Результат интеллектуальной деятельности: ВЫПРЯМИТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электронике, в частности к средствам выпрямления переменного электрического напряжения.

Прототипом изобретения является прибор, описанный в [1].

В нем генератор переменного напряжения подключается к омическим контактам резистивной области, в которой при прохождении переменного тока выделяется тепловая энергия. Теплота распространяется через тонкую изолирующую область в термоэлектрическую область, в которой устанавливается некоторое стационарное распределение температур, в результате чего появляется термоЭДС. Поскольку структура обладает достаточной теплоемкостью и, следовательно, инерционностью, распределение температур в термоэлектрической области в течение периода переменного напряжения не изменяется, и с контактов снимается постоянное напряжение при малой амплитуде пульсаций на выходе.

Недостатком прибора является низкая величина получаемого постоянного напряжения по сравнению с действующим значением переменного напряжения. Это связано со значительными потерями при преобразовании энергии переменного электрического тока в теплоту за счет эффекта Джоуля-Ленца и при преобразовании тепловой энергии в энергию постоянного тока за счет эффекта Зеебека.

Целью изобретения является увеличение значения постоянного напряжения, генерируемого устройством.

Цель достигается тем, что на определенном расстоянии от поверхности омической области расположен солнечный концентратор, закрепленный на держателе, осуществляющий дополнительный нагрев омической области. При этом расстояние между омической областью и солнечным концентратором соответствует фокусному расстоянию линз, входящих в состав солнечного концентратора. Поверхность термоэлектрической структуры, противоположная контактирующей с омической областью, сопряжена с тепловым аккумулятором, выполненным в виде емкости с плавящимся рабочим веществом.

Конструкция прибора изображена на фиг.1. Устройство состоит из омической области 1, к которой через изолирующую область 2 присоединяется с обеспечением хорошего теплового контакта термоэлектрическая структура 3. На определенном расстоянии от поверхности омической области 1 расположен солнечный концентратор 4, закрепленный на держателе 5. Расстояние между омической областью 1 и солнечным концентратором 4 соответствует фокусному расстоянию линз, входящих в состав солнечного концентратора. Поверхность термоэлектрической структуры 3, противоположная контактирующей с омической областью 1, сопряжена тепловым аккумулятором 6, выполненным в виде емкости с плавящимся рабочим веществом (например, галлием).

Устройство работает следующим образом.

От генератора переменного напряжения U~ сигнал поступает в омическую область 1, где за счет эффекта Джоуля-Ленца выделяется теплота. Одновременно омическая область 1 подвергается воздействию солнечных лучей, проходящих через солнечный концентратор 4, следствием которого является ее дополнительный нагрев. Теплота распространяется через тонкую изолирующую область 2 к нагреваемым спаям термоэлектрической структуры 3, в которой устанавливается некоторое стационарное распределение температур, в результате чего появляется термоЭДС. Поскольку структура обладает достаточной теплоемкостью и, следовательно, инерционностью, распределение температур в термоэлектрической области в течение периода переменного напряжения не изменяется, и с контактов снимается постоянное напряжение при малой амплитуде пульсаций на выходе. Величина постоянного напряжения повышается за счет дополнительного нагрева омической области 1 солнечным излучением, фокусируемым на ней солнечным концентратором 4. Тепловой аккумулятор 6 применяется для отвода теплоты от холодных спаев термоэлектрической структуры 3, тем самым увеличивая разность температур между ее спаями и, соответственно, величину постоянного напряжения не ее контактах. Количество плавящегося вещества подбирается в зависимости от продолжительности работы выпрямителя переменного напряжения.

Литература

1. Ефимов И.Е., Козырь И.Я., Горбунов Ю.И. Микроэлектроника: Проектирование, виды микросхем, функциональная микроэлектроника. М.: Высшая школа, 1987. 416 с.