CN102097961A

CN102097961A - 一种适用于压电变压器输出的稳压方法

Info

Publication number: CN102097961A
Application number: CN201010604296XA
Authority: CN
Inventors: 邓维体; 黄天华
Original assignee: Mornsun Guangzhou Science and Technology Ltd
Current assignee: Mornsun Guangzhou Science and Technology Ltd
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2011-06-15

Abstract

本发明公开了一种适用于压电变压器输出的稳压方法，通过在压电变压器输出端或在压电变压器输出的整流电路中连接至少一个工作在反向击穿稳压区的稳压二极管，从而形成一个与输出负载并联的稳压回路，实现稳压输出。本发明不仅电路结构简单，而且能提高压电变压器输出负载调节能力，从而能满足产品小型化的要求。

Description

一种适用于压电变压器输出的稳压方法

技术领域

本发明涉及一种输出端稳压方法；特别涉及一种适用于压电变压器输出的稳压方法。

背景技术

压电陶瓷变压器是一种新型的压电换能器件，具有尺寸小，结构简单，不可燃，耐辐射，无电磁干扰，自带短路保护，高可靠等优点。是目前较为理想的能替代电磁变压器的器件。但压电变压器开环时输出负载调节能力差，输出电压存在输出负载调整率差，不能满足于负载变化较大的场合使用。

现有的常用压电变压输出电压稳压方法工作原理框图如图1所示，一般通过输出端电压采样，经误差放大以后再通过光电耦合器进行隔离，所形成的反馈信号来调节输入端的工作频率或占空比，从而达到输出稳压的目的。采用这种稳压方式的不足之处在于控制方式复杂，成本高，产品可靠性相对较差，不能满足产品小型化的要求。

发明内容

有鉴如此，本发明的目的在于提供一种适用于压电变压器输出的稳压方法；不仅电路结构简单，而且能提高压电变压器输出负载调节能力，从而能满足产品小型化的要求。

为解决上述技术问题，本发明提供一种适用于压电变压器输出的稳压方法，通过在压电变压器输出端或在压电变压器输出的整流电路中连接至少一个工作在反向击穿稳压区稳压二极管，从而形成一个与输出负载并联的稳压回路，实现稳压输出。

优选地，所述的稳压电路为二个阴极对接或阳极对接的稳压二极管，直接接在压电变压器的输出端。

优选地，所述的稳压电路为一个稳压二极管，此方案要求压电变压器输出端先接一桥式整流电路或倍压整流电路，由于压电变压器输出的交流电压经桥式整流电路或倍压整流电路整流处理后为直流，因此其后仅需一只稳压二极管就能达到稳压输出的目的，稳压二极管的电流流向要求与桥式整流电路或倍压整流电路输出端的电路流向相反。

作为上述两种方法的改进，可以将压电变压器输出端的稳压和整流电路集于一体，减少元器件数量的同时简化电路、降低成本。此改进电路为在压电变压器的输出端接桥式整流电路，该桥式整流电路的两个相邻桥臂由普通二极管变成稳压二极管。

压电变压器的能量传输方式与电磁变压器有很大不同，压电变压器的能量传输方式为电能转化为机械能再转化为电能，且在能量交换过程中不会因为负载的增加而导致能量传输过程中机械振动能量的增加，其传输模式在一般情况下包括有恒流传输模式、恒压传输模式。正是由于压电变压器传输能量的大小不由输出端负载的需求所决定，且在一定条下输出功率恒定这一特有的性质，从而使得接在压电变压器输出端的稳压二极管工作在反向击穿稳压区的方法得以实现，并形成与输出负载并联的稳压回路，达到输出稳压的目的。

采用本方法后压电变压器整流输出的直流电压随负载变化或输入电压变化的影响有效的减小。直流输出端形成了一种稳压输出。此方法利用了压电变压器的固有特点和稳压二极管的稳压机理，组成了一种简单的且极为有效的稳压方法。优点是组成电路的器件少、体积小、易于实施、成本低、稳压效果理想。

