автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Автономные установки электропитания с низковольтными первичными источниками: увеличение времени непрерывной работы и повышение надежности

На правах рукописи

Апаров Дцриан Борисович

Автономные установки электропитания с низковольтными первичными источниками: увеличение времени непрерывной работы и повышение надежности

Специальность 05.09.03. — Электротехнические комплексы и системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Г

' Москва

2004

Работа выполнена на кафедре "Электротехнические комплексы автономных объектов" Московского энергетического института (технического университета)

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ромаш Эдуард Михайлович доктор технических наук, профессор Иньков Юрий Моисеевич доктор технических наук, профессор Пречисский Владимир Антонович

Ведущее предприятие: Всероссийский научно-исследовательский

институт технической физики и автоматизации

Защита диссертации состоится " 14" мая 2004 г. в аудитории М611 в 14 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.157.02 при Московском энергетическом институте (техническом университете) по адресу 111250, г. Москва, Красноказарменная ул., д. 13).

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенных печатью организации) просим направлять по адресу: 111250, г. Москва, Красноказарменная ул., д. 14, Ученый Совет МЭИ(ТУ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского Энергетического Института (Технического Университета).

Автореферат разослан " апреля

2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.157.02 кандидат технических наук, доцент

Цырук С.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Автономные маломощные (до бО-ИОО Вт) установки электропитания (АМУ) широко используются в различных областях техники, медицины, спорта и в быту. АМУ жизненно необходимы при отсутствии централизованного электроснабжения или при его частых временных перебоях, а также во время стихийных бедствий и катастроф.

Основными направлениями совершенствования АМУ являются увеличение времени непрерывной работы (ВНР), повышение надежности, снижение массы, габаритов и стоимости.

В качестве первичных источников (ПИ) в АМУ используются аккумуляторы и гальванические элементы, радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РТГ), солнечные батареи (СБ), термоэмиссионные преобразователи, топливные и ампульные элементы, тепловые химические источники тока и др.

Отличительной особенностью рассматриваемых установок является низкое (0,4-12 В) выходное напряжение ПИ, непригодное для питания большинства потребителей. В связи с этим каждая из установок включает транзисторный преобразователь постоянного напряжения (ППН). Он согласует низкое напряжение ПИ с напряжениями потребителей и является важнейшим и неотъемлемым узлом АМУ. Главными требованиями к ППН являются максимальный КПД и высокая надежность, которые определяют основные характеристики АМУ в целом: ВНР, надежность, а в ряде случаев массу, габариты и стоимость.

Условия работы и возможности технического обслуживания и ремонта

АМУ значительно различаются. В одном случае это установки, эксплуатация

которых осуществляется при участии человека. При этом имеется возможность

технического обслуживания, ремонта, смены и подзаряда ПИ. Этой

возможности лишены установки, длительно (в течение нескольких лет)

работающие в отдаленных, незаселенных районах земного шара, глубине морей

1 РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ I I БИБЛИОТЕКА I !

и т.д. В таких АМУ вопросы увеличения ВНР и надежности стоят наиболее остро. В различных районах России используются около тысячи таких установок различного назначения.

Получение высокого КПД ГОШ при низких входных напряжениях и малых мощностях является сложной научно-технической проблемой, до последнего времени не нашедшей окончательного решения. Разработкой ППН с повышенным КПД для АМУ с низковольтными. ПИ занимаются многие научно-технические организации: ВНИИТФА (бывш. ВНИИРТ), НПО Квант, ОАО ПОЗИТ и др. Одними из первых этой проблемой начали заниматься в Московском энергетическом институте (ТУ) д.т.н., проф. В.Г. Еременко и автор данной работы. Низковольтные ППН рассмотрены в диссертационных работах А.Б. Апарова, В.Г. Еременко, М.А. Шумова и других авторов, в монографии А.Б. Апарова, В.Г. Еременко и И.Б. Негневицкого.

Литературный обзор по ППН для АМУ с низковольтными ПИ показал, что в опубликованных работах не рассмотрены схемы ППН, позволяющие удовлетворить современным требованиям к АМУ, особенно по ВНР и надежности. В теоретическом плане остались без внимания следующие важные вопросы: методологии выбора схемы ППН, разработки маломощных трансформаторов • (МТ) с максимальным КПД, определения динамических потерь в транзисторах ППН с обратной связью (ОС) по току нагрузки, выбора оптимальной частоты работы ППН, выбора материала магнитопровода, обеспечивающего минимальные потери в МТ.

Отдельной проблемой является увеличение ВНР и повышение надежности АМУ медицинских приборов, наиболее многочисленную группу которых составляют имплантируемые (вживляемые в организм) электрокардиостимуляторы (ЭКС). Только в России их ежегодно выпускается Увеличение ВНР имплантируемых ЭКС может быть достигнуто, наряду с увеличением КПД низковольтного ППН, снижением энергии на стимуляцию сердца.

В области имплантируемых ЭКС не проведено энергетическое сравнение

различных способов стимуляции сердца, не исследован способ стимуляции импульсами с постоянным электрическим зарядом и реализующие его схемы, позволяющие значительно увеличить ВНР ЭКС.

Вышеизложенное показывает насколько необходима разработка и исследование низковольтных (0,4-5-12 В) ППН с повышенными КПД и надежностью для широкого круга АМУ, отвечающих современным требованиям по ВНР и надежности. Это определяет важность, научную актуальность и практическую значимость выбранной темы исследований.

Значение автономной энергетики, в частности АМУ, определяется не ее долей в энергетическом балансе России, а возможностью удовлетворить потребности в электроэнергии научно-исследовательского, бытового и различного другого оборудования, особенно в отдаленных или труднодоступных районах страны. Например, радиомаяки с РТГ, расположенные на трассе Северного Морского пути, значительно повышают безопасность навигации.

В работе обобщены итоги более чем 30-летней деятельности автора по вышеуказанной проблеме. Исследования- проводились в Московском энергетическом институте (ТУ) в соответствии с хоздоговорными и госбюджетными работами, часть из которых была предписана заданиями директивных органов страны и координационными планами АН СССР. Во всех работах автор являлся ответственным исполнителем или руководителем.

Объект исследования - маломощные преобразователи низкого (0,4-5-12 В) постоянного напряжения с повышенными КПД и надежностью АМУ различного назначения.

Цель работы - увеличение ВНР, повышение надежности, снижение массы, габаритов и стоимости широкого круга АМУ с низковольтными ПИ на основе теоретической и практической разработки низковольтных, маломощных ППН с повышенными КПД и надежностью.

Для достижения указанной цели в работе решены следующие задачи:

1. Выработка основных требований к ППН АМУ с низковольтными ПИ.

2. Выбор и разработка класса схем низковольтных ППН с повышенными КПД и надежностью.

3. Создание основ теории маломощных трансформаторов (МТ) с максимальным КПД.

4. Разработка методики проектирования низковольтных ППН на максимальный КПД.

5. Разработка способов снижения энергии на стимуляцию сердца и схем имплантируемых ЭКС с увеличенным ВНР и повышенной надежностью.

Методы исследования. Поставленные в работе научные проблемы решались с применением методов математического анализа, аппарата решения дифференциальных уравнений, методов синтеза электрических цепей, методов аналитической оптимизации, численных методов решения на ПК трансцендентных и алгебраических уравнений высоких степеней. Статические потери в транзисторах и диодах ППН минимизировались с помощью экспериментально полученных характеристик.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Разработаны основы теории МТ ППН с максимальным КПД.

2. Разработана методика расчета МТ ППН на максимальный КПД.

3. Разработана методология проектирования низковольтных ППН с ОС по току нагрузки с максимальным КПД.

4. Предложен и обоснован способ стимуляции импульсами с постоянным электрическим зарядом, позволяющий уменьшить расход энергии на стимуляцию сердца.

На защиту выносятся:

1. Новый класс ППН с ОС по току нагрузки с повышенными КПД и

надежностью для широкого круга АМУ с низковольтными ПИ.

2. Основы теории МТ ППН с повышенным КПД.

3. Методология проектирования ППН с ОС по току нагрузки на

максимальный КПД.

4. Способ электростимуляции сердца импульсами с постоянным электрическим зарядом; структурные и электрические схемы ЭКС его реализующие.

Достоверность полученных результатов определяется корректностью постановки задачи, обоснованностью принятых допущений; адекватностью используемого математического аппарата и полученных моделей исследуемым процессам; подтверждается хорошей сходимостью результатов теоретических расчетов по полученным формулам с экспериментальными данными исследований и испытаний лабораторных и промышленных образцов.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

1. Разработаны схемы низковольтных ППН с повышенными КПД и надежностью, удовлетворяющие современным требованиям к ППН, для широкого круга АМУ с низковольтными ПИ.

2. Разработана методика проектирования ППН с ОС по току нагрузки на максимальный КПД.

3. Разработаны ППН с повышенной надежностью.

4. Разработанные ППН обеспечивают при входных напряжениях 0,4-5-12 В КПД 604-96%.

5. Разработаны схемы имплантируемых ЭКС с постоянным зарядом импульса, позволяющие в 1,3+1,5 раза увеличить их ВНР и повысить надежность стимуляции..

6. Результаты работы позволили увеличить ВНР и повысить надежность широкого круга АМУ с низковольтными ПИ.

Реализация результатов работы. Основные научные положения, схемы ППН, инженерные методики их расчета и проектирования, рекомендации диссертационной работы внедрены в различные отрасли промышленности, использованы в научно-исследовательских, медицинских и спортивных учреждениях, в учебном процессе высших учебных заведений и др.

Основными внедрениями являются: 1. Во ВНИИ технической физики и автоматизации (ВНИИТФА) в АМУ с РТГ

типа "Бета-М" серийно используются ППН с ОС по току с входным напряжением 6 В, мощностью 10 Вт, КПД 95% по АС №349065.

2. Опытным заводом МЭИ выпущена партия ППН с ОС по току с входным напряжением 0,5 В, мощностью 500 мкВт, КПД 75% для АМУ с РТГ типа "РИТМ" Г-238-0,01/0,5 для питания имплантируемых ЭКС, разработанных при непосредственном участии автора по заданию ВНИИТФА.

3. На Киевском радиозаводе им. СП. Королева ППН по АС №884055 серийно использованы с 1984 г. в изделии 98 и с 1988 г. в изделии СНМ2-01.

4. На Ачисайском полиметаллическом комбинате серийно использованы с 1978 г. ППН по АС №349065.

5. На Черниговском комвольносуконном комбинате серийно использованы ППН по АС №329635.

6. На Бобруйском радиозаводе серийно использованы ППН по АС №329035.

7. На п/я М5647 использовано АС №666399.

8. В институте сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева внедрена серия имплантируемых ЭКС с постоянным зарядом импульса, разработанных в МЭИ и изготовленных на Климовском штамповочном заводе (КШЗ) по АС №1022697 и АС №1022715.

9. В Спорткомитете СССР для сборных команд России использованы электростимуляторы нервно-мышечного аппарата с ППН по АС №884055, разработанные в МЭИ и изготовленные на КШЗ.

Ю.Методики проектирования, низковольтных ППН с повышенным КПД используются на предприятиях ОАО ПОЗИТ (М/о), ВНИИТФА (г.Москва), АО Кардиоэлектроника (М/о).

11.Результаты диссертационной, работы используются в учебном процессе кафедры "Электротехника и компьютеризованные электротехнические системы" Московского государственного технического университета "МАМИ" г.Москва.

Акты о внедрении прилагаются.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на ряде международных, Всероссийских и республиканских конференций в гг. Нью-Арк (США), Москва, Петербург, Киев, Ташкент, Томск, Тула, Тбилиси, Ялта, Алушта, Винница, Рига и др. Основными из них являются:

1. 10-th Intersociety Energy conversion and engineering conference "Energy 10", John Clayton conference center University of Delaware, Newark Delaware, August 1975.

2. V Международная конференция'"Электромеханика, электротехнологии и электроматериаловедение", Крым, Алушта, 2003.

3. Восьмая и девятая Международные научно-технические конференции студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика", Москва, 2002,2003.

4. Всероссийский электротехнический конгресс с международным участием, Москва, 1999.

5. Всесоюзные научно-технические конференции по преобразовательной технике, Киев, 1973-1975.

6. Всесоюзная научно-техническая конференция "Проблемы техники в медицине", Тбилиси, 1986.

7. Всесоюзная конференция "Электротехника и спорт", Ленинград, 1986.

8. Республиканская научно-техническая конференция "Актуальные проблемы электростимуляции", Киев, 1981.

9. Всероссийский съезд по трансплантации и искусственным органам, Москва, 2002.

В полном объеме диссертационная работа докладывалась на заседании кафедры "Электротехнические комплексы автономных объектов" Московского энергетического института (технического университета).

Публикации. Результаты диссертации опубликованы в 77 работах, список которых приведен в конце автореферата.

Личный вклад автора. Общий анализ проблемы. Постановка задач,

организация и проведение всех теоретических и экспериментальных исследований, представленных в работе.

Разработка класса ППН с ОС по току нагрузки с повышенным КПД для широкого круга АМУ с низковольтными ПИ.

Разработка основ теории МТ ППН с максимальным КПД.

Разработка методики расчета и проектирования ППН с ОС по току на максимальный КПД.

Разработка ППН с ОС по току повышенной надежности.

Разработка методов увеличения ВНР имплантируемых ЭКС.

Разработка и клиническая апробация схем ЭКС с увеличенным ВНР.

Все результаты, составляющие научную новизну диссертации и выносимые на защиту, получены автором лично в плане работ научной группы, руководимой автором.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов с иллюстрациями и таблицами, заключения, списка литературы из 128 наименований и приложения. Работа содержит 274 страницы основного машинописного текста и 98 рисунков. Общий объем работы составляет 290 страниц.

