RU2038656C1 - Secondary power supply source - Google Patents
Secondary power supply source Download PDFInfo
- Publication number
- RU2038656C1 RU2038656C1 SU5027455A RU2038656C1 RU 2038656 C1 RU2038656 C1 RU 2038656C1 SU 5027455 A SU5027455 A SU 5027455A RU 2038656 C1 RU2038656 C1 RU 2038656C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radius
- disk
- electrodes
- transformer
- disc
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано, в частности, при производстве вторичных источников питания радиоприборов, видео- и аудиомагнитофонов, ЭВМ и т.д. The invention relates to electronics and can be used, in particular, in the production of secondary power supplies for radio devices, video and audio recorders, computers, etc.
Наиболее близким к изобретению является вторичный источник питания, содержащий блок генерации электрического сигнала с частотой преобразования, пьезоэлектрический дисковый трансформатор и выпрямитель. Электрический сигнал, поступающий с выхода блока генерации на вход пьезотрансформатора, возбуждают в нем механические колебания. Это приводит к возникновению электрического переменного сигнала в выходной секции тpансформатора, которое может быть преобразовано в постоянное выходное напряжение с помощью выпрямителя. Closest to the invention is a secondary power source containing an electric signal generating unit with a conversion frequency, a piezoelectric disk transformer and a rectifier. An electrical signal coming from the output of the generation unit to the input of the piezotransformer excites mechanical vibrations in it. This leads to the appearance of an electrical variable signal in the output section of the transformer, which can be converted into a constant output voltage using a rectifier.
Недостатками данного вторичного источника питания являются низкий КПД и, следовательно, невозможность обеспечения передачи большой мощности. The disadvantages of this secondary power source are low efficiency and, therefore, the inability to provide high power transmission.
Задачей изобретения является создание вторичного источника питания, позволяющего повысить КПИД и обеспечить максимум передаваемой энергии при фиксированных размерах пьезотрансформатора. The objective of the invention is the creation of a secondary power source, which allows to increase the efficiency and ensure maximum transmitted energy with a fixed size piezotransformer.
Для этого во вторичном источнике питания, содержащем последовательно соединенные блок генерации электрического сигнала с частотой преобразования, пьезоэлектрический дисковый трансформатор с входной и выходной секциями электродов и выпрямитель, входная секция пьезоэлектрического трансформатора образована электродами, нанесенными в центре обеих плоских поверхностей пьезоэлектрического диска в виде круга с радиусом, равным 0,34 радиуса круга диска, а выходная секция электродами, нанесенными на обеих плоских поверхностях пьезодиска в области, ограниченной окружностями с радиусами, равными 0,5 и 0,97 радиуса диска, пьезоэлектрический диск механически закреплен в центральной точке с обеспечением в ней также электрического соединения блока генерации и входной секции трансформатора и в точках, отстоящих от центральной точки на 0,7 радиуса диска, с обеспечением в них также электрического соединения выходной секции трансформатора и выпрямителя. For this, in a secondary power source containing a series-connected unit for generating an electrical signal with a conversion frequency, a piezoelectric disk transformer with input and output sections of the electrodes and a rectifier, the input section of the piezoelectric transformer is formed by electrodes deposited in the center of both flat surfaces of the piezoelectric disk in the form of a circle with a radius equal to 0.34 of the radius of the disk circle, and the output section by electrodes deposited on both flat surfaces of the piezodisc in the area bounded by circles with radii equal to 0.5 and 0.97 of the radius of the disk, the piezoelectric disk is mechanically fixed at the center point, providing it also with an electrical connection between the generation unit and the input section of the transformer and at points 0.7 from the center point the radius of the disk, providing them with an electrical connection to the output section of the transformer and rectifier.
На фиг. 1 приведена схема вторичного источника питания; на фиг.2 эквивалентная электромеханическая схема пьезотрансформатора; на фиг.3 зависимость коэффициента К1 электромеханической связи трансформатора по входу от размеров входной секции; на фиг.4 зависимость коэффициента К2электромеханической связи трансформатора по выходу от места расположения выходной секции.In FIG. 1 shows a diagram of a secondary power source; figure 2 equivalent electromechanical circuit of a piezotransformer; figure 3 the dependence of the coefficient K 1 electromechanical connection of the transformer inlet from the size of the input section; figure 4 the dependence of the coefficient K 2 electromechanical connection of the transformer in the output from the location of the output section.
