SU1606968A1 - Пьезополупроводниковый преобразователь с регулировкой выходного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вторичным источникам питани  и может быть использовано при создании высоковольтных источников, предназначенных, например, дл  управлени  датчиками потоков зар женных частиц, таких как ионные ловушки, спектрометры. Цель изобретени  - расширение области применени  за счет расширени  динамического диапазона регулировки выходного напр жени , облегчени  запуска и повышение устойчивости работы при возбуждающих воздействи х и на кра х диапазона. Указанна  цель достигаетс  тем, что в преобразователь, содержащий последовательно соединенные регул тор 1, первый 2 и второй 3 усилители, пьезотрансформатор 4, выпр митель 5, цепь обратной св зи 6, введены перестраиваемый колебательный контур с частотным дискриминатором 7, компаратор 8, усилитель автоматической подстройки частоты 9. 1 ил.

Description

Вход

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано при создании высоковольт1Ш1х источников питани , предназначенных, напри- мер, дл  управлени  датчиками потоков зар женных частиц, таких как ионные ловушки, спектрометры.

Целью изобретени   вл етс  расширение области применени  устройства за счет расширени  динамического дрг апазона регулировки выходного напр жени , облегчени  запуска и повьше- ние устойчивости работы при возбуждающих воздействи х и на кра х дина- мического диапазона.

На чертеже представлена структурна  схема пьёзополупроводникового преобразовател  с регулировкой выходного напр жени .

Преобразователь содержит последовательно соединенные регул тор 1, усилитель 2, второй усилитель 3, пьезо- трансформатор 4, выпр митель 5, цепь 6 обратной св зи, соединенную с уп- равл ющим входом регул тора, выход которого подключен к входному выводу устройства, причем выход вьтр мите,п  подключен к выходному выводу устройства , а между выходом электрода обра ной св зи пьезотрансформатора 4 и вторым входом второго усилител  3 включены последовательно.соединенные перестраиваемый колебательный контур с частотным дискриминатором 7 и компаратор 8, причем выход частотного дискриминатора соединен с усилителем 9 автоматической подстройки частоты , а выход последнего - с часто- тозадаюащм элементом колебательного контура.

Устройство работает следутощим образом

Автогенератор, содержащий компаратор 8, второй усилитель 3, пьезотран форматор 4, перестраиваемый колебательный контур с частотным дискриминатором 7 и усилитель 9 автоматической подстройки частоты, возбуждаетс  на резонансной частоте пьезотранс- форматора после включени  питани . Цепь положительной обратной св зи с эл ектрода обратной св зи пьезотрансформатора 4 на вход второго усилител  3 содержит перестраиваемый колебательный контур с частотным дискриминатором 7 и компаратор В, имеющий усиление по посто нног-ог току, измер емое сотн ми тыс ч единиц в худшем

5

0

5 о 0

5 Q

5

случае. Благодар  нaJШчию компаратора 8 с достаточно большим коэффициентом усилени , малейшие механические воздействи  на пьезотрансформатор 4 или плавное изменение напр жени  питани  второго усилител  3, которое возника ет при вс ком изменении выходного напр жени  устройства благодар  действию регул тора 1 с усилителем 2, вызывает переключение компаратора 8, Этот скачок напр жени  с компаратора 8 поступает на вход, второго усилител  3 и далее на пьезотрансформатор 4,

В пьезотрансформаторе возникают свободные колебани  с его резонансной частотой, через цепь положитапькой обратной св зи поступают на второй усилитель, работающий всегда в импульсном режиме, что повьщ1ает его коэффициент полезного действи . Таким образом , автогенератор возбуждаетс  не только благодар  импульсу после включени  питани , но и в случае, если его колебани  по какой-либо причине прекрат тс , запуск устройства происходит после устранени  причины срыва. Перестраивае1-1ый колебательный контур за счет того, что при отсутствии сигнала с пьезотрансформатора автоматическа  подстройка частоты не действует , в момент после включени  питани  устройства или в случае срыва колебавши настроен вблизи резонансной частоты пьезотрансформатора и отфильтровывает рабочую гармонику, предотвраща  возбуждение схемы на паразитнь Х гармониках . Полоса пропускани  колебательного контура (за счет его более низкой добротности) намного шире, чем диапазон возможных изменений резонансной частоты неработающего пьезотрансформатора под действием температурных факторов, поэтому колебательный контур Не вносит затухани  в цепь положительной обратной св зи и это также облегчает запуск устройства

