Bedini két fázisú félvezetős akkumulátor töltőjének szabadalmi leírása
(Bedini szabadalom #3)

*** A fordítás szövegével kapcsolatban minden jog fenntartva. ***

Berendezés és módszer egy akkumulátor  impulzusos feltöltésére, valamint egyéb berendezések meghajtására...

Kivonat

Egy kétfázisú félvezetős akkumulátortöltő az input energiáját különböző forrásokból kaphatja, ideértve AC áramot, egy akkumulátort, egy DC generátort, egy DC-DC invertert, napcellákat, vagy bármilyen más kompatibilis input energia forrást. Az első a töltési fázis, míg a második a kisütési fázis, amelynél egy jel, vagy áram megy keresztül egy kettős időzítő kapcsolón, amely önállóan vezérli a két csatornát, kettéosztva a kétfázist. A kettős időzítő kapcsoló egy logikai chip, vagy egy impulzus szélesség modulátor segítségével van vezérelve. A potenciál töltésnek engedélyezett az, hogy felépüljön egy kapacitás tárban, majd azután a kapacitás tár lekapcsolódik az input energia forrásról, és azután nagyfeszültésgű töltés impulzussal átadja a töltését az akkumulátornak. A kapacitás input energia forrásról történő pillanatnyi lekapcsolódása figyelembe vesz egy szabadon-úszó potenciál töltést a kapacitásban. Amikor a kapacitás teljes mértékben kisüti potenciálját az akkumulátorba, a kapacitás lekapcsolódik az akkumulátorról, és újra rácsatlakozik az input energia forrásra, így téve teljessé a két fázist.

Követelmények:
1. Egy félvezető impulzusos akkumulátor töltő, ahol egy elsődleges forrásból származó input energia, mint potenciál töltés tárolódik el egy kapacitástárban. A kapacitástár ezután leválasztódik az említett input energia forrásról egy kettős időzítő eszközön keresztül, majd rácsatlakozik az akkumulátorra, hogy átadja a potenciál töltését. A töltés ekkor az akkumulátorba ürítődik bele az említett kapacitásból, majd az említett akkumulátor lecsatlakozik a kapacitásról az említett kettős időzítőn keresztül és a kapacitás újra rácsatlakozik az említett input energia forrásra, teljesítve ezzel a két fázisos kapcsolási ciklust, amely a következőket foglalja magába:

a. egy input energiát biztosító eszköz;

b. egy eszközt, amely egy jelet és egy áramot időzít két fázisban, egy töltési fázist és egy kisütési fázist, az egyiknél egy első csatorna kimenet az említett kapacitás töltésére, míg egy második csatorna kimenet a tárolt energia kisütésére szolgál az említett kapacitásból az említett akkumulátor felé. Az áram az említett első csatorna kimenetétől keresztül folyik egy első optikai isolátoron (optocstoló) és ezután egy NPN teljesítmény tranzisztoron, mely tranzisztor aktiválja az első N-csatornás MOSFET-eket a tárolt feszültséggel, amely potenciál töltés az említett kapacitás tárban van. Az említett kapacitás leválasztódik az input energia forrásról az említett kapcsoló eszköz által.

c.Az említett áram időzítésére szolgáló eszköz rácsatlakozik a második csatorna kimenetére, ekkor az áram az említett második csatornából egy második optikai csatolón keresztül folyik át, és ezután egy második NPN csatornás teljesítmény tranzisztoron, mely tranzisztor aktiválja a második pár N-csatornás MOSFET-eket. Említett kapacitás csatlakozik az említett akkumulátorhoz, és a potenciál töltés az akkumulátor felé kisütődik. Az említett időzítő eszköz ekkor leválasztja a kapacitást az említett akkumulátorról, és rácsatlakoztatja azt az említett input energia forrásra.

2. Az első pont impulzus töltőjének input energia forrását egy AC feszültségű áram szolgáltatja.

3. Az első pont impulzus töltőjének input energia forrását egy akkumulátor szolgáltatja.

4. Az első pont impulzus töltőjének input energia forrását egy DC generátor szolgáltatja.

5.Az első pont impulzus töltőjének input energia forrását egy AC generátor szolgáltatja.

6.Az első pont impulzus töltőjének input energia forrását egy solár cella szolgáltatja.

