[實用新型]一種拱形結構壓電變壓器

無效

• 申請號: 200820109616.2
• 申請日: 2008-08-01
• 公開（公告）號: CN201233909Y
• 公開（公告）日: 2009-05-06
• 發明（設計）人: 周偉革;都金龍;武彬
• 申請（專利權）人: 中國電子為華實業發展有限公司
• 主分類號: H01L41/107
• 分類號: H01L41/107
• 代理公司: 北京市浩天知識產權代理事務所
• 代理人: 劉云貴

技術領域

本實用新型涉及一種變壓器，尤其涉及一種壓電變壓器，可廣泛應用于熒光燈鎮流器、適配器、壓電電源等方面。

背景技術

現代功率電子系統的小型化、集成化的潮流使得傳統磁性元件劣勢明顯，而目前將壓電變壓器作為磁性變壓器的替代的研究工作已經取得了很大的進展。壓電變壓器相對于目前大量應用的電磁變壓器來說，具有不可燃、無電磁輻射、體積小、結構簡單和轉換效率高等特點。為了實現電子電路的小型化和薄型化，壓電變壓器適合應用在液晶面板用的換流器及DC/DC交換器等電路中。壓電變壓器是利用壓電材料的逆壓電效應和正壓電效應來實現電壓輸出的，既通過壓電陶瓷片實現電能-機械能-電能的機電能量的二次變換，實現阻抗變換，從而在陶瓷片的諧振頻率上獲得電壓輸出。

根據壓電變壓器工作振動模式和形狀的不同，可以分為平板狀的Rosen型、矩形的厚度振動型和圓形的徑向振動型，其中以Rosen型壓電變壓器最為常見。Rosen型壓電變壓器是橫向振動模式的壓電驅動器和縱向振動模式的壓電換能器組合而成的。在這種結構中，輸入和輸出端電阻抗相差大時才能保證負載有高的輸出電壓，因而變壓器一般采用的是不對稱結構。由于Rosen型壓電變壓器相關的固有高電壓輸出，它們通常被用作高壓發生壓電變壓器，其典型應用就是很適合用于驅動高壓燈，例如用作筆記本電腦平板顯示背光源的冷陰極熒光燈。而Rosen型壓電變壓器的問題是帶寬非常窄、功率傳輸能力低、電路效率相對較低、極化工藝復雜、成品率低等，從而限制其應用范圍。為了克服上述缺點，增加功率傳輸能力和轉換效率，往往采取將幾個變壓器結合在一起的多層“層疊”結構的變壓器的方法。

厚度振動型壓電變壓器由日本NEC于20世紀90年代開始研發并制造的。其輸入端、輸出端均是由縱向振動模式的壓電換能器組成，兩者在厚度方向疊加而成變壓器。厚度振動型壓電變壓器因為其固有的低電壓輸出被用作低壓轉換壓電變壓器。它的用途包括DC/DC交流器、適配器和高頻開關電源等。但由于厚度振動型壓電變壓器工作在厚度振動方向，雖然存在著功率傳輸能力高、但工作頻率太高(2MHz左右)，在一般電子電路中應用范圍窄，對與之配套的其它電子元器件要求較高。

壓電變壓器的結構和尺寸、振動方式和電能輸出方式都將影響變壓器自身的輸入輸出阻抗特性，從而影響電壓轉換的功率和效率。徑向振動型壓電變壓器是一種正處于發展中的壓電變壓器，相對于上述兩種變壓器來說，輸出功率和轉換效率大大增加，可以滿足降壓型和升壓型電源的應用需要。其輸入部分和輸出部分都是由工作于橫向振動模式的陶瓷片組成的，突出的特點是結構簡單、制作方便、能以較小的尺寸實現低頻率和大功率，效率最高時的最佳匹配輸出負載阻抗大約可以從幾歐到幾千歐左右，介于Rosen型和厚度振動型的最佳負載阻抗值之間，適用范圍大大增加，可以有效用于DC/DC變流器、交換器、適配器和電子鎮流器等。此外，徑向振動型壓電變壓器高功率密度、高電壓隔離等特性使得其非常適合應用于小功率的電源適配器，可以使電源適配器微型化，甚至可以做到火柴盒大小，便于攜帶。

壓電變壓器的理論研究表明：若材料具有高的機械品質因數和機電耦合系數K，則可獲得高的轉換效率和升壓比；如果壓電變壓器具有大的振動面積，低的極化損耗，則可獲得大功率、低損耗的輸出。主要研發集中在新型壓電材料，壓電變壓器工作模式改進和應用線路以及其物理模型的建立等方面。目前，現有的徑向變壓器多為方形或者圓形結構，尤其對于圓形結構的變壓器來說，側電極焊接不很方便，另外在瓷片上設置好表面電極后，一般表面電極在瓷片上的覆蓋率不高，從而具有剩余瓷片面積過大，利用率不高并增加了功率損耗的缺點。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種壓電變壓器，達到側電極焊接方便的效果，同時提高表面電極對瓷片的覆蓋率，從而，提高變壓器的輸出功率密度。

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種壓電變壓器，包括工作于橫向振動模式的驅動端壓電片及輸出端壓電片，所述壓電變壓器由所述驅動端壓電片及所述輸出端壓電片相疊加組成，所述驅動端壓電片或者所述輸出端壓電片至少有一部分為拱形結構。

進一步來說，所述驅動端壓電片及所述輸出端壓電片均為拱形結構。

進一步來說，所述驅動端壓電片為一組或者多組，每組驅動端壓電片由一層或者多層壓電片組成。

進一步來說，所述輸出端壓電片為一組或者多組，每組驅動端壓電片由一層或者多層壓電片組成。

進一步來說，所述驅動端壓電片每層壓電片的厚度相同。

進一步來說，所述輸出端壓電片每層壓電片的厚度相同。