RU2622845C2 - Device and method of electric signals amplification (versions) - Google Patents
Device and method of electric signals amplification (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2622845C2 RU2622845C2 RU2015146669A RU2015146669A RU2622845C2 RU 2622845 C2 RU2622845 C2 RU 2622845C2 RU 2015146669 A RU2015146669 A RU 2015146669A RU 2015146669 A RU2015146669 A RU 2015146669A RU 2622845 C2 RU2622845 C2 RU 2622845C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solar cells
- gap
- inductors
- pairs
- resonant circuit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам усиления электрических сигналов на основе резонансных преобразователей электрической энергии.The invention relates to electrical engineering, in particular to devices for amplifying electrical signals based on resonant converters of electrical energy.
Известен резонансный усилитель мощности, содержащий входной и силовой трансформаторы с нагрузкой во вторичной обмотке силового трансформатора и последовательный резонансный контур между трансформаторами, состоящий из емкости С и индуктивности входной обмотки силового трансформатора, а также из устройства обратной связи между обмотками входного и силового трансформатора, резонансный усилитель мощности содержит n каскадов усиления из n понижающих силовых трансформаторов, соединенных между собой с помощью n последовательных резонансных контуров, где n=2,3,…m, а обратная связь выполнена в виде устройства, обеспечивающего однонаправленное движение электрической энергии от вторичной обмотки последнего силового трансформатора к первичной обмотке входного трансформатора, мощность каждого последующего n-го силового трансформатора связана с мощностью предыдущего n-1-го силового трансформатора соотношением: Pn=кPn-1, где к - коэффициент усиления одного каскада (Резонансный усилитель мощности. Пат. РФ №2517378, заявл. 17.10.2012, опубл. 27.05.2014. Бюл. №15).Known resonant power amplifier containing input and power transformers with a load in the secondary winding of the power transformer and a series resonant circuit between transformers, consisting of a capacitance C and inductance of the input winding of the power transformer, as well as from a feedback device between the windings of the input and power transformer, a resonant amplifier power contains n amplification stages of n step-down power transformers, interconnected using n consecutive resonance s circuits, where n = 2,3, ... m, and the feedback is made in the form of a device that provides unidirectional movement of electric energy from the secondary winding of the last power transformer to the primary winding of the input transformer, the power of each subsequent n-th power transformer is related to the power of the previous n-1st power transformer by the ratio: P n = kP n-1 , where k is the gain of one stage (Resonant power amplifier. Pat. RF №2517378, declared 10/17/2012, publ. 05/27/2014. Bull. No. 15).
В варианте исполнения резонансного усилителя мощности устройство обратной связи выполнено в виде блока бесперебойного питания, вход которого соединен с вторичной обмоткой последнего силового трансформатора, а выход - с первичной обмоткой входного трансформатора.In the embodiment of the resonant power amplifier, the feedback device is made in the form of an uninterruptible power supply unit, the input of which is connected to the secondary winding of the last power transformer, and the output to the primary winding of the input transformer.
В другом варианте исполнения резонансного усилителя мощности устройство обратной связи выполнено в виде однонаправленной индуктивности, вход которой соединен со вторичной обмоткой последнего силового трансформатора, а выход - с первичной обмоткой входного трансформатора.In another embodiment of the resonant power amplifier, the feedback device is made in the form of a unidirectional inductance, the input of which is connected to the secondary winding of the last power transformer, and the output to the primary winding of the input transformer.
Недостатком известного устройства является большая масса сердечников и катушек и невысокий коэффициент усиления.A disadvantage of the known device is the large mass of cores and coils and a low gain.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является резонансный параметрический усилитель мощности, состоящий из двух групп плоских катушек самоиндукции с железным сердечником, соединенных с емкостью и образующих резонансный контур, катушки самоиндукции установлены на двух параллельных плоскостях по периферии двух параллельных окружностей, между обращенными друг к другу сторонами катушек выполнено узкое пространство в виде щели, в которой помещен металлический диск с возможностью вращения, имеющий на периферии вырезы в виде зубцов, количество зубцов равно количеству пар катушек, середины зубцов расположены на окружности, совпадающей с окружностью, проходящей через центр катушек самоиндукции. (И. Греков. Резонанс.- Госэнергоиздат, 1952, с. 60-84).Closest to the proposed invention is a resonant parametric power amplifier, consisting of two groups of flat self-induction coils with an iron core connected to the capacitance and forming a resonant circuit, self-induction coils are mounted on two parallel planes around the periphery of two parallel circles, between the sides of the coils facing each other a narrow space is made in the form of a slit in which a metal disk is rotatably placed having cuts in the form of teeth on the periphery s, the number of teeth is equal to the number of pairs of coils, the middle of the teeth are located on a circle coinciding with the circle passing through the center of the self-induction coils. (I. Grekov. Resonance. Gosenergoizdat, 1952, p. 60-84).
Недостатком известного способа и устройства для усиления колебаний является использование только одного параметра резонансного контура индуктивности и ограниченная мощность из-за нелинейной зависимости индуктивности катушки с железным сердечником от тока в катушке самоиндукции. Другим недостатком является снижение добротности резонансного контура из-за включения сопротивления нагрузки в цепь резонансного контура.A disadvantage of the known method and device for amplifying oscillations is the use of only one parameter of the resonant inductance circuit and limited power due to the nonlinear dependence of the inductance of the iron core coil on the current in the self-induction coil. Another disadvantage is the decrease in the quality factor of the resonant circuit due to the inclusion of load resistance in the circuit of the resonant circuit.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение коэффициента усиления и снижение зависимости параметров устройства и способа усиления электрических сигналов от величины нагрузки.The objective of the invention is to increase the gain and reduce the dependence of the parameters of the device and method of amplification of electrical signals from the magnitude of the load.