Вторичный источник питания состоит из последовательно соединенных блока 1 генерации электрического сигнала, пьезоэлектрического дискового трансформатора 2 и выпрямителя 3. The secondary power source consists of a series-connected
Пьезоэлектрический трансформатор 2 выполнен в виде пьезоэлектрического диска 4, на который нанесены электроды входной и выходной секций 5 и 6 соответственно. The
Контакты 7 и 8, предназначенные для механического крепления электрического пьезодиска 4, являются также электрическими контактами. При помощи центрального контакта 7 осуществляется электрическое соединение блока 1 генерации и электродов входной секции 5 пьезотрансформатора 2. Электрическое соединение электродов выходной секции 6 пьезотрансформатора 2 с входом выпрямителя 3 осуществляется с помощью периферийных контактов 8. Contacts 7 and 8, intended for mechanical fastening of the electric piezo disk 4, are also electrical contacts. Using the central contact 7, an electrical connection is made between the
Электроды входной секции 5 дискового пьезотрансформатора 2 нанесены в центре обеих плоскостей пьезоэлектрического диска 4 на площади, ограниченной окружностью с радиусом 0,34 радиуса R диска, а электроды выходной секции 6 нанесены на тех же поверхностях диска на площади, ограниченной окружностями с радиусами 0,5 и 0,97 радиуса R диска. The electrodes of the input section 5 of the
Периферийные контакты 8 обеспечивают крепление пьезоэлектрического диска 4 в точках, отстоящих от центра на 0,7 его радиуса (R). The peripheral contacts 8 ensure the fastening of the piezoelectric disk 4 at points spaced 0.7 from its center by its radius (R).
Вторичный источник питания работает следующим образом. The secondary power source operates as follows.
Электрический сигнал, поступающий с выхода блока 1 генерации электрического сигнала на электроды входной секции 5 пьезотрансформатора 2, возбуждает в нем механические колебания, что приводит к возникновению электрического переменного сигнала на электродах и выходной секции 6 пьезотрансформатора 2, преобразуемого с помощью выпрямителя 3 в постоянное электрическое напряжение. The electric signal coming from the output of the electric
Выбор точек крепления диска пьезотрансформатора 2 с помощью контактов 7 и 8, а также размеры и расположение электродов входной и выходной секций 5 и 6 обеспечивают максимальные значения КПД и передаваемой мощности при фиксированных значениях пьезокерамического диска. The choice of the mounting points of the
Распределение колебательных скоростей v в теле пьезоэлектрического диска для второй моды колебаний может быть представлено в виде
v A·I r, (1) где А константа, зависящая от размеров диска и величины возбуждающего напряжения;
I1 функция Бесселя;
ωр частота резонанса;
С скорость звука;
r текущая координата по радиусу.The distribution of vibrational velocities v in the body of the piezoelectric disk for the second vibrational mode can be represented as
v A · I r , (1) where A is a constant depending on the size of the disk and the magnitude of the exciting voltage;
I 1 Bessel function;
ω p resonance frequency;
With the speed of sound;
r current coordinate along the radius.
Известно, что для второй моды 5,39, а функция Бесселя I(x) проходит через нуль в точках Х 0, Х 3,75 и т.д.It is known that for the second fashion 5.39, and the Bessel function I (x) passes through zero at points X 0, X 3.75, etc.
Колебательная скорость обращается в нуль при r 0 и r R 0,7R.Vibration velocity vanishes at r 0 and r R 0.7R.
Следовательно, пьезоэлектрический диск, возбуждаемый на второй гармонике, не колеблется в точках с координатами r 0 и r 0,7 R. Поэтому механический контакт в этих точках не приводит к отводу механических колебаний от диска, т.е. "паразитный" отвод энергии в данной конструкции отсутствует. Therefore, the piezoelectric disk excited at the second harmonic does not oscillate at points with coordinates r 0 and r 0.7 R. Therefore, mechanical contact at these points does not lead to the removal of mechanical vibrations from the disk, i.e. There is no “parasitic" energy removal in this design.
Для эквивалентной электромеханической схемы пьезотрансформатора, представленной на фиг. 2, приняты следующие обозначения: C01 и С02 электрическая емкость входной и выходной секций соответственно при отсутствии механических колебаний диска; А1 и А2 идеальные электромеханические трансформаторы с соответствующими коэффициентами трансформации; С1, L1 и R1 механические гибкость, масса и сопротивление внутреннего трения диска соответственно; R1 сопротивление нагрузки.For the equivalent electromechanical circuit of the piezotransformer shown in FIG. 2, the following designations are adopted: C 01 and C 02 the electrical capacitance of the input and output sections, respectively, in the absence of mechanical vibrations of the disk; A 1 and A 2 are ideal electromechanical transformers with appropriate transformation ratios; With 1 , L 1 and R 1 mechanical flexibility, mass and resistance to internal friction of the disk, respectively; R 1 load resistance.
