con la distinción principal que el bloque de medición 12 es el receptor adicional de un conjunto de mediciones eléctricas paramétricas , tales como la carga, la corriente, la fase 19b tomada en algunas ubicaciones de circuito 19c en el circuito de carga. Las partes del bloque de medición, el bloque de control y el bloque de excitación son comúnmente incluidas por el microchip de controlador de cliente 101.
La Figura 3 ilustra una variación de la estrategia de circuito extrínseco de la técnica anterior que permite el auto-ajuste de la señal de excitación de forma de onda de frecuencia en el lado primario (entrada) del transformador piezoeléctrico que utiliza mediciones eléctricas de parámetro tomadas en ambos de los lados primario y secundario del dispositivo de transformador piezoeléctrico. El lado de excitación 1 ahora consiste de dos componentes separados la y Ib que podrían o no estar eléctricamente aislados. Debido al efecto piezoeléctrico directo, el componente la genera una forma de onda de carga de la misma frecuencia que la del generador de forma de onda 15. En este caso, las ubicaciones 19a y 19b son los receptores del conjunto de señales eléctricas del componente secundario del componente primario la y el componente secundario 2 (salida) . Las partes del bloque de medición, el bloque de control y el bloque de excitación son comúnmente incluidas por el microchip de controlador de cliente 101.
La técnica anterior ha ejemplificado circuitos que son una combinación de las salidas paramétricas medidas de la Figura 2 y la Figura 3 junto con la introducción de sub-circuitos adicionales, tales como el subconjunto de circuitos de control diferencial de fase o los sub-circuitos de cambio de regulación de tensión secundaria que mejoran alguna de la métrica pretendida de rendimiento, tales como el rendimiento de la potencia, la regulación de salida o la eficiencia máxima. Toda esta técnica anterior incorpora e incluye la disposición de circuito secuencial de la Figura 1.
Con referencia a la Figura 4, el circuito introduce un componente terciario eléctricamente aislado 3 del dispositivo de transformador piezoeléctrico 100 que es aislado del componente primario 1 y del secundario 2 (salida) . Un conjunto de electrodos es situado como integral al componente terciario 3a para generar una carga cuando es mecánicamente excitado. Esta generación de carga de los electrodos proporciona un conjunto salido de parámetros eléctricos que actúan como señales de entrada al circuito de retroalimentación 1 . Las frecuencias comunes de los parámetros eléctricos de salida de estas señales en 5a son sinusoidales y se aproximan al valor del modo mecánico operacional del transformador piezoeléctrico . En forma directa, el circuito de retroalimentación 14 efectúa los cálculos sobre estas señales de entrada y proporciona una señal de salida resultante (analógica o digital) transferida como una entrada en el generador de forma de onda 15 para ajustar adecuadamente la frecuencia de excitación en el conjunto de electrodos inclusive en el componente 1. La forma de onda de tensión es eléctricamente conectada con los conjuntos de electrodos 7a y 7b situados integrales al lado primario 1 (entrada) del dispositivo de transformador piezoeléctrico 100 para inducir las fluctuaciones en el campo eléctrico en la misma frecuencia ajustada de forma de onda que es comandada por el generador de forma de onda 15. Los electrodos son configurados, de modo que utilizan el efecto contrario del material piezoeléctrico. El efecto contrario provoca un ciclo de esfuerzo interno en la frecuencia ajustada de forma de onda que es comandada por el generador de forma de onda 15.
El ciclo de esfuerzo se acopla mecánicamente con un subcomponente terciario de salida 3 del dispositivo de transformador piezoeléctrico 100 por medio de las regiones eléctricas de aislamiento 6a y 6b. Las regiones 6a y 6b son construidas para provocar que la región 3 sea eléctricamente aislada del componente primario 1 (entrada) y el componente secundario 2 (salida) del transformador piezoeléctrico 100. La región 3 incorpora los conjuntos de electrodos que utilizan el efecto contrario del ciclo de esfuerzo inducido para generar tensiones en las ubicaciones 5a y 5b. La diferencia de potencial entre las ubicaciones 5a y 5b representa una forma de onda de tensión sinusoidal, o una corriente sinusoidal que no es referida a la referencia a tierra de cualquiera del componente primario 1 o del componente secundario 2. Esto es ventajoso porque este potencial es insensible a las variaciones en la diferencia de potencial de carga entre 9 y 10. La tensión sinusoidal representa un cambio pequeño de fase de la actual frecuencia mecánica de operación del dispositivo 100. El circuito de retroalimentación actúa para proporcionar una señal calculada de entrada a un circuito resonante de excitación comprendido del generador de forma de onda 15 y el circuito de excitación 16 que consiste de los interruptores de semiconductor de potencia. La salida de un circuito excitador resonante consiste de un tren de impulsos en la frecuencia comandada que es desarrollada por el circuito de retroalimentación, los dispositivos de transformador piezoeléctrico no soportan formas de onda de excitación de cambio extremo, de esta manera, con el propósito de proteger del daño al dispositivo de transformador piezoeléctrico será necesario el ajuste de la salida del tren de impulsos de cambio extremo del circuito excitador situando un circuito pasivo 18 entre el circuito excitador y las formas de onda de tensión de entrada en los conjuntos de electrodos 7a y 7b.
Todas estas modificaciones que son representadas en las Figuras 1-4, junto con los diseños incorporados en todas sus referencias, que buscan mejorar los dispositivos de transformador piezoeléctrico de forma de onda de excitación de auto-ajuste de la patente 111 proporcionan la misma conectividad de topología de circuito secuencial que la patente ? 111. Esta es la conexión secuencial o en serie de un bloque de medición de retroalimentación, un bloque de aislamiento, un bloque de control de retroalimentación y un bloque generador de forma de onda (modulación) para excitar un conjunto de semiconductores de potencia o amplificador lineal. Estos circuitos 'extrínsecos' de transformador piezoeléctrico proporcionan una excitación de forma de onda de tensión de auto-ajuste del lado primario de un dispositivo PT, como es mostrado en la Figura 1, que se ajusta para reflejar el valor actualizado del punto de interés del diseño de excitación mecánica. Debido al empleo de estos múltiples bloques de función dentro del circuito de transformador piezoeléctrico que son necesarios para conseguir el ajuste correcto de la señal de excitación de frecuencia resonante, los dispositivos de la técnica anterior provocan dificultades con el costo, complejidad, conteo de partes y el uso del componente digital .
Algunos procedimientos de la técnica anterior han buscado el empleo de una configuración de reemplazo para la excitación estándar del lado primario de forma de onda de tensión sinusoidal de cambio de potencia controlada. En su lugar, este procedimiento busca la utilización de una red de osciladores controlada por retroalimentación para generar una excitación variable de frecuencia auto-ajustable . No obstante, este procedimiento todavía incorpora todos los cuatro elementos del bloque de medición, del bloque de aislamiento de medición, del bloque de control de medición y del bloque de circuito de excitación. De esta manera, en este procedimiento, el bloque de medición, el bloque de control de medición y el bloque de circuito de excitación también tienen que mantener este aislamiento galvánico de la salida o la implementación de retroalimentación nulificará la operación aislada del transformador.
Han existido esfuerzos para mejorar el diseño de circuito básico de la patente 111 y sus modificaciones mediante la introducción de los componentes terciarios aislados (galvánicos) en la construcción del transformador piezoeléctrico a fin de proporcionar la generación de señal directa que no emana del lado primario (excitación) del transformador piezoeléctrico, el lado secundario (salida) del transformador piezoeléctrico o la carga eléctrica. La ventaja del diseño es que deriva cualquier necesidad del bloque de medición y en algunos casos, la necesidad de un bloque de aislamiento. La introducción de una medición aislada permite mejoras en el rendimiento y la eficiencia total. Este circuito de excitación de control de la técnica anterior ajusta la frecuencia en respuesta a las variaciones en la carga o la temperatura, toma como entrada las salidas de uno o más de los componentes terciarios aislados del transformador piezoeléctrico y posteriormente, utiliza estas como las entradas directas de señal hacia el circuito de control de retroalimentación del circuito extrínseco. La modificación del circuito extrínseco de entrada de señal directa es mostrada en la Figura 4.
