ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ БЛОКА ПИТАНИЯ
PIEZOELECTRIC TRANSDUCER OF POWER SUPPLY UNIT

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0001] Данное изобретение относится к пьезоэлектрическому преобразователю блока питания и, в частности, к преобразователю блока питания, способному повышать его выходную мощность посредством пьезоэлектрических элементов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Сейчас все больше переносного электрооборудования способно предоставлять различные усовершенствованные функции, как, например, цветной экран, стерео аудио, гиперсоединения, такие как GPRS, беспроводная сеть и Bluetooth, а также фото и видеозапись. В отличие от существующего объемного и громоздкого переносного электрооборудования потребители требуют, чтобы конструкция прибора была не только компактного размера, с тонким профилем, легким весом, а также простой в обращении, но батарея также должна быть в состоянии предоставлять мощность для достаточно долгого периода работы. Данное требование потребителя поставило инженера-разработчика схем перед дилеммой: батарея должна быть в состоянии предоставлять системе большую мощность и больший набор напряжений, тогда как площадь, занятая оборудованием блока питания и батареей переносного электроприбора, должна быть значительно сокращена.
[0003] Для выполнения всех данных технических требований инженер-конструктор должен приспособить блок питания большей эффективности, однако в цепи обычного преобразователя блока питания обычный конденсатор присоединен к катушке индуктивности последовательно или параллельно в осуществлении эффекта резонанса, однако в случае, когда напряжение входного сигнала в обычный конденсатор является слишком высоким, это вызовет довольно большой ток потерь, таким образом, эффективность электропередачи будет не совсем удовлетворительной. В дополнение, стойкость к воздействию напряжения обычного конденсатора является недостаточной, таким образом, сбой в работе приведет к взрыву конденсатора, что, в свою очередь, должно привести к опасности возгорания. Таким образом, функции и работа общепринятого преобразователя блока питания являются не совсем удовлетворительными, и он требует усовершенствования.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] С точки зрения проблем и недостатков, известных в данном уровне техники, данное изобретение предоставляет пьезоэлектрический преобразователь блока питания для преодоления проблем, известных в данном уровне техники.
[0005] Главной целью данного изобретения является предоставление пьезоэлектрического преобразователя блока питания, в котором пьезоэлектрические элементы с простой структурой использованы совместно с обычным трансформатором, для обеспечения выходной мощности нескольких обмоток, таким образом, достигая результатов большой выходной мощности.
[0006] Другой целью данного изобретения является предоставление пьезоэлектрического преобразователя блока питания, в котором использованы пьезоэлектрические элементы с простой структурой взамен обычных конденсаторов. Ввиду того, что ток потерь пьезоэлектрического элемента является малым, его стойкость к воздействию напряжения является высокой, без опасности возгорания, вызванного перегревом, таким образом, обладая высокой надежностью, как таковой, пьезоэлектрический элемент может быть использован для решения проблемы возгорания общепринятого преобразователя блока питания ввиду его низкой стойкости к воздействию напряжения и перегрева, вызванного содержащимся здесь конденсатором. В дополнение, ввиду своего компактного размера и тонкого корпусного профиля пьезоэлектрические элементы имеют значительное преимущество в рыночной конкуренции.
[0007] Для достижения вышеупомянутой цели данное изобретение предоставляет пьезоэлектрический преобразователь блока питания, использованный при преобразовании переменного тока в постоянный ток, содержащий трансформатор, по меньшей мере, первый пьезоэлектрический элемент, по меньшей мере, второй пьезоэлектрический элемент. При этом трансформатор обеспечен первичной обмоткой и вторичной обмоткой, один конец, по меньшей мере, первого пьезоэлектрического элемента присоединен к первичной обмотке, а другой конец использован для приема импульсного напряжения и выхода импульсного напряжения на первичную обмотку. Выход преобразователя блока питания обеспечен, по меньшей мере, вторым пьезоэлектрическим элементом на вторичной обмотке, и используется для вывода напряжения постоянного тока на внешнюю нагрузку при выполнении требуемых операций.
[0008] В дополнение, данное изобретение предоставляет еще один пьезоэлектрический преобразователь блока питания, используемый для превращения переменного тока в переменный ток, включающий: трансформатор, по меньшей мере, первый пьезоэлектрический элемент. При этом трансформатор имеет первичную обмотку и вторичную обмотку, один конец, по меньшей мере, первого пьезоэлектрического элемента присоединен к первичной обмотке, а другой конец использован для приема импульсного напряжения и вывода импульсного напряжения на первичную обмотку, а вторичная обмотка использована для вывода напряжения постоянного тока на внешнюю нагрузку при выполнении требуемых операций.
