Прызначэнне п'езаэлектрычных керамічных трансфарматараў

                            Прынцып п'езаэлектрычнага керамічнага трансфарматара
П'езаэлектрычны керамічны трансфарматар - гэта новы тып чыпа, які рэалізуе нізкае напружанне на ўваходзе і высокае напружанне на выхадзе праз пераўтварэнне другаснай энергіі электрычнай энергіі --- механічнай энергіі --- электрычнай энергіі. Яго асноўная структура мае мноства формаў у залежнасці ад формы, электрода і напрамку палярызацыі, найбольш часта выкарыстоўваюцца п'езаэлектрычныя трансфарматары з доўгай ліставай структурай. Яго простая структура, просты ў вытворчасці і мае высокі каэфіцыент павышэння.

У параўнанні з традыцыйным электрамагнітным трансфарматарам матэрыялы, структура, тэхналогія працэсу і прынцып працы п'езаэлектрычнага керамічнага трансфарматара адрозніваюцца. Асноўныя матэрыялы, якія выкарыстоўваюцца ў электрамагнітных трансфарматарах, - гэта магнітныя матэрыялы і правадзячыя матэрыялы, якія выкарыстоўваюцца ў якасці стрыжня і абмоткі структуры адпаведна, а форма пераўтварэння энергіі - электрычны магніт-электрычны. Асноўнымі матэрыяламі, якія выкарыстоўваюцца ў п'езаэлектрычных керамічных трансфарматарах, з'яўляюцца бінарныя п'езаэлектрычныя керамічныя матэрыялы (PZT), такія як тытанат цырканата свінцу, трайныя п'езаэлектрычныя керамічныя матэрыялы Pzt п'езакерамічнае кольца (PCM, PSM) - гэта значыць даданне іншых п'езаэлементаў і чатырох на аснове PZT п'езаэлектрычных керамічных матэрыялаў (PMMN) і г. д. Прадукт зроблены шляхам высокатэмпературнага спякання і палярызацыі пад высокім ціскам, і яго рэжым пераўтварэння энергіі - электра-механічны-электрычны. Відаць, што пераўтварэнне энергіі электрамагнітнага трансфарматара павінна быць завершана ў артаганальнай трохмернай прасторы ў адпаведнасці з яго структурнай формай, а п'езаэлектрычны керамічны трансфарматар можа выконваць пераўтварэнне энергіі ў плоскасці. Такім чынам, п'езаэлектрычны керамічны трансфарматар лёгка праектуецца ў структуру тыпу мікрасхемы.

Канструкцыя п'езаэлектрычнага керамічнага трансфарматара
П'езаэлектрычны керамічны трансфарматар выкарыстоўвае п'езаэлектрычныя матэрыялы, якія выкарыстоўваюць характарыстыкі электрамеханічнага пераўтварэння, і ўзаемадзейнічаюць з вібрацыйнай часткай кампанента і рухавіком часткі для выпрацоўкі электраэнергіі, каб ажыццявіць праектаванне палярызацыі. Уваходнае напружанне пераводзіць п'езаэлектрычную кераміку ў стан рэзанансу, і тады станоўчы п'езаэлектрычны эфект зменіць высокую дэфармацыю, ператвораную ў выхадную напругу, каб дасягнуць эфекту пераўтварэння напругі. Спецыяльныя п'езаэлектрычныя керамічныя матэрыялы (напрыклад, мадыфікаваны тытанат цырканату свінцу або тытанат цырканату свінцу ніобію, магнію) вырабляюцца з дапамогай серыі працэсаў, такіх як фармоўка пад высокім ціскам, высокатэмпературнае спяканне і палярызацыя электрычнага поля высокага напружання.

П'езаэлектрычныя керамічныя трансфарматары заснаваныя на станоўчым і зваротным п'езаэлектрычным эфектах. Падчас другаснага пераўтварэння электрамеханічнай энергіі яны ўзмацняюцца шляхам пераўтварэння імпедансу ўнутры цела. Калі да ўваходнага канца (прываднай часткі) п'езаэлектрычнага трансфарматара дадаецца пераменнае напружанне пэўнай частаты, п'езаэлектрычны трансфарматар стварае расцягваючыя ваганні ўздоўж напрамку даўжыні з-за адваротнага п'езаэлектрычнага эфекту, і электрычная энергія на ўваходным канцы пераўтворыцца ў механічную энергію. У секцыі выпрацоўкі электраэнергіі з-за наяўнасці падоўжнай вібрацыі механічная энергія пераўтворыцца ў электрычную праз станоўчы п'езаэлектрычны эфект, так што выхадная клема мае высокае напружанне.