Un conjunto de circuitos complejos es requerido con el propósito de permitir el seguimiento y ajuste de la frecuencia resonante o la métrica equivalente. Los circuitos extrínsecos conocidos requieren un bloque de medición, un bloque de aislamiento, un bloque de control de retroalimentación y generación de forma de onda (modulador o control de oscilación P M/PFM) , o alguna combinación de los mismos, para tomar una señal de salida y excitar un interruptor de potencia o bloque amplificador lineal que permita la excitación de forma de onda de auto-ajuste en el lado primario de un dispositivo de transformador piezoeléctrico. Este tipo de solución del circuito extrínseco al diseño de los transformadores piezoeléctricos de excitación de frecuencia variable puede ser sensible complicada y costosa. Esto conduce a diseños más simples que sólo operan en una frecuencia fija con el objetivo de modificar el circuito generador de forma de onda de excitación para maximizar la región de operación a través de la cual es efectivo. Sin embargo, los PTs de excitación de frecuencia fija ahora también requieren una fuente de resonancia de referencia secundaria en el lado primario del transformador. Un dilema significante es que los dispositivos de transformador piezoeléctrico de excitación de frecuencia fija de la técnica anterior no pueden tolerar cambios significantes en las condiciones de carga, térmica o abastecimiento mientras la excitación de frecuencia variable introduce modos complejos de costo y de falla.
Sumario de la Invención De acuerdo con un aspecto de la invención, es proporcionado un circuito de transformador piezoeléctrico que incluye un transformador piezoeléctrico que tiene un componente de lado primario que incluye un primer y segundo electrodos, un componente de lado secundario que incluye un primer y segundo electrodos, y al menos un componente terciario que incluye un primer y segundo electrodos. Es proporcionado un puente para mediciones de potencia que incluye uno o más interruptores, cada interruptor o conmutador electrónico tiene una terminal de compuerta que es directamente conectada con el segundo electrodo del componente terciario del transformador piezoeléctrico. El primer electrodo del componente terciario del transformador piezoeléctrico es conectado con una referencia para uno o más de los interruptores del puente para mediciones de potencia. El primer electrodo del componente primario del transformador piezoeléctrico es eléctricamente conectado con una salida del puente para mediciones de potencia y el segundo electrodo del componente primario del transformador piezoeléctrico es conectado con una terminal de tierra.
Al menos en una modalidad, el circuito de transformador piezoeléctrico de la presente invención permite una alta eficiencia de la transferencia de potencia con respecto a una amplia variación en las condiciones de operación a través de la retroalimentación de las salidas auxiliares del transformador piezoeléctrico directamente a la excitación de un puente para mediciones de potencia.
Al menos en una modalidad, el circuito de transformador piezoeléctrico de la presente invención incluye un circuito reactivo adaptivo interno que ayuda a mantener el rendimiento de la eficiencia de la transferencia de potencia con respecto a grandes variaciones operativas. Al menos en una modalidad, el circuito de transformador piezoeléctrico de la presente invención permite el auto-ajuste a^aptiv^ de una forma de onda de excitación del lado de entrada en respuesta a las variaciones en la condición operativa sin emplear la medición dedicada o un conjunto de circuitos de retroalimentación.
Un objetivo de la presente invención es proporcionar un nuevo circuito de transformador piezoeléctrico que proporcione una conversión de flujo de potencia altamente eficiente y que se mantenga a través de amplias variaciones en condiciones operativas, tales como las variaciones de carga, las variaciones de tensión de abastecimiento y las variaciones de temperatura.
Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un nuevo circuito de transformador piezoeléctrico que proporciona una conversión de flujo de potencia altamente eficiente y que utiliza un número mínimo de componentes de circuito.
Todavía otro objetivo de la presente invención es proporcionar un nuevo circuito de transformador piezoeléctrico que sea altamente eficiente sin requerir la incorporación de componentes digitales .
Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un nuevo circuito piezoeléctrico que sea altamente eficiente mientras utiliza un número mínimo de componentes magnéticos.
Todavía otro objetivo de la presente invención es proporcionar un nuevo circuito de transformador piezoeléctrico que sea altamente eficiente sin incorporar la medición dedicada, el aislamiento o un conjunto de circuitos de retroalimentación.
Una ventaja al menos de una modalidad de la invención es que proporciona un circuito de transformador piezoeléctrico que es sustancialmente libre de componentes digitales y componentes magnéticos, de esta manera, se facilita un cambio de nivel de flujo de energía dc/ac de alta eficiencia .
Una ventaja al menos de una modalidad de la invención es que proporciona un circuito de transformador piezoeléctrico que mantiene un cambio de nivel de flujo de energía dc/ac de alta eficiencia en la presencia de variaciones en la cargas y tensiones.
Una ventaja al menos de una modalidad de la invención es que proporciona un circuito de transformador piezoeléctrico que tiene una región de operación de seguridad más alta de los semiconductores de potencia que permiten corrientes más grandes de circulación en los componentes semiconductores de excitación que los de la técnica anterior.
Una ventaja al menos de una modalidad de la invención es que elimina la necesidad de la medición dedicada, la generación de forma de onda, el bloque de aislamiento y/o el conjunto de circuitos de retroalimentación .
Una ventaja al menos de una modalidad de la invención es que proporciona un circuito de transformador piezoeléctrico que ajusta automáticamente su frecuencia para el rendimiento de transformador piezoeléctrico en respuesta a los cambios en el entorno de operación, que incluye la temperatura y la carga.
Una ventaja al menos de una modalidad de la invención es que emplea la conexión directa de las compuertas de sus semiconductores de potencia con la salida de una derivación terciaria aislada galvánica que permite que el circuito de transformador piezoeléctrico sólo incluya componentes mínimos pasivos en el lado primario del transformador piezoeléctrico Una ventaja al menos de una modalidad de la invención es que, debido al número mínimo de componentes necesarios para la implementación, el circuito de transformador piezoeléctrico puede ser empaquetado en un paquete estándar de dispositivos micro-electrónicos.
Uno o más de los objetivos o ventajas anteriores serán realizados al menos por medio de una modalidad del circuito de transformador piezoeléctrico de la presente invención.
Breve Descripción de las Figuras La Figura 1 muestra un circuito extrínseco de forma de onda de frecuencia de excitación auto-ajustable que utiliza el control de retroalimentación de las mediciones tomadas en el lado secundario (excitado) de un transformador piezoeléctrico La Figura 2 demuestra un circuito extrínseco de forma, de onda de frecuencia de excitación auto-ajustable que utiliza el control de retroalimentación de las mediciones tomadas en el lado secundario (excitado) y la carga eléctrica de un transformador piezoeléctrico La Figura 3 ilustra un circuito extrínseco de forma de onda de frecuencia de excitación auto-ajustable que utiliza el control de retroalimentación de las mediciones tomadas en el lado primario (entrada) y el lado secundario (salida) de un transformador piezoeléctrico La Figura 4 muestra un circuito extrínseco de forma de onda de frecuencia de excitación auto-ajustable de la técnica anterior que emplea un subcomponente terciario eléctricamente aislado del secundario para la regulación de la tensión.
La Figura 5 representa una modalidad de un circuito adaptivo intrínseco de transformador piezoeléctrico auto-ajustable de acuerdo con la presente invención.
La Figura 6 ilustra un diagrama de bloque de un circuito intrínseco de transformador piezoeléctrico auto-ajustable que incorpora un circuito interno de arranque de acuerdo con la presente invención.