[0009] Дальнейшая область применения данного изобретения станет понятна из подробного описания, которое дано ниже. Однако следует понимать, что подробное описание и конкретные примеры, используемые для указания предпочтительных вариантов осуществления данного изобретения, даны только в качестве иллюстрации, тогда как различные изменения и модификации в рамках сущности и объема правовой охраны данного изобретения станут очевидными для тех, кто знаком с данной областью техники, из данного подробного описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА
[0010] Относящиеся к изобретению графические материалы в связи с подробным описанием данного изобретения, приведенного ниже, кратко описаны следующим образом, где:
[0011] фиг.1 представляет схематический чертеж пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полумостовом входе согласно первому варианту осуществления данного изобретения;
[0012] фиг.2(А) представляет схематический чертеж пьезоэлектрического генератора согласно первому варианту осуществления данного изобретения;
[0013] фиг.2(В) представляет эквивалентную цепь пьезоэлектрического генератора согласно первому варианту осуществления данного изобретения;
[0014] фиг.2(С) представляет эквивалентную цепь пьезоэлектрического конденсатора согласно варианту осуществления данного изобретения;
[0015] фиг.3 представляет принципиальную схему пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полномостовом входе согласно второму варианту осуществления данного изобретения;
[0016] фиг.4 представляет принципиальную схему пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полномостовом входе согласно третьему варианту осуществления данного изобретения;
[0017] фиг.5 представляет принципиальную схему пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полномостовом входе согласно четвертому варианту осуществления данного изобретения;
[0018] фиг.6 представляет принципиальную схему пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полномостовом входе согласно пятому варианту осуществления данного изобретения;
[0019] фиг.7 представляет принципиальную схему пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полумостовом входе согласно шестому варианту осуществления данного изобретения;
[0020] фиг.8 представляет принципиальную схему пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полумостовом входе согласно седьмому варианту осуществления данного изобретения;
[0021] фиг.9 представляет принципиальную схему пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полномостовом входе согласно восьмому варианту осуществления изобретения;
[0022] фиг.10(А) представляет эквивалентную цепь изолирующего пьезоэлектрического генератора согласно варианту осуществления данного изобретения;
[0023] фиг.10(В) представляет вид в поперечном разрезе изолирующего пьезоэлектрического генератора согласно варианту осуществления данного изобретения;
[0024] фиг.11 представляет принципиальную схему пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полумостовом входе согласно девятому варианту осуществления данного изобретения;
[0025] фиг.12 представляет принципиальную схему полумостового пьезоэлектрического преобразователя блока питания переменного тока в переменный ток согласно десятому варианту осуществления данного изобретения;
[0026] фиг.13 представляет принципиальную схему пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полномостовом входе согласно одиннадцатому варианту осуществления данного изобретения;
[0028] фиг.14 представляет принципиальную схему пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полномостовом входе согласно двенадцатому варианту осуществления данного изобретения;
[0029] фиг.15 представляет принципиальную схему пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полномостовом входе согласно тринадцатому варианту осуществления данного изобретения;
[0030] фиг.16 представляет принципиальную схему пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полномостовом входе согласно четырнадцатому варианту осуществления данного изобретения;
[0031] фиг.17 представляет принципиальную схему пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полномостовом входе согласно пятнадцатому варианту осуществления данного изобретения;
[0032] фиг.18 представляет принципиальную схему пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полумостовом входе согласно шестнадцатому варианту осуществления данного изобретения; и
[0033] фиг.19 представляет принципиальную схему пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полумостовом входе согласно семнадцатому варианту осуществления данного изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0034] Цель, конструкция, признаки, функции и преимущества данного изобретения можно оценить и понять более основательно из следующего подробного описания со ссылкой на приложенные чертежи.
