SU1725342A1 - Пьезоэлектрический преобразователь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к преобразовательной тех- нике,и может быть использовано в источниках вторичного электропитани . Цель изобретени  - упрощение и повышение КПД. Эффект обусловлен возможностью подключени  к электродам 4 и 5 возбудител  генератора пьезотрансформатора 1 нулевого выпр мител  на диодах. Дл  создани  нулевой точки использовано включение LC-контура между выходными выводами. В контуре дроссели 6 и 7 соединены последовательно , их точка соединени  образует нулевой вывод дл  подключени  нагрузки. Каждый из дросселей 6 и 7 зашунтирован своим конденсатором 8 и 9. Кроме того; предлагаетс  вариант устройства дл  питани  двух нагрузок 15 и 16 разнопол рным напр жением . Дл  этого диоды 11 и 14 по отноше- нию к электродам 4 и 5 включены разнопол рно. Данна  схема позвол ет также получать напр жение на нагрузках 15 и 16 не только различных пол рностей, но и различных величин. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Description

w

L

v|

Ю

сл

CJ

Јь

N5

s

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к преобразовательной технике , и может быть использовано в источниках вторичного электропитани .

Известный пьезоэлектрический преоб- разователь, содержащий пьезотрансформа- тор, генератор которого через согласующий LC-контур подключен к мостовому выпр мителю .

Недостатком его  вл етс  включение дроссел  согласующего LC-контура последовательно с нагрузкой, что предполагает применение в качестве выпр мител  диодного моста, усложн ющего схему. Необходимость применени  диодного моста вызвана тем, что выходное сопротивление пьезотрансформатора (ПТ) носит емкостной характер, следовательно, через ПТ не может протекать посто нный ток. Применение мостового выпр мител  снижает КПД преоб- разовател , так как ток нагрузки каждый полупериод работы выпр мител  протекает через два последовательно включенных диода . При этом пр мое падение напр жени  на диодах выпр мител  увеличиваетс  в два раза по сравнению с известными схемами выпр мителей, содержащими два диода (с 0,6-1,2 В до 1,2-2,4 В), а снижение КПД при токах нагрузки 0,3-0,5 А и выходной мощности П Н 5 Вт дости гает 12%.

Цель изобретени  - упрощение устройства и повышение КПД.

Эта цель достигаетс  тем, что в пьезоэлектрическом преобразователе, содержащем пьезотрансформатор, возбудитель которого образует два входных вывода, а генератор образует два выходных вывода, а также два конденсатора и два дроссел , которые соединены последовательно и включены между двум  выходными вывода- ми, точка их соединени  образует третий выходной вывод, а каждый из дросселей шунтирован своим конденсатором.

Кроме того, с дополнительной целью получени  выпр мленного напр жени , к указанным двум выходным выводам подключен нулевой выпр митель, средн   точка которого образована третьим выходным выводом.

С дополнительной целью обеспечени  питанием двух нагрузок разнопол рным напр жением , к указанным двум выходным выводам подключены разнопол рные выводы по одному диоду, каждый из которых свободным выводом соединен с соответствующей нагрузкой, обе нагрузки заземлены и соединены с третьим выходным выводом.

На фиг. 1 приведена принципиальна  схема пьезоэлектрического преобразовател  при подключении к его выводам нулевого выпр мител ; на фиг. 2 - то же, при подключении к его выводам разнопол рных диодов дл  питани  двух нагрузок.

Преобразователь содержит ПТ 1 с электродами 2-5 возбудител  и генератора соответственно . Электроды 2 и 3 возбудител  образуют два входных вывода, электроды 4 и 5 генератора образуют два выходных вывода . Два дроссел  6 и 7 соединены последовательно . При этом каждый из них шунтирован своим конденсатором: дроссель 6 - конденсатором 8, дроссель 7 - конденсатором 9. Цепочка дросселей 6 и 7 включена между выводами 4 и 5, а точка их соединени  образует третий выходной вывод 10. К выводам 4 и 5 подключен нулевой выпр митель на диодах 11 и 12, средн   точка которого образована третьим выходным выводом 10, Нагрузка 13 включена между выводом 10 и объединенными электродами диодов 11 и 12.

Преобразователь по фиг. 2 отличаетс  тем, что диод 14 подключен к выводу 5 раз- нопол рно по отношению к диоду 11 дл  получени  на нагрузках 15 и 16 напр жени  различной пол рности, при этом свободные выводы нагрузок 15 и 16 соединены с третьим выходным выводом 10 и заземлены.

Преобразователь работает следующим образом.