7. Az első pont impulzus töltőjének input energia forrását egy DC-DC inverter szolgáltatja.

8. Egy félvezető impulzusos akkumulátor töltő készítésének módszere, amelynél az input energia forrásból származó input energia úgy tárolódik el, mint potenciál töltés egy kapacitástárban. Az említett kapacitás lekapcsol az említett input energia forrásról, egy kettős időzítő eszközön keresztül, majd a kapacitás rácsatlakozik egy akkumulátorra, amely megkapja a potenciál töltést. A kapacitásból érkező töltés az említett akkumulátorra sül ki, majd az említett akkumulátor lekapcsol a kapcitásról a kettős időzítő eszköz révén, és ezután a kapacitás újra csatlakozik az említett input energia forráshoz, ezzel teljessé téve a két fázisú ciklus lépéseit, amely magába foglal:

a. egy input energia forrás biztosítását;

b. egy töltő eszköz csatlakozása kettős időzítés céljából hogy vezéreljen egy jelet, vagy áram folyást keresztül az első csatorna kimenetén mely magába foglal egy optikai leválasztást, az első NPN teljesítmény tranzisztort és az első pár N- csatornás MOSFET-eket.

c. begyűjtve az energiát az említett áramból és eltárolva azt a kapacitás tárban, így töltve a kapacitást

d. Az említett áram átkapcsolása az időzítő berendezés segítségével egy második csatornára, amely magába foglal egy második optikai leválasztást, egy második NPN teljesítmény tranzisztort és egy második pár N-csatornás MOSFET-et, eképpen lekapcsolódik a kapacitás a tápforrásról és rácsatlakozik az akkumulátorra.

e. A potenciális töltés kisütése az említett akkumulátor felé

f. Az áramfolyam tápforráshoz történő kapcsolása az időzítő berendezés használatával és az említett első csatorna befelyezi az említett ciklust.

9. A 8-as pontban említett impulzus töltő input energia forrását egy AC feszültségű áram szolgáltatja.

10. A 8-as pontban említett impulzus töltő input energia forrását egy akkumulátor szolgáltatja.

11. A 8-as pontban említett impulzus töltő input energia forrását egy DC generátor szolgáltatja.

12. A 8-as pontban említett impulzus töltő input energia forrását egy AC generátor szolgáltatja.

13. A 8-as pontban említett impulzus töltő input energia forrását egy napelem szolgáltatja.

14. A 8-as pontban említett impulzus töltő input energia forrását egy DC-DC inverter szolgáltatja.

15. Az akkumulátor töltő a következőket tartalmazza

egy táp csomópont

egy töltés csomópont

egy töltés-tároló eszközt; és

egy kapcsoló áramkört amely összekapcsolja a táp és a töltés comópontokat, valamint a töltés tároló eszközt. A kapcsoló áramkör lehetővé teszi a töltés tároló eszköz töltését, de megakadályozza az akkumulátor-töltési áram folyását a töltési csomópontba az akkumulátor-pihenési periódusában. Ezzel szemben lehetővé teszi az akkumulátor-töltési áram folyását a töltés csomópontba az akkumulátor-töltési periódusában.

16. A 15-ös pont akkumulátor töltője azonkívül tartalmaz:

egy kapcsoló áramkörrel párosított  kapacitást,

amelynél a kapcsoló áramkör úgy működhet, hogy engedi az akkumulátort töltő áram folyását a kapacitásból a töltési csomópontba az akkumulátor-töltési periódusban, és a kapacitás töltését az akkumulátor-pihenési fázisában.

17. A módszer a következőt tartalmazza:

akkumulátor töltést a töltési ciklus első periódusa alatt;

töltés felhalmozást a töltés-tároló eszközben és az akkumulátor töltésének megtiltását a töltési ciklus második periódusa alatt.

18. Az akkumulátor töltése magába foglalja az akku töltését egy töltő árammal a töltési ciklus első periódusa alatt; és

az akkumulátor töltésének megakadályozásakor a töltő áram akkuba történő folyása le van tiltva a töltési ciklus második periódusa alatt.

19. Az akkumulátor töltése magába foglalja a töltés-tároló eszköz akkuba történő kisütését a töltési ciklus első periódusában; és

az akkumulátor töltésének megakadályozásakor a töltés-tároló eszköz le van kapcsolva az akkumulátorról a töltési ciklus második periódusa alatt.

20. a 17-es pontban enlített töltés-tároló eszköz egy kapacitás

21. A 17-es pontban említett második periódus hossza a töltés-tároló eszközben felhalmozott töltés szintjével van kapcsolatban.