[0035] Во-первых, относительно фиг.1 для схематического чертежа пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полумостовом входе согласно первому варианту осуществления данного изобретения. Как показано на фиг.1, пьезоэлектрический преобразователь блока питания включает трансформатор 11, по меньшей мере, первый пьезоэлектрический элемент и, по меньшей мере, второй пьезоэлектрический элемент. При этом трансформатор 11 обеспечен первичной обмоткой 111 и вторичной обмоткой 112. Первичная обмотка трансформатора 11 использована в качестве индуктивности, и она соединена последовательно с первым пьезоэлектрическим элементом для формирования резонансного контура; тогда как внутренняя емкость первого пьезоэлектрического элемента использована как пьезоэлектрический генератор 12, который используют для замены конденсатора в общепринятом преобразователе блока питания. При этом пьезоэлектрический генератор 12, описанный в данном варианте осуществления, как показано на фиг.2(А), сформирован подложкой 21 в форме круглой пластины, изготовленной из пьезоэлектрического материала. Конечно, она может быть квадратной, прямоугольной, или другой геометрической формы; затем, два проводящих слоя 22 и 23 одинаковой круглой формы, изготовленные из серебряной пасты, медной пасты или никелевой пасты, сформированы, соответственно, на всей или на части верхней поверхности и нижней поверхности подложки 21, так чтобы формировать два электрода пьезоэлектрического генератора 12, чтобы проводить ток. Здесь, относительно фиг.2(В) для эквивалентной цепи пьезоэлектрического генератора 12. В данной эквивалентной цепи соответственно показан эквивалентный резистор R, эквивалентная катушка индуктивности L, и эквивалентный конденсатор Са, представляющие механические характеристики, и конденсатор постоянной емкости Cb, представляющий электрическую характеристику. В данном варианте осуществления первичная обмотка 111 трансформатора 11 использована в качестве индуктивности для формирования полумостового резонансного контура. Поэтому когда в резонансном контуре возникает резонанс, пьезоэлектрический генератор 12 используется для хранения электрической энергии и имеет пьезоэлектрические характеристики, будучи в состоянии регулировать коэффициент мощности и затем выдавать мощность. Поскольку паразитное сопротивление пьезоэлектрического элемента меньше, чем у обычного конденсатора, следовательно, он может достигать эффекта большей выходной мощности. При этом номинал конденсатора постоянной емкости Cb, представляющего электрическую характеристику, определен размером пьезоэлектрической пластины, а эквивалентный резистор R, эквивалентная катушка индуктивности L, и эквивалентный конденсатор Са представляют механические характеристики, используемые совместно, способствующие конденсатору постоянной емкости Cb в увеличении общего эквивалентного объема пьезоэлектрической пластины. Поскольку цепь эквивалентного резистора R, эквивалентной катушки индуктивности L, и эквивалентного конденсатора Са выводится из структурного колебания, то таким образом, чем меньше расстояние между их рабочей частотой и их резонансной частотой, тем более эффективной емкости эквивалентного резистора R, эквивалентной катушки индуктивности L, и эквивалентного конденсатора Са можно достичь, и, таким образом, общая эквивалентная емкость пьезоэлектрического элемента может быть также поднята. Поскольку обычный конденсатор предоставлен только с характеристиками конденсатора постоянной емкости Cb, тогда как пьезоэлектрический конденсатор 12 поддерживается только собственным пьезоэлектрическим колебанием, таким образом, он может достигать большей емкости.
2
2
2
2
2
[0036] Когда значение эквивалентного резистора R является малым, L и Ca в эквивалентной цепи могут быть соединены последовательно, чтобы сформировать эквивалентный конденсатор, имеющий значение емкости Ca/(1-ω*Ca*L), где ω представляет рабочую частоту (рад/сек). Как таковое, значение Ca/(1-ω*Ca*L) является положительным, когда пьезоэлектрическая пластина колеблется с частотой, меньшей, чем ее резонансная частота, и значение Ca/(1-ω*Ca*L) является отрицательным, когда пьезоэлектрическая пластина колеблется с частотой, большей ее резонансной частоты. Это значит, что L и Ca, сформированные колебанием пьезоэлектрической структуры, в состоянии обеспечивать дополнительный эквивалентный конденсатор, когда они колеблются с частотой, меньшей их резонансной частоты. Таким образом, когда пьезоэлектрической пластиной управляют с частотой, меньшей ее резонансной частоты, общая емкость пьезоэлектрического генератора 12 является суммой Ca/(1-ω*Са*L) L и Ca, а также емкости Cb. Поэтому чем ближе подходит ее рабочая частота к резонансной частоте, тем большее значение Ca/(1-ω*Ca*L) можно получить. В связи с этим, когда пьезоэлектрической пластиной управляют с частотой, близкой к ее резонансной частоте, она в состоянии приобретать наибольшую возможную емкость. Ввиду вышеупомянутых причин, пьезоэлектрический генератор 12 в состоянии иметь емкость, большую, чем емкость обычного конденсатора, и паразитное сопротивление пьезоэлектрического элемента само по себе ниже, чем паразитное сопротивление обычного конденсатора, сам по себе пьезоэлектрический генератор 12 может обеспечивать увеличенную выходную мощность электроэнергии нескольких обмоток, таким образом, повышая эффективность превращения энергии.
[0037] Второй пьезоэлектрический элемент размещен на вторичной обмотке 112 трансформатора, внутренняя емкость пьезоэлектрического элемента использована в качестве пьезоэлектрического конденсатора 13, который использован для замены конденсатора в общепринятом преобразователе блока питания. При этом пьезоэлектрический конденсатор 13, описанный в данном варианте осуществления, как показано на фиг.2(С), является пьезоэлектрическим конденсатором 13 в эквивалентной цепи. В данной эквивалентной цепи показан эквивалентный резистор R, эквивалентная катушка индуктивности L, эквивалентный конденсатор Ca, и конденсатор постоянной емкости Cb. Пьезоэлектрический конденсатор 13 расположен на выходе напряжения постоянного тока, отличающегося между пьезоэлектрическим конденсатором 13 и пьезоэлектрическим генератором 12 тем, что пьезоэлектрический конденсатор 13 обладает полярностью (положительной и отрицательной). Разница между пьезоэлектрическим конденсатором 13 и обычным конденсатором заключается в том, что в данном варианте осуществления пьезоэлектрический генератор 12, пьезоэлектрический конденсатор 13 обладают малыми токами потерь, высокой стойкостью к воздействию напряжения без опасности перегрева, вызывающего возгорание, таким образом, их надежность является высокой, поэтому их можно использовать для решения проблем опасности возгорания общепринятого преобразователя блока питания, являющегося результатом низкой стойкости к воздействию напряжения и перегреву, вызванному размещенным здесь конденсатором. В дополнение, ввиду своего компактного размера и тонкого профиля, пьезоэлектрический генератор 12 и пьезоэлектрический конденсатор 13 имеют очень большое преимущество в рыночной конкуренции.