Паколькі адлюстраваны імпеданс п'езаэлектрычнага керамічнага трансфарматара павялічваецца па меры памяншэння імпедансу нагрузкі, гэтая характарыстыка надзвычай важная ў прылажэннях высокага напружання. Пры кароткім замыканні нагрузкі або разрадзе высокага напружання уваходны супраціў п'езакерамічнага трансфарматара хутка павялічваецца, каб гарантаваць, што трансфарматар і перыферыйныя ланцугі не будуць спалены. Такім чынам, выкарыстанне п'езаэлектрычных керамічных трансфарматараў не патрабуе схемы абароны ад кароткага замыкання.

Выкарыстанне п'езаэлектрычных керамічных трансфарматараў
Гэта невялікія, тонкія і лёгкія вырабы. Паколькі п'езаэлектрычныя керамічныя трансфарматары валодаюць некаторымі характарыстыкамі, выкладзенымі ў агульных рысах, яны падыходзяць для спажывецкай электронікі з батарэйным харчаваннем, напрыклад, сотавых тэлефонаў, партатыўных камп'ютараў, складаных камп'ютараў і інтэграваных відэамагнітафонаў і запісваючых відэамагнітафонаў, PAD і іншых сістэм харчавання. Спецыяльнае абсталяванне, такое як радар, электрастатычны капіравальны апарат, электрастатычны фільтр і іншыя энергасістэмы, якія павінны харчавацца вельмі высокімі напругамі і малымі токамі.
Вадкакрысталічны дысплей (ВК) (уключаючы ВК-падсветку) П'езаінвертар для задняга асвятлення. Таму што для ВК патрабуецца высокая выхадная магутнасць і эфектыўнасць перадачы, а таксама малая вышыня і малая канструкцыя. У той жа час з-за характарыстык люмінесцэнтнай лямпы з халодным катодам з задняй падсветкай: імпеданс перад запальваннем вялікі, і неабходна падаваць высокае напружанне. Пасля асвятлення імпеданс становіцца меншым, а напружанне падае. Характарыстыкі п'езаэлектрычнага керамічнага трансфарматара інвертара можна супаставіць з гэтым.

Выкарыстоўваецца ў сістэмах з аўтаномным харчаваннем, дзе прадукцыйнасць, памер і вага акумулятара строга абмежаваны, напрыклад, п'езаэлектрычныя сістэмы прывада тармазоў, якія выкарыстоўваюцца ў аўтамабілях, верталётах, аэракасмічных апаратах, спадарожніках, гідралакатарах, медыцынскім абсталяванні і г.д. Электрасілкаванне гэтых прылад звычайна патрабуе 100 ~ 1000 В, што моцна адрозніваецца ад 9 В ~ 24 В звычайных акумулятараў і п'езаэлектрычных батарэй. керамічны трансфарматар можа дасягнуць гэтага паказчыка.

Адным словам, вобласці прымянення п'езаэлектрычных керамічных трансфарматараў вельмі шырокія.

Прынцып п'езаэлектрычнага керамічнага трансфарматара
П'езаэлектрычны керамічны трансфарматар - гэта новы тып чыпа, які рэалізуе нізкае напружанне на ўваходзе і высокае напружанне на выхадзе праз пераўтварэнне другаснай энергіі электрычнай энергіі --- механічнай энергіі --- электрычнай энергіі. Яго базавая структура мае мноства формаў у залежнасці ад формы, электрода і напрамку палярызацыі, сярод якіх найбольш часта выкарыстоўваецца п'езаэлектрычны трансфарматар з доўгай ліставай структурай. Яго простая структура, просты ў вытворчасці і мае высокі каэфіцыент павышэння.

