Способ управления выходным напряжением в пьезополупроводниковом преобразователе Советский патент 1979 года по МПК H01L41/00 H03H7/10 

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЫХОДНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ

В ПЬЕЗОПОЛУПРОВОДНИКСНОМ ПРЕОБРАЗСВАТЕЛЕ жению нагрузки, элементы 8, 9 и образуемые посредством их связи могут отсутствовать (показаны на фиг. 1 пунктиром). Элемент 3 инвариантной связи по управлению соединен с выходом элемента 10 функциональной токовой обратной связи; вход элемента 10 подключен к датчику тока нагрузки. Элемент 3 в простейшем случае представляет сббой управляемый транзистор,-изменяющий напряжение управления на управляющей секции ПЭТ, управляющее напряжение с элемента может подаваться и на секцию возбуждения ПЭТ, конденсатор С в этом случае выполняет функции блоки руКзйёго конденсатора, кондуктивно развязывающего цепи по постоянному и переменному току. Работа пьезополупроводникового преобразователя осуществляется следующим образом. При отсутствии инвариантной связи по управлению и действии сильных возмущений со стороны сети питания, пропорционально изменению напряжения сети Uc, изменяется напряжение возбуждения ПЭТ UBX и соответственно изменяется выходное напряжение ПЭТ и нагрузки (фиг. 2). При этом в случае неизменной нагрузки Ru RHH const рабочая точка О перемещается из точки О в точку 0) или ft. При действии сильных возмущений со стороны нагрузки (ее изменении в широких пределах) рабочая точка О, при неизменном напряжении сети Uc UcH const, перемещается из точки О в точку (У или О. При этом , как и в первом случае, возможны значительные изменения выходного напряжения VtM и определенные изменения резонансной частоты ПЭТ fp (фиг. 2, 3). Введение инвариантной связи по управлению позволяет стабилизировать выходное напряжение Увыл, что базируется на .свойстве ПЭТ изменять параметры UBMX (fp, ABWX ) под дейсгвйем Uy (фиг. 3). При этом, в случае изменения напряжения сети Uc на выходе элемента 3, пропорционально увеличению (уменьщению) Uc увеличивается (уменьшается) управляющее напряжение Uy. Например, если произошло уменьшение напряжения сети Uc Uca UCH , то точка О при отсутствии Ц переместилась бы в точку С - где Ивых UebiJta UebixH (фиг. 2). Наличие Ц, изменяет траекторию движения рабочей точки. Пропорционально уменьшенному значению Uc уменьшается Uv Uvt U , при этом точка О перемещается в точку Qt , где UBM UBWXM . Таким образом обеспечивается стабилизация Uetux действием инвариантной связи, т. е. ивыл поддерживается неизменным при изменении.одного из основных возмущений (изменение напряжения питания сети). Аналогично происходит работа преобразователя и при увеличенииUc, например, до Lti рабочая точка О перемещается не в 0| ,а в Оь, где UBWX UBWAH , благодаря автоматическому изменению UK до USH ). В случае изменения тока нагрузки 1„ функциональная токовая обратная связь с элемента 10 воздейстпует на элемент 3 инвариантной связи таким обра- зом, что при увеличении 1 напряжение управления Uj) уменьщается, а при уменьшении (, -Us - увеличивается (фиг. 2, 3). Например, при увеличении тока нагрузки амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) ПЭТ смещается влево вниз, при этом посредством воздействия токовой связи па элeмe т 3 напряжение управления U уменьшается, что приводит к некоторому росту fp и увеличению UBMX до В обратном порядке аналогично происходит изменение при уменьшении тока нагрузки 1н. В случае одновременного воздействия возмущений- как со стороны питания так и со стороны нагрузки динамический диапазон изменения Uy уменьшается при их синфазном воздействии и, наоборот, увеличивается при их противофазном воздействии. Ввведение обратных связей с элементов 8, 9 увеличивает точность стабилизации ивых при обработке более широких диапазонов изменения внешних возмущающих, воздействий. Использование способа инвариантного управления в пьезополупроводниковом пре образователе обеспечивает, по сравнению с существующими способами, высокую стабилизации выходного напряжения при действии сильных возмущений (нестабильность на уровне менее 0,1%). Способ прост в реализации (добавляется в простейшем случае один регулируемый транзистор). Ожидаемый эффект, который может быть Получен при использовании предлагаемого изобретения, составит примерно 40 тыс. руб, при введении партии приборов, в количестве 975 шт. . Формула изобретения Способ управления выходным напряжением в пьезополупроводниковом преобразователе, основанный на возбуждении пьезотрансформатора на резонансной частоте и изменении частоты и амплитуды напряжения возбуждения от номинальных значений в сторону изменения выходного напряжения, компенсирующего действие возмущающего сигнала, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности управления, осуществляют инвариантное изменение управляющего напряжения,, при этом воздействуют на пьезотрансформатор сигналом, пропорциональным выпрямленному напряжению сети, и управляют этим сигналом в функции тока нагрузки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. ЛаврененкоВ. В. Пьезоэлектрические трансформаторы. М., «Энергия, 1975, с. 80-95.

ff К

I

(/fi/Jt

I I

r -4# I

.)

/Pui-l

Ugt.,

i

Oy Oyg t/y Uyt

VgfafffH)

fpf(yy):9(SH)(jt) iH;Uy,

t/utf

Uc

Чег Ota Ч a

Фиг. г