[0038] Вторичная обмотка 112 трансформатора 11 присоединена к двум диодам D1 и D2, а диоды D1 и D2 присоединены к катушке индуктивности фильтра 14, соответственно. Второй пьезоэлектрический элемент присоединен к катушке индуктивности фильтра 14, чтобы сформировать выходной контур фильтра выпрямителя. Поскольку диоды D1 и D2 имеют характеристику односторонней электропроводности, их можно использовать для превращения напряжения переменного тока альтернативно изменяющегося направления и величины в напряжение постоянного тока, как таковые, они использованы с целью выпрямления цепи.
[0039] Когда входное напряжение первичной обмотки 111 является положительным, то индуцированное входное напряжение вторичной обмотки 112 также является положительным. Когда входное напряжение находится в своем положительном полупериоде, верхний конец вторичной обмотки 112 трансформатора 11 является положительным, а нижний конец является отрицательным, тогда диод D1 является прямосмещенным, таким образом, ток может проходить от диода D1 к пьезоэлектрическому конденсатору 13 через катушку индуктивности фильтра 14, для осуществления зарядки пьезоэлектрического конденсатора 13; однако теперь диод D2 является обратносмещенным, он находится в состоянии эквивалентной разомкнутой цепи, таким образом, ток не проходит. Когда входное напряжение находится в отрицательном полупериоде, верхний конец вторичной обмотки 112 трансформатора 11 является отрицательным, а нижний конец является положительным, то диод D1 является обратносмещенным, таким образом, ток не проходит, однако на этот раз диод D2 является прямосмещенным, таким образом, ток может проходить от диода D2 к пьезоэлектрическому конденсатору 13 через катушку индуктивности фильтра 14 для возобновления зарядки пьезоэлектрического конденсатора 13. Посредством вышеупомянутых операций пьезоэлектрический конденсатор 13 можно использовать для выхода напряжения постоянного тока на внешнюю нагрузку при выполнении требуемых операций.
[0040] Фиг.1 и 3 рассмотрены одновременно. На фиг.3 представлена принципиальная схема пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полномостовом входе согласно второму варианту осуществления данного изобретения. Структура и работа второго варианта осуществления является аналогичной первому варианту осуществления на фиг.1. При этом для краткости сходные части не будут повторяться. Однако разница состоит в том, что во втором варианте осуществления представлены два первых пьезоэлектрических элемента, и характеристики их внутренней емкости использованы в качестве первого пьезоэлектрического генератора 31 и второго пьезоэлектрического генератора 32, и они расположены на первичной обмотке 111 трансформатора 11, и используют первичную обмотку трансформатора 11 для формирования полномостового резонансного контура. Пьезоэлектрические генераторы 31 и 32 размещены на двух концах первичной обмотки 111. Первый пьезоэлектрический генератор 31 и второй пьезоэлектрический генератор 32 используются для приема импульсного напряжения. При возникновении резонанса в резонансном контуре пьезоэлектрический эффект, который он производит, используют для увеличения емкости и ее вывода на первичную обмотку 111, таким образом, можно добиться увеличенного выхода мощности, вместо использования одного пьезоэлектрического генератора.
[0041] Фиг.3 и 4 рассмотрены одновременно. На фиг.4 представлена принципиальная схема пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полномостовом входе согласно третьему варианту осуществления данного изобретения. Структура и работа третьего варианта осуществления являются такими же, как структура и работа второго варианта осуществления на фиг.3. При этом для краткости сходные части не будут повторяться. Однако разница состоит в том, что в третьем варианте осуществления в трансформаторе 11 имеется, по меньшей мере, центральное ответвление 41, расположенное в центре вторичной обмотки 112, и разности потенциалов от центрального ответвления 41 к двум концам являются одинаковыми.