У параўнанні з традыцыйным электрамагнітным трансфарматарам матэрыялы, структура прадукту, тэхналогія працэсу і прынцып працы п'езаэлектрычнага керамічнага трансфарматара адрозніваюцца. Асноўныя матэрыялы, якія выкарыстоўваюцца ў электрамагнітных трансфарматарах, - гэта магнітныя матэрыялы і правадзячыя матэрыялы, якія выкарыстоўваюцца ў якасці стрыжня і абмоткі структуры адпаведна, а форма пераўтварэння энергіі - электрычны магніт-электрычны. Асноўнымі матэрыяламі, якія выкарыстоўваюцца ў п'езаэлектрычных керамічных трансфарматарах, з'яўляюцца бінарныя п'езаэлектрычныя керамічныя матэрыялы (PZT), такія як тытанат свінцу цырканат, трохкомпонентныя п'езаэлектрычныя керамічныя матэрыялы (PCM, PSM), гэта значыць даданне іншых элементаў і чатырох на аснове п'езаэлектрычных керамічных матэрыялаў на аснове элементаў PZT (PMMN) і г. д. Прадукт вырабляецца шляхам высокатэмпературнага спякання і высокага ціску палярызацыі, а яго рэжым пераўтварэння энергіі — электра-механічны-электрычны. Відаць, што пераўтварэнне энергіі электрамагнітнага трансфарматара павінна быць завершана ў артаганальнай трохмернай прасторы ў адпаведнасці з яго структурнай формай, а п'езаэлектрычны керамічны трансфарматар можа выконваць пераўтварэнне энергіі ў плоскасці. Такім чынам, п'езаэлектрычны керамічны трансфарматар лёгка праектуецца ў структуру тыпу мікрасхемы.

Прынцып працы п'езаэлектрычнага керамічнага трансфарматара заключаецца ў выкарыстанні характарыстык п'езаэлектрычнага керамічнага матэрыялу - станоўчага п'езаэлектрычнага эфекту і зваротнага п'езаэлектрычнага эфекту. Так званы станоўчы п'езаэлектрычны эфект заключаецца ў тым, што гэты матэрыял стварае зарад або напружанне пад дзеяннем (або дэфармацыяй) сілы, а зваротны п'езаэлектрычны эфект заключаецца ў тым, што матэрыял дэфармуецца або вібруе пры падачы напружання. Прынцып працы п'езаэлектрычнага керамічнага трансфарматара заключаецца ў выкарыстанні характарыстык станоўчага і зваротнага п'езаэлектрычнага эфекту п'езаэлектрычнага керамічнага матэрыялу шляхам распрацоўкі характарыстык арыентацыі электрода і напрамку палярызацыі п'езаэлектрычнага керамічнага корпуса і выкарыстання зваротнага п'езаэлектрычнага эфекту для стварэння фазы з уваходнай клемай. Падлучанае п'езаэлектрычнае керамічнае цела стварае механічную вібрацыю пад дзеяннем напружання, а затым п'езаэлектрычнае керамічнае цела, падлучанае да выхадной клемы, стварае напружанне праз станоўчы п'езаэлектрычны эфект. Калі імпеданс уваходнай клемы і клемы выхаду не роўны, напружанне і ток на абодвух канцах таксама не роўныя, тым самым рэалізуючыся функцыя пераўтварэння напружання і току паміж уваходнай клемай і выхадной клемай.