上述稳压方法同样适合于压电变压器由于输入电压变化输而引起的输出电压的变化而产生稳压作用。

附图说明

图1为现有技术中常用的压电变压器输出稳压电路原理框图。

图2为一种压电变压器的常用应用框图。

图3为本发明压电变压器输出稳压整流电路第一实施例的电路图。

图4-1为本发明的第一实施例的压电变压器的输出电压波型图。

图4-2为未实施第一实施例的压电变压器输出电压波型图。

图5为本发明压电变压器输出稳压整流电路第二实施例的电路图。

图6-1为本方法的第二实施例的稳压二极管Z3上的电压波型图。

图6-2为未实施第二实施例的压电变压器输出电压经桥式整流后的输出电压波型图。

图7-1、图7-2、图7-3、图7-4为本发明压电变压器输出稳压整流电路第三实施例的电路图。

图8-1为本方法的第三实施例的稳压二极管Z4-1上的电压波型图。

图8-2为未实施第三实例的普通整流桥下臂其中一个二极管的电压波型图。

图9为采用实施例一、二、三是输出稳压电路后输出电压曲线对比图。

具体实施方式

图2为采用本发明方法压电变压器的应用框图，包括输入滤波电路、驱动电路、压电变压器PT、输出整流及输出稳压、滤波电路和负载。通过在压电变压器输出端或在压电变压器输出的整流电路中连接至少一个工作在反向击穿稳压区稳压二极管，从而形成一个与输出负载并联的稳压回路，实现稳压输出。

图3为本发明压电变压器输出稳压方法第一实施例的电路图，如图所示，稳压回路由两个阴极对接的稳压二极管Z1、Z2组成，直接接在压电变压器的输出端。假设在t₀时刻压电变压器PT的输出电压在稳压二极管Z1的阳极为正电压，当压电变压器PT输出的瞬时电压未超过稳压二极管Z2的反向击穿电压时电压时，稳压二极管Z2反向截止。压电变压器PT的输出电压将通过桥式整流电路进行整流。当压电变压器PT的输出瞬时电压超过稳压二极管Z2的反向击穿电压时，超出的部分电由于受到稳压二极管Z2的稳压影响将不会再增加。因此压电变压器PT输出的交流电压信号将变的平滑，其输出电压波型如图4-1所示。图4-2为未实施第一实施例的压电变压器输出电压波型图。从图中可知压电变压器PT的输出交流电压频率为118KHZ，峰值电压为5.85V。当压电变压器PT的输入电压升高或输出端所接的负载减小时，压电变压器PT的输出交流电压的峰值会出现较大变化。而实施本实施例后压电变压器PT的交流输出电压波型如图4-1所示，且不随压电变压器PT的输入电压升高或输出端所接的负载减小时的影响而变化。因此直流侧输出电压有效值基本不变。电路表现出稳压功能。由于压电变压器输出能量的限制，稳压二极管Z2的击穿电流的增长受到了限制。因此能确保稳压二极管Z2工作在安全范围内。

上述实施例一中稳压二极Z1、Z2也可以为阳极对接，其稳压原理不变。

图5为本发明压电变压器输出稳压方法第二实施例的电路图，如图所示，此电路分为两个部分：一是桥式整流电路D、二是直流稳压回路。稳压回路是由一个直接接在桥式整流电路D输出端的一个稳压二极管Z3构成。压电变压器PT输出端电压经过桥式整流电路D整流后变成直流输出。当其整流后的电压瞬时值超过稳压二极管Z3的反向击穿电压时，稳压二极管Z3将出现反向击穿。因此超过稳压二极管Z3的反向击穿电压的部分电压波型将受到稳压二极管的电压钳位作用而变得平滑，如图6-1所示。图6-2为未实施第二实施例的压电变压器输出电压经桥式整流后的输出电压波型图，从图中可知整流电路D输出电压的峰值为5.76V。当压电变压器PT的输入电压升高或输出端所接的负载减小时，压电变压器PT的输出交流电压的峰值会出现较大变化，整流电路D输出电压峰值与压电变压器输出交流电压的峰值是一致的。因此输出直流电压有效值将会出现较大变化。而实施本实施例后整流电路D输出电压波型如图6-1所示，且不随压电变压器PT的输入电压升高或输出端所接的负载减小时的影响而产生变化。因此直流侧输出电压有效值基本不变。电路表现出稳压功能。由于压电变压器输出能量的限制，稳压二极管Z3的击穿电流的增长受到了限制。因此能确保稳压二极管Z3工作在安全范围内。