La Figura 7 representa un transformador intrínseco piezoeléctrico auto-ajustable que incorpora un circuito interno de arranque y un circuito de control secundario de acuerdo con la presente invención.
La Figura 8 muestra una modalidad del circuito interno de arranque de acuerdo con la presente invención.
La Figura 9 ilustra una clase de ejemplo de la modalidad de medio puente del circuito de cambiadores de nivel de tensión DC/AC de transformador piezoeléctrico intrínseco adaptivo de acuerdo con la presente invención.
La Figura 10 muestra una clase de ejemplo de la modalidad de puente completo de cambiadores de nivel de tensión DC/AC de transformador piezoeléctrico intrínseco adaptivo de acuerdo con la presente invención.
La Figura lia muestra una modalidad de la sub-clase de ejemplo de un circuito cambiador de nivel de tensión DC/AC de transformador piezoeléctrico intrínseco autónomo de medio puente de acuerdo con la presente invención.
La Figura 11b ilustra un circuito eléctrico equivalente para un transformador piezoeléctrico La Figura 12 representa una modalidad de la subclase de ejemplo de un circuito cambiador de nivel de tensión DC/AC de transformador piezoeléctrico intrínseco autónomo de medio puente de acuerdo con la presente invención.
La Figura 13 representa una modalidad de la sub-clase de ejemplo de un circuito cambiador de nivel de tensión DC/AC de transformador piezoeléctrico intrínseco autónomo de puente completo de acuerdo con la presente invención.
La Figura 14 muestra una modalidad de la sub-clase de ejemplo de un circuito cambiador de nivel de tensión DC/AC de transformador piezoeléctrico intrínseco autónomo de puente completo de acuerdo con la presente invención.
Descripción de Las Modalidades de la Invención De acuerdo con una modalidad de la presente invención, con referencia a la Figura 5, el circuito de esta modalidad incluye las secciones terciarias eléctricamente aisladas 3 y 4 del dispositivo de transformador piezoeléctrico 100, ambas de las cuales son aisladas de los componentes primarios 1 y los componentes secundarios (salida) 2. Un conjunto de electrodos es situado, preferiblemente integrado, con la sección terciaria 3 y en forma similar con la sección terciaria 4 para generar una carga cuando es mecánicamente excitado. Una derivación eléctrica flotante (+ve) 5b de la sección terciaria 3 es directamente acoplada con una entrada de excitación de compuerta 31 de los componentes de interruptor de semiconductor 41a, 41b del sub-circuito de interruptor de alimentación 32. El sub-circuito de interruptor de alimentación 32 tiene una tensión de de abastecimiento de riel 21 de una conexión de amplitud Vcc y de tierra 22 que ahora se encuentra completamente aislada de la sección primaria 1 y la sección secundaria 2 del dispositivo de transformador piezoeléctrico 100. Una salida de tren de impulsos de onda cuadrada 33 del sub-circuito de interruptor de alimentación 32 actúa como una entrada para un sub-circuito de capacitancia de aislamiento 34. El sub-circuito de aislamiento de capacitancia se aisla del acoplamiento de capacitancia entre los componentes de interruptor de semiconductor 41 que forman la topología de potencia de conmutación del sub-circuito de interruptor de alimentación 32. La salida 35 del sub-circuito de capacitancia de aislamiento 34 actúa como una entrada de control para un sub-circuito reactivo adaptivo de red 51. La derivación eléctrica flotante (+ve) 5a de la sección terciaria 3, la derivación flotante posiblemente separada (+ve) y las derivaciones de electrodo flotante (-ve) 8a y 8b, de manera respectiva, de la sección terciaria aislada 4 del transformador piezoeléctrico 100 son entradas de control para un sub-circuito reactivo adaptivo de red 51. En algunas modalidades, la derivación 5a es directamente conectada en circuito con el nodo controlador 30 sin intervención de los componentes del conjunto de circuitos. En forma similar, la derivación 5b es directamente conectada en circuito con el nodo de excitación de compuerta 31 sin la intervención de los componentes del conjunto de circuitos. El controlador reactivo adaptivo de red 51 procesa los valores eléctricos (corrientes/tensiones) proporcionados por las entradas de las derivaciones 8a y 8b y el nodo controlador 30 para así ejecutar una señal analógica interna, digital o una señal analógica/digital híbrida y para generar una señal de comando 102 que establece los valores paramétricos pasivos del circuito seleccionables de parámetros 103. En función de la entrada, el controlador reactivo adaptivo de red 51 podría ajustar el valor equivalente de inductancia, el valor equivalente de capacitancia o ambos del circuito seleccionable de parámetro 103. La forma de onda de tensión es eléctricamente conectada con un conjunto de electrodos 7a situados integrales con el lado primario 1 (entrada) del dispositivo de transformador piezoeléctrico 100 para inducir las fluctuaciones en el campo eléctrico en la misma frecuencia ajustada de forma de onda que el tren de impulsos 33 debido a un electrodo de tierra común 22 de un conjunto coincidente de electrodos internos opuestos 7b que estos comparten con la conexión a tierra 22 del sub-circuito de interruptor de alimentación 32. Los electrodos del componente primario 1 del transformador piezoeléctrico 100 son configurados, de manera que utilizan el efecto contrario del material piezoeléctrico. El efecto contrario provoca un ciclo de esfuerzo interno en una frecuencia de forma de onda común a la del tren de impulsos 33. El ciclo de esfuerzo inducido de la sección 1 se acopla mecánicamente con una sección de salida terciaria 3 del dispositivo 100 por medio de las regiones eléctricas de aislamiento 6a y 6b. Las regiones 6a y 6b son construidas para provocar que la región 3 sea eléctricamente aislada del componente primario 1 (entrada) y el componente secundario 2 (salida) del transformador piezoeléctrico 100. La región 3 incorpora los conjuntos de electrodos que utilizan el efecto contrario del ciclo de esfuerzo inducido para así .generar tensiones en las ubicaciones 5a y 5b. La diferencia de potencial entre las ubicaciones 5a y 5b y el potencial entre las ubicaciones 8a y 8b representa una forma de onda de tensión sinusoidal, o corriente sinusoidal que no es referida a la referencia de tierra de cualquiera del componente primario 1 o del componente secundario 2 o entre sí. Ambas de las tensiones sinusoidales de diferencia de potencial representan un cambio pequeño de fase de la frecuencia mecánica de operación actual del dispositivo 100. Esto es ventajoso porque el circuito de la Figura 5 ahora ajusta la forma de onda de excitación observada en 7a y 7b y ajusta simultáneamente el circuito seleccionable de parámetro 103, por ejemplo, un circuito tanque o resonante paralelo LC, para así reflejar cualquier tipo de variaciones en las condiciones de carga eléctrica en la salida 10a y 10b del componente secundario 2 del transformador piezoeléctrico 100, junto con cualquier tipo de variaciones en la condición de abastecimiento Vcc.
De conformidad con la invención, el circuito seleccionable de parámetro 103 podría ser un circuito LC que implementa una condición de arranque suave, o podría ser un circuito LC que implementa una forma de condición de cambio de tensión, tal como la Conmutación de Tensión Cero (ZVS) o Conmutación de Corriente Cero (ZCS) . No existe restricción implicada en cuanto a la selección de la topología del circuito seleccionable de parámetro 103.