В приложениях дано 10 актов о внедрении результатов работы.

Содержание работы

Во введении обоснованы актуальность и практическая значимость работы. Показана необходимость разработки низковольтных ППН с повышенным КПД и высокой надежностью для • создания АМУ, отвечающих современным требованиям по ВНР и надежности. Сформулированы цель и задачи исследования; показаны основные пути их решения.

В первой главе диссертации описаны АМУ, работающие от низковольтных (0,4/12 В) ПИ энергии. Сформулированы требования к низковольтному ППН. Проведен литературный обзор.

В зависимости от условий работы, возможности технического обслуживания

и ремонта, подзаряда и замены ПИ все АМУ можно разделить на две группы:

1. Установки, работающие в условиях, допускающих возможность технического обслуживания, ремонта, подзаряда и замены ПИ (переносные радиостанции, электробытовые установки, медицинские и спортивные приборы и др.)

2. Установки, длительно (в течение нескольких лет) работающие в условиях, полностью исключающих возможность технического обслуживания и ремонта, подзаряда и смены ПИ.

Важнейшие области использования АМУ второй группы следующие: метеорологические, геофизические и океанологические станции, буи для сбора океанографической информации, навигационные надводные и подводные маяки и др. Отдельную группу таких АМУ составляют имплантируемые медицинские приборы: электрокардиостимуляторы, дефибрилляторы и др.

В качестве ПИ АМУ первой группы обычно используются низковольтные аккумуляторы и гальванические элементы.

В последние десятилетия в АМУ второй группы у нас в стране и за рубежом используются радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РТГ).

Радиоактивные изотопы (стронций-90, плутоний-238, кюрий-224 и др.) имеют длительный ресурс работы (до 10 лет и более), обладают очень высокой энергоемкостью (тысячи Вт-ч/кг), их энерговыделение абсолютно не зависит от внешних условий, а удельная масса такого источника при малых мощностях оказывается наиболее приемлемой.

Принцип действия радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РТГ) основан на преобразовании тепловой энергии, выделяющейся при распаде радиоактивного изотопа, в электрическую с помощью полупроводниковых термопар.

Отличительной особенностью РТГ является очень высокая стоимость, определяемая в основном стоимостью радиоактивного изотопа и составляющая тысячи долл./Вт. Удельная масса наземных РТГ велика, определяется массой защиты и составляет сотни кг/Вт. Выходное напряжение РТГ составляет

0,4-6,0 В.

Анализ ПИ маломощных установок показывает, что их важнейшей общей особенностью является низкое (0,4т6 В), реже (6-И2 В) выходное напряжение, как правило, уменьшающееся с уменьшением мощности ПИ и непригодное для питания большинства потребителей. Для согласования напряжений необходим транзисторный ППН, являющийся важнейшей и неотъемлемой частью АМУ. Главным требованием к ППН является высокий КПД.

Нагрузка ППН обычно переменная. Поэтому ППН должен обеспечивать высокий КПД в широком диапазоне изменения нагрузки. В последнее время все большее применение получают бытовые установки, в которых используются люминесцентные лампы, работающие на высокой частоте. При этом ППН должен иметь малые динамические потери в транзисторах на высоких частотах.

Низкое входное напряжение ППН делает проблемой его надежный запуск.

Проведенный анализ характеристик низковольтных ПИ и потребителей АМУ позволил сформулировать важнейшие требования к ППН:

1. Высокий КПД при низких входных напряжениях.

2. Высокий КПД в широком диапазоне изменения нагрузки.

3. Большая перегрузочная способность.

4. Малые динамические потери в транзисторах на высоких частотах.

5. Надежный запуск при низких входных напряжениях.

6. Высокая надежность.

Как правило, энергопитание потребителей АМУ осуществляется постоянным током с напряжением, не превышающим 30 В. При этом допускается гальваническая связь между ПИ и потребителем.

Обзор литературных источников показал недостатки существующих низковольтных ППН, характеризующихся недостаточными КПД и надежностью. Такие ППН не позволяют создавать АМУ, соответствующие современным требованиям.

Вторая глава диссертации посвящена разработке и исследованию схем ППН с повышенным КПД, наиболее целесообразных для использования в АМУ с низковольтными ПИ. На рис. 1 приведена бездиодная схема однотрансформаторного ППН (ОППН) с ОС по току нагрузки. 0ГППН работает по принципу самовозбуждения с коммутацией транзисторов за счет насыщения силового трансформатора XV. ОППН не имеет специальных базовых обмоток и резисторов, а следовательно и потерь в них. Их роль выполняют вторичные обмотки w2 и сопротивление Яа нагрузки. Ток нагрузки является током базы открытого транзистора; что и создает ОС по току нагрузки. Последняя обеспечивает слабую зависимость КПД ОППН от нагрузки и большую перегрузочную способность схемы. Переходы база-эмиттер транзисторов используются как выпрямители в цепи нагрузки. Конденсатор Сн форсирует процессы коммутации транзисторов. Теоретические и экспериментальные исследования-показывают, что динамические потери в транзисторах таких схем невелики. Сильная положительная ОС по току, вследствие сравнительно высокого напряжения на вторичных обмотках, обеспечивает надежный запуск схемы при входных напряжениях вплоть до 0,4+0,5 В.

ОППН с ОС по току нагрузки позволяют удовлетворить всем основным требованиям, предъявляемым к ППН-АМУ с низковольтными ПИ и, поэтому наиболее перспективны для таких установок. '

На рис.2 приведены характеристики, типичные для ОППН с ОС по току при входном напряжении

Область применения схем типа рис. 1 ограничивает возрастание напряжения на переходе эмиттер-база закрытого транзистора с увеличением напряжения и„

на нагрузке

и*~ин-и, (1)

Уменьшение напряжения на закрытом транзисторе может быть достигнуто двумя способами: 1. Разделением вторичной обмотки МТ на основную и запирающую w3 с малым числом вит-

НЕ V 1> и

В А

00 .за .ЗХ

.25 ? Л

75 . 2 С 2.0

- 15 .1.5

50 . 10 1 С

. 5 -0 е,

25 . 0 0

—

у У

/ í

.X

0 12

Рг

Вг

0 2 4 Ъ 8

Рис.2. Типичные характеристики однотраисфор-маторных преобразователей с ОС по току (1^=6,0 В)

ков и включением запирающей обмотки между базами транзисторов

Напряжение на переходе эмиттер-база закрытого транзистора в таких схемах невелико и равно напряжению Ш3 запирающей обмотки. 2. Использованием разделительных диодов и стабилитронов, включенных в цепь вторичной обмотки трансформатора.

В главе 2 рассмотрен ряд таких схем. На рис.3 приведена,- предложенная- автором, схема ОППН с разделительными диодами. Напряжение на закрытом транзисторе невелико и не превышает падения напряжения на диодах- УД5, УД6 от обратного тока диодов УДЗ и УД4. Характеристики таких схем аналогичны характеристикам схем рис.1.

Особенностью ОППН с ОС по току является ограниченный диапазон коэффициентов преобразования Кп входного напряжения Ш

Максимальный К„ ОППН с ОС по току равен

= (2) где В - статический коэффициент усиления транзистора; Т] — КПД ППН.

Входное напряжение ППН обычно состаапяет 1-г-б В. Напряжение на нагрузке лежит в пределах ОППН с ОС по току легко

позволяют получать такие К„. В случаях, когда требуемый К„ больше максимального, нужно использовать ППН с ОС по току с увеличенным Кп, которые делятся на две группы.

1. Однотрансформаторные инверторы с ОС по току с конденсаторно-диодными умножителями напряжения.

2. Двухтрансформаторные ППН с ОС по току.

На рис.4 приведена, предложенная автором, схема ОППН с ОС по току с удвоителем напряжения. При коэффициентах умножения до 3-ъ4 КПД таких схем также высок, как и схем типа рис.1. Максимальное выходное напряжение таких схем равно

Унмакс ™ л ^ 1 11-"» где Кум- коэффициент умножения.

Во многих случаях (импульсные светотехнические маяки и др.) ППН в АМУ используется для заряда емкостных накопителей энергии. Основными требованиями к зарядным ППН являются: обеспечение максимального КПД заряда, ограничение первичного тока, получение заданной скорости заряда накопителя. В главе 2 рассмотрено несколько таких ППН.

=<ТГ ТТ. пй

На рис.5 приведена, предложенная автором, схема однотакт-ного ОППН с ОС по току и квазирезонансной коммутацией транзисторов, что позво-

ляет получить высокий Рис.5, Преобразователь с квазирезонансной коммутацией

КПД заряда емкостного накопителя. Преобразователь по схеме рис.5 обеспечивает при и1= 6 В КПД 90%.

В ряде случаев при сверхнизком входном напряжении (0,4-5-0,5 В) ППН должен заряжать аккумуляторы. В этих условиях обеспечить надежный запуск ОППН с ОС по току практически невозможно, т.к. в момент запуска напряжение аккумулятора прикладывается к базам транзисторов в запирающем направлении. Использование цепей и схем запуска значительно снижает КПД ОППН.

В таких случаях получить высокий КПД и надежный запуск ППН возможно при использовании полевых транзисторов с очень малым сопротивлением сток-исток.

На рис.6 привед

ена, разработанная автором, структурная схема обратно-ходового ППН на полевом транзисторе для заряда аккумуляторов (АБ) от СБ. Схема содержит вспомогательный ППН, триггер Шмитта (ТШ), усилитель У.

За счет автоматического изменения времени открытого и закрытого состояния УГ осуществляется стабилизация рабочей точки СБ, которая, поэтому, всегда работает в режиме максимальной отдаваемой мощности.

Разработанный ППН на полевом транзисторе 7413 при и\ = 0,4 В имел высокий КПД 60% и обеспечивал надежный запуск ППН.

В результате проведенных исследований был разработан класс низковольтных ОППН с ОС по току нагрузки с повышенным КПД, включающий преобразователи:

1. С уменьшенной габаритной мощностью МТ за счет использования его коллекторных полуобмоток.

2. С уменьшенными напряжениями на закрытых транзисторах.

3. С увеличенным коэффициентом преобразования входного напряжения.

4. С защитой от перегрузок и КЗ.

5. С уменьшенными динамическими потерями в транзисторах.

6. Полумостовые и мостовые ОППН.

7. Для заряда емкостных накопителей.

8. Для питания высокочастотных ЛЛ.

9. Со стабилизацией выходного напряжения.

Кроме того были разработаны преобразователи сверхнизких напряжений (0,4+0,5 В) на полевых транзисторах для заряда аккумуляторов.

Разработанные ППН позволяют преобразовывать с высоким КПД низкое напряжение в напряжение любого уровня для широкого диапазона

мощностей. В табл.1 приведены значения КПД для различных входных напряжений, полученные при использовании разработанных схем.

В третьей главе диссертации разработаны основы теории маломощных трансформаторов (МТ) ППН с максимальным КПД. МТ является одним из основных узлов ППН и от его КПД во многом зависит КПД ППН. Однако КПД маломощных трансформаторов невысок.

На рис.7 приведена известная зависимость КПД МТ от мощности. Видно, что при мощностях КПД составляет далее значительно

снижается и при мощностях 20+50 Вт составляет всего 83-5-93%. Такой низкий КПД является совершенно недостаточным для ППН АМУ.

Поэтому встает задача расчета МТ на максимальный КПД. Такая задача в литературе не рассматривалась.

В АМУ масса, габариты и стоимость ППН и МТ во много раз меньше аналогичных показателей ПИ и всей установки. Поэтому возможен путь увеличения КПД за счет снижения электромагнитных нагрузок и частоты, даже если при этом значительно увеличиваются масса, габариты и стоимость МТ.

При расчете МТ на максимальный КПД

/

/

/

1

! Р2, Вт

Рис.7. Зависимость КПД трансформатора от мощности

был применен метод аналитической оптимизации. Этот метод дает возможность получить и аналитически исследовать выражения для оптимальных размеров и электромагнитных нагрузок, частоты, обеспечивающих максимальный КПД МТ при различных случаях технического задания на его расчет.

Минимизация потерь и все расчеты проведены для тороидального МТ, наиболее целесообразного в ППН с повышенным КПД. Однако, методика и все полученные формулы применимы для МТ с любой формой магнитопроводов.

При минимизации потерь в МТ все геометрические параметры магнитопровода и обмоток выразим через базовый размер - ширину с магнитопровода и безразмерные коэффициенты геометрии

С помощью функций геометрии и базового размера выражения для суммарных потерь МТ представим в виде:

Рст+ Рм = М^В" с3 + М2 Л2 с3, (4)

где потери в стали и меди; плотность

материала магнитопровода; ро — удельные потери в магнитопроводе; В -

индукция в магнитопроводе; / — частота; аир— постоянные коэффициенты, зависящие от материала и толщины ленты магнитопровода; Во ufo — базовые значения индукции и частоты; кст - коэффициент заполнения сталью сечения магнитопровода; магнитопровода; геометрии

объема стали; M¡=p к„ % ; <рК(х, у) — VJcs - функция геометрии объема меди; А -плотность тока в обмотках; VK - объем обмоток; р - удельное сопротивление обмоток; к0 - коэффициент заполнения медью обмоточного окна.

Суммарные потери являются функцией четырех переменных: f,B, с и Д. Однако независимыми являются только три из них, так как основное расчетное уравнение МТ связывает эти переменные и мощность Р2 нагрузки

Р2 = 2кф BfA к0 кст r¡mp tpm (рж К' с4, (5)

где К - коэффициент, связывающий Р2 с габаритной мощностью; -коэффициент формы кривой напряжения; фст=S„/c2 - функция геометрии площади поперечного сечения магнитопровода геометрии площади окна обмоток

Подставив Д из (5) в выражение для суммарных потерь, получим их как функцию только трех переменных.