Технический результат заключается в увеличении коэффициента усиления электрических сигналов и стабилизации величины коэффициента усиления при изменении нагрузки.The technical result consists in increasing the gain of electrical signals and stabilizing the magnitude of the gain when the load changes.
Технический результат достигается тем, что в устройстве усиления электрических сигналов, содержащем две группы катушек индуктивности, установленных попарно с зазором в параллельных плоскостях соосно напротив друг друга, соединенных последовательно с емкостью и образующих резонансный контур и прибор для периодического изменения параметров резонансного контура, установленный в зазоре между каждыми двумя катушками индуктивности, прибор для периодического изменения параметров резонансного контура выполнен в виде n-пар солнечных элементов, где n=1, 2, 3… натуральный ряд чисел, солнечные элементы в каждой паре соединены друг с другом электродами разной полярности, все пары солнечных элементов параллельно соединены между собой и последовательно с емкостью резонансного контура, солнечные элементы соединены оптически с источниками оптического излучения, площадь каждого солнечного элемента равна или больше площади торцевой поверхности катушки индуктивности, источники оптического излучения соединены электрически с импульсным источником питания с регулируемой частотой 100 Гц - 100 кГц, катушки индуктивности, попарно соединенные последовательно между собой и с емкостью, образуют резонансный контур первичной обмотки резонансного высокочастотного трансформатора Тесла, каждая катушка индуктивности имеет дополнительную обмотку, дополнительные обмотки каждой катушки индуктивности образуют вторичную обмотку резонансного высокочастотного трансформатора Тесла, выводы вторичной обмотки трансформатора Тесла соединены через выпрямитель или через понижающий резонансный трансформатор Тесла, выпрямитель и инвертор с нагрузкой, все понижающие резонансные трансформаторы присоединены к нагрузке параллельно по постоянному току после выпрямителя или по переменному току после инвертора.The technical result is achieved by the fact that in the device for amplifying electrical signals containing two groups of inductors installed in pairs with a gap in parallel planes coaxially opposite each other, connected in series with the capacitance and forming a resonant circuit and a device for periodically changing the parameters of the resonant circuit installed in the gap between each two inductors, a device for periodically changing the parameters of the resonant circuit is made in the form of n-pairs of solar cells ntov, where n = 1, 2, 3 ... a natural series of numbers, the solar cells in each pair are connected to each other by electrodes of different polarity, all pairs of solar cells are connected in parallel and in series with the resonant circuit capacitance, the solar cells are connected optically to optical sources radiation, the area of each solar cell is equal to or greater than the area of the end surface of the inductor, the optical radiation sources are electrically connected to a switching power supply with an adjustable frequency of 10 0 Hz - 100 kHz, inductors connected in series with each other and with a capacitance form a resonant circuit of the primary winding of a Tesla resonant high-frequency transformer, each inductor has an additional winding, additional windings of each inductor form a secondary winding of a Tesla resonant high-frequency transformer, terminals of the secondary Tesla transformer windings are connected through a rectifier or through a Tesla step-down resonant transformer, a rectifier and an inverter a rotor with a load, all step-down resonant transformers are connected to the load in parallel with direct current after the rectifier or with alternating current after the inverter.
В варианте устройства каждые две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности имеют встроенные по оси кольцевые ферритовые сердечники, а источники света установлены с внешней стороны катушек индуктивности.In a variant of the device, every two coils installed in parallel with the gap of the inductance have axial ring ferrite cores built in along the axis, and light sources are mounted on the outside of the inductors.
В другом варианте устройства каждые две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности имеют общий незамкнутый ферритовый сердечник с зазором, размер которого равен зазору между катушками индуктивности, а источники света установлены в зазоре у торцевой части солнечных элементов.In another embodiment of the device, every two coaxially mounted in pairs with a gap inductance coils have a common open ferrite core with a gap whose size is equal to the gap between the inductors, and light sources are installed in the gap at the end of the solar cells.
В варианте устройства каждая катушка индуктивности имеет встроенный по оси постоянный магнит.In an embodiment of the device, each inductor has a permanent magnet integrated along the axis.
В варианте устройства источники света выполнены в виде светодиодов.In an embodiment of the device, the light sources are made in the form of LEDs.
В другом варианте устройства источники света выполнены в виде люминесцентных автокатодных ламп с холодной эмиссией электронов.In another embodiment of the device, the light sources are made in the form of fluorescent autocathode lamps with cold emission of electrons.