[0042] Когда входное напряжение находится в положительном полупериоде, то диод D1 является прямосмещенным, таким образом, ток может проходить от диода D1 к пьезоэлектрическому конденсатору 13 через катушку индуктивности фильтра 14 для возобновления зарядки пьезоэлектрического конденсатора 13, а затем возвращается в центральное ответвление 41; однако на этот раз диод D2 является обратносмещенным и находится в состоянии эквивалентной незамкнутой цепи, таким образом, ток не проходит. Когда входное напряжение находится в отрицательном полупериоде, то диод D1 является обратносмещенным, таким образом, ток не проходит, однако в этот раз диод D2 является прямосмещенным, таким образом, ток может проходить от диода D2 к пьезоэлектрическому конденсатору 13 через катушку индуктивности фильтра 14 для осуществления зарядки пьезоэлектрического конденсатора 13, а затем ток возвращается в центральное ответвление 41, таким образом, полярность перепада напряжения по пьезоэлектрическому конденсатору 13 в отрицательном полупериоде является такой же, как и в положительном полупериоде. То есть она указывает на то, что токи, проходящие через пьезоэлектрический конденсатор 13, имеют одинаковое направление. Затем пьезоэлектрический конденсатор 13 используется для вывода напряжения постоянного тока на внешнюю нагрузку при выполнении требуемых операций.
[0043] Фиг.4 и 5 рассмотрены одновременно. На фиг.5 представлена принципиальная схема пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полномостовом входе согласно четвертому варианту осуществления данного изобретения. Структура и работа четвертого варианта осуществления являются такими же, как структура и работа третьего варианта осуществления на фиг.4. При этом для краткости сходные части не будут повторяться. Однако разница заключается в том, что в четвертом варианте осуществления представлены первая резонансная катушка индуктивности 51 и вторая резонансная катушка индуктивности 52, соединенные последовательно, соответственно с первым пьезоэлектрическим генератором 31 и вторым пьезоэлектрическим генератором 32, формируя таким образом полномостовой резонансный контур, расположенный на первичной обмотке 111 трансформатора 11. Первый пьезоэлектрический генератор 31 и второй пьезоэлектрический генератор 32 использованы для приема импульсного напряжения через первую резонансную катушку индуктивности 51 и вторую резонансную катушку индуктивности 52, соответственно. Поскольку первая резонансная катушка индуктивности 51 и вторая резонансная катушка индуктивности 52 обладают способностью накапливать энергию, следовательно, они могут предоставлять более высокое напряжение первому пьезоэлектрическому генератору 31 и второму пьезоэлектрическому генератору 32. Когда в резонансном контуре возникает резонанс, пьезоэлектрический эффект, который он производит, используют для увеличения емкости, и она выводится на первичную обмотку 111, которую используют для обеспечения большей выходной мощности на внешнюю нагрузку при выполнении требуемых операций. В дополнение, трансформатор 11 может быть сконструирован без центрального ответвления, относительно фиг.6, на которой представлена принципиальная схема пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полномостовом входе согласно пятому варианту осуществления данного изобретения. Как показано на фиг.6, два конца вторичной обмотки 112 трансформатора 11 присоединены соответственно к диодам D1 и D2, которые используют для трансформации напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока. Затем, пьезоэлектрический конденсатор 13 используют для вывода напряжения постоянного тока на внешнюю нагрузку при выполнении требуемых операций.
[0044] Фиг.5 и 7 рассмотрены одновременно. На фиг.7 представлена принципиальная схема пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полномостовом входе согласно шестому варианту осуществления данного изобретения. Структура и работа шестого варианта осуществления являются такими же, как и структура, и работа пятого варианта осуществления на фиг.6. При этом для краткости сходные части не будут повторяться. Однако разница заключается в том, что в шестом варианте осуществления резонансная катушка индуктивности 51 присоединена к пьезоэлектрическому генератору 31 последовательно, чтобы сформировать полумостовой резонансный контур, который расположен на первичной обмотке 111 трансформатора 11. При возникновении резонанса в резонансном контуре пьезоэлектрический эффект, который он производит, используется для увеличения емкости и ее вывода на первичную обмотку 111, и это используют для обеспечения меньшего выхода мощности на внешнюю нагрузку при выполнении требуемых операций. В дополнение, трансформатор 11 может быть сконструирован без центрального ответвления. Согласно фиг.8 со схематическим чертежом пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полумостовом входе согласно седьмому варианту осуществления данного изобретения. Как показано на фиг.8, два конца вторичной обмотки 112 трансформатора 11 присоединены соответственно к диодам D1 и D2, которые использованы для преобразования напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока. Затем, пьезоэлектрический конденсатор 13 использован для вывода напряжения постоянного тока на внешнюю нагрузку при выполнении требуемых операций.