Рт+ рм = м, Bfif с3 + М2Р//М23 В2/ с5, (6)

где

При практических расчетах МТ ППН на максимальный КПД всегда заданы две из трех величин. Тогда выражение для суммарных потерь

становится уравнением с одной переменной и минимизируется однозначно, если полагать коэффициенты M¡, M¡ и M¡ постоянными и не зависящими от B,f и с. В эти коэффициенты входят величины а, Р, T^, кш, ко, х, у. Как показано в работе они изменяются незначительно в диапазоне рассматриваемых мощностей и рабочих частот МТ. Указанные величины будем считать известными и постоянными. Небольшая погрешность при количественных расчетах всегда может быть устранена уточнением после проведенного расчета значений к0, цтр, х и у и проведением окончательного расчета МТ. В некоторых

вариантах задачи расчета МТ величины к0_ х и у являются заданными.

В табл.2 приведены варианты задания пар величин В,/, с, А, возможных при расчете МТ ППН.

Таблица 2. Вариапты расчета трансформаторов

№ Заданные величины Определяемые величины

1 д/ с, А

2 В, с Г. Л

3 В, А /,с

4 Г,с В, А

5 Г,А В, с

6 с, А в,Г

Наибольший практический интерес представляет первый случаи, когда заданными величинами являются индукция и частота.

Выражение для оптимального базового размера сопт имеет вид:

(7)

Отношение потерь в стали к потерям в меди в режиме максимального

Рт 5

КПД существенно отличается от единицы и равно: "ГТ" —

А - р-Мг/'-В'

Оптимальная плотность тока

(8)

Максимальный КПД трансформатора:

т}тр = (1 + (9)

МТ с максимальным. КПД обладают, низкими плотностями токов. Например, при _/=1000 Гц для МТ с магнитопроводами из 79НМ-0,05, Дия—0,5 А/мм2, что в 5-ИО раз ниже плотностей тока обычно рекомендуемых для МТ. Низкие плотности тока приводят к значительному увеличению массы, габаритов и стоимости МТ с максимальным КПД. Например, при/=1000 Гц масса такого МТ примерно в 6 раз больше массы МТ той же мощности, рассчитанного на заданный перегрев..

На рис.8 приведена (кривая. 1) зависимость максимального КПД МТ от мощности Даже в диапазоне очень малых мощностей

МТ достаточно высок 97-5-98%. 98

Экспериментальная зависимость максимального КПД МТ, от мощности приведена на рис.8 (кривая 2).

94

В диссертации получена и

Рис.8. Зависимость максимального КПД

решена система дифференциальных трансформатора от мощности: 1 - расчет по

предложенной методике; 2 - эксперимент.

уравнений, связывающих потери в

МТ заданной мощности, рассчитанном на максимальный КПД, с геометрией магнитопровода, что позволило определить оптимальную геометрию магнитопровода х0 = 4,3 , у о = 2,8. Исследования показали, что в достаточно широких пределах изменения х и у потери в МТ меняются незначительно. При этом возможно для МТ с максимальным КПД использовать магнитопроводы стандартного ряда.

В четвертой главе диссертации рассматриваются основные вопросы проектирования низковольтных ППН с ОС по току нагрузки на максимальный КПД. Выбор схемы является одним • из основных этапов проектирования низковольтных ППН. Разработанные ОППН с ОС по току наиболее просты и надежны, позволяют преобразовывать с высоким КПД напряжение от 0,4 В в напряжение практически любого уровня. Поэтому при выборе схемы их следует рассматривать в первую очередь.

Двухтрансформаторные схемы с ОС по току следует применять при необходимости иметь гальваническую развязку входа и выхода ППН и при очень больших коэффициентах преобразования

При проектировании ППН необходимо знать величину динамических потерь в транзисторах. С этой целью были исследованы процессы коммутации транзисторов в ОППН с ОС по току и получена формула для определения динамических потерь:

Р*. = 0,66 • Я, ■ ^ • / ■ /,„„ • (1 + А"„) (10)

где К( ~ 1,1-5-1,4; Ки = 1,1+1,3 - коэффициенты "всплесков" коллекторного тока и напряжения и„ закрывающегося транзистора; /„и,,,-, - время выключения

4% •—' 2

'Г Рг.Вт

транзистора.

Расчеты показывают, что в диапазоне частот 1-Й 0 кГц динамические потери в ОППН с ОС по току относительно невелики и не превышают 0,31-3,1% от входной мощности.

При низких входных напряжениях основную часть потерь в ППН составляют статические потери мощности на переходе эмиттер-коллектор открытых транзисторов, которые увеличивается по гиперболическому закону с уменьшением входного напряжения. Статические потери в транзисторах можно значительно уменьшить, используя их в недогруженном по току режиме, что на практике достигается их параллельным включением, либо недоиспользованием по току мощных транзисторов. При параллельном соединении п транзисторов уменьшаются потери, в открытом ключе, т.к. падают токи отдельного транзистора Однако, при этом увеличиваются потери в

закрытом транзисторе, т.к. увеличиваются суммарные токи закрытых транзисторов Существует оптимальное число параллельно

включенных транзисторов, при котором статические потери минимальны. Очевидно, что для любого типа транзисторов при их параллельном включении, наиболее выгодным с точки зрения КПД ППН будет такой режим, при котором отношение статических потерь к входной мощности принимает

минимальное значение.

В ОППН с ОС по току для отношения PcmJPi можно записать

Рсп,/Р,= РсшП/и,1,= PcJhU,(l^\/K) (11)

При заданных значениях величина прямо

пропорциональна отношению РС„/1К.

То значение коллекторного тока, при котором величина PcJh минимальна, назовем оптимальным коллекторным током транзистора

Выражение для потерь в транзисторах ОППИ с ОС по току имеет вид: Рстп= РстП =P,ac+Po^n{U,JK+U,6J6)+nUK6IKO=nIt{UMH+U36li/K)+ nUK6IKO, (12) где Рнас и Роте — потери в режимах насыщения и отсечки; Uy,„ — напряжение эмиттер-коллектор в режиме насыщения; £/,g» - напряжение эмиттер-база в

режиме насыщения; и„ц — напряжение на переходе коллектор-база закрытого транзистора.

Для нахождения 1„тт при заданных значениях К и {/^ необходимо решить дифференциальное уравнение:

(13)

В это уравнение входят нелинейные зависимости изк„(1,) и для

которых нет простых аналитических аппроксимаций.

Однако, если располагать экспериментальными кривыми этих зависимостей для конкретного типа транзисторов, то оптимальный ток коллектора можно просто определить путем построения кривой функции:

для данного типа транзистора при различных значениях

Решения этого уравнения позволили определить оптимальные коллекторные токи для ряда типов транзисторов, целесообразных для использования в ППН с повышенным КПД. Исследования показали, что для данного типа транзистора величина 1тпт практически не зависит от К и возрастает с увеличением напряжения 1!,д. Зная величину 1копт можно определить оптимальное число параллельно соединенных транзисторов

Наименьшие статические потери обеспечит тот тип транзистора, у которого при заданных отношение наименьшее.

Построив зависимости для различных типов транзисторов

можно выбрать транзистор, обеспечивающий минимальные статические потери. Для окончательно выбора типа транзистора необходимо учесть динамические потери.

Аналогично транзисторам определяются оптимальные токи диодов 1д0пт и их оптимальное число при параллельном включении.

Оптимальные токи транзисторов и диодов во много раз (10-5-30) меньше максимальных. Вследствие этого неравномерность токораспределения (10+15%) не представляет никакой опасности для транзисторного и диодного узлов ППН.

Максимальный КПД ППН зависит от частоты преобразования. При уменьшении частоты максимальный КПД увеличивается за счет уменьшения динамических потерь в транзисторах и потерь в МТ. При заданной мощности нагрузки увеличение КПД позволяет уменьшить мощность ПИ, а, следовательно, его массу, габариты и стоимость. Однако, при этом значительно возрастают аналогичные параметры МТ и при малых частотах становятся соизмеримыми с параметрами ПИ.

При выборе рабочей частоты ППН с максимальным КПД целесообразно исходить из минимальной суммарной массы ПИ и ППН. Если считать, что масса Оист ПИ линейно возрастает с ростом его выходной мощности, то можно записать:

вис, =КР,= К(Р2+ АР) = К(Р2 + АРсот1 + Щ, (15)

где К [кг/Вт] - удельная масса ПИ; ЛРсот, — составляющая потерь в ППН, не зависящая от частоты; АР/ — составляющая потерь, зависящая от частоты (динамические потери в транзисторах, потери в МТ).

Суммарная масса ПИ и МТ, рассчитанного на максимальный КПД составляет:

2С = К(Р2 + АРС0Ш, +М4 Р2/+ Р2°-п) + М6 Р2°71та>, (16)

где Л/, Из, Ме - постоянные коэффициенты.

Взяв и приравняв ее к нулю, получим:

0 = К {Мь Р2+М, М} Р20,75 (0,625 а - 0,75)/0,625а' ,'75> -

Частота преобразования зависит в основном от удельной массы К ПИ, а также мощности ППН, характеристик материала магнитопровода В„ Гст)-

Уравнение (17) было решено для ряда значений К (для различных ПИ) и для различных материалов магнитопровода МТ. Значения оптимальной частоты лежат в пределах от сотен Гц (РТГ) до десятков кГц (аккумуляторы). Оптимальная частота преобразователя незначительно уменьшается с ростом мощности ГШН.

Максимальный КПД МТ зависит от материала магнитопровода. Формула для сравнения по потерям МТ одинаковой мощности с магнитопроводами из различных материалов, рассчитанных на максимальный КПД, имеет вид

Соотношение потерь зависит только от характеристик магнитных материалов и частоты. Т.к. величины а для большинства магнитных материалов отличаются незначительно, зависимость эта достаточно слабая. При а1=а2 соотношение потерь не зависит от частоты.

По формуле (18) были сравнены МТ с магнитопроводами из современных магнитных материалов. Сравнение показало, что в диапазоне частот от 0,5 до 10 кГц наибольший КПД МТ обеспечивает применение аморфных и нанокристаллических материалов (2НСР, 5БДСР и др.) Экспериментальная проверка формулы (18) показала, что она обеспечивает достаточную точность сравнения потерь.

При расчете ППН необходимо знать зависимости их максимального КПД от величины входного напряжения и мощности. Экспериментальные исследования и расчеты показали, что в диапазоне максимальный

КПД ППН практически не зависит от мощности.

На рис.9 приведены экспериментальные и расчетные зависимости максимального КПД ППН с ОС по току от входного напряжения. Кроме того, там же приведены экспериментальные значения КПД тех же ППН, рассчитанных по обычной методике. Использование разработанных схем и методики их проектирования на максимальный КПД позволяет уже при

входных напряжениях 1-г-1,5В получать высокий (80+85%) КПД ППН.

Требования к надежности рассматриваемых АМУ и их ППН достаточно жесткие. Обычно необходимо обеспечить надежность ППН не менее 0,99 и даже 0,999 при ВНР 1-5-10 лет.

Одним из методов повышения надежности ППН является снижение нагрузок на его элементы. Условия работы ППН в АМУ значительно облегченные. Как правило, такие установки являются стационарными. Отсутствуют механические перегрузки, вибрация, тряска. В ППН, рассчитанных на максимальный КПД, электрические нагрузки на элементы много меньше (0,05+0,1) максимальных. При таких нагрузках интенсивность отказов элементов низка. Расчеты показывают, что надежность рассчитанного на максимальный КПД ОППН с ОС по току даже при большом времени непрерывной работы (1-е-10 лет) высокая (0,999+0,99).

Для дальнейшего повышения надежности можно использовать резервирование ППН. Одна из таких схем приведена на рис. 10. При любых

отказах в основном ППН резервный вступает в работу и отключает основной. Наличие резервного ОППН не влияет на КПД основного.

Пятая глава диссертации посвящена увеличению опт и повышению надежности имплантируемых ЭКС.

ЭКС применяются для лечения больных с различными формами брадикардии, когда пульс больного снижается до 30/40 уд/мин.

Имплантируемый ЭКС представляет собой автономное электронное устройство, содержащее низковольтный ПИ, ППН, генератор импульсов, схему управления, формирователь (ФИ) стимулирующих импульсов. Вырабатываемые импульсы с частотой примерно 72 уд/мин, поступают на сердце, вызывая его сокращения. Тем самым у больного восстанавливается нормальный пульс.

Проведенные исследования показывают, что увеличение ВНР ЭКС при ограниченной энергоемкости питающей батареи может быть достигнуто в, основном, за счет уменьшения расхода энергии на стимуляцию сердца.

В ЭКС электрическая энергия в виде стимулирующих импульсов передается от питающей батареи к ткани сердца. В цепь передачи энергии входят ФИ, электрод и контакт между электродом и тканью сердца. Показано, что основным фактором, оказывающим влияние на расход энергии при стимуляции, является режим работы ФИ, т.е. способ стимуляции. В настоящее время используются два основных способа стимуляции - импульсами

напряжения и импульсами тока.