Технический результат достигается также тем, что в устройстве усиления электрических сигналов, содержащее две группы катушек индуктивности, установленных попарно с зазором в параллельных плоскостях соосно напротив друг друга, соединенных последовательно с емкостью и образующих резонансный контур и прибор для периодического изменения параметров резонансного контура, установленный в зазоре между каждыми двумя катушками индуктивности, отличающееся тем, что прибор выполнен в виде n-пар солнечных элементов, где n=1,2,3… натуральный ряд чисел, солнечные элементы в каждой паре соединены друг с другом электродами разной полярности, все пары солнечных элементов соединены параллельно между собой и последовательно с емкостью резонансного контура, солнечные элементы соединены оптически с источниками оптического излучения, плоскости солнечных элементов параллельны плоскости торцевой поверхности катушек индуктивности, а площадь каждого солнечного элемента равна или больше площади торцевой поверхности катушки индуктивности, источники оптического излучения соединены электрически с импульсным источником питания с регулируемой частотой 100 Гц - 100 кГц, катушки индуктивности, попарно соединенные последовательно между собой и с емкостью и образующие общий резонансный контур, соединены через выпрямитель или через понижающий резонансный трансформатор Тесла, выпрямитель и инвертор с нагрузкой.The technical result is also achieved by the fact that in the device for amplifying electrical signals containing two groups of inductors installed in pairs with a gap in parallel planes coaxially opposite each other, connected in series with the capacitance and forming a resonant circuit and a device for periodically changing the parameters of the resonant circuit, installed in the gap between each two inductors, characterized in that the device is made in the form of n-pairs of solar cells, where n = 1,2,3 ... a natural number of l, the solar cells in each pair are connected to each other by electrodes of different polarity, all pairs of solar cells are connected in parallel with each other and in series with the capacitance of the resonant circuit, the solar cells are connected optically to optical radiation sources, the planes of the solar cells are parallel to the plane of the end surface of the inductors, and the area of each solar cell is equal to or greater than the area of the end surface of the inductor, the sources of optical radiation are connected electrically Significantly with a switching power supply with an adjustable frequency of 100 Hz - 100 kHz, inductors, paired in series with each other and with a capacitance and forming a common resonant circuit, are connected through a rectifier or through a Tesla resonance reducing transformer, a rectifier and an inverter with a load.
В варианте устройства каждые две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности имеют встроенные по оси кольцевые ферритовые сердечники, а источники света установлены с внешней стороны катушек индуктивности.In a variant of the device, every two coils installed in parallel with the gap of the inductance have axial ring ferrite cores built in along the axis, and light sources are mounted on the outside of the inductors.
В другом варианте устройства каждые две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности имеют общий незамкнутый ферритовый сердечник с зазором, размер которого равен зазору между катушками индуктивности, а источкики света установлены в зазоре у торцевой части солнечных элементов.In another embodiment of the device, every two coils installed in parallel with the gap of the inductor have a common open ferrite core with a gap whose size is equal to the gap between the inductors, and light sources are installed in the gap at the end of the solar cells.
В варианте устройства каждая катушка индуктивности имеет встроенный по оси постоянный магнит.In an embodiment of the device, each inductor has a permanent magnet integrated along the axis.
В варианте устройства источники света выполнены в виде светодиодов.In an embodiment of the device, the light sources are made in the form of LEDs.
В другом варианте устройства источники света выполнены в виде люминесцентных автокатодных ламп с холодной эмиссией электронов.In another embodiment of the device, the light sources are made in the form of fluorescent autocathode lamps with cold emission of electrons.
Технический результат достигается тем, что в устройстве усиления электрических сигналов, содержащем две группы катушек индуктивности, установленных попарно с зазором в параллельных плоскостях соосно напротив друг друга, соединенных последовательно с емкостью и образующих резонансный контур и прибор для периодического изменения параметров резонансного контура, установленный в зазоре между каждыми двумя катушками индуктивности, прибор выполнен в виде n-пар солнечных элементов, где n=1, 2, 3… натуральный ряд чисел, солнечные элементы в каждой паре соединены друг с другом электродами разной полярности, все пары солнечных элементов соединены параллельно между собой и последовательно с емкостью резонансного контура, солнечные элементы соединены оптически с источниками оптического излучения, плоскости солнечных элементов параллельны плоскости торцевой поверхности катушек индуктивности, а площадь каждого солнечного элемента равна или больше площади торцевой поверхности катушки индуктивности, источники оптического излучения соединены электрически с импульсным источником питания с регулируемой частотой 100 Гц - 100 кГц, все катушки индуктивности, соединенные последовательно между собой, n-парами солнечных элементов и с емкостью, образуют общий резонансный контур первичной обмотки резонансного высокочастотного трансформатора Тесла, каждая катушка индуктивности имеет дополнительную обмотку, все дополнительные обмотки всех катушек индуктивности соединены последовательно и образуют общую вторичную обмотку резонансного высокочастотного трансформатора Тесла, а выводы вторичной обмотки трансформатора Тесла соединены через выпрямитель блок или через понижающий резонансный трансформатор Тесла, выпрямитель и инвертор с нагрузкой.The technical result is achieved by the fact that in the device for amplifying electrical signals containing two groups of inductors installed in pairs with a gap in parallel planes coaxially opposite each other, connected in series with the capacitance and forming a resonant circuit and a device for periodically changing the parameters of the resonant circuit installed in the gap between each two inductors, the device is made in the form of n-pairs of solar cells, where n = 1, 2, 3 ... a natural series of numbers, solar cells in Each pair is connected to each other by electrodes of different polarity, all pairs of solar cells are connected in parallel with each other and in series with the capacitance of the resonant circuit, the solar cells are optically connected to optical radiation sources, the planes of the solar cells are parallel to the plane of the end surface of the inductors, and the area of each solar cell is or more than the area of the end surface of the inductor, the optical radiation sources are electrically connected to a pulse source power supply with an adjustable frequency of 100 Hz - 100 kHz, all inductors connected in series with each other, n-pairs of solar cells and a capacitance form a common resonant circuit of the primary winding of a Tesla resonant high-frequency transformer, each inductor has an additional winding, all additional windings all inductors are connected in series and form a common secondary winding of a Tesla resonant high-frequency transformer, and the terminals of the secondary winding of the transformer T weakly connected via a rectifier unit or through lowering the resonant Tesla transformer, rectifier and inverter to the load.
В варианте устройства каждые две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности имеют встроенные по оси кольцевые ферритовые сердечники, а источники света установлены с внешней стороны катушек индуктивности.In a variant of the device, every two coils installed in parallel with the gap of the inductance have axial ring ferrite cores built in along the axis, and light sources are mounted on the outside of the inductors.
