Пьезополупроводниковый преобразователь с регулировкой выходного напряжения

 

Изобретение относится к вторичным источникам питания и может быть использовано при создании высоковольтных источников, предназначенных, например, для управления датчиками потоков заряженных частиц, таких как ионные ловушки, спектрометры. Цель изобретения - расширение области применения за счет расширения динамического диапазона регулировки выходного напряжения, облегчения запуска и повышение устойчивости работы при возбуждающих воздействиях и на краях диапазона. Указанная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий последовательно соединенные регулятор 1, первый 2 и второй 3 усилители, пьезотрансформатор 4, выпрямитель 5, цепь обратной связи 6, введены перестраиваемый колебательный контур с частотным дискриминатором 7, компаратор 8, усилитель автоматической подстройки частоты 9. 1 ил.

СОЮЗ СОНЯТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН и9)Ь О(и) 8 А 1 (S1)S С 05 Г 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4623671/24-07 (22) 26,12.88 (46) 15.11.90. Вюл. У 42 (71) Одесский политехнический институт (72) В.И.Старцев, А.П.Куценко и С.В.Козюра (53) 621.3!6,722,1(088.8) (56) Илюкович А.М. Техника электрометрии. M. Энергия, 1976, с. 312.

Ерофеев A.À. Пьезоэлектронные устройства автоматики, Л,: Машиностроение, 1982, с. -20„ (54) ПЬЕЗОПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРЕОЬРАЭОВАТЕЛЬ С РЕГУЛИРОВКОЙ ВЫХОДНОГО. НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к вторичным источникам питания и может быть использовано при создании высоковольтных источников, предназначент

2 ных, например, для управления датчиками потоков заряженных частиц, таких как ионные ловушки, спектрометры.

Цель изобретения — расширение области применения sa счет расширения динамического диапазона регулировки выходного напряжения, облегчения запуска и повышение устойчивости работы при возбуждающих воздействиях и на краях диапазона. Указанная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий последовательно соединенные регулятор 1, первый 2 и второй 3 усилители, пьезотрансформатор 4, выпрял1итель 5, цепь обратной связи 6, введенны перестраиваемьл колебательный контур с частотным дискриминатором 7, компаратор 8, усилитель автоматической подстройки частоты 9. l ил.

1606968

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании высоковольтных источников питания, предназначенных, например, для управления датчиками потоков заряженных частиц, таких как ионные ловушки, спектрометры.

Целью изобретения является расширение области применения устройства 1р

sa счет расширения динамического диапазона регулировки выходного напряжения, облегчения запуска и повышение устойчивости работы при возбуждающих воздействиях и на краях динамического диапазона, На чертеже представлена структурная схема пьезополупроводникавога преобразователя с регулировкой выходного напряжения. 20

Преобразователь содержит последовательно соединенные регулятор 1, усилитель 2, второй усилитель 3, пьезотрансформатор 4, выпрямитель 5, цепь б обратной связи, соединенную с уп- 25 равляющим входом регулятора, выход которого подключен К входному вывоцу устройства, причем выход выпрямителя подключен к выходному выводу устройства, а между выходом электрода обрат-.1О ной связи пьезотрансформатора 4 и вторым входом второго усилителя 3 включены последовательна 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 частотозадающим элементом колебательного 4р контура.

Устройство работает следующим образом, Автогенератор, содержащий компаратор 8, второй усилитель 3, пьезотранс-4 форматор 4, перестраиваемый колебательный контур с частотным дискриминатором 7 и усилитель 9 автоматической подстройки частоты, возбуждается на резонансной частоте пьезотрансформатора после включения питания.

Цепь положительной обратной связи с электрода обратной связи пьеэотрансформатора 4 на вход второго усилителя 3 содержит перестраиваемый колебательный контур с частотным дискриминатором 7 и компаратор 8, имеющий усиление по постоянному току, измеряемое сотнями тысяч единиц в худшем случае. Благодаря наличию компаратора

8 с достаточно большим коэффициентом усиления, малейшие механическйе воз- . действия на пьезотрансформатор 4 или плавное изменение напряжения питания второго усилителя 3, которое возникает при всяком изменении выходного напряжения устройства благодаря дейст- > вию регулятора 1 с усилителем 2, вызывает переключение компаратора 8.

Этот скачок напряжения с компаратора

8 поступает на вход, второго усилителя

3 и далее на цьезотрансформатор 4.

В пьезотрансформаторе возникают свободйые колебания с его резонансной частотой, через цепь положительной обратной связи поступают на второй усилитель, работающий всегда вимпульсном режиме, что повышает его коэффициент полезного действия. Таким образом, автогенератор возбуждается не только благодаря импульсу после включения питания, но и в случае, если

его колебания по какой-либо причине прекратятся, запуск устройства происходит после устранения причины срыва.