При стимуляции напряжением ФИ работает в режиме источника напряжения. Основным достоинством данного способа является его простота и минимальные потери на формирование импульса, поскольку выходной транзистор работает в ключевом режиме. Это обстоятельство и обусловило широкое применение таких стимуляторов. Однако стимуляция напряжением имеет целый ряд существенных недостатков. При стимуляции напряжением амплитуда тока импульса определяется напряжением батареи и межэлектродным сопротивлением (МС) (сопротивлением, контакта электрод-сердце), которое существенно растет во время длительной стимуляции. Поэтому при стимуляции импульсами • напряжения. их амплитуда должна выбираться с таким расчетом, чтобы при максимально возможном МС и минимальном напряжении батареи (в конце стимуляции) обеспечить необходимый для навязывания искусственного ритма ток. Тогда, при минимальном МС и при максимальном напряжении батареи (в начале стимуляции), ток импульса будет значительно превышать требуемое для надежной стимуляции значение. Такая избыточность тока приводит к повышению расхода энергии от батареи и уменьшению ВНР ЭКС.

При стимуляции импульсами тока на сердце подают стабилизированные по амплитуде импульсы тока прямоугольной формы. При этом выходной транзистор ФИ работает в линейном режиме как регулятор тока. Стимуляция импульсами тока позволяет устранить все недостатки стимуляции напряжением, связанные с избыточностью тока в начале стимуляции. Однако напряжение батареи в токовом ЭКС должно быть больше на величину минимального падения напряжения на транзисторе регулятора (1,5/2 В). Последнее и является основным недостатком токовой стимуляции, ограничивающим использование таких ЭКС.

Автором был разработан способ стимуляции сердца, позволяющий устранить основные недостатки рассмотренных способов стимуляции напряжением и током и сохранить все их достоинства практически без

усложнения электрической схемы ЭКС. Способ назван стимуляцией импульсами с постоянным электрическим зарядом. В основу способа положен подтвержденный проведенными теоретическими и экспериментальными исследованиями факт постоянства порогового заряда стимулирующего импульса в рабочей зоне напряжений стимуляции (3/10 В).

Суть способа заключается в том, что стимуляцию осуществляют импульсами напряжения прямоугольной формы, длительность которых изменяют в процессе стимуляции таким образом, чтобы количество электричества, протекающее через сердце за время импульса, то есть заряд импульса, оставался постоянным.

На рис. 11а показаны соответствующие данному способу формы напряжения и тока стимулирующего импульса при увеличении МС. На рис.116 показано увеличение длительности импульса при уменьшении напряжения источника питания. Отметим, что зачерненные площади на рисунках, соответствующие заряду импульса, во всех четырех случаях одинаковы.

Было проведено энергетическое сравнение стимуляции импульсами напряжения, тока и импульсами с постоянным зарядом. Главным критерием, определяющим преимущество того или иного способа стимуляции, является время Тр непрерывной работы ЭКС, которое определяется выражением:

г= щ,

(19)

где - электрическая энергия, запасенная в батарее; и- напряжение батареи; 1с - средний ток, потребляемый от батареи за время стимуляции.

Таким образом, Гр при заданной емкости (энергии) батареи определяется произведением Р-Шср, которое назовем установленной мощностью батареи (УМБ). Было проведено, сравнение величины УМБ при стимуляции напряжением, током и зарядом.

На рис. 12 приведены зависимости УМБ от коэффициен та КЯ относительного увеличения МС при стимуляции различными способами, причем УМБ при стимуляции импульсами напряжения при нята за 100%. Видно, что УМБ при стимуляции постоя нным зарядом импульса су щественно меньше, чем при стимуляции известными способами. Следовательно, при одинаковой энергоемкости питающей батареи стимулятор с постоянным зарядом импульса будет иметь большее ВНР.

Стимуляторы с постоянным зарядом импульса были разработаны автором в МЭИ и изготовлены на Климовском штамповочном заводе в корпусе серийного в то время стимулятора ЭКС-2 (срок службы ЭКС-2 составлял 1,5/2 года). В 1980 г. они были имплантированы 8 больным брадикардией. Их ВНР составило свыше 3,5 лет (до 5 лет). Практическая реализация способа изменяет лишь схему ФИ ЭКС. Поэтому способ стимуляции с постоянным зарядом импульса может быть использован в ЭКС любых типов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной диссертационной работе для широкого круга автономных маломощных установок электропитания с низковольтными первичными источниками разработаны.

1. Класс схем транзисторных преобразователей напряжения с ОС по току нагрузки, обладающих повышенными КПД и надежностью при низких входных напряжениях; основы теории и методы их проектирования на максимальный КПД.

2. Способ стимуляции сердца импульсами с постоянным электрическим зарядом, позволяющий снизить энергию на стимуляцию сердца, и схемы имплантируемых электрокардиостимуляторов, реализующие этот способ.

Данные технические решения позволяют • значительно увеличить время непрерывной работы автономных установок электропитания с низковольтными первичными источниками, повысить их надежность, снизить массу, габариты и стоимость.

Основные результаты работы состоят в следующем:

1. Разработан новый класс однотрансформаторных преобразователей с ОС по току нагрузки, обеспечивающих при входных напряжениях 0,5/6 В КПД 75/95%, что на 25/15% выше, чем КПД известных схем.

2. Разработаны низковольтные преобразователи на полевых транзисторах с КПД 60%.

3. Разработаны основы теории маломощных трансформаторов преобразователей с максимальным КПД." Проведена аналитическая минимизация суммарных потерь в МТ. Для основных вариантов расчета трансформаторов получены выражения для оптимальных значений базового размера, плотности тока, частоты и индукции, обеспечивающих максимальный КПД МТ в рассматриваемых условиях.

4. Разработаны маломощные (1+60 Вт) трансформаторы с КПД 97+98,5%, что на 17/5,0% выше КПД трансформаторов той же мощности, рассчитанных по известным методикам.

5. Определена оптимальная геометрия магнитопроводов МТ с максимальным КПД. Показано, что геометрия магнитопровода лишь незначительно (не более 10%) влияет на величину потерь, что позволяет использовать магнитопроводы стандартного ряда.

6. Получена формула для расчета величины динамических потерь в транзисторах однотрансформаторных преобразователей с ОС по току нагрузки. Показано, что динамические потери в транзисторах в этих схемах сравнительно невелики и не превышают 0,31-3,1% от входной мощности на частотах 1-10 кГц.

7. Разработана методика минимизации потерь в транзисторном и диодном узлах, однотрансформаторных преобразователей с ОС по току нагрузки. Разработана методика, выбора типа транзистора, обеспечивающего наименьшие потери в преобразователе.

8. Получено уравнение для определения оптимальной частоты работы преобразователя, при которой масса установки электропитания минимальна. Определены значения оптимальных частот для основных типов низковольтных первичных источников.

9. Выведена формула, позволяющая сравнивать по потерям маломощные трансформаторы, рассчитанные на максимальный КПД, с магнитопроводами из различных материалов,. Показано, что в диапазоне рабочих частот (до 10 кГц) наименьшие потери в трансформаторе обеспечивает использование нанокристаллических и аморфных материалов (5БДСР, 2НСР и др.).

Ю.Разработана методика проектирования низковольтных преобразователей с ОС по току нагрузки на максимальный КПД. Проектирование по предложенной методике позволяет повысить КПД на 25-10% и при входных напряжениях 1-6 В получить КПД 80-95%.

11.Предложены две схемы блочного резервирования преобразователей с ОС по току нагрузки, позволяющие значительно повысить их надежность.

12.Показано, что пороговый электрический заряд стимулирующего импульса остается постоянным в широкой зоне напряжений, используемых для стимуляции сердца и поэтому является важнейшей характеристикой возбудимости сердца.

13.Предложен и успешно апробирован новый способ стимуляции сердца импульсами с постоянным электрическим зарядом и имплантируемые

стимуляторы, реализующие этот способ, позволяющие значительно (в 1,3/1,5 раза) увеличить время непрерывной работы ЭКС и повысить их надежность.

Данная диссертация является научно-квалификационной работой, в которой, на основании проведенных исследований, изложены научно обоснованные технические решения по созданию преобразователей низкого постоянного напряжения с повышенными КПД и надежностью для широкого круга автономных маломощных установок электропитания с различными низковольтными первичными источниками, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны и повышение ее обороноспособности.

Основные результаты работы представлены в следующих публикациях:

1. Апаров А.Б., Еременко В.Г., Негневицкий И.Б. Транзисторные преобразователи для низковольтных источников энергии. - М.: Энергия, 1978. - 93 с.

2. К возможности улучшения характеристик электрохимического источника тока с помощью конвертора. Абашеев Ю.И:, Апаров А.Б., Еременко В.Г., Коровин Н.В., Максимов Г.Н. // X Международная науч.-техн. конф. "Энергия 10":Тез. докл.-Нью-Арк, США, 1975-С. 18-22.(наангл.яз.).

3. Апаров А.Б., Апаров М.А., Попов ВЛ. Основные вопросы разработки автономных устройств чрескожной передачи- энергии для питания искусственных органов // Всероссийский съезд по трансплантологии и искусственным органам: Тез. докл.-М., 2002.- С. 103.

4. Апаров А.Б., Апаров М.А. Расчет маломощных трансформаторов на максимальный КПД // Всероссийский электротехнический конгресс с международным участием: Тез. докл.- М., 1999.-Т. 1.- С.220.

5. Проблемы разработки маломощных автономных электроустановок с солнечными батареями. Апаров А.Б., Алешин В.Н., Апаров М.А., Попов Б.А. и др. // Всероссийский электротехнич

БИБЛИОТЕКА I СПстсрЯург | О» Я* иг !

участием: Тез. докл. - М., 1999.- Т.1.- С. 125.

6. Апаров А.Б., Головчак P.M. Однотактный преобразователь постоянного напряжения // VII Международная науч.-техн. конф. студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика": Тез. докл.- М., 2001.-Т.2.-С.268.

7. Апаров А.Б., Головчак P.M. Оптимизация токового трансформатора в преобразователях низкого постоянного напряжения // VIII Международная науч.-техн. конф. студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика": Тез. докл.- М., 2002.- Т.2.- С.224.

8. Апаров А.Б., Головчак Р.М. Выбор оптимального материала магнитопровода маломощного трансформатора преобразователя автономной установки электропитания // VII Международная науч.-техн. конф. студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика": Тез. докл.-М.,2003.-Т.2.-С153.

9. Многоканальный электростимулятор нервно-мышечного аппарата. Апаров А.Б., Начкебия Ш.Ш., Попов Б.А., Шумов М.А. // II Республиканская конф. "Управление двигательными функциями биологических объектов": Тез. докл.- Винница, 1984. - С.28.

Ю.Вопросы разработки автономного устройства чрескожной передачи энергии для питания имплантируемого искусственного сердца. Апаров А. Б., Апаров М.А., Попов Б.А., Трофимов В.В. // V Международная конф. "Электромеханика, электротехнологии и электроматериаловедение": Тез. докл.- Крым, Алушта,- 2003.- Т. 1.- С. 146.

11 .Апаров А.Б., Еременко В.Г., Шумов М.А. Расчет магнитно-транзисторного преобразователя на максимальный КПД. // IV межвузовская конф. по расчету нелинейных цепей: Тез. докл. - Ташкент,- 1971- С. 10-12.

12.Апаров А.Б., Еременко В.Г. Оптимизация энергетических характеристик транзисторных ключей, упраатяемых трансформаторами тока // IV межвузовская конф. по расчету нелинейных цепей: Тез. докл.- Ташкент,-1975.-С.20--23,-----

13.Преобразователи низкого постоянного напряжения с повышенным КПД. Апаров А.Б., Еременко В.Г., Захаровский Б.В., Соколов А.И. // Всесоюз. научн.-техн. конф. "Повышение эффективности устройств преобразовательной техники": Тез. докл.-Киев,- 1973.-Ч.4.-С.389-396.

14. Апаров А. Б., Еременко В. Г. Расчет трансформаторов статических преобразователей на максимальный КПД // Всесоюз. научн.-техн. конф. "Повышение эффективности устройств преобразовательной техники": Тез. докл.- Киев,- 1975 -Ч.6.-С.151-156.

15.Некоторые вопросы развития стимуляционного управления ритмом сердца. Апаров А.Б., Ивоботенко Б.А., Меделяновский А.Н., Шумов М.А и др. // Всесоюз. конф. "Электростимуляция органов и тканей": Тез. докл.- Киев,-1979.-С.120.

16. Перспективные схемы вторичных источников питания для автономной медицинской аппаратуры. Апаров А.Б., Хамерики O.K., Начкебия Ш.Ш., Соколов А.И. // IV Всесоюз. научн.-техн. конф. "Проблемы техники в медицине": Тез. докл.- Тбилиси,- 1986- 4.1.- С.123-124.

17.Малогабаритный автономной электростимулятор нервномышечного аппарата спортсмена. Апаров А.Б., Ивоботенко Б.А., Попов Б.А., Шумов М.А. и др. // Всесоюз. конф. "Электротехника и спорт": Тез. докл.-Ленинград- 1986.-С.59-60.

18.Апаров А.Б., Еременко В.Г., Зенченко А.Н. Оптимизация структурной схемы фотоэлектрической установки // Межд. семинар "Солнечные энергетические установки": Тез. докл.- Крым, Алушта,- 1991.- С.22.

19.Апаров А.Б. Разработка и исследование низковольтных преобразователей

постоянного напряжения с повышенным КПД: Дис_канд. техн. наук.-М.,

1973.-188 с.

20.Апаров А.Б., Попов Б.А. Транзисторные преобразователи с повышенным КПД для низковольтных источников электрической энергии. Электротехнические комплексы автономных объектов: Сб. статей.- М.: МЭИ-2001.- с.101-105.

21.Апаров А.Б., Кузьмин Ю.А., Попов Б.А. Транзисторные преобразователи напряжения для светотехнических импульсных установок. Электротехнические комплексы автономных объектов: Сб. статей.- М.: МЭИ-2001.- с.94-100.

22.Апаров А.Б., Мерзликин В.Н., Шумов М.А Преобразователь постоянного напряжения с повышенной рабочей частотой // Вопросы радиотехники.-1988-вып. 1.-С.82-88.