22. A módszer tartalmazza:

- a töltés-tároló eszköz akkumulátorba történő kisütését a töltési ciklus első periódusa alatt;

- a tölés-tároló eszköz akkumulátorról történő lekapcsolását és a töltés-tároló eszköz töltését az akkumulátor töltési ciklus másidik periódusa alatt.

23. A 22-es pontban említett töltéstároló eszköz lekapcsolódik az akkumulátorról mielőtt elkezdődik a töltés-tároló eszköz töltése.

24. A 22-es pontban említett töltéstároló eszköz lekapcsolódása egyidejűleg magába foglalja a töltéstároló eszköz akkumulátorról történő  lekapcsolását és a töltéstároló eszköz feltöltésének elkezdését.

L e í r á s

MŰSZAKI TERÜLET

A találmány egy félvezető impulzusos akkumulátor töltő berendezés és módszer, amelyben az akkumulátorba folyó áram nem változatlan. A jel, vagy áram pillanatnyilag kapcsoló által megszakított, amint keresztülfolyik valamielyik első csatornán a töltési fázisban, vagy második csatornán kisütési fázisban. A két fázis ciklus váltogatja a jelet a csatornán, ezáltal lehetővé teszi a potenciál feltöltését egy kondenzátorban,  lekapcsolva azt annak tápforrásáról azonnal mielőtt a kapacitás kisütné a tárolt potenciális energiáját egy  akkumulátorba, amely a kapacitás tárolt energiáját átveveszi. A kapacitás ekkor lekapcsol az akkumulátorról és újra visszacsatlakozik a tápforráshoz a kisütési fázis befelyezésekor, így téve teljessé a töltés-kisütés ciklust. Az impulzusos akkumulátor töltő impulzusaival ezenkívül meghajthat más berendezéseket is, úgy mint egy motort vagy egy fűtő elemet.

HÁTTÉR- ÉS ELŐTANULMÁNYOK:
Napjaink akkumulátor töltői állandó töltőáramot alkalmaznak működésük során a jel vagy áram pillanatnyi megszakítása nélkül, amely a következő irányokba folyik: 1) az elsődleges energiaforrástól a töltő felé, vagy 2) a töltőből  egy akkumulátorba, amely átveszi a töltést. Néhány töltő egy konstans áramhoz lett stabilizálva számos különböző módszer által, mialatt mások változatlanok és nem stabilizáltak. A tudományban jelenleg nem ismeretes vagy nem áll rendelkezésre olyan akkutöltő, melyben egy pillanatnyi jel- vagy áramszétkapcsolás lenne az elsődleges tápforrás és a töltő kondenzátorok között, mielőtt a kondenzátor kisüti a tárolt potenciál energiáját egy akkumulátorba, amely átveszi az impulzus töltést. Olyan töltő sincs a tudományban, amely lekapcsolja a töltőt a töltést befogadó akkuról, amikor a töltő kondenzátorok átveszik az energiát az elsődleges tápforrásról. A pillanatnyi árammegszakítás lehetővé tesz az akkumulátor számára egy rövid "pihenési periódust", és így kevesebb energiát igényel az elsődleges tápforrásból, mialatt több energiát helyez el az akkumulátorban, amely befogadja a töltést, miközben rövidebb idő periódust igényel.

A TALÁLMÁNY ÁTTEKINTÉSE

A találmány egyik jellegzetessége kapcsolatban van egy félvezető berendezéssel és módszerrel, egy akkumulátor vagy akkumulátortár impulzusos töltésének céljából, melyben egy új és különleges módszer kerül alkalmazásra, amely növeli és fenntartja az energia tárolásra szolgáló akkumulátor életperiódusát, ellentétben  az állandó áramú akkutöltökkel. A berendezés felhasznál egy időzített impulzust,  létesítve ezáltal egy DC impulzus hullámformát,  mely töltést azután az akkumulátor fogadja be.

A találmány egyik verziója egy impulzus szélesség modulátort (PWM)  használ a kettős kapcsolás céljára  (például ez lehet a logikai chip SG3524N PWM), és egy eszközt, amely az optikai összekapcsolást biztosítja a nagy energiájú kapacitástárhoz, amely tárolja időzített kezdeti impulzus töltést. Ez a töltési fázis, vagy más néven az első fázis. A feltöltött kapacitástár ezután kisüti tárolt energiáját az akkumulátorba, mely befogadja a töltést annak időzített impulzusaiban. A tárolt energia akkumulátorba történő kisütését megelőzően, a kapacitástár lekapcsolódik a tápforrásról, befejezve a töltési fázist, és az így távozó kapacitástár, mint egy szabadon-úszó potenciál töltés leválik az elsődleges tápforrásról, hogy azután az akkumulátorba ürítse töltését. A kapacitásból az akkumulátor felé történő energia átvitel teljessé teszi a kisütési vagy másnéven második fázist. A két-fázisú ciklus ezután ismétli önmagát.