Коэффициенты электромеханической связи трансформатора по входу и выходу соответственно могут быть представлены в виде
K
Анализ представленной на фиг.2 схемы показывает, что максимум передаваемой энергии и КПД достигаются при условии
R и K1 ˙ K2 max.Analysis of the scheme shown in figure 2 shows that the maximum transmitted energy and efficiency are achieved under the condition
R and K 1 ˙ K 2 max.
Решение электромеханической задачи для колеблющегося на второй моде пьезоэлектрического диска с различными областями электродов представлены на фиг.3, 4. Здесь же показаны и экспериментальные значения (х). The solution of the electromechanical problem for a piezoelectric disk oscillating in the second mode with different regions of the electrodes is shown in Figs. 3 and 4. The experimental values (x) are also shown here.
Для представленной на фиг.4 зависимости К2 от места расположения выходной секции переменной координатой является внутренний (меньший) радиус выходной секции при фиксированном внешнем радиусе, равном r/R 0,97. Точные расчеты показывают, что К1 достигает максимума r 0,34 R, а К2 при расположении электрода в области r1 0,5 R и r2 0,97 R.For the dependence of K 2 shown in FIG. 4 on the location of the output section, the variable coordinate is the internal (smaller) radius of the output section with a fixed external radius equal to r / R 0.97. Exact calculations show that K 1 reaches a maximum of r 0.34 R, and K 2 when the electrode is located in the region of r 1 0.5 R and r 2 0.97 R.
Использование изобретения обеспечивает создание компактных и экономичных источников питания для различной радиоэлектронной аппаратуры, в частности для видеомагнитофонов. The use of the invention provides the creation of compact and economical power sources for various electronic equipment, in particular for video recorders.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5027455 RU2038656C1 (en) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | Secondary power supply source |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5027455 RU2038656C1 (en) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | Secondary power supply source |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2038656C1 true RU2038656C1 (en) | 1995-06-27 |
Family
ID=21596968
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5027455 RU2038656C1 (en) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | Secondary power supply source |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2038656C1 (en) |
-
1992
- 1992-02-17 RU SU5027455 patent/RU2038656C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Ерофеев А.А., Данов Г.А. и Фролов В.Н. Пьезоэлектрические трансформаторы и их применение в радиоэлектронике. М.: Радио и связь, 1988. * |
Медвидь В.Р. и Тарасенко Н.Г. Пьезополупроводниковый балласт для сети переменного напряжения. М.: Энергоматоиздат, Светотехника, 1990, N 6, с.7. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100371249B1 (en) | Converter with piezoceramic transformer | |
Yamamoto et al. | Step-down piezoelectric transformer for AC-DC converters | |
Wu et al. | Considering losses to enhance circuit model accuracy of ultrasonic wireless power transfer system | |
Raghavendran et al. | Supercapacitor charging from piezoelectric energy harvesters using multi‐input buck–boost converter | |
JPH02501537A (en) | Tartar removal device | |
RU2038656C1 (en) | Secondary power supply source | |
WO2002027810A2 (en) | Piezoelectric transformer and operating method | |
Imori et al. | A photomultiplier high voltage power supply incorporating a piezoelectric ceramic transformer | |
US20040232806A1 (en) | Piezoelectric transformer, power supply circuit and lighting unit using the same | |
SU995163A1 (en) | Device for power supply of load | |
SU845198A1 (en) | Vibromotor | |
US6573638B1 (en) | Piezoelectric ceramic transformer and driving method therefor | |
RU2726222C1 (en) | Electric equivalent of hydroacoustic transducer | |
US5389852A (en) | Ultrasonic signal converter | |
JPS6225039Y2 (en) | ||
US5986384A (en) | Self-oscillation type signal converter | |
CN217938452U (en) | Ultrahigh frequency mute sound wave toothbrush | |
RU2169965C2 (en) | Piezoelectric transformer | |
CN211027332U (en) | Ultrasonic wireless driving device | |
SU849430A1 (en) | Acoustic surface wave transducer | |
SU832339A1 (en) | Arrangement for measuring parameters of vibrodrive | |
JPH07154982A (en) | Ultrasonic actuator | |
SU799054A1 (en) | Vibromotor reversible motor | |
JPS6023020Y2 (en) | Ultrasonic atomization unit | |
SU1232293A1 (en) | Powerful ultrasonic generaor |