Структура п'езаэлектрычнага керамічнага трансфарматара
П'езаэлектрычны керамічны трансфарматар выкарыстоўвае п'езаэлектрычныя матэрыялы кольца з п'езакерамічнымі элементамі , якое выкарыстоўвае характарыстыкі электрамеханічнага пераўтварэння і ўзаемадзейнічае з вібрацыйнай часткай кампанента і рухавіком генеравальнай часткі для выканання палярызацыйнага дызайну. Уваходнае напружанне пераводзіць п'езаэлектрычную кераміку ў стан рэзанансу, і тады станоўчы п'езаэлектрычны эфект зменіць высокую дэфармацыю, ператвораную ў выхадную напругу, каб дасягнуць эфекту пераўтварэння напругі. Схема інтэграванай структуры з выкарыстаннем спецыяльных п'езаэлектрычных керамічных матэрыялаў (такіх як мадыфікаваны тытанат цырканату свінцу або тытаната цырканата свінцу ніёбію, магнію), вырабленая з дапамогай шэрагу працэсаў, такіх як фармаванне пад высокім ціскам, высокатэмпературнае спяканне і палярызацыя электрычнага поля высокага напружання. П'езаэлектрычныя керамічныя трансфарматары заснаваныя на станоўчым і зваротным п'езаэлектрычным эфектах. Падчас другаснага пераўтварэння электрамеханічнай энергіі яны ўзмацняюцца шляхам пераўтварэння імпедансу ўнутры цела. Калі да ўваходнага канца (прываднай часткі) п'езаэлектрычнага трансфарматара дадаецца пераменнае напружанне пэўнай частаты, п'езаэлектрычны трансфарматар стварае расцягваючыя ваганні ўздоўж напрамку даўжыні з-за адваротнага п'езаэлектрычнага эфекту, і электрычная энергія на ўваходным канцы пераўтворыцца ў механічную энергію. У секцыі выпрацоўкі электраэнергіі з-за наяўнасці падоўжнай вібрацыі механічная энергія пераўтворыцца ў электрычную праз станоўчы п'езаэлектрычны эфект, так што выхадная клема мае высокае напружанне. Паколькі адлюстраваны імпеданс п'езаэлектрычнага керамічнага трансфарматара павялічваецца па меры памяншэння імпедансу нагрузкі, гэтая характарыстыка надзвычай важная ў прылажэннях высокага напружання. Пры кароткім замыканні нагрузкі або разрадзе высокага напружання ўваходны супраціў керамічнага трансфарматара хутка ўзрастае, каб гарантаваць, што трансфарматар і перыферыйныя ланцугі не будуць спалены. Такім чынам, выкарыстанне п'езаэлектрычных керамічных трансфарматараў не патрабуе схемы абароны ад кароткага замыкання.

Прымяненне п'езаэлектрычнага керамічнага трансфарматара
Невялікія, тонкія і лёгкія вырабы: паколькі п'езаэлектрычныя керамічныя трансфарматары валодаюць некаторымі характарыстыкамі п'езакерамічны кальцавой датчык , яны падыходзяць для спажывецкай электронікі з батарэйным харчаваннем, напрыклад, сотавых тэлефонаў, партатыўных камп'ютараў, складаных камп'ютараў і інтэграваных відэамагнітафонаў і запісваючых відэамагнітафонаў, PAD і іншых сістэм харчавання прадуктаў.
Спецыяльнае энергаабсталяванне, якое павінна харчавацца вельмі высокім напружаннем і невялікім токам, такое як радар, электрастатычны капір, электрастатычны фільтр і іншыя сістэмы харчавання.
Вадкакрысталічны дысплей (ВК) (уключаючы ВК-падсветку) П'езаінвертар для задняга асвятлення. Таму што ВК патрабуе высокай выходнай магутнасці і эфектыўнасці перадачы, а таксама патрабуе невялікай вышыні і лёгкай структуры. У той жа час, з-за характарыстык люмінесцэнтнай лямпы з халодным катодам з задняй падсветкай, імпеданс перад асвятленнем вялікі, і неабходна падаваць высокае напружанне. Пасля асвятлення імпеданс становіцца меншым, а напружанне падае. Характарыстыкі п'езаэлектрычнага керамічнага трансфарматара інвертара можна супаставіць з гэтым.

Выкарыстоўваецца ў сістэмах з аўтаномным харчаваннем, дзе прадукцыйнасць, памер і вага акумулятара строга абмежаваны, напрыклад, п'езаэлектрычныя сістэмы прывада тармазоў, якія выкарыстоўваюцца ў аўтамабілях, верталётах, аэракасмічных апаратах, спадарожніках, гідралакатарах, медыцынскім абсталяванні і г.д. Электрасілкаванне гэтых прылад звычайна патрабуе 100 ~ 1000 В, што моцна адрозніваецца ад 9 В ~ 24 В звычайных акумулятараў і п'езаэлектрычных батарэй. керамічны трансфарматар можа дасягнуць гэтага паказчыка.
Адным словам, вобласці прымянення п'езаэлектрычных керамічных трансфарматараў вельмі шырокія.