Ez az impulzusos akkumulátortöltő a tápforrásból történő energiaátvitel révén működik, úgymint egy AC forrás, egy szűretlen nagyfeszültségű DC forrásig, melyet le kell tárolni egy kapacitásban, vagy egy kapacitás tárban. A kapcsolás szabályzó létrehoz egy időzített impulzust - például egy 1 másodperces impulzust-, amely 180° -os fáziseltolásban van mindegyik kapcsoló állásnál. Az első funkció nem más, mint a töltés elsődleges tápforrásról történő felépítése a kapacitástárban;   a második funkció leválasztja a kapacitástárt a tápforrásról;   a harmadik funkció kisüti a tárolt nagy feszültséget az akkumulátorba egy nagyfeszültségű időzített impulzus révén - pl.: egy  1 másodperces impulzus segítségével -;  a negyedik funkció újracsatlakoztatja a kapacitástárt az elsődleges tápforráshoz.
A berendezés egy két-csatornás on/off mechanizmuson keresztül működik, ahol a töltő még azelőtt leválik az elsődleges tápforrásról, mielőtt az impulzus töltő kisütné nagyfeszültségű impulzusát a töltendő akkumulátorba. Mialatt az elsődleges töltéskapcsoló zárva van, addig a másodlagos kisütési kapcsoló nyitott állapotban van és vica-verza az időzített impulzusokban teljessé téve a két fázisú ciklust.

A tápforrás céljára szolgáló eszköz sokféle lehet. Például az elsődleges input energia jöhet egy AC forrásból amely belecsatlakozik a megfelelő transzformátorba; jöhet egy AC generátorból;   egy elsődleges input akkumulátorból;   napelemekből;   esetleg DC-DC inverterből; vagy bármilyen más adaptálható energiaforrásból. Ha egy átalakító eszköze van az input energia forrásnak, akkor az lehet egy átlagos tápegységben használt egyenirányítós transzformátor, vagy alkalmazható más transzformátor berendezés is a feladat követelményei szerint. Például lehet egy hagyományos 120V AC-t 45V AC-ra csökkentő transzformátor, és az egyenirányító lehet egy 200V-os és 20A-es teljes-hullám egyenirányító híd (Graetz) , ami szűrés nélküli amikor hozzácsatlakozik a transzformátor kimenetéhez. Az egyenirányító-híd (Graetz) pozitív kimeneti pontja csatlakozik a párhuzamos térvezérelt tranzisztor DRAIN-jéhez, és a negatív kimeneti pontja a kapacitástár negatív pontjára csatlakozik.

A térvezérlésű tranzisztor (FET - field effect transistor) kapcsolók lehetnek IRF260 típusú FET-ek, vagy bármely más FET is teljesítheti ezt a funkciót. Mindegyik  párhuzamosan van, hogy elérje az impulusok megfelelő áramát. Mindegyik FET csatlakoztatható egy 7watt -os, 0,05ohm -os ellenálláson keresztül egy átlagos sín csatlakozóval a SOURCE-nál.  Mindegyik FET  gate-je egy 240ohm-os ellenálláson kersztül csatlakoztatható egy átlagos sínhez.  A FET-ek  gate-je és a drain-je között 2Kohm-os ellenállás is lehet.

Egy tranzisztor (pl. egy MJE15024-es ) mint a FET-ek gate-jeinek meghajtója vezérli a sínt, mely  meghajtó tranzisztort pedig egy optocsatoló vezérel. Az első töltés átkapcsoló a kapacitástár töltésére szolgál, amely úgy viselkedik, mint egy DC feszültség forrás az akkumulátor felé. A kapacitástár ezután lekapcsol a tápellátás egyenirányító áramköréről. Az impulzusos akkumulátor töltő ezután áthelyezi a második FET kapcsolót a második csatornán keresztül a kisütési fázisra. A kisütési fázis egy tranzisztor által vezérelt, mely tranzisztort egy optocsatoló hajt meg.  A kapcsoló második, vagy kisütési állapotával a kapacitástár potenciál töltése kisül az akkumulátorba, amely befogadja a töltést. A töltést befogadó akkumulátor ezután leválasztódik az impulzus töltő kapacitástárjáról a ciklus megísmétléséhez. Az impulzus töltő bármilyen alkalmas input energiaforrással működtethető, mely lehet 1)szolár panelek kapacitástárhoz megemelt feszültsége;    2)szél generátor;  3)egy DC-DC inverter;   4)egy generátor;    5)egy AC motor generátor;   6)egy statikus forrás mint egy nagyfeszültségű szikra; 7)vagy más eszköz amely feltudja emelni a kapacitástár potenciálját.