Con referencia a la Figura 6, un circuito de arranque 200 es conectado con la tensión de de bus 21 que tiene la amplitud Vcc. En función de la ejecución de una condición de "encendido" que podría ser generada, ya sea externamente o internamente, dentro del controlador reactivo adaptivo de red 51, la tensión Vcc fluirá hacia el circuito de arranque 200. El componente o componentes internos de "cambio de estado" son situados internos al circuito de arranque 200. El flujo de entrada de la tensión de Vcc provocará que los componentes de cambio de estado adopten una condición "normalmente encendida" permitiendo el flujo de salida de la tensión a lo largo del conducto eléctrico 220. El conducto eléctrico 220 es eléctricamente conectado con el controlador reactivo adaptivo de red 51. A medida que la tensión Vcc continúa fluyendo hacia el circuito de arranque 200 esto provoca que el componente o componentes internos adopten una condición "normalmente apagada" para evitar que una tensión adicional fluya a través del conducto 220.
La tensión aplicada es transmitida a través del circuito seleccionable de parámetro 103 y por lo tanto, hacia las terminales de electrodo (+ve) del componente primario 1 del transformador piezoeléctrico 100. Esto provocará una excitación mecánica del componente primario 1 que producirá, debido al acoplamiento mecánico, una tensión en la derivación (-ve y +ve) 5a y 5b del componente terciario aislado 3 del transformador piezoeléctrico debido a su conexión eléctrica como con las compuertas de los componentes de semiconductor del sub-circuito de interruptor de alimentación 32. Los componentes pasivos del circuito de arranque de 200 son seleccionados para permitir que la duración del impulso inicial del circuito de arranque proporcione una tensión suficiente en la compuerta común 31 para provocar que todos los interruptores o conmutadores electrónicos de semiconductor alcancen una condición de "encendido". Debido al estado de "encendido" de los componentes de semiconductor, la tensión Vcc ahora puede fluir de la fuente de 21 a fin de proporcionar una forma de onda de tren de impulsos con un incremento en la amplitud de la tensión que se continuará incrementando hasta que alcance la amplitud aproximada Vcc. El circuito de la Figura 6 ahora continúa operando exactamente como es descrito en la Figura 5.
Con referencia a la Figura 7, su operación continúa similar a la Figura 6 con un componente adicional terciario eléctricamente aislado 5 del transformador piezoeléctrico 100 que es aislado de los otros componentes 1, 2, 3 y 4. Un conjunto de uno o más electrodos (tve) y un conjunto de uno o más electrodos (+ve) son situados en la sección 5 para permitir el esfuerzo cíclico mecánico del componente primario 1 del transformador piezoeléctrico 100 que induce una diferencia de potencial entre el conjunto de electrodos conectados (+ve) en la derivación de salida 31a y un conjunto de electrodos conectados (+ve) en la derivación de salida 31b que es una forma de onda de tensión sinusoidal de la misma frecuencia como la del esfuerzo cíclico en el componente primario 1 con una conexión a tierra flotante distinta de la conexión a tierra 22 del componente primario 1 del transformador piezoeléctrico 100. La salidas 31a y 31b son eléctricamente conectadas como entradas con un circuito de control secundario 230 el cual efectúa el cálculo en estas entradas y produce una salida 231 que es conectada con uno o más componentes o sub-circuitos del conjunto de circuitos eléctricos del lado de salida para así inducir la operación de temporización u operación paramétrica de control.
De acuerdo con un aspecto de la invención, la Figura 8 ilustra un circuito de arranque de ejemplo 200. Un MOSFET de Canal-P 203 tiene una terminal de origen 205 conectada con el abastecimiento primario de tensión de 21 de amplitud Vcc. La terminal de drenaje del MOSFET de Canal-P 203 es conectada con el controlador reactivo adaptivo 51. La terminal de compuerta también es situada, de manera que sea eléctricamente conectada en el empalme 204 que se localiza entre un resistor 201 y un capacitador 202. La otra terminal del capacitador 202 es conectada con la conexión a tierra común 22. En función de un comando interno o externo, la tensión Vcc se vuelve disponible y la carga continúa fluyendo en el empalme 21. De manera inicial, la diferencia de potencial entre la terminal de compuerta 204 y la terminal de origen 205 es menos negativa que el valor del umbral (una tensión negativa para el canal-p) del MOSFET 203, permitiendo que la carga de drenaje de fuente fluya de 205 a 206 y por lo tanto, que se dirija hacia el controlador reactivo adaptivo 51. La carga de la terminal 21 fluye similarmente hacia el capacitador 202 por medio del resistor 201. El capacitor de carga 202 se incrementará constantemente en valor hasta el tiempo que la carga ya no pueda fluir más a través del resistor 201. En este momento, la diferencia de potencial entre la terminal de compuerta 204 y la terminal de origen 205 es más negativa que el valor del umbral del dispositivo, el canal desaparece, y ahora puede fluir una muy pequeña corriente de sub-umbral entre la fuente y el drenaje.
Muchos otros circuitos similares pueden ser empleados en la capacidad de un circuito de arranque 200. Entonces, es ventajoso que el circuito de arranque 200 consista de componentes discretos no digitales y no magnéticos. Sin embargo, en algunas modalidades, el circuito de arranque 200 podría incluir componentes digitales y magnéticos. En adición, en algunas modalidades, el circuito de arranque 200 puede ser conectado con otras partes del circuito de lado primario. Por ejemplo, la terminal de drenaje 206 puede conectarse en su lugar con la terminal de compuerta común 31 del dispositivo de interruptor de alimentación 32. En este caso, el circuito de arranque 200 emplearía un MOSFET de Canal-N reemplazando el MOSFET de Canal-P 203.
Con referencia a la Figura 9, la operación del transformador piezoeléctrico 100 será iniciada por el circuito de arranque 200 como es previamente descrito. Una vez iniciada para recibir una señal de tensión en una terminal común de entrada de compuerta 31, la señal de compuerta de tensión sinusoidal excita el dispositivo de interruptor de alimentación 32. De acuerdo con la invención, el dispositivo de interruptor de alimentación 32 comprende una topología de conmutación de medio puente que comprende un par de dispositivos complementarios de transistor. En la modalidad ilustrada, el interruptor o conmutador electrónico 4la es un MOSFET de Canal-P y el interruptor o conmutador electrónico 41b es un MOSFET complementario de canal-n. Cuando el interruptor 41a es abierto, el resistor de arrastre 38a provocará que la tensión de excitación de compuerta en la terminal 31 sea arrastrada hacia el valor de tierra común 22. El resistor 38a es un alto valor (>10 O) . Cuando el interruptor 41b es abierto, el resistor de arrastre 38b provocará que la tensión de excitación de compuerta en la terminal 31 sea arrastrada hacia el nivel de tensión de Vcc en la terminal 21. El resistor 38b es un alto valor (>10?O) . La terminal de drenaje del interruptor 41a y la terminal de drenaje del interruptor 41b son conectadas con los inductores del aislamiento de valor muy pequeño 231a y 231b, de manera respectiva. La ventaja de estos inductores del aislamiento de valor muy pequeño (<10µ?) en el circuito es proporcionar el aislamiento de la capacitancia entre los componentes del conmutador para así permitir que el dispositivo de interruptor de alimentación 32 opere en corrientes más altas de circulación segura que lo que puede conseguirse por medio de cualquier topología estándar de puente. La salida común del circuito previo de medio puente es para proporcionar un tren de impulsos de tensión de la misma frecuencia como es observado en la terminal 31 y de amplitud aproximadamente que la Vcc. Los electrodos comunes (+ve) y los electrodos comunes (-ve) del componente terciario aislado 4 del dispositivo de transformador piezoeléctrico 100 son conectados como entradas con un controlador reactivo adaptivo de red 51 que comprende, en esta modalidad, un motor lógico cuyas salidas están basadas en los parámetros eléctricos (sinusoidales) que son proporcionados esta manera por estos parámetros de control tomados en el lado secundario del dispositivo de transformador piezoeléctrico. Un segundo parámetro interno de control es aprovisionado por los electrodos comunes (+ve) de un segundo componente terciario aislado 3 del transformador piezoeléctrico 100. Estas entradas de control ajustan los valores del inductor interno variable 35 y el circuito interno variable de reactancia 115. El par 35 y 115 forma un circuito tanque o resonante paralelo LC de paso de banda paralela mejorada-Q en donde tanto la inductancia equivalente Lequ como la capacitancia equivalente Cequ del inductor interno variable 35 y el circuito reactivo interno 115, de manera respectiva, son parámetros ajustables. Las entradas de control de 8a y 8b determinan selectivamente cuáles subconjuntos de los interruptores 36 del circuito reactivo interno variable 115 se encuentran en un estado cerrado y cuáles en un estado abierto para permitir el acoplamiento paralelo de un subconjunto seleccionado correspondiente de los valores de capacitancia a fin de proporcionar un valor equivalente Cequ del circuito interno variable de reactancia.
