Преобразователь переменного напряжения

ТЕНИ посредственно от сети переменного напряжения, в него введен резистивный делитель напряжения, включенный между входными выводами преобразователя, служащими для подключения к сети переменного тока, к выходу делителя полключен управляющий вход укаэанного ключа, соединяющего секцию возбуждения пьезоэлектрического транс форматора с входными выводами преобразователя, причем указанный пьезоэлектрический трансформатор имеет резонансную частоту, в целое число раз большую частоты внешнего питающего напряжения, а ключ выполнен с двусторонней проволимостью и имеет пороговую характеристику включения. техник оН.Б,ы тока. 28.рические5, с. 48 отличаю- виде двух по п 1,ыполнен в ых МОПканалом мости и инзисторотивопо- олированпо п. 1, отличающиииый ключ выполнен араллельно включенанных динистором и енным диодом.(Ои ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(7 ) Московский институт радиоэлектроники и автоматики(54) (57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий пьезоэлектрический трансформатор, электроды генераторной секции которого образуют выходные выводы для подключения сопротивления нагрузки, и управляемый ключ, один. из коммутирующих выводов которого присоединей с одной из обкладок секции возбуждения пьезоэлектрического трансформатора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов. преобразователя путем обеспечения его работы не 2. Преобразователь ся тем, что ключ вы встречно-параллельноторов, управляющие объединены. 3. Преобразователь щийся тем, что ключ в параллельно включенн ров с инлуцированным ложного типа проводи ной подложкой,4, Преобразователь ся тем, что электрон в виде двух встречно-п ных цепочек, образов последовательно включ1 О разователя,20 25 35 40 50 Изобретение относится к электротехникеи может быть использовано в маломощных.вторичных источниках. питания, преобразующих сетевое переменное напряжение,например в источниках питания электроннолучевых трубок, электрооптических затворов н т. д,Известны преобразователи напряженияна основе пьезоэлектрических трансформа.торов (ПЭТ), питающиеся от промышленнойсети переменного тока частотой 1 сети равной1000, 400 и 50 Гц, которые содержат выпрямитель, преобразующий переменное сетевоенапряжение в постоянное, сглаживающийфильтр, задающий генератор, вырабатывающий переменное напряжение с частотой,равной резонансной частоте ПЭТ, и ключевой усилитель мощности, управляемый задающим генератором. В состав преобразователя также входит пьезоэлектрическийтрансформатор, к секции возбуждения которбго подключен выход усилителя мощности, а электроды генераторной секции служатдля подключения сопротивления нагрузки 1.Недостатками таких преобразователейявляются большие масса и габариты, обусловленные наличием сглаживающего фильтра - самого крупногабаритного элементапреобразователя, сложность схемы, обусловленная необходимостью промежуточногопреобразования переменного напряженияв стабилизированное постоянное для обеспечения работы задающего генератора.Известны также преобразователи переменного напряжения на основе ПЭТ. работающие на частотах промышленного сетевого напряжения 000, 400 и 50 Гц. Секциявозбуждения ПЭТ подсоединена к сети переменного тока, а электроды генераторнойсекции ПЭТ служат для подключения сопротивления нагрузки. Резонансная частотаПЭТ, используемых в таких преобразователях, равна частоте питающего сетевогонапряжения (1000, 400, 50 Гц) 12.ПЭТ с такой резонансной частотой имеютоольшие габариты, сложную конструкцию,например в виде камертона. При этом чемниже частота питающего напряжения, тембольшие размеры имеет ПЭТ.Преобразователи переменного напряжейня на основе данных ПЭТ имеют значительные габариты и массу, сложны в изготовлении и характеризуются низкой механическойпрочностью и, следовательно, низкой надежностью.Наиболее близок к предлагаемому потехнической сущности преобразователь, содержащий пьезоэлектрический трансформатор, электроды генераторной секции которого образуют выходные выходы для подключения нагрузки, а одна из обкладок секциивозбуждения подключена к коммутирующе.му выводу управляемого ключа, Управляю1 ций вход ключа подключен к выходу за дающего генератора. Вход ключа присоединен к выходу сглаживающего фильтра, вход которого соединен с выходом выпрямителя. Входные выводы выпрямителя являются входными выводами преобразователя в целом, служащими для подключения ко внешней сети переменного тока. Питание задающего генератора осуществляется от стабилизатора напряжения, подключенного к выходу сглаживающего фильтра 3. Недостатком указанного преобразователя является необходимость промежуточного выпрямлени я и сглаживания питающего напряжения для обеспечения работы задающего генератора и управляемого ключа. Сглаживающий фильтр обладает большими габаритами и массой, определяющими массу и габариты всего преобразователя. Задающий генератор, выпрямитель и стабилизатор содержат большое число элементов, что определяет надежность и стоимость преобЦель изобретения - уменьшение массы и габаритов преобразователя путем обеспечения его работы непосредственно от сети переменного напряжения.