В другом варианте устройства каждые две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности имеют общий незамкнутый ферритовый сердечник с зазором, размер которого равен зазору между катушками индуктивности, а источники света установлены в зазоре у торцевой части солнечных элементов.In another embodiment of the device, every two coaxially mounted in pairs with a gap inductance coils have a common open ferrite core with a gap whose size is equal to the gap between the inductors, and light sources are installed in the gap at the end of the solar cells.
Еще в одном варианте устройства каждая катушка индуктивности имеет встроенный по оси постоянный магнит.In yet another embodiment of the device, each inductor has a permanent magnet integrated along the axis.
В варианте устройства источники света выполнены в виде светодиодов.In an embodiment of the device, the light sources are made in the form of LEDs.
В другом варианте устройства источники света выполнены в виде люминесцентных автокатодных ламп с холодной эмиссией электронов.In another embodiment of the device, the light sources are made in the form of fluorescent autocathode lamps with cold emission of electrons.
Технический результат достигается также тем, что в устройстве усиления электрических сигналов, содержащем две группы катушек индуктивности, установленных попарно с зазором в параллельных плоскостях соосно напротив друг друга, соединенных последовательно с емкостью и образующих резонансный контур и прибор для периодического изменения параметров резонансного контура, установленный в зазоре между каждыми двумя катушками индуктивности, прибор выполнен в виде n-пар солнечных элементов, где n=1, 2, 3… натуральный ряд чисел, солнечные элементы в каждой паре соединены друг с другом электродами разной полярности, все пары солнечных элементов соединены параллельно между собой и последовательно с емкостью резонансного контура, солнечные элементы соединены оптически с источниками оптического излучения, плоскости солнечных элементов параллельны плоскости торцевой поверхности катушек индуктивности, а площадь каждого солнечного элемента равна или больше площади торцевой поверхности катушки индуктивности, источники оптического излучения соединены электрически с импульсным источником питания с регулируемой частотой 100 Гц - 00 кГц, все катушки индуктивности, соединенные последовательно между собой, с n-парами солнечных элементов и с емкостью, образуют общий резонансный контур, который соединен через второй резонансный контур, выпрямитель и инвертор с нагрузкойThe technical result is also achieved by the fact that in the device for amplifying electrical signals containing two groups of inductors installed in pairs with a gap in parallel planes coaxially opposite each other, connected in series with the capacitance and forming a resonant circuit and a device for periodically changing the parameters of the resonant circuit, installed in the gap between each two inductors, the device is made in the form of n-pairs of solar cells, where n = 1, 2, 3 ... a natural series of numbers, solar cells s in each pair are connected to each other by electrodes of different polarity, all pairs of solar cells are connected in parallel with each other and in series with the capacitance of the resonant circuit, the solar cells are optically connected to optical radiation sources, the planes of the solar cells are parallel to the plane of the end surface of the inductors, and the area of each solar element is equal to or greater than the area of the end surface of the inductor, the sources of optical radiation are electrically connected to a pulse and source of power supply with adjustable frequency of 100 Hz - 00 kHz, all inductor connected in series with each other, with the n-pairs of the solar cells with the capacity to form a common resonant circuit, which is connected via a second resonant circuit, a rectifier and a load inverter
В варианте устройства каждые две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности имеют встроенные по оси кольцевые ферритовые сердечники, а источники света установлены с внешней стороны катушек индуктивности.In a variant of the device, every two coils installed in parallel with the gap of the inductance have axial ring ferrite cores built in along the axis, and light sources are mounted on the outside of the inductors.
В другом варианте устройства каждые две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности имеют общий незамкнутый ферритовый сердечник с зазором, размер которого равен зазору между катушками индуктивности, а источники света установлены в зазоре у торцевой части солнечных элементов.In another embodiment of the device, every two coaxially mounted in pairs with a gap inductance coils have a common open ferrite core with a gap whose size is equal to the gap between the inductors, and light sources are installed in the gap at the end of the solar cells.
Еще в одном варианте устройства каждая катушка индуктивности имеет встроенный по оси постоянный магнит.In yet another embodiment of the device, each inductor has a permanent magnet integrated along the axis.
В варианте устройства источники света выполнены в виде светодиодов.In an embodiment of the device, the light sources are made in the form of LEDs.
В другом варианте устройства источники света выполнены в виде люминесцентных автокатодных ламп с холодной эмиссией электронов.In another embodiment of the device, the light sources are made in the form of fluorescent autocathode lamps with cold emission of electrons.