Компаратор 8 формирует пр моугольные импульсы посто нной амплитуды, фронты которых соответствуют моментам времени, когда напр жение с электрода обратной св зи пьезотрансформатора становитс  равным нулю, дл  случа , если колебательный контур настроен на частоту резонанса пьезотрансформатора , чем. и обеспечиваетс  необходимое условие баланса фаз. Благодар  наличию ко шаратора с достаточно большим коэффициентом усилени  и посто

 нной амплитудой выходного напр жени необходимый баланс амплитуд обеспечиваетс  и в случае достаточно низг кого напр жени  возбуждени  пьеэо- трансформатора, что соответствует и достаточно низкому выходному напр жению устройства. Значительные температурные изменени  резонансной .частоты пьезотрансформатора при этом не способны привести к нарушению баланса фаз в автогенераторной схеме, что объ сн етс  достаточно низкой добротностью перестраиваемого колебательного контура по сравнению с добротностью пьезотрансформатора.

Таким образом, нали ие колебательного контура и компаратора обеспечивает расширение нижней границы дина1606968

ка  подстройка частоты указанного пе- растраиваемого колебательного контура осуществл етс  следукнцим образом. Частотный дискриминатор выполнен с использованием в качестве частотоза- дающего элемента указанного колебательного контура. При работе устройства на выходе дискриминатора присутствует сигнал ошибки, завис щий от знака и величины расстройки указанного контура от резонансной частоты пьезотрансформатора. Сигнал ошибки усштиваетс  усилителем 9 автоматической подстройки частоты и воздействует на частотозадающий элемент указанного контура, уменьша  расстройку по час- .тоте до приемпемой как угодно малой величины. Пр.1 этом колебател1зный кон

мического диапазона регулировки выход-20 тур не вносит значительного сдвига

ного напр жени , Дп  расширени  верхней границы динамического диапазона колебательный контур выполнен перестраиваемым и как одно целое с частотным дискриминатором, образу  элемент 7 структурной схемы. В схему введен усилитель 9 автоматической постройки частоты. При работе пьезотрансформатора с большими амплитудами возбуж,цающего напр жени  и при наличии нагрузки про вл етс  зависимость резонансной частоты пьезотрансформатора от вли ни  обоих этих факторов. В этом случае при попытке получить от устройства максимальное выходное напр жение без применени  автоматической подстройки частоты резонансна  частота пьезотрансформатора оказываетс  достаточно далеко расположенной от резонансной частоты колебательного контура, как и от резонансной частоты пьезотрансформато,- ра, соответствующей моменту запуска устройства, При этом фазовый сдвиг, создаваемый колебательным контуром, оказывает существенное вли ние на баланс фаз в автогенераторе и дальнейшего увеличени  амплитуды колебаний пьезотрансформатора не происходит в результате нарушени  баланса фаз в автогенераторе. Предварите/1ьна  настройка контура на частоту, соответствующую резонансной частоте пьезотрансформатора при максимальном напр жении возбуждени , привела бы к нарушению баланса фаз при малых выходных напр жени х и к трудности запуска устройства. Примененна  в предлагаемом устройстве автоматичес

фаз в сигнал обратной св зи. Таким образом , введение автоматической подстройки частоты колебательного контура на частоту резонанса пьезотрансформатора расшир ет верхнюю границу диапазона выходных напр жений устройства .

2$ j,

Claims (1)

1. 30 Формула изобретени 

   Пьезополупроводниковый преобразователь с регулировкой выходного напр жени , содержашлй последовательно сое

   диненные регул тор, первый и второй усилители, пьезотрансформатор, выпр митель и цепь обратной св зи, выходом соединенную с управл ющим входом регул тора , вход которого подключен к входному выводу, причем выход выпр мител  подключен к выходному выводу, отличающийс  тем, что, с целью расширени  области применени  преобразовател  путем обеспечени  расширени  динамического диапазона регулировки выходного напр жени , облегчени  запуска и повышени  устойчивости работы при возбуждающих воздействи х и на кра х динамического диапазона , в него введены перестраиваемый колебательный контур с частотным дискриминатором , компаратор и усилитель автоматической подстройки частоты, причем перестраиваемый колебательный контур с частотным дискриминатором входом подключен к электроду обратной св зи пьезотрансформатора, первым выходом - к входу компаратора, вторым выходам - к входу усилител  автомати7 16069688

   ческой подстройки частоты, выход ко-тура с частотным дискриминатором,

   торого соединен с управл ющим входомпри этом выход компаратора соединен

   перестраиваемого колебательного кон-с вторым входом второго усилител .