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь переменного напряжения, содержащий пьезоэлектрический трансформатор, электроды генераторной секции которого образуют выходные выводы для подключения сопротивления нагрузки и управляемый ключ, один из коммутирующих выводов которого присоединен к одной иэ обкладок секций возбуждения пьезоэлектрического трансформатора введен резистнвный делитель напряжения, включенный между входными выводами преобразователя, тужащими для подключения к сети переменного тока, к выходу делителя подключен управляющий вход указанного ключа, соединяющего секцию возбуждения пьезоэлектрического трансформатора г входными выводами преобразователя, причем пьезоэлектричес. кий трансформатор имеет резонансную частоту в целое число раз большую частоты внешнего питающего напряжения, а ключ выполнен с двусторонней проводимостью н имеет пороговую характеристику включения.Ключ может быть выполнен в виде двух встречно-параллельно включенных трннисторов, управляющие электроды которых объединень 1, или в виде двух параллельно включенных МОП-транзисторов с нндуцированным каналом противоположного типа проводимости н изолированной подложкой.Ключ может быть выполнен также в виде двух встречно-параллельно включенных цепочек, образованных динистором и последовательно включенным диодом,55 Ключи преобразуют сетевое питающеенапряжение в переменное напряжение сложной формы, имеющее крутые фронты. Резкие перепады напряжения возбуждают в ПЭТ1064393 40 45 зслабо затухающие от фронта к фронту синусоидальные колебания, приводящие к появлению переменного напряжения на выходе ПЭТ.На фиг. 1 изображена схема предлагаемого преобразователя переменного напряжения; на фиг. 2 и 3 - эпюры напряжений в предлагаемом преобразователе; на фиг. 4 преобразователь, примеры выполнения,Предлагаемый преобразователь (фиг. 1) содержит пьезоэлектрический трансформатор 1, управляемый ключ 2 и резистивный делитель 3 напряжения. Пьезоэлектрический трансформатор содержит генераторную секцию с электродами 4 и 5, секцию возбуждения с электродами 6 и 7, а управляемый ключ имеет коммутирующие выводы 8 и 9 и управляющий вход 1 О,Управляющий вывод ключа 10 соединен с выходом резистивного делителя 1 напряжения.Входные выводы 12 и 13 делителя подключены к входным выводам 14 и 15 преобразователя, Коммутирующий электрод 9 подключен к общему выводу 13 делителя, а коммутирующий электрод 8 подключен к электроду секции 7 возбуждения,Электрод секции 6 возбуждения подключен к входу 12 делителя. Сопротивление нагрузки 16, включено между электродами 4 и 5 генераторной секции.Преобразовател ь работает следующим образом,Сетевое питающее напряжение Бп частотой 1 се например 1000, 400 или 50 Гц, подается на вход преобразователя, Эпюра напряжения Бпнс приведена на фиг, 2 а и За (где (.1 пит - амплитуда сетевого питающего напряжения, Т = 1 Лсети - период колебаний сетевого питающего напряжения), Эпюра напряжения на выходе делителя напряжения 1.)л приведена на фиг. 26 и Зб. Гунктирной линией отмечено пороговое напряжение отпирания ключа Бс. С выхода делителя напряжение поступает на управляюгций вход ключа. В .течение каждого полупериода, в момент 1, когда напряжение на входе ключа превышает по абсолютной величине 130, ключ открывается. Если ключ имеет пороговую характеристику с порогом вклю чения +1)0 и порогом выключения, близким к нулю, то напряжение 1.)в между электродами секции 6 и 7 возбуждения имеет вид, представленный на эпюре фиг. 2 в. В случае если ключ имеет пороговую характеристику с порогами включения и выключения равными + 1.1 снапряжение между электродами секции 6 и 7 возбуждения имеет вид, пред 4ставленный на эпюре фиг. Зв. Резкие перепады напряжения между электродами сек.ции возбуждения ПЭТ приводят к появлению в ПЭТ слабо затухающих механических колебаний с частотой 1 ре, равной резонанс ноичастоте ПЭТ. На медленные изменениянапряжения (с частотой лещ) ПЭТ практически не реагирует. Возбуждение ПЭТ на более высоких гармониках можно подавить, выбирая соответствующим образом 10 конфигурацию, Крутизна перепадов напряжения определяется входной емкостью ПЭТ и внутренними сопротивлениями ключа и внешнего сетевого источника питания. Совпадение фазы нелебаний ПЭТ и перепадов напряжения на секции возбуждения обес печивается . тем, что резонансная частотаПЭТ выбрана кратной частоте 1 сеиМеханические колебания в ПЭТ приводят к появлению напряжения между входными электродами 4 и 5, имеюгцего вид, представленный на фиг. 2 г и Зг. В качестве примера приведены схемы преобразователей, показанные на фиг. 4 а - в.Р схеме, приведенной на фиг. 4, в качестве управляемого ключа использованы встречно-параллельно включенные тринис торы 17 и 18, управляющие электроды которых объединены и присоединены к выходу делителя напряжения, выполненного на резисторах 19 и 20. Управляемый ключ, выполненный таким образом, имеет пороговую характеристику с порогом включения, близ- ЗО ким к нулю. В схеме, приведенной нафиг. 46, Ь качестве управляемого ключа использованы встречно-параллельно вклю.ченные МОП-транзисторы 21 и 22 с индуцнрованными каналами п- и р-типа соответственно. Управляемый ключ данного вида имеет пороговую характеристику с напряжением порога включения и выключения ключа 1(с равным напряжению отсечки МОП-транзисторов 21 и 22. В схеме, приведенной на фиг. 4, в качестве управляемого ключа используются две встречно-параллельно включенные цепочки, образованные динисторами 23 и 24, и дно. дами 25 и 26. Управляемый ключ данного вида имеет пороговую характеристику. На. пряжение открывания ключа Бсс равном напряжению включения динисторов, а напря. жение закрывания - близко к нулю. Таким образом уменьшены масса и габариты преобразователя путем исключения 5 О выпрямителя, фильтра и задающего генератора.Редактор Л. ПчелинскаяЗаавва 40354/55ВНИИ ПИ Гопо делам3035, МоскваФилиал ППП Па Составитель В.Моин Техред И. Верес К Тираж 687 П ударствеиного комитета С изобретений и открытий Ж - 35, Раушская наб.,енто, г. Ужгород, ул. Про