本发明压电变压器输出稳压方法第三实施例是采用集整流与稳压功能于一体的稳压电桥，它是在普通整流桥电路的基础上发展而成的，为桥式整流电路的两个相邻桥臂由普通二极管变成稳压二极管即可。

如图7-1所示，是将桥式整流电路D中的两个下桥臂中的二极管D5和D6换成稳压二极管Z4-1和Z5-1。假设在t₀时刻压电变压器PT的输出电压在二极管D3的阳极为正电压，当压电变压器PT输出电压瞬时值未达到稳压二极管击穿电压时稳压二极管Z4-1处于反向截止，二极管D3、D4和稳压二极管Z4-1、Z5-1管组成一个普通的桥式整流路，对压电变压器PT输出的交流电压进行全波整流。假设当压电变压器PT输出端的交流电压瞬时值超出稳压二极管Z4-1的反向击穿电压时，稳压二极管Z4-1发生电压击穿，击穿电流正向流经稳压二极管Z5-1从而形成一个完整的电流回路。当压电变压器的输出交流电压瞬时值超过稳压二极管Z4-1的击穿电压时电压波型变得平滑，如图8-1所示。图8-2为未实施第三实例的普通整流桥下臂其中一个二极管上的电压波型图，压电变压器输出电压峰值为 6.44V。当压电变压器PT的输入电压升高或输出端所接的负载减小时，压电变压器PT的输出交流电压的峰值会出现较大变化。所以输出直流侧电压有效值会因此而产生较大的变化。而实施本实施例后Z4-1上的电压波型如图8-1所示，且不随压电变压器PT的输入电压升高或输出端所接的负载减小时的影响而产生变化。因此直流侧输出电压有效值基本不变。电路表现出稳压功能。由于压电变压器PT输出能量的限制，因此击穿电流会被限制在稳压二极Z4-1的安全范围内。图7-2、图7-3、图7-4分别为将两个上桥臂、左桥臂、下桥臂中的二极管换为稳压二极管Z4-2和Z5-2、Z4-3和Z5-3、Z4-4和Z5-4，其工作原理不变。

图9为实施以上无整流电路的输出电压曲线和上述三种实施列所得到的曲线图。从图中可以看出在负载发生变化时，输出电压变化率大大缩小。因此本方法的稳压效果很显著的。

利用压电压器特点，结合稳压管形成稳压输出的电路组合方法同样适用于压电变压器输出倍压整流电路，只需要把上述桥式整流换成倍压整流即可：在倍压整流电的输入端增加两个阴极或阳极对接的稳压管；或在倍压整流电路输出端增加一个与倍压整流电路电流流向相反的稳压二极管；或将倍压整流电路中的一只普通二极管变成稳压三极管从而成形倍压整流电路。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种适用于压电变压器输出的稳压方法，其特征在于：通过在压电变压器输出端或在压电变压器输出的整流电路中连接至少一个工作在反向击穿稳压区的稳压二极管，从而形成一个与输出负载并联的稳压回路，实现稳压输出。

2.根据权利要求1所述的稳压方法，其特征在于所述的稳压回路由二只阴极对接或阳极对接的稳压二极管连成，连接在所述的压电变压器的输出端。

3.根据权利要求1所述的稳压方法，其特征在于所述的稳压回路由一只稳压二极管连成，连接在压电变压器输出的整流电路的输出端，所述的稳压二极管电流流向与所述的整流电路输出端的电流流向相反。

4.根据权利要求1或2或3所述的稳压方法，其特征在于所述整流电路为桥式整流电路或倍压整流电路。

5.根据权利要求1所述的稳压方法，其特征在于所述整流电路选用桥式整流电路，所述稳压回路通过用两只稳压二极管取代桥式整流电路中两个相邻桥臂上的整流二极管来实现。

6.根据权利要求4所述的稳压方法，其特征在于所述的桥式整流电路的相邻桥臂为两个下桥臂。

7.根据权利要求4所述的稳压方法，其特征在于所述的桥式整流电路的相邻桥臂为两个上桥臂。

8.根据权利要求4所述的稳压方法，其特征在于所述的桥式整流电路的相邻桥臂为两个左桥臂。

9.根据权利要求4所述的稳压方法，其特征在于所述的桥式整流电路的相邻桥臂为两个右桥臂。