[0045] Фиг.6 и 9 рассмотрены одновременно. На фиг.9 представлена принципиальная схема пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полномостовом входе согласно восьмому варианту осуществления данного изобретения. Структура и работа восьмого варианта осуществления являются такими же, как структура и работа седьмого варианта осуществления на фиг.6. При этом для краткости сходные части не будут повторяться. Однако разница заключается в том, что в восьмом варианте осуществления первый пьезоэлектрический генератор 31 и второй пьезоэлектрический генератор 32 на фиг.6 объединены в изолирующий пьезоэлектрический генератор 91 для замены. Конечно, можно объединить большее количество пьезоэлектрических генераторов, чтобы сформировать изолирующий пьезоэлектрический генератор 91, в зависимости от фактических требований. На фиг.10А изображена эквивалентная цепь изолирующего пьезоэлектрического генератора 91 согласно варианту осуществления данного изобретения, которая осуществлена путем объединения двух эквивалентных цепей, как показано на фиг.2(В), и, как таковая, производит первый входной разъем 911, и второй входной разъем 912, первый выходной разъем 913, и второй выходной разъем 914.
[0046] Затем, относительно фиг.10(В) с видом поперечного изолирующего пьезоэлектрического генератора согласно варианту осуществления данного изобретения. Как показано на фиг.10(В), изолирующий пьезоэлектрический генератор 91 содержит: подложку 92, по меньшей мере, первый верхний электрод 93, по меньшей мере, первый нижний электрод 94, по меньшей мере, второй верхний электрод 95, по меньшей мере, второй нижний электрод 96. Подложка 92 изготовлена из керамического материала, и имеет верхнюю поверхность и нижнюю поверхность. Первый верхний электрод 93 расположен на верхней поверхности подложки 92, а первый нижний электрод 94 расположен на нижней поверхности подложки 92 и соответствует первому верхнему электроду 93. Первый входной разъем 911 используется для приема импульсного напряжения и его передачи первому верхнему электроду 93, а емкость увеличивается посредством внутреннего пьезоэлектрического эффекта, затем она выходит из первого нижнего электрода 94, который соединен с первым выходным разъемом 913. Иными словами, второй входной разъем 912 используется для приема импульсного напряжения и передачи его на второй верхний электрод 95, расположенный на верхней поверхности подложки 92, а второй нижний электрод 96 расположен на нижней поверхности подложки 92 и соответствует второму верхнему электроду 95. Второй входной разъем 912 используется для получения импульсного напряжения и его передачи второму верхнему электроду 95, а емкость увеличивается за счет внутреннего пьезоэлектрического эффекта, затем выпускается из второго нижнего электрода 96, который присоединен ко второму выходному разъему 914. Поскольку подложка между первым верхним и нижним электродами 93 и 94 и подложка между вторым верхним и нижним электродами 95 и 96 подвергаются воздействию напряжения переменного тока и соответственно поляризированы, таким образом, они имеют положительную полярность и отрицательную полярность после поляризации, а центр неполяризированной части по-прежнему сохраняет свойство керамического материала, таким образом, он не имеет полярности, и при прохождении напряжения переменного тока он укажет состояние изоляции. Соответственно, в данном варианте осуществления, первая резонансная катушка индуктивности 51 и вторая резонансная катушка индуктивности 52 присоединены, соответственно, к первому входному разъему 911 и второму входному разъему 912 изолирующего пьезоэлектрического генератора 91, тем самым, формируя полумостовой резонансный контур, и расположены на первичной обмотке 111 трансформатора 11. Причем когда в резонансном контуре возникает резонанс, первый входной разъем 911 и второй входной разъем 912 изолирующего пьезоэлектрического генератора 91 будут присоединены к первой резонансной катушке индуктивности 51 и второй резонансной катушке индуктивности 52, тем самым производя пьезоэлектрический эффект и увеличивая емкость. Первый выходной разъем 913 и второй выходной разъем 914 изолирующего пьезоэлектрического генератора 91 присоединены к двум концам первичной обмотки 111, так что первичная обмотка 111 обеспечена высоким напряжением переменного тока посредством пьезоэлектрического преобразования, таким образом, предоставляя более высокий выход напряжения постоянного тока на внешнюю нагрузку при выполнении требуемых операций.
[0047] Более того, относительно фиг.11 для принципиальной схемы пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полумостовом входе согласно девятому варианту осуществления данного изобретения, где первая резонансная катушка индуктивности 51 присоединена к изолирующему пьезоэлектрическому генератору 91, таким образом, формируется полномостовой резонансный контур, и располагается на первичной обмотке 111 трансформатора 11. Причем когда в резонансном контуре возникает резонанс, изолирующий пьезоэлектрический генератор 91 вынужден производить пьезоэлектрический эффект для повышения емкости и ее вывода на первичную обмотку 111, и это используют для обеспечения меньшей выходной мощности на внешнюю нагрузку при выполнении требуемых операций.
[0048] В вышеуказанных вариантах осуществления предусмотрен только один вывод напряжения на внешнюю нагрузку в осуществлении требуемых операций, но в случае, если сигнал входного напряжения намного больше, тогда можно предусмотреть более двух выводов. Иными словами, должно быть предоставлено больше двух центральных ответвлений совместно с более чем двумя контурами фильтра выпрямителя для предоставления более чем двух выходных напряжений на внешнюю нагрузку при выполнении требуемых операций.