Con referencia a la Figura 10, la operación del transformador piezoeléctrico 100 será iniciada por el circuito de arranque 200 como es previamente descrito. En el caso de la modalidad de puente completo, el circuito de arranque 200 tiene una conexión con el circuito en 232. El circuito de arranque permite que el impulso de corriente inicie el transformador piezoeléctrico 100. Una vez iniciado, el transformador piezoeléctrico 100 suministrará las señales de tensión de fase a 31 y 61, mientras se refiere a los puntos 232 y 233, de manera respectiva. Los resistores 38a y 38b así como también 68a y 68b, proporcionan una referencia de tensión para las señales de compuerta de cada par MOSFET complementario de medio puente. Esto permite la desviación adecuada de los MOSFETs 41a y 41b y 71a y 71b para el cambio o conmutación efectiva por medio de los componentes terciarios 3 y 5 del transformador piezoeléctrico 100. Las señales de tensión suministradas por el transformador piezoeléctrico 100 ahora comienzan la excitación activa de los MOSFETs 41a y 41b y 71a y 71b de los componentes terciarios 3 y 5 del transformador piezoeléctrico 100. Mediante la excitación de los pares MOSFET, un correspondiente tren de impulsos de tensión en la frecuencia de la terminal 31 y 61 en amplitud igual a la amplitud de Vcc es suministrada a través del respectivo inductor de aislamiento 231a/231b o 232a /232b. Los electrodos comunes (+ve) y los electrodos comunes (-ve) del componente terciario aislado 4 del transformador piezoeléctrico 100 son conectados como entradas con un controlador reactivo adaptivo de red 51 que comprende, en esta modalidad, un motor lógico cuyas salidas están basadas en los parámetros eléctricos (sinusoidales) proporcionados esta manera por estos parámetros de control tomados en el lado secundario del transformador piezoeléctrico 100. El par 35 y 102, y 65 y 105 forma un circuito tanque o resonante paralelo LC de paso de banda paralelo mejorado-Q para cada puente en donde, tanto la inductancia equivalente Lequ como la capacitancia equivalente Cequ del circuito reactivo interno (115/35 y 105,65) son parámetros ajustables. Las entradas de control de 8a y 8b con el acondicionamiento en el controlador reactivo adaptivo de red 51 determina selectivamente cuáles subconjuntos de los interruptores 36 y 66 están en el estado cerrado y cuáles están en el estado abierto para así permitir el acoplamiento paralelo de un correspondiente subconjunto seleccionado de los valores de capacitancia a fin de proporcionar un valor equivalente Cequ del circuito interno del circuito tanque o resonante paralelo. Las mismas entradas de control 8a y 8b, a través del cálculo en el controlador reactivo adaptivo de red 51, también pueden controlar activamente los valores de inductancia de 35 y 65. En la modalidad representada en la Figura 10, los componentes terciarios 3 y 5 son aislados, en forma separada, para permitir sus respectivas conexiones de circuito con el nodo de excitación de compuerta 31 junto con el nodo de control 30 y el nodo de excitación de compuerta 61 junto con el nodo de control 60, de manera respectiva, sin la intervención de los componentes de circuito.
La modalidad ilustrada en la Figura 10 incluye un conjunto de MOSFETs complementarios de medio puente. Cada puente opera en fase opuesta del otro permitiendo que la corriente pase de Vcc (21) a través del transformador piezoeléctrico 100 en un modo alternante. El beneficio principal para esta modalidad es el hecho que el potencial experimentado por el transformador piezoeléctrico 100 es significativamente incrementado, por ejemplo, es duplicado de manera efectiva, incrementando el rendimiento de potencia en un nivel de conjunto Vcc.
Otras modalidades para el bloque de controlador adaptivo intrínseco de red 51 podrían ser permitidas por otras combinaciones de entradas de tensión o corriente de cualquier subconjunto de electrodos de derivación del transformador piezoeléctrico 100 a fin de incluir el componente primario (excitado) , el componente secundario (salida) y cualquiera de los componentes terciarios aislados.
Con referencia a la Figura lia, la operación del transformador piezoeléctrico 100 será iniciada por el circuito de arranque. El circuito de arranque, tal como el presente en la modalidad de la Figura 10 es supuesto y por lo tanto, no es mostrado. La siguiente descripción es dirigida a la operación de estado continuo. Con referencia a la derivación 30, la tensión de potencial en la derivación 31 es una señal sinusoidal. El potencial de tensión en la derivación 31 es seleccionado para que sea idéntico al potencial de tensión en la derivación 5b. Debido a que la tensión de potencial en la derivación 31 es seleccionada idéntica que la tensión de potencial en la derivación 5b, esto proporciona una forma de onda de tensión de potencial en la derivación 31 que se encuentra a la misma frecuencia que la frecuencia de esfuerzo mecánico inducida en el componente terciario 3 aunque de una fase exactamente opuesta. Sin embargo, ésta es la tensión aplicada de potencial a través del lado primario 1 (entrada) que provoca esta forma de onda de frecuencia mecánica. Esta es representada por la diferencia de potencial entre la derivación 7a conectada con el lado de salida de la red reactiva, por ejemplo, el circuito LC, y la derivación 7b conectada con tierra. Entonces, se observa que esto requiere que el componente terciario 3 sea eléctricamente aislado del componente primario 1 del transformador piezoeléctrico 100. Si el componente terciario 3 fuera una conexión eléctrica no aislada con cualquiera del punto 31 o del punto 71 del componente terciario 3, el transformador piezoeléctrico 100 ahora crearía una condición de cortocircuito debido a que el componente primario 1 del transformador piezoeléctrico 100 es referido a tierra.
Cuando el diferencial de potencial entre la derivación 31 y la derivación 30 excede el nivel de tensión de encendido de compuerta (+ve) (por ejemplo +1.2V) esto iniciará que ocurra un impulso que se detendrá cuando el diferencial de potencial entre la derivación 31 y la derivación 30 caiga por debajo del nivel de tensión de encendido de compuerta (+ve) . En forma similar, cuando el diferencial de potencial entre la derivación 31 y la derivación 30 cae por debajo del nivel de tensión de encendido de compuerta (-ve) (por ejemplo -1.2V) esto iniciará que ocurra un impulso que se detendrá cuando el diferencial de potencial entre la derivación 31 y la derivación 30 se eleve por encima del nivel de tensión de encendido de compuerta (+ve) . Esta secuencia alternante genera que ocurra un tren de impulsos entre la terminal 30 y la conexión a tierra 22 que es aproximadamente la amplitud Vcc en 21. Este tren de impulsos ahora debe estar en forma similar en fase opuesta a la forma de onda con la diferencia de potencial entre la derivación 7a y la derivación 7b (= la conexión a tierra común 22) . Debido a que la forma de onda de / potencial de tensión se encuentra en fase opuesta a la diferencia de potencial entre la derivación, que a su vez se encuentra en fase opuesta al potencial entre la derivación 30 y la conexión a tierra, la forma de onda de tren de impulsos ahora se encuentra exactamente en fase con la forma de onda previa de diferencia de potencial tomada a través de la derivación 30 y la conexión a tierra común 22. El circuito ahora actúa para seguir la frecuencia generada como la diferencia de potencial entre las derivaciones 5a y 5b, aunque ésta se encuentra en fase con el potencial tomado en la derivación 30 con referencia una tierra común.