A találmány más megvalósításában, az impulzusos töltőt fel lehet  használni  egy motor vagy egy fűtő elem energia impulzussal történő meghajtására is.

A RAJZOK RÖVID LEÍRÁSA

FIG. 1 egy félvezetős impulzusos töltő a találmány egy lehetséges megtestesülése szerint

FIG. 2 egy hagyományos DC-DC konverter amelyet  fel lehet használni a FIG. 1 ábrán lévő impulzus töltő energiájának biztosításához.

FIG. 3 egy hagyományos AC tápegység amelyet fel lehet használni a FIG. 1 ábrán lévő impulzus töltő energiájának biztosításához.

FIG. 4 A-D egyéb hagyományos tápegységek, melyeket fel lehet használni a FIG. 1 ábrán lévő impulzus töltő energiájának biztosításához.

FIG. 5 a félvezető  impulzusos akkumulátortöltő blokk-diagramja

FIG. 6 egy DC motor ábrája, melyet a FIG.1 ábrán lávő impulzusos töltő meg tud hajtani.

FIG. 7 egy fűtő elem ábrája, melyet a FIG.1 ábrán lávő impulzusos töltő meg tud hajtani.

RAJZOK:

 A TALÁLMÁNY RÉSZLETES LEÍRÁSA

Jelen találmány egy megtestsülése egy olyan félvezető impulzusos akkumulátortöltő, amely egy kapacitástárban lávő tárolt potenciális energiát használ fel.
A félvezető impulzusos akkutöltő különböző alkatrészek és áramkörök kombinációját tartalmazza, hogy begyűjtse és tárolja a rendelkezésre álló energiát egy kapacitástárban. A kapacitásban tárolt energiát azután töltés impulzussal juttatja a töltendő akkumulátorba. A találmány működése során van egy futólagos szétkapcsolás a töltő és a töltést befogadó akkumulátor között a ciklus töltési fázisa alatt, és egy második futólagos szétkapcsolás a töltő és az imput energia forrás között a ciklus kisütési fázisa alatt.

Mint kezdőpontja és egy önkényesen választott módja jelen találmány leírásának, egy elektromos jel áramlás, amely végig lesz követve az elsődleges input energia forrástól a töltést befogadó akkumulátorban történő végső tárolásig.