Технический результат достигается также тем, что в способе усиления электрических сигналов, включающем периодическое изменение параметров резонансного контура путем изменения энергии электромагнитного поля в установленных попарно и соосно катушках индуктивности резонансного контура и возбуждения электромагнитных колебаний в резонансном контуре, в зазоре между катушками индуктивности устанавливают пары замкнутых друг на друга электродами разной полярности солнечных элементов, пары солнечных элементов соединяют параллельно друг с другом и последовательно с емкостью резонансного контура, солнечные элементы освещают импульсным излучением с частотой 100 Гц - 100 кГц, возбуждают в катушках индуктивности и в солнечных элементах колебания электромагнитного поля, изменяют индуктивность резонансного контура с частотой fc, в два раза большей резонансной частоты f0 резонансного контура, fc=2 f0, возбужденные в резонансном контуре колебания преобразуют по напряжению в резонансном высокочастотном трансформаторе Тесла, передают электрические колебания на понижающий резонансный трансформатор Тесла, усиливают электрические колебания по току в резонансном контуре понижающего трансформатора Тесла и через выпрямитель и инвертор передают электрическую энергию в нагрузку.The technical result is also achieved by the fact that in the method of amplifying electrical signals, including periodically changing the parameters of the resonant circuit by changing the energy of the electromagnetic field in the coils of the resonance circuit installed in pairs and coaxially and exciting electromagnetic waves in the resonant circuit, pairs of closed to each other are set in the gap between the inductor coils on each other with electrodes of different polarity of solar cells, pairs of solar cells are connected in parallel with another and in series with the capacitance of the resonant circuit, the solar cells are illuminated by pulsed radiation with a frequency of 100 Hz - 100 kHz, excite electromagnetic field oscillations in the inductors and solar cells, change the inductance of the resonant circuit with a frequency f c , twice the resonant frequency f 0 of the resonant circuit, f c = 2 f 0 , the oscillations excited in the resonant circuit are converted by voltage in the Tesla resonant high-frequency transformer, and the electric oscillations are transmitted to the lowering resonance Tesla transformer, amplifies electrical current oscillations in the resonance circuit of the Tesla step-down transformer and transfers electric energy to the load through the rectifier and inverter.
В варианте способа в качестве первичной обмотки резонансного высокочастотного трансформатора Тесла используют катушки индуктивности резонансного контура.In a variant of the method, the inductance coils of the resonant circuit are used as the primary winding of a Tesla resonant high-frequency transformer.
В варианте способа установленные попарно соосно с зазором катушки индуктивности соединяют незамкнутым сердечником из ферромагнитного материала, а источники света устанавливают в зазоре у торцевой части солнечных элементов.In an embodiment of the method, coils installed in pairs coaxially with the gap of the inductance are connected by an open core made of ferromagnetic material, and light sources are installed in the gap at the end of the solar cells.
В варианте способа в качестве источников импульсного излучения используют высокочастотные источники света, например, светодиоды или автокатодные люминесцентные лампы.In a variant of the method, high-frequency light sources, for example, LEDs or self-cathode fluorescent lamps, are used as pulsed radiation sources.
Изобретение иллюстрируется фиг. 1, 2, 3, 4, 5.The invention is illustrated in FIG. 1, 2, 3, 4, 5.
На фиг. 1 представлена электрическая блок-схема устройства и способа усиления электрических сигналов с использованием солнечных элементов для изменения индуктивности и емкости в независимых резонансных контурах с двумя трансформаторами Тесла в каждом резонансном контуре.In FIG. 1 is an electrical block diagram of a device and method for amplifying electrical signals using solar cells to change the inductance and capacitance in independent resonant circuits with two Tesla transformers in each resonant circuit.
На фиг. 2 - электрическая блок-схема устройства и способа усиления электрических сигналов с использованием солнечных элементов для изменения индуктивности и емкости общего резонансного контура с двумя резонансными трансформаторами Тесла.In FIG. 2 is an electrical block diagram of a device and method for amplifying electrical signals using solar cells to change the inductance and capacitance of a common resonant circuit with two Tesla resonant transformers.
На фиг. 3 - электрическая блок-схема устройства и способа усиления электрических сигналов с использованием солнечных элементов для изменения 1 емкости и индуктивности общего резонансного контура с одним понижающим трансформатором Тесла.In FIG. 3 is an electrical block diagram of a device and method for amplifying electrical signals using solar cells to change 1 capacitance and inductance of a common resonant circuit with one Tesla step-down transformer.
На фиг. 4 - электрическая блок-схема устройства и способа усиления электрических сигналов с катушками индуктивности с кольцевыми ферритами и источниками света с внешней стороны катушек индуктивности.In FIG. 4 is an electrical block diagram of a device and method for amplifying electrical signals with inductors with ring ferrites and light sources from the outside of the inductors.
На фиг. 5 - электрическая блок-схема устройства и способа усиления электрических сигналов с общим незамкнутым сердечником для каждой пары катушек индуктивности и источниками света в торцевой части солнечных элементов.In FIG. 5 is an electrical block diagram of a device and method for amplifying electrical signals with a common open core for each pair of inductors and light sources at the end of the solar cells.