При подаче переменного напр жени  на электроды 2 и 3 возбудител  ПТ 1 на электродах 4 и 5 генератора ПТ по вл етс  трансформированное по величине электрическое напр жение. Это переменное напр жение с электродов 4 и 5 генератора ПТ 1 подаетс  на согласующий LC-контур, образованный конденсаторами 8 и 9 и дроссел ми 6 и 7, и далее - на два диода 11 и 12. При этом, когда на электроде 4 ПТ 1 положительное напр жение, а на электроде 5 - отрицательное , ток протекает от электрода 4 ПТ 1 через открытый диод 11, сопротивление нагрузки 13 и дроссель 7 к электроду 5 ПТ 1. При изменении пол рности напр жени  на электродах 4 и 5 генератора ПТ 1 ток протекает от электрода 5 ПТ 1 через открытый диод 12, сопротивление нагрузки 13 и дроссель 6 к электроду 4 ПТ 1. После достижени  максимума выходного напр жени  пьезотрансформатора и до момента прохождени  его значени  через нуль энерги , запасенна  в контуре, передаетс  через открытый диод (11 или 12 - в зависимости от пол рности напр жени  на электродах 4 и 5 генератора ПТ 1) в нагрузку 13, обеспечива  передачу последней большего тока, чем контур потребл ет от ПТ, что равнозначно согласованному режиму работы ПТ.

. Таким образом, в предлагаемом ПН в оба полупериода работы ток через нагрузку протекает в одном направлении, следовательно , осуществл етс  двухполупериод- ное выпр мление выходного напр жени  ПТ. Конденсаторы 8 и 9 согласующего LC- конутра примен ютс  дл  подстройки этого контура под рабочую частоту ПТ, так как возможности подстройки дроссел ми 6 и 7 ограничены узким диапазоном индуктивно- стей серийно выпускаемых дросселей.

Использование в за вл емом ПН в качестве выпр мител  двух встречно включенных диодов, подсоединенных параллельно согласующему LC-контуру, в сочетании с его последовательно соединенными дроссел ми , включенными параллельно электродам генератора ПТ, а также включение нагрузки между общей точкой соединени  упом нутых частей дроссел  и общей точкой соеди- нени  диодов выпр мител , позволило осуществить двухполупериодное выпр мление выходного напр жени  ПТ только двум  диодами, чем достигнута цель предполагаемого изобретени  - упрощение схе- мы ПН и повышение его КПД.

Работа преобразовател  по фиг. 2 отличаетс  тем, что при подаче переменного напр жени  на электроды 2 и 3 возбудител  ПТ 1 на электродах 4 и 5 генератора ПТ 1 по вл етс  трансформирование по величине электрическое напр жение. Это переменное напр жение с электродов 4 и 5 генератора ПТ 1 подаетс  на согласующий LC-контур, образованный конденсаторами 8 и 9 и дроссел ми 6 и 7, и далее - на два последовательно включенныхдиода 11 и 14. При этом, когда на электроде 4 ПТ 1 положительное напр жение, а на электроде 5 ПТ 1 - отрицательное, ток протекает через от- крытый диод 11, обе нагрузки 15 и 16 и далее через открытый диод 14 - к электроду 5 ПТ 1. При этом выходное напр жение на нагрузках 15 и 16 относительно их общей точки соединени  имеет противоположную пол рность (+ивых).

При изменении пол рности напр жени  на электродах 4 и 5 генератора ПТ 1 на обратную диоды 11 и 14 оказываютс  закрытыми и ток через нагрузки 15 и 16 не проте- кает. В этот полупериод работы схемы происходит накопление энергии в согласующем LC-контуре.

Следует отметить, что в преобразователе по фиг. 2 возможно обеспечить согласованный дл  ПТ режим при работе на неодинаковые нагрузки 15 и 16 или, что равнозначно , получать несимметричные напр жени  относительно общей (заземленной) точки, В этом случае режим работы ПТ дл  каждой из нагрузок 15 или 16 обеспечиваетс  соответствующим выбором частей LC- контура: дросселей 6 и 7 и конденсаторов 8 и 9. В рабочем цикле кажда  часть этого контура оказываетс  подключенной через открытые диоды 11 и 14 к своей нагрузке 15 и 16, соответственно.

Выходное напр жение относительно общей точки соединени  неодинаковых нагрузок 15 и 16 оказываетс  несимметричным (т.е. абсолютные значени  напр жени  +Квых и -ивых различны), что часто необходимо в радиоэлектронной аппаратуре.

Изобретение может найти применение в маломощных (3-10 Вт) низковольтных источниках питани  с двухпол рным выходным напр жением в диапазоне 5-12 В.

Claims (3)

1.Пьезоэлектрический преобразователь , содержащий пьезотрансформатор, возбудитель которого образует два входных вывода, а генератор образует два выходных вывода, а также два конденсатора и два дроссел , отличающийс  тем, что, с целью упрощени  и повышени  КПД, два дроссел  соединены последовательно и включены между двум  выходными выводами , точка их соединени  образует третий выходной вывод, а каждый из дросселей шунтирован своим конденсатором,

2.Преобразователь по п. 1, о т л и ч a torn , и и с   тем, что, с целью получени  выпр мленного напр жени , к указанным двум выходным выводам подключен нулевой выпр митель, средн   точка которого образована третьим выходным выводом.

3.Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что, с целью обеспечени  питанием двух нагрузок разнопол рным напр жением , к указанным двум выходным выводам подключены разнопол рными выводами по одному диоду, каждый из которых свободным выводом соединен с соответствующей нагрузкой, обе нагрузки заземлены и соединены с третьим выходным выводом.