FIG.1 egy félvezető impulzusos töltő a találmány egy lehetséges megtestesülése szerint. Amint azt a FIG. 1 szemlélteti, az impulzus töltő elsődleges input energia forrása egy tápegység (11), melyeket például a FIG. 2, 3, 4A-4D ábrák szemléltetnek. Egy 12V-os akkumulátor, mint alacsony feszültségű energia forrás (12) hajt meg egy kettős kapcsoló vezérlő eszközt, amely egy logikai chip vagy egy impulzus szélesség modulátor (PWM - pulse width modulator) (13).
Alternatív megoldásként a tápegységből jövő feszültséget át lehet konvertálni egy olyan feszültséggé, amely alkalmas a PWM (13) meghajtására. A PWM (13) lehet egy SG3524N logikai chip, mely úgy működik, mint egy oszcillátor, vagy egy időzítő. hogy meghajtsa a 2-csatorna kimenetét "on/off" kapcsolásokkal, ami azután  vagy az első optocsatolóhoz (14), vagy a második optocsatolóhoz (15) csatlakozik. Az első (14) és a második (15) optocsatolók H11D3 típusuak lehetnek. Amikor a logikai chip (13) az első csatornához kapcsolódik, akkor az le van kapcsolódva a második csatornáról, eképpen eredményezve a jelirányok két fázisát.
Az első fázis egy töltési fázis, míg a második fázis a kisütési fázis. Amikor a logikai chip (13) a töltési fázisra kapcsol, a jel az első optocsatoló (14) felé halad.
Az első optocsatolótól (14) a jel azután az első NPN tranzisztoron (16) keresztül folyik, amely aktivál egy N-csatornás MOSFET-et (18a) és egy másik N-csatornás MOSFET-et (18b). Az áram keresztül folyik a MOSFET-eken (18a és 18b), amely  felépít egy feszültséget a kapacitástáron (20) keresztül, ezáltal teljessé téve a kapcsolási tevékenység töltési fázisát. A kisütési fázis elkezdődik, mihelyst a logikai chip (13) a második csatornára kapcsol. Ekkor a jel a második optocsatoló (15) felé halad, és azután egy második NPN tranzisztoron (17) keresztül halad, amely aktivál egy N-csatornás MOSFET-et (19a) és egy másik N-csatornás MOSFET-et (19b). Miután a logikai chip (13) zárja az első csatornát és nyitja a második csatornát, a potenciál töltés szabadon úszik a kapacitástár (20) és a tápegység (11) között, amelyről a kapacitástár most leválasztódik, és azután egy akkumulátorhoz (22) kapcsolódik, amely befogadja a töltést. Ennél a pontnál jön el annak az ideje, hogy a potenciál töltés a kapacitástárból (20) egy nagy energiájú impulzus révén kisül az akkumulátorba (22), vagy akkumulátortárba (nincs ábrázolva). A kisütési fázis akkor teljes, amikor az akkumulátor (22) átveszi a töltést. A logikai chip (13) ezután a második csatornát zárja, és nyitja az első csatornát eképpen válik teljessé a töltés-kisütés ciklus.  A logikai chip (13) révén a ciklus folyamatosan ismétlődik vezérelve a jelet az első csatornába a kapacitástár felé, vagy a második csatornához a kapacitástárból az akkumulátor (22) felé. Az akkumulátornak (22) így van egy pillanatnyi pihenési periódusa egy folyamatos áram jelenléte nélkül a töltési fázis alatt. .

Az alkatrész értékek a találmány lerajzolt megtestesülése esetén  a következők:
Az ellenállások (24,26,...44b) rendre a következő megfelelő értékek: 4.7K.OMEGA., 4.7K.OMEGA., 47K.OMEGA., 330.OMEGA., 330.OMEGA., 2K.OMEGA., 47.OMEGA., 47.OMEGA., 0.05.OMEGA.(7 W), 0.05.OMEGA.(7W), 2K.OMEGA., 47.OMEGA., 47.OMEGA., 0.05.OMEGA.(7 W), and 0.05.OMEGA.(7W).
A potméter (46) értéke 10K.OMEGA, a kapacitás (48) egy 22 .mu.F, és a teljes kapacitása a (20) kapacitástárnak 0.132F. Az akkumulátor (22) feszültsége 12-24V közötti, és a tápegység (11) feszültsége   24-50V, így a tápegység feszültsége körülbelül 12-15V-al magasabb, mint az akkumulátor feszültsége,

Az impulzusos töltő más megvalósítása is megfontolandó. Például a bipoláris tranzisztorok (16 és 17) helyettesíthetőek térvezérelt tranzisztorokkal és a (18a, 18b), (19a és a 19b) tranzisztorok helyettesíthetőek bipoláris, vagy szigetelt gate-ű bipolar (IGBT-insulated-gate bipoar transistor) tranzisztorokkal. Továbbá a komponens értékek változtatása megváltoztatja a ciklusidőt, az impulzus csúcsfeszültségét, azt a töltés mennyiséget, amelyet a kapacitástár (20) szállít az akkumulátornak (22), stb.
Továbbá az impulzus töltő 2-nél több tranzisztort is tartalmazhat a (18a és 18b) tranzisztorok esetében, illetve  2-nél több tranzisztort is tartalmazhat a (19a és a 19b) tranzisztorok esetében.

Az impulzusos töltő előbb felvázolt megvalósításának a részletes működése a következő:

A ciklus első fázisának elkezdéséhez mialatt a kapacitástár (20) töltve van, a logikai áramkör (13)  deaktiválja a 15-ös optocsatolót  és aktiválja a 14-es optocsatolót. A logikai áramkör (13) úgy van konfigurálva, hogy hamarabb, vagy egyszerre deaktiválja a 15-ös optocsatolót, mint ahogy a 14-es optocsatolót aktiválná, jólehet a logikai áramkör úgy van konfigurálva, hogy deaktiválja a 15-ös optocsatolót, miután a 14-est aktiválja.

Ezután az aktivált 14-es optocsatoló létesít egy bázis áramot, amely aktiválja a 16-os tranzisztort, mely előállít egy áramot, ami pedig a (18a és 18b) tranzisztorokat aktiválja.