Устройство усиления электрических сигналов на фиг. 1 содержит две группы катушек индуктивности 1 и 2, установленных попарно с зазором 3 с торцевой поверхностью 4 в параллельных плоскостях соосно напротив друг друга, соединенных последовательно с емкостью 5 и образующих резонансный контур 6. Прибор 7 для периодического изменения параметров резонансного контура 6, установленный в зазоре 3 между каждыми двумя катушками индуктивности 1, 2 выполнен в виде одной пары солнечных элементов 8 и 9.The electrical signal amplification device of FIG. 1 contains two groups of
Каждая пара солнечных элементов 8 и 9 соединена последовательно с емкостью 5 резонансного контура 6, солнечные элементы 8 и 9 соединены оптически с источниками 10 оптического излучения и соединены электрически с импульсным источником питания 11 с регулируемой частотой 100 Гц - 100 кГц, катушки индуктивности 1, 2 попарно соединенные последовательно между собой и с емкостью 5, образуют резонансный контур 6 первичной обмотки 12 резонансного высокочастотного трансформатора Тесла 13, каждая катушка индуктивности 1, 2 имеет дополнительную обмотку 14, дополнительные обмотки 14 каждой катушки индуктивности 1, 2 образуют вторичную обмотку 15 резонансного высокочастотного трансформатора Тесла 13, выводы вторичной обмотки 15 трансформатора Тесла соединены через понижающий резонансный трансформатор Тесла 16, выпрямитель 17 и инвертор 18 с нагрузкой 19, все понижающие резонансные трансформаторы 16 присоединены к нагрузке 19 параллельно по постоянному току после выпрямителя 17 и инвертора 18.Each pair of
Солнечные элементы 8 и 9 выполнены из полупроводникового материала, например, кремния, который при отсутствии освещения прозрачен для магнитного поля катушек индуктивности 1 и 2. Для того, чтобы исключить экранирование магнитного поля металлическими электродами 20 и 21 солнечных элементов 8 и 9, электроды 20 и 21 выполнены в виде тонких полос шириной 100-200 мкм, которые размещены друг напротив друга на обоих сторонах солнечного элемента 8 и 9, при этом общая площадь электродов 20 и 21 на поверхности каждого солнечного элемента не превышает 5% площади солнечного элемента. Каждый солнечный элемент имеет р-n переход 22, обозначенный пунктирной линией.The
Для того, чтобы обеспечить экранирование магнитного поля катушек индуктивности при освещении солнечных элементов, площадь каждого солнечного элемента 8 и 9 должна быть больше площади торцевой поверхности 4 катушек индуктивности 1 и 2.In order to provide shielding of the magnetic field of the inductors when illuminating solar cells, the area of each
Солнечные элементы 8 и 9 в каждой паре соединены перемычками 23 и 24 друг с другом электродами 20 и 21 разной полярности
На фиг. 2 все катушки индуктивности 1, 2, соединенные последовательно с парами скоммутированных электродами разной полярности солнечных элементов 8 и 9 аналогично фиг. 1 и с емкостью 25, образуют общий резонансный контур 26 первичной обмотки 27 резонансного высокочастотного трансформатора Тесла 28, каждая катушка индуктивности 1, 2 имеет дополнительную обмотку 29, все дополнительные обмотки 29 всех катушек индуктивности 1, 2 соединены последовательно и образуют общую вторичную обмотку 30 резонансного высокочастотного трансформатора Тесла 28, а выводы вторичной обмотки 30 соединены через понижающий резонансный трансформатор Тесла 31, выпрямитель 32 и инвертор 33 с нагрузкой 34.In FIG. 2 all
На фиг. 3 все катушки индуктивности 1, 2 соединены последовательно между собой и с парами скоммутированных электродами разной полярности аналогично фиг. 1 солнечных элементов 8 и 9 и с емкостью 25, образуют общий резонансный контур 35, который соединен однопроводниковой линией 36 со вторым резонансным контуром 37 и через выпрямитель 38 и инвертор 39 с нагрузкой 40.In FIG. 3, all
На фиг. 4 каждые две установленные соосно попарно с зазором катушки индуктивности 1, 2 имеют встроенные по оси кольцевые ферритовые сердечники 40, а источники света 10 установлены на оси симметрично с наружной стороны 41 катушек индуктивности 1 и 2.In FIG. 4 every two coaxially mounted in pairs with a
На фиг. 5 каждые две установленные соосно попарно с зазором 3 катушки индуктивности 1, 2 имеют общий незамкнутый ферритовый сердечник 42 с зазором, размер которого равен зазору 3 между катушками индуктивности 1 и 2, а источник света 10 установлен в зазоре 3 у торцевой части 43 солнечных элементов 8 и 9.In FIG. 5 every two coaxially mounted in pairs with a
Способ усиления электрических сигналов реализуется следующим образом.A method of amplifying electrical signals is implemented as follows.
Устанавливают попарно и соосно катушки индуктивности и соединяют их последовательно с емкостью 5 резонансного контура 34 (фиг. 1). Для одновременного изменения индуктивности и емкости резонансного контура в зазоре 3 между катушками индуктивности 1, устанавливают, по крайней мере, одну пару солнечных элементов 8 и 9 замкнутых друг на друга электродами разной полярности 20 и 21, солнечные элементы 8 и 9 соединяют последовательно с емкостью 5 резонансного контура 6, солнечные элементы 8 и 9 освещают импульсным излучением с частотой 100 Гц - 100 кГц, возбуждают в катушках индуктивности 1, 2 и в солнечных элементах 8 и 9 колебания электромагнитного поля, изменяют индуктивность и емкость резонансного контура 6, с частотой fc, в два раза большей резонансной частоты f0 резонансного контура, fc=2 f0, возбужденные в резонансном контуре 6 колебания усиливают по напряжению в резонансном высокочастотном трансформаторе Тесла 13, передают электрические колебания на понижающий резонансный трансформатор Тесла 16, возбуждают электрические колебания в резонансном контуре понижающего трансформатора Тесла 16 и через выпрямитель 17 и инвертор 18 передают электрическую энергию в нагрузку 19.Install the inductors in pairs and coaxially and connect them in series with the