Перестраиваегпгй колебательный контур за счет того, что при отсутствии сигнала с пьезотрансформатора автоматическая подстройка частоты не действует, в момент после включения питания устройства или в случае срыва колебаний настроен вблизи резонансной частоты пьезотрансформатора и отфильтровывает рабочую гармонику, предотвращая возбуждение схемы на паразитных гармониках. Полоса пропускания 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 затухания в цепь положительной обратной связи и "TD также облегчает запуск устройства, Компаратор 8 форгпгрует прям угольные импульсы постоянной амплитуды, фронты которых соответствуют моментам времени, когда напряжение с электрода обратной связи пьеэатрансформатора становится равным нулю, для случая, если колебательный контур настроек на частоту резонанса пьезатрансформа" тора, чем и обеспечивается необходимое условие баланса фаз. Благодаря наличию компаратора с достаточно большим коэффициентам усиления и посто8 6 хая подстройка частоты укаэанного перестраиваемого колебательного контура осуществляется следующим образам.

Частотный дискриминатор выполнен с использованием в качестве частотозадающего элемента указанного колебательного контура. При работе устройства на выходе дискриминатора присутствует сигнал ошибки, зависящий от знака и величины расстройки укаэанного контура от резонансной частоты пьезотрансформатора. Сигнал ошибки усиливается усилителем 9 автоматической подстройки частоты и воздействует на частотозадающий элемент указанного контура, уменьшая расстройку по частоте до приемлемой как угодно малой величины. Пр.r этом колебательный контур не вносит значительногс сдвига фаз в сигнал обратной связи. Таким образом, введение автоматической подстройки частоты колебательного контура на частоту резонанса пьезотрансформатора расширяет верхнюю границу диапазона выходных напряжений устройства.

Пьезополупроводниковый преобразователь с регулировкой выходного напряжения, содержащий последовательно соединенные регулятор, первый и второй усилители, пьезотрансформатор, выпрямитель и цепь обратной связи, выходом соединенную с управляющим входом регулятора, вход которого подключен к входному выводу, причем выход выпрямителя подключен к выходному выводу, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения преобразователя путем обеспечения расширения динамического диапазона регулировки выходного напряжения, облегчения запуска и повышения устойчивости работы при возбуждающих воздействиях и на краях 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 связи пьезотрансформатора, первым выходом " к входу компаратора, вторым выходом — к входу усилителя автомати5 160696 янной амплитудой выходного напряжения, необходимый баланс амплитуд обеспечивается и в случае достаточно низ-, кого напряжения возбуждения пьеэотрансформатора, что соответствует и достаточно низкому выходному напряжению устройства ° Значительные температурные изменения резонансной частоты пьезотрансформатора при этом не способны привести к нарушению баланса фаз в автогенераторной схеме, что объясняется достаточно нивкой добротностью перестраиваемого колебательного контура по сравнению с добротностью пьеэотрансформатора.

Таким образом, наличие колебательного контура и компаратора обеспечивает расширение нижней границы динамического диапазона регулировки выход-20 ного напряжения. Для расширения верхней границы динамического диапазона колебательный контур выполнен перестраиваемым и как одно целое с частотным дискриминатором, образуя элемент 7 структурной схемы. В схему введен усилитель 9 автоматической подстройки частоты. При работе пьеэотрансформатора с большими амплитудами возбуждающего напряжения и при 3О Ф о р и у л а и 3 о б р е т е н и наличии нагрузки проявляется зависимость резонансной частоты пьезотрансформатора от влияния обоих этих факторов. В этом случае при попытке получить от устройства максимальное выходное напряжение без применения автоматической подстройки частоты резонансная частота пьезотрансформатора оказывается достаточно далека расположенной от резонансной частоты 4О колебательного контура, как и от резонансной частоты пьеэотрансформато; ра, соответствующей моменту запуска устройства, При этом фазовый сдвиг, создаваемый колебательным контуром, оказывает существенное влияние на баланс фаз в автогенераторе и дальнейmего увеличения амплитудь1 колебаний пьеэотрансформатора не происходит в результате нарушения баланса фаз в gg автогенераторе ° Предварительная настройка контура на частоту, соответствующую резонансной частоте пьезотрансформатора при максимальном напряжении возбуждения, привела бы к 5у. нарушению баланса фаз при малых вы" ходных напряжениях и к трудности запуска устройства, Примененная в предлагаемом устройстве автоматичес1606968

Составитель С,Чернышева

Редактор Е.Копча Техред Л.Олийнык Корректор С.йевкун

Заказ 3550 Типаж 653 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. ч/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 ческой подстройки частоты, выход которого соединен с управлякицим входом нерестраиваемого колебательного контура с частотным дискриминатором, при этом выход компаратора соединен с вторым входом второго усилителя.