23.Апаров А.Б. Маломощные автономные электроустановки // Электротехника. - 2001.- №3.- С. 49-51.

24.Апаров А.Б. Транзисторные преобразователи с повышенным КПД для низковольтных маломощных автономных установок электропитания // Автономная энергетика.- 2001.- №12.- С.55-58.

25.Апаров А.Б, Шумов М.А Расчет транзисторной части преобразователей постоянного напряжения с повышенным КПД. // Тр. Ин-та / МЭИ.- 1972.-ВЫП.102.-С.126-130.

26.Апаров А. Б, Шумов М.А Оптимальная геометрия тороидальных трансформаторов преобразователей постоянного напряжения. // Тр. Ин-та / МЭИ.- 1972.-Вып. 147.-С.44-48.

27.Апаров А.Б, Еременко В.Г., Захаровский Б.В. Преобразователи напряжения повышенной надежности для автономных источников электрической энергии. // Тр. Ин-та / МЭИ.- 1972.- Вып. 147.- С.26-29.

28.Апаров А.Б. Низковольтный транзисторный преобразователь для заряда герметичных аккумуляторов от солнечных батарей // Автономная энергетика.-2002.-№3-С. 54-58.

29.Апаров А.Б. Выбор оптимального материала магнитопровода маломощного трансформатора преобразователя автономной установки электропитания // Вестник МЭИ. - 2004.- № 1.- С.41 -46.

ЗОАпаров А. Б. Имплантируемый электрокардиостимулятор с постоянным зарядом импульса // Вестник МЭИ. - 2003.- №4. - С.55-59.

31.Апаров А.Б., Шумов М.А Оптимизация формы импульса имплантируемого электрокардиостимулятора// Электротехника- 1980.-№11.-С. 272-274.

32.Апаров А.Б., Левант А.Д., Шумов М.А. Исследование пороговых

характеристик возбудимости сердца при электрической стимуляции // Бюлл. экспериментальной биологии и медицины- 1980.-№10.-С. 64-65.

33.Апаров А.Б. Электрокардиостимуляторы с постоянным зарядом импульса // Вестник трансплантологии и искусственных органов. - 2000 - №1.- С.34-37.

34.Патент РФ 2147157, МКИ НО2М 3/337. Транзисторный конвертор / Апаров А.Б., Алешин В.Н., Апаров М.А., Копылов О.Г., Попов Б.А (РФ).- 4 с: ил.

35.Патент на полезную модель 17665 РФ, МКИ НО2М 3/335. Преобразователь постоянного напряжения / Апаров А.Б., Апаров М.А., Головчак P.M., Попов Б.А.(РФ).-4с.:ил.

36.А. с. 875524 СССР, МКИ Н02НЗ/08. Устройство для защиты источника питания от перенапряжения / Апаров А.Б., Захаровский Б.В., Свиридов С.А., Соколов А.И. (СССР). - 4 с: ил.

37.А.С. 349065 СССР, МКИ НО2М 3/335. Двухтактный транзисторный конвертор / Апаров А.Б, Еременко В.Г., Красных А.К., Новиков А.П., Малышев А.Я. (СССР). - 4 с: ил.

38.А.С 399034 СССР, МКИ НО2М 3/335. Транзисторный конвертор / Апаров А.Б., Еременко В.Г., Шумов М.А (СССР).- 4 с: ил.

39.А.С. 712909 СССР, МКИ НО2М 3/335. Транзисторный преобразователь постоянного напряжения / Апаров А.Б., Шумов М.А., Соколов А.И. (СССР).-4 с: ил.

40.А.С. 782082 СССР, МКИ НО2М 3/335. Транзисторный конвертор с токовой обратной связью / Апаров А.Б., Соколов А.И., Шумов М.А., Старинец А.В., Хохлов Л.И. (СССР).- 4 с: ил.

41.Патент 2044417 РФ, МКИ НО5В 41/29. Высокочастотный источник питания для газоразрядных ламп / Апаров А.Б., Елисеев Н.П., Еременко В.Г., Попов Б.А, Циклаури Г.В. (РФ).- 4 с: ил.

42.А.С. 862332 СССР, МКИ НО2М 3/335. Транзисторный конвертор / Апаров А.Б., Шумов М.А., Соколов А.И. (СССР).- 4 с: ил.

43.А.С. 964907 СССР, МКИ НО2М 3/335. Полупроводниковый преобразователь постоянного напряжения / Апаров А.Б., Попов Б.А., Шумов М.А. (СССР).- 4

с: ил.

44.А.С 517115 СССР, МКИ Н02М 3/325. Транзисторный конвертор / Аларов А.Б., Еременко В.Г. (СССР). - 4 с: ил.

45АС. 884055 СССР, МКИ НО2М 3/335. Транзисторный конвертор / Апаров А.Б., Попов Б.А., Шумов М.А., Начкебия Ш.Ш. (СССР).- 4 с: ил.

46АС. 813620 СССР, МКИ НО2М 3/335. Преобразователь постоянного напряжения / Апаров А.Б., Попов Б.А., Шумов М.А (СССР).- 4 с: ил.

47АС. 884056 СССР, МКИ Н02М 3/335. Преобразователь постоянного напряжения / Апаров А.Б., Попов Б.А., Шумов М.А (СССР). - 4 с: ил.

48.А.С. 1359870 СССР, МКИ НО2М 3/337. Преобразователь постоянного напряжения / Апаров,А.Б., Начкебия Ш.Ш., Попов Б.А., Шумов М.А (СССР).-4 с: ил.

49.А.С. 1363400 СССР, МКИ НО2М 3/335. Преобразователь постоянного напряжения / Апаров А.Б., Начкебия Ш.Ш., Попов Б.А., Шумов М.А (СССР).-4 с: ил.

50АС. 494828 СССР, МКИ НО2М 3/32. Транзисторный конвертор / Апаров А.Б., Еременко В.Г. (СССР).- 4 с: ил.

51.Ах. 329635 СССР, МКИ НО2М 3/32. Преобразователь постоянного напряжения / Апаров А.Б., Еременко В.Г. (СССР).- 4 с: ил.

52.А.С. 453776 СССР, МКИ НО2М 3/32. Транзисторный конвертор / Апаров А.Б., Абашеев Ю.И. (СССР).- 4 с: ил.

53.А.С. 377945 СССР, МКИ НО2М 3/32. Мостовой транзисторный конвертор с обратной связью по току / Апаров А.Б., Еременко В.Г. (СССР).- 4 с: ил.

54.А.С. 497693 СССР, МКИ НО2М 3/32. Полумостовой самовозбуждающийся транзисторный конвертор / Апаров А.Б., Еременко В.Г. (СССР). - 4 с: ил.

55АС. 497692СССР, МКИ НО2М 3/32. Мостовой самовозбуждающийся транзисторный конвертор / Апаров А.Б., Еременко В.Г. (СССР).- 4 с: ил.

56.А.С 817914 СССР, МКИ НО2М 3/335. Мостовой транзисторный конвертор с токовой обратной связью / Апаров А.Б., Попов Б.А., Хрусталева Н.М., Шумов М.А. (СССР). - 4 с: ил.

57.А.С. 907729 СССР, МКИ НО2М 3/335. Транзисторный конвертор / Апаров А.Б., Попов Б.А., Шумов М.А (СССР).- 4 с: ил.

58.А.С. 1267556 СССР, МКИ НО2М 3/335. Транзисторный конвертор / Апаров А.Б., Начкебия Ш.Ш., Попов БА, Шумов М.А (СССР).- 4 с: ил.

59.А.С. 1359870 СССР, МКИ НО2М 3/335. Преобразователь постоянного напряжения / Апаров А.Б., Начкебия Ш.Ш., Попов Б.А., Шумов М.А (СССР).-4 с: ил.

60АС. 819905 СССР, МКИ НО2М 3/335. Стабилизированный транзисторный преобразователь постоянного напряжения / Апаров А.Б., Шумов М.А., Соколов А.И. (СССР).- 4 с: ил.

61.А.С. 936281 СССР, МКИ НО2М 3/335. Стабилизированный транзисторный преобразователь напряжения / Апаров А.Б. (СССР).- 4 с: ил.

62АС. 1374366 СССР, МКИ Н02М 3/337. Двухтактный транзисторный преобразователь постоянного напряжения с токовой обратной связью / Апаров А.Б., Попов Б.А., Шумов МА (СССР).-4 с: ил.

63.А.с. 1001369 СССР, МКИ НО2М 3/335. Транзисторный преобразователь постоянного напряжения / Апаров А.Б., Попов БА, Шумов М.А. (СССР).- 4 с: ил.

64.А.С. 423227 СССР, МКИ НО2М 3/335. Резервированный транзисторный конвертор / Апаров А.Б., Еременко В.Г., Захаровский Б.В., Свиридов С.А., Соколов А.И., Шумов М.А (СССР).- 4 с: ил.

65.А.С. 502456 СССР, МКИ НО2М 3/335. Резервированный транзисторный конвертор / Апаров А.Б., Еременко В.Г., Соколов А.И. (СССР).- 4 с: ил.

66.Патент РФ на полезную модель 6955, Источник с крутопадающей внешней характеристикой / Апаров А.Б., Апаров М.А., Попов Б.А. (РФ).- 4 с: ил.

67.А.С. 1089732 СССР, МКИ НО2М 3/335. Многоканальный транзисторный преобразователь постоянного напряжения / Апаров А.Б., Попов Б.А., Шумов М.А.(СССР).-4с.:ил.

68.А.С. 1704245 СССР, МКИ НО2М 3/335. Транзисторный конвертор / Апаров А.Б., Попов Б.А., Шумов М.А., Начкебия Ш.Ш., Меробишвили П.Ф.

(СССР).-4 с: ил. .12 -60 54

69.Патент РФ на полезную модель 34289, МКИ 7Н02М1/00. Преобразовательпостоянного тока/АпаровА. Б. (РФ). - 4 с: ил.

70.А.С. 663399 СССР, МКИ А6Ш 1/36. Способ воздействия на сердце / Смольников Л.Е., Апаров А.Б., Ивоботенко Б.А., Шумаков В.И. (СССР).- 4 с: ил.

71.А.С 1022697 СССР, МКИ А6Ш 1/36. Способ управления ритмом сердца / Апаров А.Б., Шумов МА, Ивоботенко Б.А., Меделяновский А.Н. (СССР).-4 с: ил.

72.А.С. 602194 СССР, МКИ А61п 1/36. Устройство заряда аккумуляторов в имплантируемых стимуляторах / Апаров А.Б., Ивоботенко Б.А., Смольников Л.Е., Меделяновский А.Н., Шумаков В.И. (СССР)- 4 с: ил.

73.А.С. 1022715 СССР, МКИ А61п 1/36. Имплантируемый электрокардиостимулятор / Апаров А.Б., Колпаков Е.В., Соколов А.И., Шумов М.А (СССР).- 4 с: ил.

74АС. 1175499 СССР, МКИ А61п 1/36. Имплантируемый электрокардиостимулятор / Апаров А.Б., Пименов Н.С., Шумов М.А., Прудникова Ю.И. (СССР). - 4 с: ил.

75.А.С. 1378849 СССР, МКИ А61п 1/36. Электрокардиостимулятор / Апаров А.Б., Левант А.Д., Прудникова Ю.И., Пименов Н.С., Шумов М.А. (СССР).- 4 с: ил.

76АС. 736404 СССР, МКИ А6Ш 1/36. Генератор импульсов имплантируемого кардиостимулятора / Апаров А.Б., Соколов А.И., Хрусталева Н.М., Шумов М.А.(СССР).-4с.:ил.

77АС. 825098 СССР, МКИ А6Ш 1/36. Имплантируемый электрокардиостимулятор / Апаров А.Б., Ивоботенко Б.А., Меделяновский А.Н., Пименов Н.С., Шумов М.А (СССР).- 4 с: ил.

Подписано > печатьУ/ Тир. ¡00 Пл.