При освещении солнечных элементов 8 и 9 по всей площади солнечных элементов фототок солнечных элементов создает собственное магнитное поле и экранирует магнитное поле катушек индуктивности 1, 2, при этом энергия магнитного поля катушек индуктивности изменяется, что эквивалентно уменьшению индуктивности катушек индуктивности 1, 2. Изменение индуктивности резонансного контура 6 соответствует введению в цель резонансного контура 6 переменной индуктивности. Общая индуктивность резонансного контура изменяется от L1+L2 до L1+L2-ΔL.When illuminating
Емкость солнечного элемента 8 и 9 с р-n переходом 22 складывается из зарядной (барьерной) емкости и диффузной емкости.The capacity of the
Зарядная (барьерная) емкость обусловлена нескомпенсированным зарядом ионизированных атомов примеси, сосредоточенным по обе стороны от границ р-n перехода 22. Эти объемные заряды неподвижны и не участвуют в процессе протекания тока. Они создают электрическое поле перехода. Зарядная (барьерная) емкость составляет 10-100 пикофарад.The charging (barrier) capacitance is due to the uncompensated charge of ionized impurity atoms concentrated on both sides of the boundaries of the
Диффузионная емкость солнечного элемента 8 и 9 обусловлена изменением величины объемного заряда, вызванного изменением прямого напряжения и инжекцией неосновных носителей через область p-n перехода 22. В результате в n-базе возникает объемный заряд дырок, который практически мгновенно (за несколько наносекунд) компенсируется зарядом собственных подошедших к дыркам электронов. Диффузионная емкость составляет сотни -тысячи пикофарад. При прямом напряжении на p-n переходе 22 общая емкость определяется в основном диффузионной емкостью. При освещении солнечного элемента через p-n переход 22 протекает ток утечки в прямом направлении, при этом емкость солнечного элемента увеличивается в 5-10 раз.The diffusion capacity of the
При освещении солнечных элементов 8 и 9 импульсными источниками света 10 магнитное поле импульсных фототоков солнечных элементов 8 и 9 вызывает изменение энергии магнитного поля и индуктивности катушек индуктивности 1 и 2.When illuminating the
При выключении освещения солнечных элементов 8 эффективная самоиндукция катушек индуктивности 1 и 2 становится максимальной. Изменение индуктивности резонансного контура 6 приводит к параметрическому возбуждению электромагнитных колебаний.When you turn off the lighting of
Одновременно происходит изменение диффузионной емкости p-n переходов 22 солнечных элементов 8 и 9 при прямом смещении. Таким образом, при импульсном освещении солнечных элементов одновременно изменяются два параметра резонансного контура 6: емкость и индуктивность. При частоте импульсного освещения fc в 2 раза превращающей резонансную частоту f0 резонансного контура, происходит параметрическое возбуждение и усиление электрических сигналов, связанных с тепловым возбуждением электронов в элементах контура и наличием наведенных токов от электронного смога, связанного с наличием естественных и искусственных полей в окружающем пространстве. В проводниках и в катушках 1, 2 резонансного контура 6 существуют хаотичные флуктации электронов, энергия и амплитуда колебаний которых пропорциональна температуре окружающей среды. Как показывает теория и опыт, в резонансном контуре 6 постоянно циркулируют беспорядочные, непрерывно меняющие свое направление, частоту и величину очень слабые флуктуационные токи величиной 10-12-10-10 А, наведенные теплом окружающей среды, магнитным полем Земли, атмосферными разрядами, электрическими устройствами, радиоволнами. Параметрический резонансный усилитель мощности усиливает эти электрические колебания, что приводит к увеличению мощности в цепи.At the same time, the diffusion capacitance pn of the
Если частота f изменений параметров резонансного контура 6 в 2 раза превосходит резонансную частоту fo, происходит усиление энергии колебаний и напряжения на катушках индуктивности 1 и 2. Трансформатор Тесла 8 усиливает электрические колебания по напряжению и передает их на высоковольтную обмотку 15 понижающего трансформатора Тесла 16, у которого низковольтная обмотка 17 с емкостью 18 настроена на резонансную частоту fo. Электрическую энергию с трансформатора Тесла 16 передают в выпрямитель 17, преобразуют по частоте в инверторе 18 и передают в нагрузку 19.If the frequency f of changes in the parameters of the resonant circuit 6 is 2 times higher than the resonant frequency f o , the energy of the oscillations and the voltage on the
Изменение частоты fc осуществляют путем регулирования частоты импульсов освещения источников оптического излучения 9 с помощью импульсного источника питания 11.The change in the frequency f c is carried out by adjusting the frequency of the pulses of illumination of the
Пример выполнения устройства и способа усиления электрических сигналов.An example implementation of the device and method for amplifying electrical signals.
Каждая катушка индуктивности 1, 2 (фиг. 1) диаметром 100 мм, длиной 180 мм имеет 15 витков изолированного медного провода диаметром 10 мм, намотанных на кольцевом ферритовом сердечнике 40 (фиг. 4). Зазор 3 между катушками индуктивности 1, 2 составляет 20 мм, размеры солнечных элементов 125×125 мм, количество солнечных элементов 8 и 9 - 2, толщина каждого солнечного элемента с электродами 20 и 21 - 1,5 мм. Два источника света 10 на основе светодиодов общей электрической мощности 100 Вт установлены с наружной стороны 40 катушек индуктивности 1 и 2 и присоединены параллельно к импульсному источнику питания 11. Кремниевые солнечные элементы 8 и 9 установлены осесимметрично с катушками индуктивности 1 и 2. Освещение солнечных элементов 8 и 9 от источников света 11 осуществляют через внутреннюю полость катушек индуктивности 1, 2 с наружной стороны.Each
Каждая катушка индуктивности 1, 2 имеет дополнительную обмотку 14 с числом витков 100 с образованием вторичной обмотки 15 резонансного трансформатора Тесла 13.Each
Катушки индуктивности 1 и 2 соединены между собой попарно последовательно с образованием общей первичной обмотки 12 трансформатора Тесла 13 и с емкостью 5 и с парой солнечных элементов 8 и 9 с образованием резонансного контура 6 с резонансной частотой fo=1 кГц. Дополнительные обмотки 14 катушек индуктивности соединены между собой последовательно и образуют общую вторичную обмотку 15 трансформатора Тесла 13.