Az aktivált (18a és 18b) tranzisztorok feltöltik a kapacitástárat (20) egy olyan feszültségre, amely egyenlő, vagy közel egyenlő a tápegység (11) feszültségével. és kisebb a (18a és 18b) tranzisztorok legalacsonyabb küszöbfeszültségénél. A ciklus második fázisának elkezdéséhez mialatt a kapacitástár (20) impulzusa tölti az akkumulátort (22), a logikai áramkör (13) deaktiválja a  14-es optocsatolót, és aktiválja a 15-ös optocsatolót. Jellemzően a logikai áramkör (13) úgy van konfigurálva, hogy a 14-es optocsatolót hamarabb, vagy ugyanakkor deaktiválja, mint amikor a 15-ös optocsatolót aktiválná.

Ezután az aktivált 15-ös optocsatoló meghajtja a 17-es tranzisztort, amely az általa létesített áram segítségével a (19a és a 19b) tranzisztorokat hozza működésbe.

Az aktivált (19a és 19b) tranzisztorok kisütik a kapacitástárat (20) az akkumulátor felé (22) amíg a kapacitástáron (20) keresztül mérhető feszültség körülbelül egyenlő nem lesz az akkumulátoron lévő feszültség plusz a (19a és 19b) tranzisztorok legalacsonyabb küszöb feszültségének az összegével. Esetleg a logikai áramkör (13) deaktiválhatja a 15-ös optocsatolót még azelőtt hogy a kapacitástár (20) elérné ezt a kisütési szintet. Mivel a (19a és  19b) tranzisztorok ellenállásai, a (44a) és a (44b) ellenállások, valamint az akkumulátor (22) ellenállása viszonylag alacsonyak, a kapacitástár (20) kisütése meglehetősen gyors lesz, és így az akkumulátor töltésére szolgáló áram impulzus továbbítása is gyorsan történik. Például ha az impulzus töltő a fent leírt komponenseket tartalmazza, akkor a kapacitástár (20) által szállított áram impulzusa kb. 100ms időtartamú, és az áramcsúcs kb 250A-es.

FIG.2. egy hagyományos DC-DC konverter (30) rajza, amely felhasználható az első ábra (FIG.1.) tápegységeként (11) a találmányban részletezett megvalósítás szerint. Egy DC-DC konverter egy alacsony DC feszültséget egy magasabb DC feszültségre alakítja át, vagy fordítva. Így egy ilyen konverter egy alacsonyabb feszültséget egy magasabb feszültségre tudja emelni, hogy az impulzus töltő (FIG.1.) hasznosíthassa azt a kapacitástárjárban (20-FIG.1). A konverter (30) energiáját egy tápforrásból (31) kapja, amely lehet egy 12V-os akkumulátor is. Egy optocsatoló (33) vezérel egy NPN teljesítmény tranzisztort (31), amely biztosítja az áramot a power transzformátor(32) primer tekercsének (36). Egy logikai chip, vagy egy impulzus szélesség modulátor (PWM) (34) váltakozva kapcsolja be/ki  az első N-csatornás IRF260 MOSFET-et (35a) és a második  N-csatornás IRF260 MOSFET-et(35b) úgy, hogy amikor a (35a) jelű MOSFET aktív, akkor a (35b) jelű MOSFET deaktív, és fordítva. Következésképpen a kapcsoló MOSFET-ek (35a és 35b) hajtják meg a primer tekercs (36) megfelelő részeit létrehozva ezzel a szekunder tekercs (38) kimeneti feszültségét. Egy teljes hullám egyenirányító graetz-híd (39) végzi el a szekunder tekercs (38) egyenirányítását, és ezt az egyenirányított feszültséget kapja meg az első ábrán lévő impulzus töltő (FIG.1.). Ezenkívül a szekunder tekercset (38) meg lehet csapolni az első ábra logikai áramkörének (13-FIG.1.) alacsonyabb feszültséggel történő ellátása érdekében úgy, hogy a DC-DC konvertert (30) fel lehet használni, mint tápegységet (11-FIG.1.) és mint alacsony feszültségű tápot (12-FIG.1.)

FIG.3. egy AC tápegység rajza (40), amelyet fel lehet használni, mint tápegységet (11-FIG.1.) és mint alacsony feszültségű tápot (12-FIG.1.). A power input (42) értéke 120VAC. Az első transzformátor (44) és a teljes hullám egyenirányító (46) alkotja a (11-FIG.1.1) tápegységet, míg a második transzformátor (48), a teljes-hullám egyenirányító (50) és a feszültség regulátor (52) alkotja a (12-FIG.1.) tápegységet.