Se supone que ahora existe algún cambio operativo para provocar una fluctuación en la frecuencia mecánica de operación del transformador piezoeléctrico 100. Por ejemplo, supongamos que existe un cambio en la condición de carga en las derivaciones de salida eléctrica 10a y 10b para cambiar la resonancia mecánica. Ahora el cambio en la carga provocará un cambio en el comportamiento del transformador piezoeléctrico 100. Esto es observado mejor considerando cualquiera de las representaciones convencionales de modelo único de derivación del transformador piezoeléctrico 100 como un circuito eléctrico que es ilustrado en la Figura 11b. Las capacitancias dieléctricas de entrada y salida 401 y 402 permanecen constantes, aunque a medida que ocurre la variación en la carga 406, u otro parámetro de variación, esto requerirá un nuevo modelo que ahora reajusta los valores mecánicos internos 403, 404, y 405. Estos nuevos valores corresponderán con el nuevo valor de resonancia mecánica del transformador piezoeléctrico 100. Estos valores ahora insertados en la Figura lia actuarán para provocar un cambio de frecuencia entre el diferencial de potencial (-ve) 5a y (+ve) 5b. Esta forma de onda en la frecuencia ajustada actúa como una entrada de potencial en la entrada de la terminal de compuerta 31 con referencia a la derivación 30 para provocar que la salida del tren de impulsos como es observado en 30 con referencia a 31 sea similarmente ajustada en la frecuencia de forma de onda. El tren de impulso ajustado de frecuencia en 30 actúa como entrada a un circuito reactivo (LC) 102 cuya señal de tensión de salida en la derivación 7a con referencia a la conexión a tierra común 22 es de forma de onda sinusoidal. La frecuencia de estas formas de onda sinusoidal ahora va a seguir el ajuste observado en la diferencia de potencial entre la derivación 30 y la derivación 31 aunque en la fase exactamente opuesta, la cual se encuentra ahora exactamente en fase con la forma de onda ajustada de frecuencia representada por la diferencia de potencial entre la derivación 5b y la derivación 5a.
Con referencia a la Figura 12, la operación se asemeja a la operación de la Figura lia en donde las altas salidas de potencia lateral de la modalidad del puente para mediciones de potencia de la Figura lia ahora son directamente acopladas con los electrodos 7a y 7b del lado de excitación del componente primario de entrada 1 del transformador piezoeléctrico 100.
Con referencia a la Figura 13, la operación del transformador piezoeléctrico 100 será iniciada por el circuito de arranque 200 como es previamente descrito. En la modalidad de puente completo de la Figura 13, el circuito de arranque 200 tiene una conexión con el circuito en 30. El circuito de arranque 200 permite que el impulso de corriente inicie el transformador piezoeléctrico 100. Una vez iniciado, el transformador piezoeléctrico 100 suministrará las señales de tensión fuera de fase a 31 y 61, mientras se refiere a los puntos 30 y 60, de manera respectiva. Los resistores 38a y 38b así como también 68a y 68b, proporcionan una referencia de tensión para las señales de compuerta de cada par complementario MOSFET de medio puente . Esto permite la desviación adecuada de los MOSFETs 41a y 41b, y 61a y 61b para la conmutación o cambio efectivo por medio de los componentes terciarios 3 y 5 del transformador piezoeléctrico 100. Las señales de tensión suministradas por el transformador piezoeléctrico 100 ahora comienzan la excitación activa de los MOSFETs 41a y 41b, y 71a y 71b de los componentes terciarios 3 y 5 del transformador piezoeléctrico 100., Mediante la excitación de los pares de MOSFETs, es suministrado un correspondiente tren de impulsos de tensión en la frecuencia de la terminal 31 y 61 en la misma amplitud a la de Vcc a través del respectivo inductor de aislamiento 231a/231b o 232a /232b. El circuito reactivo 102 y 105 crea una condición de excitación resonante para el componente primario 1 (entrada) del transformador piezoeléctrico 100. Los componentes inductivos (73 y 83) y capacitivos (70 y 90) de 102 y 105 son dimensionados para la condición y frecuencia específicas de carga para la aplicación.
Con referencia a la Figura 14, la operación se asemeja a la operación de la Figura 13 en donde ahora las altas salidas de potencia lateral de la modalidad del puente completo de la Figura 13 son directamente acopladas con los electrodos 7a y 7b del lado de excitación del componente primario de entrada 1 del transformador piezoeléctrico 100. Esta modalidad consiste de un conjunto de MOSFETs complementarios de medio puente. Cada puente opera en una fase opuesta de la otra permitiendo que la corriente pase de Vcc (21) a través del transformador piezoeléctrico 100 en un modo alternante. Una ventaja de esta modalidad es el hecho que el potencial experimentado por el transformador piezoeléctrico 100 es significativamente incrementado, por ejemplo, es duplicado de manera efectiva, incrementando el rendimiento de potencia a un nivel constante Vcc si se compara con la modalidad de medio puente.
Las modalidades mostradas en la Figura 11 a la Figura 14 además podrían incorporar una o más derivaciones terciarias adicionales, como es mostrado en la Figura 9 y la Figura 10 para proporcionar funciones adicionales, tales como la regulación de salida de corriente o tensión.
Sin embargo, debe observarse que la presente invención podría ser incluida en muchas formas diferentes y no tiene que ser interpretada como limitada para las modalidades y los ejemplos de prototipos señalados en la presente; más bien, las modalidades señaladas en la presente son proporcionadas, de modo que la descripción será detallada y completa, y transmitirá por completo el alcance de la invención a aquellas personas expertas en la técnica. Las figuras adjuntas ilustran los ejemplos de modalidad y prototipo de la invención.
Como son utilizados con anterioridad, los términos "sustancialmente" "de manera general" y otras palabras de grado son modificadores relativos que se pretende indiquen la variación permisible de la característica modificada de este modo. No se pretende que sean limitados al valor absoluto o la característica que modifica, sino más bien que posean más de la característica física o funcional que su opuesto, y de preferencia, que se acerquen o aproximen a esta característica física o funcional. La palabra "sustancialmente" también es utilizada para reflejar la existencia de las tolerancias de manufactura que existen para los componentes de manufactura.
En función de esta descripción, una persona de experiencia ordinaria en la técnica apreciará que el uso de las palabras "mismo", "idéntico" y otras palabras similares son de inclusión de las diferencias que se generarían durante la manufactura para reflejar las tolerancias típicas de los bienes de este tipo.
Aquellas personas expertas en la técnica apreciarán que varias adaptaciones y modificaciones de las modalidades de ejemplo y alternativas descritas con anterioridad pueden ser configuradas sin apartarse del alcance y espíritu de la invención. Por lo tanto, será entendido que, dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas, la invención podría ser practicada a diferencia de cómo es específicamente descrito en la presente .

Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. Un circuito de cambio de nivel de tensión dc-ac, caracterizado porque comprende: un circuito reactivo adaptivo interno que es conectado entre la salida de un controlador interno, el controlador es capaz de ajustar los valores reactivos equivalentes de circuito del circuito reactivo adaptivo interno, y el componente primario de un transformador piezoeléctrico; un transformador piezoeléctrico que tiene un componente de lado primario cuyos electrodos son conectados con la salida del circuito reactivo adaptivo que tiene su terminal de lado secundario cuyos electrodos son conectados con un circuito eléctrico que representa una carga eléctrica en el lado secundario; y que además tiene múltiples componentes terciarios distintos; los componentes terciarios del transformador piezoeléctrico son eléctrica y galvánicamente aislados entre sí, cada uno de los componentes terciarios incluye una o más terminales terciarias; el transformador piezoeléctrico tiene al menos una de las terminales terciarias conectada con un controlador o regulador adaptivo interno, el transformador piezoeléctrico tiene al menos una de las terminales terciarias conectada con un controlador o regulador de lado de salida, el transformador piezoeléctrico tiene al menos una de las terminales terciarias que conecta una de sus derivaciones eléctricas con una ubicación en un conducto eléctrico localizado entre la salida de un bloque de interruptor de alimentación y el controlador y su otra derivación eléctrica que se conecta directamente con la compuerta de uno o más dispositivos de interruptor de alimentación,- un controlador interno que es situado entre las conexiones con una terminal terciaria aislada y el circuito reactivo interno, el controlador es activado por las mediciones directas de la señal de entrada de las colocaciones de electrodo del transformador piezoeléctrico; un control de salida externa o circuito regulador que es similarmente conectado con una terminal terciaria aislada; un bloque de interruptor de alimentación que consiste de uno o más componentes de interruptores de semiconductor cada uno de los cuales tiene la entrada de su terminal de compuerta directamente conectada con un electrodo de un componente terciario aislado del transformador piezoeléctrico y los inductores conectados en serie para desconectar la capacitancia entre los componentes de interruptores de semiconductor, los inductores se conectan con la derivación opuesta de un componente terciario aislado conectado con su terminal de compuerta; y un par de diodos eléctricamente conectados alrededor de los interruptores y los inductores de aislamiento para evitar que los interruptores sean anulados por los inductores, los diodos tienen un voltaje de ruptura al menos tan grande como los componentes de interruptor.
2. El circuito de cambio de nivel de tensión dc-ac de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque una red pasiva es situada entre la conexión directa de un electrodo de una derivación terciaria aislada con la compuerta de entrada de los componentes de semiconductor del bloque de interruptor de alimentación.
3. El circuito de cambio de nivel de tensión dc-ac de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el circuito reactivo interno emplea un montaje inductor variable que varia su valor como una función de las salidas variables de señal de uno o más pares de electrodos del transformador piezoeléctrico conectados con el controlador adaptivo interno y la derivación de salida de una distinta terminal terciaria situada para conectarse entre el lado de salida del montaje de interruptor de alimentación y el controlador adaptivo interno; un montaje desmultiplicador de capacitor que emplea una lógica de selección y compuertas de selección para embragar, de manera selectiva, con un subconjunto de la capacitancia equivalente del circuito reactivo adaptivo.
4. El circuito de cambio de nivel de tensión dc-ac de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los inductores del aislamiento son elementos de traza permitidos como parte de la tarjeta de circuito.
5. El circuito de cambio de nivel de tensión dc-ac de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incorpora un generador inicial de impulsos comprendido de los componentes eléctricos discretos que sólo es conectado con el componente primario del transformador piezoeléctrico, el generador de impulsos proporciona una forma de onda de impulso inicial hacia el lado primario del transformador piezoeléctrico que es reflejada en los componentes secundario y terciario como una señal sinusoidal en la frecuencia mecánica del dispositivo de transformador piezoeléctrico.
6. El circuito de cambio de nivel de tensión dc-ac de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los valores del circuito reactivo adaptivo interno son fijos, el circuito controlador adaptativo interno y su conexión terciaria del transformador piezoeléctrico son redundantes, el circuito reactivo interno tiene como entrada la salida de los inductores del aislamiento y la salida directa de uno o más de los componentes terciarios aislados del transformador piezoeléctrico de circuito reactivo. La salida del circuito reactivo interno proporciona una forma de onda de señal de excitación de auto-ajuste al componente primario del transformador piezoeléctrico
7. El circuito de cambio de nivel de tensión dc-ac de auto-ajuste de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque implementa la conmutación de tensión cero.
8. Un circuito de transformador piezoeléctrico, caracterizado porque comprende: un transformador piezoeléctrico que incluye un componente de lado primario que tiene un primer y un segundo electrodos, un componente de lado secundario que tiene un primer y un segundo electrodos, y al menos un componente terciario que tiene un primer y un segundo electrodos; un puente para mediciones de potencia que incluye uno o más interruptores, cada interruptor tiene una terminal de compuerta directamente conectada con el segundo electrodo del componente terciario, el primer electrodo del componente terciario es conectado con una referencia de uno o más de los interruptores del puente para mediciones de potencia; y el primer electrodo del componente primario es conectado con una salida del puente para mediciones de potencia y el segundo electrodo del componente primario es conectado con una terminal de tierra.
9. El transformador piezoeléctrico de circuito de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque comprende una red reactiva conectada en serie con el componente de lado primario .
10. El circuito de transformador piezoeléctrico de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la red reactiva incluye uno o más inductores en serie y uno o más capacitores en paralelo.
11. El circuito de transformador piezoeléctrico de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la red reactiva incluye uno o más capacitores en paralelo.
12. El circuito de transformador piezoeléctrico de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el puente para mediciones de potencia incluye un primer y segundo interruptores de semiconductor conectados en una configuración de fuente común y en donde el componente terciario del transformador piezoeléctrico es eléctricamente aislado de los componentes primario y secundario.
13. El circuito de transformador piezoeléctrico de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque comprende medios que desvían el primer y segundo interruptores de semiconductor.
1 . El circuito de transformador piezoeléctrico de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el primer interruptor de semiconductor es un MOSFET de Canal-P y el segundo interruptor de semiconductor es un MOSFET de Canal-N, el circuito de transformador piezoeléctrico además comprende un primer y segundo inductores respectivamente conectados en serie con el MOSFET de Canal-P y el MOSFET de Canal-N de la terminal de origen.
15. Un circuito de transformador piezoeléctrico, caracterizado porque comprende: un transformador piezoeléctrico que incluye un componente de lado primario que tiene un primer y un segundo electrodos, un componente de lado secundario que tiene un primer y un segundo electrodos, y una pluralidad de componentes terciarios, cada componente terciario tiene un primer y un segundo electrodos; un circuito reactivo que tiene una salida conectada con el primer electrodo del componente primario; un controlador adaptivo conectado con el primero de la pluralidad de componentes terciarios y con el circuito reactivo, el controlador adaptivo ajusta la reactancia del circuito reactivo en respuesta a la entrada del primero de la pluralidad de componentes terciarios; un puente para mediciones de potencia que incluye uno o más interruptores, cada interruptor tiene una terminal de compuerta directamente conectada con el segundo electrodo de un segundo de la pluralidad de componentes terciarios, el primer electrodo del segundo de la pluralidad de componentes terciarios es conectado entre el medio de aislamiento con una referencia para uno o más de los interruptores del puente para mediciones de potencia; los medios de aislamiento de la capacitancia de uno o más de los interruptores, los medios son conectados en serie entre el puente para mediciones de potencia y el controlador adaptivo; y el primer electrodo del componente primario es conectado con una salida del puente para mediciones de potencia y el segundo electrodo del componente primario es conectado con una terminal de tierra.
16. El circuito de transformador piezoeléctrico de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque comprende un circuito de arranque conectado con una salida de los medios de aislamiento, el circuito de arranque aplica un impulso para excitar, de manera inicial, el transformador piezoeléctrico .
MX2014001358A 2011-08-01 2012-08-01 Circuitos piezotransformadores intrinsecos adaptivos y autonomos. MX2014001358A (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161513810P 2011-08-01 2011-08-01
PCT/US2012/049232 WO2013019905A1 (en) 2011-08-01 2012-08-01 Intrinsic adaptive and autonomic piezotransformer circuits

Publications (1)

Publication Number Publication Date
MX2014001358A true MX2014001358A (es) 2014-08-22

Family

ID=47629671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
MX2014001358A MX2014001358A (es) 2011-08-01 2012-08-01 Circuitos piezotransformadores intrinsecos adaptivos y autonomos.