Фототок солнечного элемента 8 и 9 составляет в импульсном режиме 8 А при освещенности 0,5 Вт/см2.The photocurrent of the
Напряжение на входе понижающего трансформатора Тесла 16 составляет 10 кВ, выпрямленное напряжение на выпрямителе 19-500 В, напряжение на трехфазном инверторе 20 - 230/380 В, частота 50 Гц, электрическая мощность 5 кВт.The voltage at the input of the
Устройство усиления электрических сигналов имеет простую конструкцию, большую мощность при изменении нагрузки, устойчиво к коротким замыканиям и может использоваться для питания радиостанций, в технологиях сварки, а также в качестве компактного высокочастотного источника питания.The electric signal amplification device has a simple design, high power when the load changes, is resistant to short circuits and can be used to power radio stations, in welding technologies, and also as a compact high-frequency power source.
Claims (36)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015146669A RU2622845C2 (en) | 2015-10-29 | 2015-10-29 | Device and method of electric signals amplification (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015146669A RU2622845C2 (en) | 2015-10-29 | 2015-10-29 | Device and method of electric signals amplification (versions) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015146669A RU2015146669A (en) | 2017-05-05 |
RU2622845C2 true RU2622845C2 (en) | 2017-06-20 |
Family
ID=58698107
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015146669A RU2622845C2 (en) | 2015-10-29 | 2015-10-29 | Device and method of electric signals amplification (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2622845C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2656975C1 (en) * | 2017-04-14 | 2018-06-07 | Дмитрий Семенович Стребков | Resonant power amplifier and method of strengthening electrical oscillations in it |
RU2684510C1 (en) * | 2018-04-16 | 2019-04-09 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Automatic signals amplification circuit |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4609879A (en) * | 1982-07-20 | 1986-09-02 | Gerhard Flachenecker | Circuitry for a selective push-pull amplifier |
RU2201001C2 (en) * | 2000-04-20 | 2003-03-20 | Гусев Петр Геннадьевич | Magnetic flux amplifier and power devices built around it |
RU2462842C2 (en) * | 2006-11-10 | 2012-09-27 | Филипс Солид-Стейт Лайтинг Солюшнз, Инк. | Control methods and device of in-series connected light-emitting diodes (led) |
RU2517378C1 (en) * | 2012-10-17 | 2014-05-27 | Дмитрий Семенович Стребков | Resonance power amplifier |
-
2015
- 2015-10-29 RU RU2015146669A patent/RU2622845C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4609879A (en) * | 1982-07-20 | 1986-09-02 | Gerhard Flachenecker | Circuitry for a selective push-pull amplifier |
RU2201001C2 (en) * | 2000-04-20 | 2003-03-20 | Гусев Петр Геннадьевич | Magnetic flux amplifier and power devices built around it |
RU2462842C2 (en) * | 2006-11-10 | 2012-09-27 | Филипс Солид-Стейт Лайтинг Солюшнз, Инк. | Control methods and device of in-series connected light-emitting diodes (led) |
RU2517378C1 (en) * | 2012-10-17 | 2014-05-27 | Дмитрий Семенович Стребков | Resonance power amplifier |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2656975C1 (en) * | 2017-04-14 | 2018-06-07 | Дмитрий Семенович Стребков | Resonant power amplifier and method of strengthening electrical oscillations in it |
RU2684510C1 (en) * | 2018-04-16 | 2019-04-09 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Automatic signals amplification circuit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015146669A (en) | 2017-05-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7839254B2 (en) | Transformer with high voltage isolation | |
RU2659859C2 (en) | Compact high voltage radio frequency generator using a self-resonant inductor | |
CN107124810B (en) | A kind of DBD high-frequency bipolar millimicrosecond pulse generator based on magnetic compression | |
Guarnieri | Who invented the transformer?[historical] | |
RU2622845C2 (en) | Device and method of electric signals amplification (versions) | |
RU2622844C1 (en) | Resonant parametric oscillator and method of electrical excitation of oscillations in parametric resonance generator | |
RU2622847C2 (en) | Strebkov's device and method of electric signal amplification (versions) | |
RU2598688C1 (en) | Parametric resonance generator | |
Qiu et al. | Stray parameters in a novel solid state pulsed power modulator | |
RU2601144C1 (en) | Electrical signals amplification device and method (versions) | |
US3654542A (en) | Device for simultaneously controlling interconnect semiconductor arrangements | |
KR102020633B1 (en) | Transformer, generator and apparatus for generating x-ray using the same | |
US10083789B2 (en) | Apparatus for reducing a magnetic unidirectional flux component in the core of a transformer | |
CN104851575B (en) | A kind of pulse transformer | |
Jeong et al. | A study on optimization of compact high-voltage generator based on magnetic-core Tesla transformer | |
RU2645222C2 (en) | Device and method of electric signals amplification | |
US2814737A (en) | Magnetic pulse doubling circuit | |
RU120519U1 (en) | SECONDARY POWER SUPPLY WITH POWER TAKE-OFF FROM PHASE WIRE OF HIGH-VOLTAGE INDUSTRIAL FREQUENCY LINE | |
RU2013136408A (en) | METHOD FOR HAZARDOUS CONDUCTING OBJECTIVES BY REGULATING THE DAMAGE CURRENT AND THE DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
da Silva et al. | Analysis of losses in the core of an electrodeless fluorescent lamp | |
RU189077U1 (en) | Cascade Power Transformer | |
EP1477996A1 (en) | Three phase choke coil with reduced emission of electromagnetic energy in the environment | |
RU59909U1 (en) | AC GENERATOR IN Inductance Coil | |
Beaudoin et al. | Progress in developing a high efficiency IOT for ionospheric heating | |
RU2656975C1 (en) | Resonant power amplifier and method of strengthening electrical oscillations in it |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171030 |