[0049] На фиг.12 представлена принципиальная схема полумостового пьезоэлектрического преобразователя блока питания переменного тока в переменный ток согласно десятому варианту осуществления данного изобретения. Разница между десятым вариантом осуществления и первым вариантом осуществления на фиг.1 состоит в том, что данный вариант осуществления используется в преобразователе блока питания переменного тока в переменный ток; тогда как первый вариант осуществления на фиг.1 использован в преобразователе блока питания переменного тока в постоянный ток. Таким образом, в данном варианте осуществления, вторичная обмотка 112 трансформатора 11 может не иметь выходного контура фильтра выпрямителя в преобразовании напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока. Пьезоэлектрический преобразователь блока питания переменного тока в переменный ток включает трансформатор 11 и, по меньшей мере, первый пьезоэлектрический элемент. При этом в данном варианте осуществления трансформатор 11 имеет первичную обмотку 111 и вторичную обмотку 112. Первичная обмотка трансформатора 11 использована в качестве индуктивности и соединена последовательно с первым пьезоэлектрическим элементом для формирования полумостового резонансного контура; тогда как внутренняя емкость первого пьезоэлектрического элемента использована в качестве пьезоэлектрического генератора 12, который используют для замены конденсатора в общепринятом преобразователе блока питания. При этом структура и эквивалентная цепь пьезоэлектрического генератора 12 описаны в данном варианте осуществления, как показано на фиг.2(А) и 2(В). В данном варианте осуществления первичная обмотка 111 трансформатора 11 использована в качестве индуктивности, чтобы сформировать полумостовой резонансный контур. Поэтому когда в резонансном контуре возникает резонанс, пьезоэлектрический генератор 12 используют для хранения электрической энергии, поскольку он имеет пьезоэлектрические характеристики, и, таким образом, способен регулировать фактор мощности, а затем таким образом получают выход мощности. Что касается пьезоэлектрического генератора 12, когда к нему прикладывают напряжение, он деформируется для того, чтобы произвести обратный пьезоэлектрический эффект, тогда как после деформации он произведет прямой пьезоэлектрический эффект, и преобразование между прямым и обратным пьезоэлектрическими эффектами произведет положительные заряды, повышающие, таким образом, напряжение и осуществляющие результат повышения напряжения, добиваясь, тем самым, эффекта большой выходной мощности. При этом емкость механической характеристики Cb эквивалентного конденсатора в эквивалентной цепи в три раза больше характеристики Ca. Затем, добавляя емкость Ca и Cb, так чтобы пьезоэлектрический генератор 12 мог иметь высокую емкость (Q=C*V), таким образом, он будет в состоянии обеспечивать увеличенную выходную мощность нескольких обмоток, таким образом, повышая эффективность преобразования энергии.
[0050] Фиг.12 и 13 рассмотрены одновременно. На фиг.12 представлена принципиальная схема пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полномостовом входе согласно одиннадцатому варианту осуществления данного изобретения. Структура и работа одиннадцатого варианта осуществления являются такими же, как структура и работа десятого варианта осуществления на фиг.12. При этом для краткости сходные части не будут повторяться. Однако разница заключается в том, что в одиннадцатом варианте осуществления предоставлены два первых пьезоэлектрических элемента, при этом внутренняя емкость первого пьезоэлектрического элемента используется в качестве первого пьезоэлектрического генератора 31 и второго пьезоэлектрического генератора 32, которые расположены на первичной обмотке 111 трансформатора 11, первичная обмотка трансформатора 11 используется в качестве индуктивности, чтобы сформировать полномостовой резонансный контур. Первый пьезоэлектрический генератор 31 и второй пьезоэлектрический генератор 32 подсоединены соответственно к двум концам первичной обмотки 111, при этом первый пьезоэлектрический генератор 31 и второй пьезоэлектрический генератор 32 используются для приема импульсного напряжения. Когда в резонансном контуре возникает резонанс, пьезоэлектрический эффект, который он производит, используют для повышения емкости, и она выводится на первичную обмотку 111, таким образом, будучи способной в дальнейшем повысить выходную мощность, вместо использования только одного пьезоэлектрического генератора.