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9331259B2 (es)
EP (1) EP2740164B1 (es)
KR (1) KR102074000B1 (es)
CA (1) CA2844139A1 (es)
MX (1) MX2014001358A (es)
WO (1) WO2013019905A1 (es)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3127172B1 (en) * 2014-04-01 2020-08-19 Qortek, Inc. Galvanic isolated piezoelectric transformer based voltage sensors
JP6528391B2 (ja) * 2014-11-25 2019-06-12 セイコーエプソン株式会社 液体吐出装置、ヘッドユニット、容量性負荷駆動用集積回路装置および容量性負荷駆動回路
CN106329925B (zh) * 2016-09-23 2019-08-02 宁波大学 一种双向直流功率变换器
DE102019107238A1 (de) * 2019-03-21 2020-09-24 Relyon Plasma Gmbh Vorrichtung und Bauelement zur Erzeugung einer hohen Spannung oder hohen Feldstärke

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2830274A (en) 1954-01-04 1958-04-08 Gen Electric Electromechanical transducer
US2969512A (en) 1960-02-17 1961-01-24 Clevite Corp Piezoelectric ceramic resonators
US3689781A (en) 1969-11-22 1972-09-05 Denki Onkyo Co Ltd Voltage transforming devices utilizing piezoelectric elements
US3764848A (en) 1972-03-15 1973-10-09 Venitron Corp Piezoelectric starter and ballast for gaseous discharge lamps
DE3566759D1 (en) * 1984-08-07 1989-01-12 Siemens Ag Power supply with free oscillating forward converter and electrically insolated control loop
US5118982A (en) 1989-05-31 1992-06-02 Nec Corporation Thickness mode vibration piezoelectric transformer
JP3064458B2 (ja) 1991-04-02 2000-07-12 日本電気株式会社 厚み縦振動圧電磁器トランスとその駆動方法
JP2792524B2 (ja) 1992-03-13 1998-09-03 日本電気株式会社 圧電トランスコンバータ
JP2809147B2 (ja) 1995-08-30 1998-10-08 日本電気株式会社 圧電トランス駆動回路
JPH10164848A (ja) * 1996-11-26 1998-06-19 Matsushita Electric Works Ltd 電力変換装置
TW356618B (en) * 1997-01-16 1999-04-21 Nippon Electric Co AC/DC converter with a piezoelectric transformer
JPH1131856A (ja) 1997-07-10 1999-02-02 Mitsui Chem Inc 圧電トランス用圧電基板の支持構造およびそれを備えた圧電トランス
US5872419A (en) 1997-09-04 1999-02-16 Motorola Inc. Piezoelectric transformer with voltage feedback
JP3067715B2 (ja) 1997-10-31 2000-07-24 日本電気株式会社 圧電トランスの駆動装置
US6016052A (en) * 1998-04-03 2000-01-18 Cts Corporation Pulse frequency modulation drive circuit for piezoelectric transformer
US6052300A (en) 1998-11-09 2000-04-18 Face International Corporation DC-AC converter circuit using resonating multi-layer piezoelectric transformer
JP3061043B2 (ja) 1998-12-11 2000-07-10 日本電気株式会社 電源回路
US6331748B1 (en) 1998-12-21 2001-12-18 Dongil Technology Ltd. Driving circuit of a piezo-ceramic transformer capable of controlling an input voltage and a dimming control method thereof
US6362559B1 (en) 1999-02-12 2002-03-26 Face International Corp. Piezoelectric transformer with segmented electrodes
WO2001029957A1 (en) 1999-10-19 2001-04-26 Alcatel Switched power supply converter with a piezoelectric transformer
DE10018229B4 (de) * 2000-12-04 2005-05-19 Friwo Gerätebau Gmbh Verfahren zur Regulierung des Ausgangsstroms und/oder der Ausgangsspannung eines Schaltnetzteils
TWI263397B (en) * 2004-01-20 2006-10-01 Delta Electronics Inc Single stage A/D converter with piezo transformer
US7202649B2 (en) 2004-08-25 2007-04-10 Qortek, Inc. High frequency switch circuit
CN1953631A (zh) * 2005-10-17 2007-04-25 美国芯源系统股份有限公司 一种适合冷阴极荧光灯背光应用的直流/交流电源装置
EP2003709B1 (de) 2007-06-11 2013-01-23 Power Systems Technologies GmbH Piezokonverter mit Primärregelung und zugehöriger Piezotransformator
KR20100119567A (ko) * 2008-02-15 2010-11-09 노리아크 아/에스 정합 압전 변압기를 포함하는 공진 전력 컨버터
US8659921B2 (en) 2009-08-28 2014-02-25 General Electric Company Power supply with a piezoelectric transformer and method for power conversion
DE102010023342A1 (de) * 2010-06-10 2011-12-15 Osram Opto Semiconductors Gmbh Leuchtdiodenanordnung und Leuchtmittel insbesondere mit solch einer Leuchtdiodenanordnung
TWI458146B (zh) * 2011-12-30 2014-10-21 Champion Elite Co Ltd Piezoelectric drive circuit with zero voltage switching

Also Published As

Publication number Publication date
EP2740164A4 (en) 2015-07-08
US20140247633A1 (en) 2014-09-04
EP2740164A1 (en) 2014-06-11
WO2013019905A1 (en) 2013-02-07
CA2844139A1 (en) 2013-02-07
US9331259B2 (en) 2016-05-03
KR102074000B1 (ko) 2020-02-05
KR20140080479A (ko) 2014-06-30
EP2740164B1 (en) 2016-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2721332C2 (ru) Системная архитектура зарядного устройства для аккумуляторов на базе устройств питания на основе нитрида галлия
KR102193358B1 (ko) 자기 발진 공진형 파워 컨버터
US9479073B2 (en) Gate drive apparatus for resonant converters
WO2015062554A1 (en) Adjustable resonant apparatus, system and method for power converters
US10277107B1 (en) Synchronous rectifier gate driver with active clamp
JP7082203B2 (ja) 整流回路およびこれを備えるデバイス
CN104838571A (zh) 反激式转换器电路
MX2014001358A (es) Circuitos piezotransformadores intrinsecos adaptivos y autonomos.
CN108933515A (zh) 反激式转换器控制器、反激式转换器及其操作方法
US9444354B2 (en) Voltage converter that steps up low starting voltages to higher voltages
US7362594B2 (en) Adaptive resonant switching power system
CN105075094B (zh) 交流电源装置
US8222764B2 (en) Method and device for regulating a resonant inverter equipped with such a device
Hsieh et al. Output regulation with integrated SR switch duty cycle control for wireless power transfer systems
Schobre et al. Operation analysis and implementation of a GaN based bidirectional CLLC converter with synchronous rectification
Wang et al. Maximum-power-per-ampere variable frequency modulation for dual active bridge converters in battery-balancing application
CN107408885B (zh) 直流-直流转换器
CN104348350B (zh) 功率因数校正电路
JP6782474B2 (ja) 熱電変換素子出力制御装置
US20090302932A1 (en) Feeding Arrangement for an Ultrasonic Device
Ding et al. A Drive Circuit for Series-Connected SiC MOSFETs Based on Magnetic Constraint
Fadhel et al. Design of a wireless power transmission system using ZVS technique and the resonant inductive coupling with hilting the influence of the distance on the transfer efficiency
Diaz et al. Closing a second feedback loop in a dc–dc converter based on a piezoelectric transformer
KR20200008398A (ko) 전기적 동력 인출 장치 및 이를 이용한 동력 인출 방법
Dong et al. Research on Synchronous Rectification Driver Technology of High-Frequency DC-DC Resonant Converter Based on GaN Devices

Legal Events

Date Code Title Description
FG Grant or registration