FIG.4A-D különböző hagyományos elsődleges energia input forrásokat szemléltet, melyeket fel lehet használni mint egységet (11-FIG.1.) és/vagy mint alacsony feszültségű tápot (12-FIG.1.).
FIG.4A sorosan összekapcsolt akkumulátorokat szemléltet;  
FIG.4B sorosan összekapcsolt napelemek rajza;
FIG.4C egy AC generátor rajza;
FIG.4D egy DC generátor sematikus rajza.

FIG.5. a félvezető impulzus töltő (FIG.1.) blokk diagramja.
Block-A egy tápegység (11-FIG.1.), amely  bármilyen megfelelő tápegység lehet, mint amilyeneket pl. a FIG. 2,3,4A-4D szemléltet;
Block-B egy tápegység (12-FIG.2.), amely  bármilyen megfelelő tápegység lehet, úgy mint egy 12VDC táp vagy a FIG.3-ban bemutatott tápegység;
Block-C jelképezi a PWM-et (13-FIG.1.) a logikai áramkört és annak komponenseit;
Block-D a töltés kapcsoló, amely magába foglalja az első optocsatoló chip-et (14), az első NPN power tranzisztort (16), az első N-csatornás MOSFET együttest (18a és 18b) és azok periférikus ellenállásait;
Block-E jelképezi a kapacitástárat (20);
Block-F a kisütés kapcsoló, amely magába foglalja a második optocsatoló chip-et (15), a második NPN power tranzisztort (17), a második N-csatornás MOSFET együttest (19a és 19b) és azok periférikus ellenállásait;
Block-G jelképezi azt az akkumulátort (22) melyet impulzusokkal töltünk.

Különleges tulajdonság amely megkülönbözteti az előbbiekben leírt töltési módszert a hagyományostól az, hogy az akkumulátort töltés impulzusokkal töltjük folyamatos áram helyett. Következésképpen az akkumulátor kap egy pihenési periódust az impulzusok között.

FIG.6. egy DC motor (60) rajza, amit az impulzus töltő (FIG.1.) meg tud hajtani a találmány egy megvalósítása esetén. Speciálisan a motort (60) az akkumulátor (22-FIG.1.) helyére lehet csatlakoztatni, és ekkor az impulzus töltő az impulzus áramával fogja meghajtani a motort. Habár nem szükséges módosítani az impulzus töltőt a motor (60) meghajtásához, meg lehet változtatni azt a vezérelt motor nagyobb hatékonysága érdekében. Például a PWM (13-FIG.1.) periférikus ellenállás értékeinek változtatásával eltérő szélességű és csúcsú vezérlő impulzusok érkeznek a kapacitástárból (20-FIG.1.).

FIG.7. egy hevítő elem (70) rajza, amely lehet szárító, vagy vízmelegítő, melyet az impulzus töltő hajt meg jelen szabadalom egy megvalósítása szerint. Speciálisan a hevítő elemet (70) az akkumulátor (22-FIG.1.) helyére lehet csatlakoztatni, és ekkor az impulzus töltő az impulzus áramával fogja meghajtani ahevítő elemet. Habár nem szükséges módosítani az impulzus töltőt a hevítő elem (70) meghajtásához, mégis meg lehet változtatni az impulzus töltőt a vezérelt hevítő elem (70) nagyobb hatékonysága érdekében. Például a PWM (13-FIG.1.) periférikus ellenállás értékeinek változtatásával eltérő szélességű és csúcsú vezérlő impulzusok érkeznek a kapacitástárból (20-FIG.1.).

A találmány fent leírt megvalósításában meghatározott elektronikus alkatrészek és komponensek lettek felhasználva. Azonban köztudott tény, hogy különböző tranzisztorok, ellenállások kapacitások, transzformátorok, időzítő komponensek, optocsatolók, impulzus szélesség modulátorok, MOSFET-ek, és egyéb elektronikus komponensek állnak rendelkezésre, melyek kombinációival is elérhető az egyegyenértékű eredmény. Habár a találmány a komponensek részletes hivatkozásaival lett leírva, meg kell azt érteni, hogy a találmányi jog kiterjed minden más vele egyenértékű megvalósításra is.

* * * * *

 Fordította: Tuvok 2004.12.23.
*** A fordítás szövegével kapcsolatban minden jog fenntartva. ***