Полиграфический центр МЭИ (ТУ)

Список принятых сокращений

Введение

1. АВТОНОМНЫЕ МАЛОМОЩНЫЕ УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С НИЗКОВОЛЬТНЫМИ ПЕРВИЧНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

1.1. Основные группы маломощных автономных установок электропитания

1.2. Первичные источники установок первой группы

1.3. Первичные источники установок второй группы (длительно работающих в условиях, исключающих возможность технического обслуживания)

1.3.1. Маломощные радиоизотопные термоэлектрические генераторы

1.3.2. Примеры использования радиоизотопных термоэлектрических генераторов в установках второй группы

1.4.0собенности автономных маломощных установок электропитания

1.5. Структурная схема автономной маломощной установки электропитания с низковольтными первичными источниками электрической энергии

1.6. Основные требования к низковольтным транзисторным преобразователям напряжения автономных маломощных установок электропитания

1.7. К истории вопроса создания маломощных транзисторных преобразователей низкого постоянного напряжения с повышенным КПД

Выводы

2. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С ПОВЫШЕННЫМ КПД ДЛЯ АВТОНОМНЫХ МАЛОМОЩНЫХ УСТАНОВОК ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С НИЗКОВОЛЬТНЫМИ ПЕРВИЧНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ

2.1. Недостатки преобразователей с обратной связью по напряжению

2.2. Однотрансформаторные преобразователи с обратной связью по току нагрузки

2.3. Однотрансформаторные преобразователи с обратной связью по току нагрузки с уменьшенными напряжениями на закрытых транзисторах

2.4. Однотрансформаторные преобразователи с уменьшенными динамическими потерями в транзисторах

2.5. Однотрансформаторные преобразователи с обратной связью по току нагрузки с ограниченным током короткого замыкания (защитой от КЗ)

2.6. Преобразователи с обратной связью по току нагрузки с увеличенным коэффициентом преобразования входного напряжения

2.6.1.Ограниченность коэффициента преобразования входного напряжения однотрансформаторных преобразователей с ОС по току

2.6.2. Однотрансформаторные преобразователи с ОС по току с увеличенным коэффициентом преобразования входного напряжения

2.6.3. Однотрансформаторные преобразователи на полевых транзисторах

2.6.4. Двухтрансформаторные преобразователи с обратной связью по току

2.7. Полумостовые и мостовые однотрансформаторные преобразователи с обратной связью по току нагрузки

2.8. Однотрансформаторные преобразователи с обратной связью по току нагрузки для заряда емкостных накопителей

2.9. Преобразователи сверхнизких постоянных напряжений для заряда аккумуляторов

2.10. Стабилизированные однотрансформаторные преобразователи с обратной связью по току нагрузки

Выводы

3. ОСНОВЫ ТЕОРИИ МАЛОМОЩНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С МАКСИМАЛЬНЫМ КПД

3.1. Общие положения

• 3.2. Потери в маломощном трансформаторе преобразователя

3.2.1. Основное расчетное уравнение трансформатора преобразователя

3.3. Расчет маломощных трансформаторов преобразователей на максимальный КПД

3.3.1. Перегрев маломощных трансформаторов преобразователей, рассчитанных на максимальный КПД

3.4. Экспериментальное исследование маломощных трансформаторов преобразователей, рассчитанных на максимальный КПД

• 3.5. Оптимальная геометрия маломощных трансформаторов преобразователей с максимальным КПД

Выводы

4. ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НИЗКОВОЛЬТНЫХ МАЛОМОЩНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С ОС ПО ТОКУ НАГРУЗКИ НА МАКСИМАЛЬНЫЙ КПД

4.1. Общие положения

4.2. Рекомендации по выбору схемы преобразователя

4.3. Динамические потери в транзисторах однотрансформаторных преобразователей с обратной связью по току нагрузки

4.4. Расчет транзисторной части преобразователей с обратной связью по току на максимальный КПД

4.5. Расчет диодной части преобразователей с ОС по току на максимальный КПД

4.6. Выбор оптимальной частоты преобразования

4.7. Выбор материала магнитопровода для трансформаторов преобразователей с повышенным КПД

4.8. Расчет маломощных трансформаторов преобразователей на максимальный КПД

4.9. Зависимости максимального КПД преобразователей с обратной связью по току от величины входного напряжения и мощности

4.10. Вопросы надежности однотрансформаторных преобразователей с обратной связью по току с повышенным КПД

4.10.1. Пути повышения надежности однотрансформаторных преобразователей с обратной связью по току

Выводы

5. АВТОНОМНЫЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ МЕДИЦИНСКИХ ПРИБОРОВ. ИМПЛАНТИРУЕМЫЕ ЭЛЕКТРОКАРДИОСТИМУЛЯТОРЫ С УВЕЛИЧЕННЫМ ВРЕМЕНЕМ НЕПРЕРЫВНОЙ РАБОТЫ

5.1. Общие положения '

5.2. Основные пути увеличения времени непрерывной работы имплантируемых электрокардиостимуляторов

5.3. Электрофизиологические аспекты электрической стимуляции сердца

5.4. Экспериментальное исследование пороговых характеристик возбудимости сердца

5.5. Схема замещения входной цепи сердца

5.6. Изменение параметров системы электрод-сердце во время длительной стимуляции

5.7. Влияние формы стимулирующего импульса на пороговую энергию стимуляции

5.8. Способы стимуляции сердца

5.8.1. Стимуляция импульсами тока и напряжения

5.8.2. Стимуляция сердца импульсами с постоянным зарядом

5.9. Имплантируемые электрокардиостимуляторы с постоянным зарядом импульса

Выводы

Автономные маломощные (до 60-^100 Вт) установки электропитания (АМУ) широко используются в различных областях техники, медицины, спорта и в быту.

Автономные установки жизненно необходимы при отсутствии централизованного электроснабжения или при его частых временных перебоях, а также во время стихийных бедствий и катастроф.

АМУ применяются для питания переносных радиостанций, различных маяков, бытовых, медицинских и спортивных электроприборов и др.

Большую группу АМУ составляют установки длительно (в течение нескольких лет) работающие в условиях, практически полностью исключающих возможность технического обслуживания и ремонта. К ним относятся АМУ для метеорологических, геофизических и океанологических станций, буев для сбора океанографической информации, навигационных надводных и подводных маяков и др., работающих в труднодоступных, отдаленных незаселенных районах Земного шара, необитаемых островах, морских глубинах.

В различных районах России используетея около тысячи таких установок различного назначения. Радиомаяки, расположенные на трассе Северного Морского пути, значительно повышают безопасность навигации в этом районе Земного шара.

К этой же группе также относятся АМУ имплантируемых, т.е. вживляемых в организм человека, медицинских аппаратов, среди которых наибольшее распространение получили электрокардиостимуляторы (ЭКС). В настоящее время в мире ежегодно проводится 450-^500 тысяч операций по имплантации ЭКС. Только в России выпускается 25-30 тыс. шт. ЭКС в год.

Основными направлениями совергиенствования автономных установок электропитания являются: увеличение времени непрерывной работы (ВНР), повышение надежности, снижение массы, габаритов и стоимости.

В качестве первичных источников электрической энергии (ПИ) в АМУ используются аккумуляторы и гальванические элементы, различные термоэлектрические генераторы, термоэмиссионные преобразователи, солнечные батареи (СБ), топливные и ампульные элементы, тепловые химические источники - тока и др.

Отличительной особенностью рассматриваемых ПИ является их низкое (1н-6 В, реже 6-И2 В) или даже сверхнизкое (0,4-^-0,5 В) выходное напряжение, непригодное для питания большинства потребителей.

В связи с этим каждая из установок включает низковольтный транзисторный преобразователь постоянного напряжения (ППН). ППН согласует низкое напряжение ПИ с напряжениями потребителей и является важнейшим и неотъемлемым узлом установки. К низковольтному ППН предъявляется ряд 'требований, главными из которых являются КПД и надежность.

Через ППН проходит вся мощность нагрузки АМУ, поэтому его КПД позволяет при заданной энергоемкости ПИ пропорционально увеличить ВНР АМУ, В автономных установках, длительно работающих в условиях, исключающих техническое обслуживание, это дает возможность увеличить периодичность замены . АМУ, т.е. значительно снизить затраты на новую АМУ, ее транспортировку, монтаж и т.д. В ряде случаев повышение КПД ППН позволяет использовать ПИ меньшей мощности, т.е. значительно уменьшить габариты и стоимость АМУ.

Увеличение КПД ППН всегда приводит к повышению его надежности. Схемы низковольтных ППН с повышенным КПД имеют относительно меньшее число элементов. Электрические нагрузки на элементы ППН с повышенным КПД невелики, что и обеспечивает высокую надежность ППН, а.', следовательно, и АМУ в целом.

Получение высокого КПД ППН при низких входных напряжениях и малых мощностях является сложной научно-технической проблемой, до последнего - времени не нашедшей окончательного решения. Разработкой ППН с повышенным КПД для АМУ с низковольтными ЕМ занимаются многие научно-технические организации: ВНИИТФА (бывш. ВНИИРТ), НПО Квант, АО ПОЗИТ и др. Одними из первых этой проблемой начали заниматься в Московском энергетическом институте (ТУ) д.т.н., проф. В.Г. Еременко и автор данной работы. Литературный обзор по ППН для АМУ с низковольтными ПИ (см. главу 1) показал, что в опубликованных работах не рассмотрены схемы ППН, позволяющие удовлетворить современным требованиям к АМУ, особенно по ВНР и надежности. В теоретическом плане остались без внимания следующие важные вопросы: методологии выбора схемы ППН, разработки маломощных трансформаторов (МТ) с максимальным КПД, определения динамических потерь в транзисторах ППН с обратной связью (ОС) по току нагрузки, выбора оптимальной частоты работы ППН, выбора материала магнитопровода, обеспечивающего минимальные потери в МТ.

Среди вышерассмотренных, отдельной проблемой является увеличение ВНР и повышение надежности АМУ медицинских приборов, наиболее многочисленную группу которых составляют ЭКС. Увеличение ВНР ЭКС может быть достигнуто, наряду с повышением КПД его электронной части (низковольтного ППН), уменьшением расхода энергии на стимуляцию сердца.

В области имплантируемых ЭКС не проведено энергетическое сравнение различных способов стимуляции сердца и не исследован способ стимуляции импульсами с постоянным электрическим зарядом и реализующие его схемы, позволяющие уменьшить расход энергии на стимуляцию и повысить ВНР и надежность ЭКС.

Вышеизложенное показывает насколько была необходима разработка и исследование низковольтных ППН с повышенными КПД и надежностью для широкого круга АМУ, отвечающих современным требованиям по ВНР и надежности.

Это определяет важность, научную актуальность и практическую значимость выбранной темы исследований.

Целью данной диссертационной работы является увеличение времени непрерывной работы, повышение надежности, снижение массы, габаритов и стоимости широкого круга автономных маломощных установок электропитания с низковольтными первичными источниками электрической энергии.

Для достижения указанной цели в диссертации решены следующие задачи.

1, Проведен анализ широкого круга АМУ с низковольтными ПИ и сформулированы основные требования к их ППН.

2. Выбран и разработан класс ППН с обратной связью (ОС) по току нагрузки, имеющих повышенный КПД при низких входных напряжениях и высокую надежность.

3. Созданы методики расчета и проектирования низковольтных ППН с ОС по току нагрузки на максимальный КПД.

4. Разработан способ стимуляции сердца импульсами с постоянным электрическим зарядом с уменьшенным расходом энергии на стимуляцию сердца.'

5. Разработаны схемы ЭКС, реализующие способ стимуляции импульсами с постоянным зарядом, позволяющие увеличить ВНР имплантируемых ЭКС.

Для решения поставленных задач было проведено теоретическое и широкое - экспериментальное сравнение основных схем ППН. Проведен глубокий патентный поиск по ППН. Это позволило выбрать класс схем ППН с ОС по току нагрузки, имеющих повышенный КПД при низких входных напряжениях и высокую надежность.

В дальнейшем были разработаны и исследованы:

1. Основы теории ППН с ОС по току нагрузки.

2. Основы теории маломощных трансформаторов (МТ) ППН с максимальным КПД. ~ .

3. Методика расчета и проектирования МТ ППН.

4. Методика расчета транзисторной части ППН на максимальный КПД.

5. Исследованы возможности снижения расхода энергии на стимуляцию сердца.

Разработанные ППН при низких входных напряжениях 0,4+12В и малых мощностях (от долей до десятков Вт) имеют КПД 60+96%.

Разработанный способ стимуляции позволяет в 1,3+1,5 раза уменьшить расход энергии на стимуляцию сердца.

Результаты работы позволяют значительно увеличить время непрерывной работы и повысить надежность широкого круга автономных маломощных установок электропитания с низковольтными первичными источниками, а также расширить область использования принципиально низковольтных первичных источников (термоэмиссионные преобразователи, радиоизотопные термоэлектрические генераторы идр)

В заключение отметим, что значение автономной энергетики, в частности автономных маломощных установок электропитания, определяется не ее долей в энергетическом балансе России, а возможностью удовлетворить потребности в электроэнергии научно-исследовательского, бытового и различного другого оборудования, особенно в отдаленных или труднодоступных районах страны.

Выражаю искреннюю и глубокую благодарность моим друзьям и коллегам, которые словом, советом и делом оказывали мне помощь в работе над диссертацией: д.т.н. проф. Еременко В.Г., д.т.н., проф Шумову М.А., н.с. Попову Б.А.

Забродину Ю.С. к.т.н., с.н.с.

Особая благодарность к.т.н., с.н.с. Румянцеву М.Ю., который взяд на себя труд прочитать рукопись диссертации и сделал все для того, чтобы она стала лучше.

Основные результаты работы состоят в следующем:

1. Разработан новый класс однотрансформаторных преобразователей с ОС по току нагрузки, обеспечивающих при входных напряжениях 0,5-6 В КПД 75-95%, что на 25-15% выше, чем КПД известных схем.

2. Разработаны низковольтные преобразователи (Ui=0,4 В) на полевых транзисторах с КПД 60%.

3. Разработаны основы теории маломощных трансформаторов преобразователей с максимальным КПД. Проведена аналитическая минимизация суммарных потерь в МТ. Для основных вариантов расчета трансформаторов получены выражения для оптимальных значений базового размера, плотности тока, частоты и индукции, обеспечивающих максимальный КПД МТ в рассматриваемых условиях.

4. Трансформаторы, рассчитанные на максимальный КПД, при мощностях 1-60 Вт имеют КПД 97-98,5%, что на 17-5,0% выше КПД трансформаторов той же мощности, рассчитанных по известным методикам.

5. Определена оптимальная геометрия магнитопроводов МТ с максимальным КПД. Показано, что геометрия магнитопровода лишь незначительно (не более 10%) влияет на величину потерь, что позволяет использовать магнитопроводы стандартного ряда.

6. Получена формула для расчета величины динамических потерь в транзисторах однотрансформаторных преобразователей с ОС по току нагрузки. Показано, что динамические потери в транзисторах в этих схемах сравнительно невелики и не превышают 0,31-3,1%) от входной мощности на частотах 1-10 кГц.

7. Разработана методика минимизации потерь в транзисторном и диодном узлах однотрансформаторных преобразователей с ОС по току нагрузки. Разработана методика выбора типа транзистора, обеспечивающего наименьшие потери в преобразователе.