[0051] Фиг.13 и 14 рассмотрены одновременно. На фиг.14 представлена принципиальная схема пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полномостовом входе согласно двенадцатому варианту осуществления данного изобретения. Структура и работа двенадцатого варианта осуществления являются такими же, как структура и работа одиннадцатого варианта осуществления на фиг.13. При этом для краткости сходные части не будут повторяться. Однако разница заключается в том, что в трансформаторе 11 предусмотрено, по меньшей мере, центральное ответвление 41, расположенное в центре вторичной обмотки 112, таким образом, что разности потенциалов на двух концах вторичной обмотки являются одинаковыми, таким образом, производя два набора выходных напряжений, необходимых для обеспечения внешней нагрузки большей выходной мощности. В дополнение, на фиг.15 представлена принципиальная схема пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полумостовом входе согласно тринадцатому варианту осуществления данного изобретения. При этом, по меньшей мере, центральное ответвление 41 предусмотрено в трансформаторе 11, которое расположено в центре вторичной обмотки 112, так что разности потенциалов на двух концах вторичной обмотки являются одинаковыми, таким образом, производя два набора выходных напряжений, которые используют для обеспечения внешней нагрузки меньшей выходной мощности.
[0052] Фиг.14 и 16 рассмотрены одновременно. На фиг.16 представлена принципиальная схема пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полномостовом входе согласно четырнадцатому варианту осуществления данного изобретения. Структура и работа четырнадцатого варианта осуществления являются такими же, как структура и работа двенадцатого варианта осуществления на фиг.14. При этом для краткости сходные части не будут повторяться. Однако разница заключается в том, что в четырнадцатом варианте осуществления предусмотрены первая резонансная катушка индуктивности 51 и вторая резонансная катушка индуктивности 52, которые соответствуют соответственно первому пьезоэлектрическому генератору 31 и второму пьезоэлектрическому генератору 32, соединенным последовательно, тем самым формируя полномостовой резонансный контур на первичной обмотке 111 трансформатора 11. Первый пьезоэлектрический генератор 31 и второй пьезоэлектрический генератор 32 используют для приема импульсного напряжения через первую резонансную катушку индуктивности 51 и вторую резонансную катушку индуктивности 52 соответственно. Поскольку первая резонансная катушка индуктивности 51 и вторая резонансная катушка индуктивности 52 обладают способностью хранить энергию, они могут предоставлять более высокое напряжение первому пьезоэлектрическому генератору 31 и второму пьезоэлектрическому генератору 32. Когда в резонансном контуре возникает резонанс, пьезоэлектрический эффект, который он производит, используют для повышения емкости, и она выводится на первичную обмотку 111, и это используется для большей выходной мощности на внешнюю нагрузку при выполнении требуемых операций. В дополнение, трансформатор 11 может быть сконструирован без центрального ответвления, относительно фиг.17, на которой представлена принципиальная схема пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полномостовом входе согласно пятнадцатому варианту осуществления данного изобретения. Как показано на фиг.17, первичная обмотка 111 трансформатора 11 используется для индуцирования вторичной обмотки 112, которые используют для обеспечения внешней нагрузки большей выходной мощности при выполнении требуемых операций, при этом напряжение переменного тока выходит из вторичной обмотки 112.
[0053] Фиг.15 и 18 рассмотрены одновременно. На фиг.18 представлена принципиальная схема пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полномостовом входе согласно шестнадцатому варианту осуществления данного изобретения. Структура и работа шестнадцатого варианта осуществления являются такими же, как структура и работа тринадцатого варианта осуществления на фиг.15. При этом для краткости сходные части не будут повторяться. Однако разница заключается в том, что в шестом варианте осуществления данного изобретения резонансная катушка индуктивности 51 подсоединена к пьезоэлектрическому генератору 31 последовательно для формирования полумостового резонансного контура на первичной обмотке 111 трансформатора 11. При возникновении резонанса в резонансном контуре пьезоэлектрический эффект, который он производит, используется для повышения емкости, и он выходит на первичную обмотку 111, и это используется для обеспечения меньшей выходной мощности на внешнюю нагрузку при выполнении требуемых операций. В дополнение, трансформатор 11 может быть сконструирован без центрального ответвления. На фиг.19 представлена принципиальная схема пьезоэлектрического преобразователя блока питания, использованного в полумостовом входе согласно семнадцатому варианту осуществления данного изобретения. Как показано на фиг.19, первичная обмотка 111 трансформатора 11 используется для индуцирования вторичной обмотки 112, и напряжение переменного тока выходит из вторичной обмотки 112, которая используется для обеспечения внешней нагрузки большей выходной мощности при выполнении требуемых операций.
[0054] В указанных выше вариантах осуществления только одно выходное напряжение на внешнюю нагрузку предусмотрено при выполнении требуемых операций, а в случае, если входной сигнал напряжения намного больше, то могут быть сконструированы более двух выводов. Иными словами, требуется более двух центральных ответвлений, для того чтобы обеспечить более двух выходных напряжений на внешнюю нагрузку при выполнении требуемых операций.
[0055] Вышеуказанное подробное описание предпочтительного варианта осуществления направлено на более ясное описание характеристик и сути данного изобретения. Однако описанные выше предпочтительные варианты даны не с целью ограничения объема данного изобретения. Напротив, целью изобретения является включение различных изменений и эквивалентных преобразований, которые охвачены объемом приложенной формулы изобретения.