8. Получено уравнение для определения оптимальной частоты работы преобразователя, при которой масса установки электропитания минимальна. Определены значения оптимальных частот для основных типов низковольтных первичных источников.

9. Выведена формула, позволяющая сравнивать по потерям маломощные трансформаторы, рассчитанные на максимальный КПД, с магнитопроводами из различных материалов,. Показано, что в диапазоне рабочих частот (до 10 кГц) наименьшие потери в трансформаторе обеспечивает использование нанокристаллических и аморфных материалов (5БДСР, 2НСР и др.).

10. Разработана методика проектирования низковольтных преобразователей с ОС по току нагрузки на максимальный КПД. Проектирование по предложенной методике позволяет повысить КПД на 25-10% и при входных напряжениях 1-6 В получить КПД 80-95%.

11. Предложены две схемы блочного резервирования преобразователей с ОС по току нагрузки, позволяющие значительно повысить их надежность.

12. Показано, что пороговый электрический заряд стимулирующего импульса остается постоянным в широкой зоне напряжений, используемых для стимуляции сердца и поэтому является важнейшей характеристикой возбудимости сердца.

13. Предложен и успешно апробирован новый способ стимуляции сердца импульсами с постоянным электрическим зарядом и имплантируемые стимуляторы, реализующие этот способ, позволяющие значительно (в 1,3-1,5 раза) увеличить время непрерывной работы ЭКС и повысить их надежность.

Данная диссертация является научно-квалификационной работой, в которой, на основании проведенных исследований, изложены научно обоснованные технические решения по созданию преобразователей низкого постоянного напряжения с повышенными КПД и надежностью для широкого круга автономных маломощных установок электропитания с различными низковольтными первичными источниками, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны и повышение ее обороноспособности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной диссертационной работе для широкого круга автономных маломощных установок электропитания с низковольтными первичными источниками разработаны.

1. Класс схем транзисторных преобразователей напряжения с ОС по току нагрузки, обладающих повышенными КПД и надежностью при низких входных напряжениях; основы теории и методы их проектирования на максимальный КПД.

2. Способ стимуляции сердца импульсами с постоянным электрическим зарядом, позволяющий снизить энергию на стимуляцию сердца, и схемы имплантируемых электрокардиостимуляторов, реализующие этот способ.

Данные технические решения позволяют значительно увеличить время непрерывной работы автономных установок электропитания с низковольтными первичными источниками, повысить их надежность, снизить массу, габариты и стоимость.

1. Девис Д. Энергия. Пер. с англ.- М.: Энергоатомиздат, 1985. 360 с.

2. Бакланов В.И., Фрадкин Г.М., Рагозинский А.И. Возможные области применения радиоизотопных генераторов электрической энергии // Радиационная техника,-Вып. 4.- 1970. С. 427-434.

3. Корлисс У., Харви Д. Источники энергии на радиоактивных изотопах. Пер. с англ.- М.: Мир, 1967.-412 с.

4. Радиоизотопные источники электрической энергии. Кодюков В.М., Рагозинский

5. A.И. и др. Под ред. Г.М.Фрадкина. М.: Атомиздат, 1978. - 304 с.

6. Фрадкин Г.М., Кодюков В.М. Радиоизотопные источники электрической энергии М.: Атомиздат, 1972 - 86 с.

7. Радиоизотопные термоэлектрические генераторы: Каталог / Всероссийский НИИ техн. физики и автоматизации М., 2003.-32 с.

8. Шумаков В.И. Результаты первых ста операций трансплантации сердца в клинике // Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2002 №3- С. 26-27.

9. Электронная аппаратура для стимуляции органов и тканей. А.В. Барковский,

10. B.А. Беззубчиков, В.Е. Бельгов, А.И. Васильев и др. Под ред. Р.И. Утямышева и М. Враны-М.: Энергоатомиздат, 1983.-384 с.

11. Глиберман А.Я., Зайцева А.К. Кремниевые солнечные батареи- М.: Энергоиздат, 1961.-70 с.

12. Ю.Ильярский О.И., Удалов Н.П. Термоэлектрические элементы.- М.: Энергия, 1970.- 70 с.

13. Юсти Э., Винзель А. Топливные элементы. Пер. с нем.-М.: Мир, 1964- 480 с.

14. Коровин Н.В. Электрохимическая энергетика М.: Энергоатомиздат, 1991- 263 с.

15. Солнечные батареи. Термоэлектрические генераторы: Каталог / Правдинский опытный завод источников тока.-М., 2000 18 с.

16. Крамптон Т. Первичные источники тока. Пер. с англ.- М.: Мир, 1986.- 326 с.

17. Крамптон Т. Вторичные источники тока. Пер. с англ.- М.: Мир, 1986 301 с.

18. Варламов В.Р. Современные источники питания. Справочник М.: ДМК Пресс, 2001.-218 с.

19. Кедринский И.Е., Яковлев В.Г. Li-ионные аккумуляторы Красноярск.: ИПК "Платина", 2002 - 266 с

20. Таганова А.А., Бубнов Ю.И. Герметичные химические источники тока- Сп.б.: Химиздат, 2000.-93 с.

21. Теньковцев В.В., Центер Б.И. Основы теории и эксплуатации герметичных никель-кадмиевых аккумуляторов.-Jl.: Энергоатомиздат, 1985 96 с.

22. Таганова А.А., Пак И.А. Герметичные химические источники тока- Сп.б.: Химиздат, 2003.-205 с.

23. Standby batteries. Dry fit A500. Sales Program and Technical Handbook. Sonnenschein Gmbh, Budingen, 2000 23 p.

24. Савичев B.B. Основные элементы энергосиловых комплексов- М.: МГТУ, 1991.- 130 с.

25. Платонов А.И., Лебедев В.П., Мельниченко В.В. Радионуклидные термоэлектрические генераторы на Плутонии-238 в энергосистемах // V Международная конф. "Ядерная энергетика": Тез. докл.- Подольск. 1999 с. 1012.

26. А.С. №875524 СССР, МКИ Н02НЗ/08, Устройство для защиты источникапитания от перенапряжения. Апаров А.Б., Захаровский Б.В., Свиридов С.А., Соколов А.И. (СССР).- 4 е.: ил.

27. Апаров А.Б. Низковольтный транзисторный преобразователь для заряда герметичных аккумуляторов от солнечных батарей // Автономная энергетика, 2002,-№4.-С. 54-58.

28. ГОСТ 16757-71. Генераторы радиоизотопные термоэлектрические. Основные параметры-М.: Изд-во стандартов, 1971.-4 с.

29. Кукоз Ф.И., Труш Ф.Ф., Кондрашенков В.И. Тепловые химические источники тока.-Ростов.: РГУ, 1989.- 176 с.

30. Елисеев В.Б., Пятницкий А.П., Сергеев Д.И. Термоэмиссионные преобразователи энергии-М.: Атомиздат, 1970 134 с.

31. Апаров А.Б., Еременко В.Г., Негневицкий И.Б. Транзисторные преобразователи для низковольтных источников энергии М.: Энергия, 1978 - 93 с.

32. Ермолин Н.П. Электрические машины малой мощности.- М.: Высшая школа, 1962.- 490 с.

33. Апаров А.Б. Маломощные автономные электроустановки // Электротехника. -2001.-№3.~С. 49-51..

34. Краснопольский А.Е., Соколов В.Б., Троицкий A.M. Под ред. А.Е.

35. Краснопольского. Пускорегулирующая аппаратура для газоразрядных ламп-М.: Энергоатомиздат, 1988.-206 с.

36. Исследование возможности повышения КПД, надежности и срока службы преобразователей напряжения для низковольтных радиоизотопных термоэлектрических генераторов: Отчеты о НИР / МЭИ- №ГР350430; инв. 1153171.-М., 1971.

37. Исследование и разработка статического преобразователя постоянногонапряжения РИТМ-ПМ: Отчет о ОКР / МЭИ.- №ГР Р001097; инв. 9936-74.- М., 1974.-149 с.

38. Моин B.C., Лаптов Н.Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи-М.: Энергия, 1972.-508 с.

39. Ромаш Э.М. Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.- М.: Радио и связь, 1981 223 с.

40. А.с. №663399 СССР, МКИ A61N 1/36. Способ воздействия на сердце / Смольников Л.Е., Апаров А.Б., Ивоботенко Б.А., Шумаков В.И. (СССР).- 4 е.: ил.

41. Кузьменко М.И., Сиваков А.Р. Полупроводниковые преобразователи постоянного напряжения.-М.: Госэнергоиздат, 1961 182 с.

42. Росляков В.В. К вопросу о самовозбуждении двухтактного транзисторного преобразователя напряжения. / Полупроводниковые приборы и их применение--Вып. 12.-С. 189-196.

43. Патент 3149291 США, МКИ H02M3/335 Транзисторный конвертор с токовой обратной связью. (США).- 4 е.: ил.

44. Апаров А.Б. Разработка и исследование низковольтных преобразователей постоянного напряжения с повышенным КПД. Дис. . канд. техн. наук. М., 1973,- 188 с.

45. Динамические потери в преобразователе напряжения с переключающимтрансформатором. И.К. Васильева, Г.П. Вересов, Р.С. Найвельт, Э.М. Ромаш. // Полупроводниковые приборы в технике электросвязи. 1971.-Вып. 7 С. 36-43.

46. А.С. СССР №349065, МКИ Н02М 3/335. Двухтактный транзисторный конвертор. Апаров А.Б., Еременко В.Г., Красных А.К., Новиков А.П., Малышев АЛ. (СССР). 4 е.: ил.

47. Патент 3348119 США, МКИ H02M3/335. Преобразователь постоянного напряжения с обратной связью по току. (США).- 4 е.: ил.

48. Патент 3171077 США, МКИ H02M3/335. Транзисторный конвертор. (США).- 4 е.: ил.

49. А.С. СССР №399034, МКИ Н02М 3/335. Транзисторный конвертор. Апаров А.Б., Еременко В.Г.,Шумов М.А. (СССР). 4 е.: ил.

50. Wilson T.G., Moore Е.Т. Converter for use with very low input voltages. Ttransactions of IEE on Communications and Electronics, v.83.08.1964.

51. Патент 1287239 США, МКИ H02M3/335. Транзисторный конвертор с токовой обратной связью. (США).- 4 е.: ил.

52. А.С. СССР №712909, МКИ Н02М 3/335. Транзисторный преобразователь постоянного напряжения. Апаров А.Б., Шумов М.А., Соколов А.И. (СССР).- 4 е.: ил.

53. А.С. СССР №782082, МКИ Н02М 3/335. Транзисторный конвертор с токовой обратной связью. Апаров А.Б., Соколов А.И., Шумов М.А., Старинен А.В., Хохлов Л.И. (СССР).- 4 е.: ил.

54. А.С. СССР №1089732, МКИ H02M3/335. Транзисторный преобразователь постоянного напряжения. Апаров А.Б., Попов Б.А., Шумов М.А. (СССР).- 4 е.: ил.

55. Патент РФ №2147157, МКИ Н02М 3/337. Транзисторный конвертор. Апаров

56. А.Б., Алешин В.Н., Апаров М.А., Копылов О.Г., Попов Б.А. (РФ).- 4 е.: ил.

57. Патент РФ №2044417, МКИ Н05В 41/29. Высокочастотный источник питания для газоразрядных ламп. Апаров А.Б., Елисеев Н.П., Еременко В.Г., Попов Б.А., Циклаури Г.В. (РФ).- 4 е.: ил.

58. А.С. СССР №862332, МКИ Н02М 3/335. Транзисторный конвертор. Апаров А.Б., Шумов М.А., Соколов А.И. (СССР).- 4 е.: ил.

59. А.С. СССР №964907, МКИ Н02М 3/335. Полупроводниковый преобразователь постоянного напряжения. Апаров А.Б., Попов Б.А., Шумов М.А. (СССР).- 4 е.: ил.

60. А.с. СССР №517115, МКИ Н02М 3/325. Транзисторный конвертор. Апаров А.Б., Еременко В.Г. (СССР).- 4 е.: ил.

61. A.C. СССР №884055, МКИ Н02М 3/335. Транзисторный конвертор. Апаров А.Б., Попов Б.А., Шумов М.А., Начкебия Ш.Ш. (СССР).- 4 е.: ил.

62. А.с. СССР №813620, МКИ Н02М 3/335. Преобразователь постоянного напряжения. Апаров А.Б., Попов Б.А., Шумов М.А. (СССР).- 4 е.: ил.

63. A.C. СССР №884056, МКИ Н02М 3/335. Преобразователь постоянного напряжения. Апаров А.Б., Попов Б.А., Шумов М.А. (СССР).- 4 е.: ил.

64. А.С. СССР №1359870, МКИ Н02М 3/337. Преобразователь постоянного напряжения. Апаров А.Б., Начкебия Ш.Ш., Попов Б.А., Шумов М.А. (СССР).- 4 е.: ил.

65. А.с. СССР №1363400, МКИ Н02М 3/335. Преобразователь постоянного напряжения. Апаров А.Б., Начкебия Ш.Ш., Попов Б.А., Шумов М.А. (СССР).- 4 е.: ил.

66. А.с. СССР №494828, МКИ Н02М 3/32. Транзисторный конвертор. Апаров А.Б., Еременко В.Г. (СССР).- 4 е.: ил.

67. А.с. СССР №329635, MICH Н02М 3/32. Преобразователь постоянного напряжения. Апаров А.Б., Еременко В.Г. (СССР).- 4 е.: ил.

68. А.с. СССР №453776, МКИ Н02М 3/32. Транзисторный конвертор. Апаров А.Б., Абашеев Ю.И. (СССР).- 4 е.: ил.

69. А.с. СССР №377945, МКИ Н02М 3/32. Мостовой транзисторный конвертор с обратной связью по току. Апаров А.Б., Еременко В.Г. (СССР).- 4 е.: ил.

70. А.с. СССР №497693, МКИ Н02М 3/32. Полумостовой самовозбуждающийся транзисторный конвертор. Апаров А.Б., Еременко В.Г. (СССР).- 4 е.: ил.

71. А.с. СССР №497692, МКИ Н02М 3/32. Мостовой самовозбуждающийся транзисторный конвертор. Апаров А.Б., Еременко В.Г. (СССР).- 4 е.: ил.

72. А.с. СССР №817914, МКИ Н02М 3/335. Мостовой транзисторный конвертор стоковой обратной связью. Апаров А.Б., Попов Б.А., Хрусталева Н.М., Шумов1. М.А. (СССР).- 4 е.: ил.

73. Сенилов Г.Н. Светотехнические импульсные установки.-М.: Энергия, 1979189 с.

74. Нейман J1.P., Калантаров П.Л. Теоретические основы электротехники.- М.: Госэнергоиздат, 1959.-440 с.

75. Поликарпов А.Г., Сергиенко Е.Ф. Однотакгные преобразователи напряжения в устройствах электропитания РЭА М.: Радио и связь, 1989 - 158 с.

76. Булатов О.Г., Иванов B.C., Панфилов Д.С. Полупроводниковые зарядные устройства емкостных накопителей энергии-М.: Радио и связь, 1986 160 с.

77. А.с. СССР №907729, МКИ Н02М 3/335. Транзисторный конвертор. Апаров А.Б., Попов Б.А., Шумов М.А. (СССР).- 4 е.: ил.

78. А.с. СССР №1267556, МКИ Н02М 3/335. Транзисторный конвертор. Апаров А.Б., Начкебия Ш.Ш., Попов Б.А., Шумов М.А. (СССР).- 4 е.: ил.

79. Патент РФ на полезную модель 17665, МКИ Н02М 3/335. Преобразователь постоянного напряжения. Апаров А.Б., Апаров М.А., Головчак P.M., Попов Б.А. (РФ).- 4 е.: ил.

80. А.С. СССР №1359870, МКИ Н02М 3/335. Преобразователь постоянного напряжения. Апаров А.Б., Начкебия Ш.Ш., Попов Б.А., Шумов М.А. (СССР).- 4 е.: ил.

81. А.С. СССР №819905, МКИ Н02М 3/335. Транзисторный преобразователь постоянного напряжения. Апаров А.Б., Шумов М.А., Соколов А.И. (СССР).- 4 е.: ил.

82. А.С. СССР №936281, МКИ Н02М 3/335. Стабилизированный транзисторный преобразователь постоянного напряжения. Апаров А.Б. (СССР).- 4 е.: ил.

83. А.С. СССР №1374366, МКИ Н02М 3/337. Двухтактный транзисторный преобразователь постоянного напряжения с токовой обратной связью. Апаров А.Б., Попов Б.А., Шумов М.А. (СССР).- 4 е.: ил.

84. А.С. СССР №1001369, МКИ Н02М 3/335. Транзисторный преобразователь постоянного напряжения. Апаров А.Б., Попов Б.А., Шумов М.А. (СССР).- 4 е.: ил.

85. Руководство по проектированию элементов и систем автоматики. Д.И. Агейкин, М.А. Балашов, С.П. Колосов, В.И. Нефедова и др. Под ред. проф. Б.Н. Петрова-М.: Оборонгиз,- 1959-247 с.

86. Бальян Р.Х. Трансформаторы малой мощности-JI.: Судпромгиз, 1961 -357 с.

87. Бальян Р.Х. Трансформаторы для радиоэлектроники- М.: Советское радио, 1971.- 720 с.

88. Белопольский И.И., Пикалова Л.Г. Расчет трансформаторов и дросселей малой мощности.-М.: Госэнергоиздат, 1963- 162 с.

89. Белопольский И.И., Каретникова Е.И., Пикалова Л.Г. Расчет трансформаторов и дросселей малой мощности.- М.: Энергия, 1973- 396 с.

90. Бертинов А.И., Кофман Д.Б. Тороидальные трансформаторы статических преобразователей-М.: Энергия, 1970.-92 с.

91. Ермолин Н.П. Расчет трансформаторов малой мощности М.: Энергия, 1969112 с.

92. Каретникова Е.И., Рычина Т.А., Ермакова А.И. Трансформаторы питания и дроссели фильтров для радиоэлектронной аппаратуры М.: Советское радио, 1973.- 179 с.

93. Расчет электромагнитных элементов источников вторичного электропитания / А.Н. Горский, Ю.С. Русин, Н.Р. Иванов, Л.А. Сергеева- М.: Радио и связь, 1988.- 176 с.

94. Карасев В.В. Расчет потерь в стали при прямоугольной форме питающего напряжения. // Электротехника. 1976. - № 4. - С. 10-12.

95. Васильева И.К., Кузнецов С.А., Кофман Д.Б. Расчет потерь в стали при несинусоидальной форме кривой напряжения питания. // Электротехника. -1970.-№ 11.-С. 20-22.

96. Макарова А.В. Обобщенный метод оптимального проектирования трансформаторов и реакторов с прямоугольным сечением магнитопровода. Автореф. дисс. канд. техн. наук М. 1995 - 32 с.

97. Сидоров И.Н., Христинин А.А., Скорняков С.В. Малогабаритные магнитопроводы и сердечники: Справочник.- М.: Радио и связь, 1989.-384 с.

98. Транзисторы: Справочник. О.П. Григорьев, В.Я. Замятин, Б.В. Кондратьев, С.Л. Пожидяев.-М.: Радио и связь, 1989.-272 с.

99. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем.- М.:1. Энергия, 1973.-607 с.

100. Забродин Ю.С. Промышленная электроника-М.: Высшая школа, 1982.-495 с.

101. Апаров А.Б, Шумов М.А. Расчет транзисторной части преобразователей постоянного напряжения с повышенным КПД. // Тр. Ин-та / МЭИ- 1972.-Вып.102.- С.126-130.

102. Конев Ю.И. Транзисторные импульсные устройства- М.: Энергия, 1964119 с.

103. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике М.: Гос. изд. физико-математической лит. 1958.-783 с.

104. Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам. Н.Н. Горюнов, А.Ю. Клейман, Н.Н. Комков, Я.А. Толкачева и др. Под ред. Н.Н. Горюнова М.: Энергия, 1972- 602 с.

105. Э.М. Ромаш, Ю.И. Драбович, Н.Н. Юрченко, П.Н. Шевченко. Высокочастотные транзисторные преобразователи- М.: Радио и связь, 1988288 с.

106. Гулякович Г.Н. О возможности снижения потерь в выпрямителе с параллельным включением полупроводниковых диодов // Электронная техника в автоматике 1971- №2,- С. 114-118*.

107. Мелешин В.И., Конев Ю.И. Стабилизированный преобразователь переменного напряжения в низкое постоянное. // Электронная техника в автоматике.- 1974-№6-С. 55-59.

108. Митин А.В., Прокошин А.Ф. Аморфные магнитные сплавы. // Электротехника. 1996. - № 11. - С. 20-23.

109. Горюнов Н.Н. Свойства полупроводниковых приборов при длительной ^работе и хранении-М.: Энергия, 1970 102 с.

110. Сотсков Б.С. Основы теории и расчета надежности элементов и устройств автоматики и вычислительной техники М.: Высшая школа, 1970 - 270 с.

111. Сборник задач по теории надежности. A.M. Половко, И.М. Маликов, А.Н. Жигарев, В.И. Зарудный. Под ред. A.M. Половко и М.М. Маликова М.: Радио и связь, 1972.-406 с.

112. Улинич Р.Б. Практическое обеспечение надежности РЭА при проектировании М.: Радио и связь, 1985.- 111 с.

113. Дружинин Г.В. Надежность устройств автоматики М.: Энергия, 1964- 319 с.

114. А.с. СССР №423227, МКИ Н02М 3/335. Резервированный транзисторный конвертор. Апаров А.Б., Еременко В.Г., Захаровский Б.В., Свиридов С.А., Соколов А.И., Шумов М.А. (СССР).- 4 е.: ил.

115. А.с. СССР 502456, МКИ Н02М 3/335. Резервированный транзисторный конвертор. Апаров А.Б., Еременко В.Г., Соколов А.И. (СССР).- 4 е.: ил.

116. Колесников Г.Ф. Электростимуляция нервно-мышечного аппарата- Киев: Здоровье, 1977.- 165 с.115. " Thalen I.H. The Artificial Cardiac Pacemaker. Assen. 1969. 359 p.

117. Имплантируемые электрокардиостимуляторы: Каталог / AO Кардиоэлектро-ника,- Климовск 2002 - 25 с.

118. А.с. СССР №602194, МКИ А61п 1/36. Устройство заряда аккумуляторов в имплантируемых стимуляторах. Апаров А.Б., Ивоботенко Б.А., Смольников JT.E., Меделяновский А.Н., Шумаков В.И. (СССР).- 4 е.: ил.

119. Гоффман П., Крейнфильд П. Электрофизиология сердца. Пер. с англ.- М.: Иностранная литература, 1962.- 390 с.

120. Удельнов М.Г. Электрофизиология сердца. МГУ- М.: 1975 300 с.

121. Schaldach M., Furman S. Advances in Pacemaker Technology Berlin, 1975 -562 p.

122. Апаров А.Б., Левант А.Д., Шумов М.А. Исследование пороговых характеристик возбудимости сердца при электрической стимуляции. Бюлл. экспериментальной биологии и медицины 1980-№10,. С. 64-65.

123. Klafter R.D. An Optimally Energized Cardiac Pacemaker. IEEE Transactions on Biomed. Eng.- 1973.-№5.-P. 350-356.

124. Roy O.Z., Wehert R.W. A more efficient waveform for cardiac stimulation. Med. and Biol. Eng. 1971. Vol.9. P. 495-500.

125. Апаров А.Б., Шумов М.А. Оптимизация формы импульса имплантируемого электрокардиостимулятора. // Электротехника. 1980. - № 11. - С. 22-24.

126. А.с. №1022697 СССР, МКИ A61N 1/36. Способ управления ритмом сердца / Апаров А.Б., Шумов М.А., Ивоботенко Б.А., Меделяновский А.Н. (СССР).-4 е.: ил.

127. А.с. СССР №1022715, МКИ А61п 1/36. Имплантируемый электрокардиостимулятор. Апаров А.Б., Колпаков Е.В., Соколов А.И., Шумов М.А. (СССР).- 4 е.: ил.

128. А.с. СССР №1175499, МКИ А61"п 1/36. Имплантируемый электрокардиостимулятор. Апаров А.Б., Пименов Н.С., Шумов М.А., Прудникова Ю.И. (СССР).- 4 е.: ил.

129. А.с. СССР №1378849, МКИ А61п 1/36. Электрокардиостимулятор. Апаров А.Б., Левант А.Д., Прудникова Ю.И., Пименов Н.С., Шумов М.А. (СССР).- 4 е.: ил.

130. Список научных трудов за последние 5 лет

131. Апаров А.Б., Апаров М.А., Попов Б.А. Основные вопросы разработки автономных устройств чрескожной передачи энергии для питания искусственных органов // Всероссийский съезд по трансплантологии и искусственным органам: Тез. докл.- М., 2002 С.103.

132. Апаров А.Б., Апаров М.А. Расчет маломощных трансформаторов на максимальный КПД // Всероссийский электротехнический конгресс с международным участием: Тез. докл.- М., 1999.-Т.1 С.220.

133. Проблемы разработки маломощных автономных электроустановок с солнечными батареями. Апаров А.Б., Алешин В.Н., Апаров М.А., Попов Б.А. и др. // Всероссийский электротехнический конгресс с международным участием: Тез. докл.- М., 1999.-Т.1.-С.125.

134. Апаров А.Б., Головчак P.M. Однотактный преобразователь постоянного напряжения // VII Международная науч.-техн. конф. студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика": Тез. докл.- М., 2001 — Т.2.-С.268.

135. Апаров А.Б., Попов Б.А. Транзисторные преобразователи с повышенным КПД2746для низковольтных источников электрической энергии. Электротехнические комплексы автономных объектов: Сб. статей М.: МЭИ - 2001.- с.101-105.

136. Апаров А.Б., Кузьмин Ю.А., Попов Б.А. Транзисторные преобразователинапряжения для светотехнических импульсных установок. Электротехнические комплексы автономных объектов: Сб. статей М.: МЭИ - 2001— с.94-100.

137. Апаров А.Б. Маломощные автономные электроустановки // Электротехника2001.-№3.-С. 49-51.

138. Апаров А.Б. Транзисторные преобразователи с повышенным КПД для низковольтных маломощных автономных установок электропитания // Автономная энергетика 2001- №12 - С.55-58.

139. Апаров А.Б. Низковольтный транзисторный преобразователь для заряда герметичных аккумуляторов от солнечных батарей // Автономная энергетика2002.-№3.-С. 54-58.

140. Апаров А.Б. Выбор оптимального материала магнитопровода маломощного трансформатора преобразователя автономной установки электропитания // Вестник МЭИ.- 2004.- №1.- С.41-46.

141. Апаров А.Б. Имплантируемый электрокардиостимулятор с постоянным зарядомимпульса // Вестник МЭИ 2003 - №4.- С.55-59.

142. Апаров А.Б. Электрокардиостимуляторы с постоянным зарядом импульса // Вестник трансплантологии и искусственных органов 2000 - №1- С.34-37.

143. Патент РФ на полезную модель 34289, МКИ 7Н02М1/00. Преобразователь постоянного тока / Апаров А.Б. (РФ).- 4 е.: ил.