पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर का उद्देश्य

                            पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर का सिद्धांत
पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर एक नए प्रकार का चिप उपकरण है जो विद्युत ऊर्जा --- यांत्रिक ऊर्जा --- विद्युत ऊर्जा के द्वितीयक ऊर्जा रूपांतरण के माध्यम से कम वोल्टेज इनपुट और उच्च वोल्टेज आउटपुट का एहसास करता है। इसकी मूल संरचना में आकार, इलेक्ट्रोड और ध्रुवीकरण दिशा के अनुसार कई रूप होते हैं, जिसमें लंबी शीट संरचना वाला पीज़ोइलेक्ट्रिक ट्रांसफार्मर सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। इसकी सरल संरचना, निर्माण में आसान और उच्च स्टेप-अप अनुपात है।

पारंपरिक विद्युत चुम्बकीय ट्रांसफार्मर की तुलना में, पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर की सामग्री, संरचना, प्रक्रिया प्रौद्योगिकी और कार्य सिद्धांत अलग हैं। विद्युत चुम्बकीय ट्रांसफार्मर में उपयोग की जाने वाली मुख्य सामग्रियां चुंबकीय सामग्री और प्रवाहकीय सामग्री हैं, जिनका उपयोग क्रमशः संरचना के कोर और वाइंडिंग के रूप में किया जाता है, और ऊर्जा रूपांतरण रूप विद्युत-चुंबक-विद्युत है। पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर में उपयोग की जाने वाली मुख्य सामग्री बाइनरी पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सामग्री (पीजेडटी) हैं जैसे लेड जिरकोनेट टाइटेनेट, टर्नरी पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सामग्री पीजेडटी पीजोसेरेमिक रिंग (पीसीएम, पीएसएम) - यानी, पीजेडटी पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सामग्री (पीएमएमएन) आदि के आधार पर अन्य पीजो तत्वों और चार को जोड़ना। उत्पाद उच्च तापमान सिंटरिंग और उच्च दबाव ध्रुवीकरण द्वारा बनाया गया है, और इसकी ऊर्जा रूपांतरण मोड इलेक्ट्रो-मैकेनिकल-इलेक्ट्रिक है। यह देखा जा सकता है कि विद्युत चुम्बकीय ट्रांसफार्मर के ऊर्जा रूपांतरण को उसके संरचनात्मक रूप के अनुसार एक ऑर्थोगोनल त्रि-आयामी अंतरिक्ष में पूरा करने की आवश्यकता होती है, और पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर एक विमान में ऊर्जा रूपांतरण कर सकता है। इसलिए, पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर को आसानी से चिप प्रकार की संरचना में डिज़ाइन किया गया है।

पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर संरचना
पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री को अपनाता है, जो इलेक्ट्रोमैकेनिकल रूपांतरण विशेषताओं का उपयोग करता है, और ध्रुवीकरण डिजाइन को पूरा करने के लिए घटक के कंपन भाग और बिजली उत्पादन भाग की मोटर के साथ सहयोग करता है। इनपुट वोल्टेज पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक को अनुनाद स्थिति में बनाता है, और फिर सकारात्मक पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव वोल्टेज आउटपुट में परिवर्तित उच्च तनाव को बदल देगा, ताकि वोल्टेज परिवर्तन के प्रभाव को प्राप्त किया जा सके। विशेष पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सामग्री (जैसे संशोधित लेड ज़िरकोनेट टाइटेनेट या लेड नाइओबियम मैग्नीशियम ज़िरकोनेट टाइटेनेट) उच्च दबाव बनाने, उच्च तापमान सिंटरिंग और उच्च वोल्टेज विद्युत क्षेत्र ध्रुवीकरण जैसी प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला द्वारा बनाई जाती हैं।

पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर सकारात्मक और व्युत्क्रम पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव पर आधारित होते हैं। इलेक्ट्रोमैकेनिकल ऊर्जा के द्वितीयक रूपांतरण के दौरान, उन्हें शरीर में प्रतिबाधा परिवर्तन द्वारा बढ़ावा दिया जाता है। जब एक निश्चित आवृत्ति का एक वैकल्पिक वोल्टेज पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसफार्मर के इनपुट अंत (ड्राइविंग भाग) में जोड़ा जाता है, तो पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसफार्मर व्युत्क्रम पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के कारण लंबाई दिशा के साथ खिंचाव कंपन उत्पन्न करता है, और इनपुट छोर पर विद्युत ऊर्जा यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। विद्युत उत्पादन अनुभाग में, अनुदैर्ध्य कंपन की उपस्थिति के कारण, यांत्रिक ऊर्जा को सकारात्मक पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के माध्यम से विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है, ताकि आउटपुट टर्मिनल में उच्च वोल्टेज आउटपुट हो।

चूँकि लोड प्रतिबाधा कम होने के साथ पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर की परावर्तित प्रतिबाधा बढ़ती है, यह विशेषता उच्च-वोल्टेज अनुप्रयोगों में अत्यंत महत्वपूर्ण है। जब लोड शॉर्ट-सर्किट या हाई-वोल्टेज डिस्चार्ज होता है, तो पीजो सिरेमिक ट्रांसफार्मर का इनपुट प्रतिबाधा तेजी से बढ़ जाती है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि ट्रांसफार्मर और परिधीय सर्किट जलाए नहीं जाएंगे। इसलिए, पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर के उपयोग के लिए शॉर्ट-सर्किट सुरक्षा सर्किट की आवश्यकता नहीं होती है।

पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर का उपयोग
वे छोटे, पतले और हल्के वजन वाले उत्पाद हैं। चूंकि पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर में कुछ विशेषताएं उल्लिखित हैं, वे बैटरी चालित उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स उत्पादों, जैसे सेलुलर फोन, नोटबुक कंप्यूटर, फोल्डिंग कंप्यूटर और एकीकृत वीडियो और रिकॉर्डिंग वीटीआर, पीएडी और अन्य उत्पादों की बिजली प्रणाली के लिए उपयुक्त हैं। विशेष उपकरण जैसे रडार, इलेक्ट्रोस्टैटिक कॉपियर, इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर और अन्य बिजली प्रणालियाँ जिन्हें अत्यधिक उच्च वोल्टेज और छोटी धाराओं द्वारा संचालित करने की आवश्यकता होती है।
लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले (एलसीडी) (एलसीडी लाइटिंग सहित) बैक लाइटिंग के लिए पीजो इन्वर्टर। क्योंकि एलसीडी को उच्च आउटपुट पावर और ट्रांसमिशन दक्षता की आवश्यकता होती है, और संरचना में कम ऊंचाई और हल्के वजन की आवश्यकता होती है। साथ ही, बैक-इल्यूमिनेटेड कोल्ड कैथोड फ्लोरोसेंट लैंप की विशेषताओं के कारण: प्रकाश से पहले प्रतिबाधा बड़ी है, और एक उच्च वोल्टेज की आपूर्ति की जानी चाहिए। प्रकाश के बाद, प्रतिबाधा छोटी हो जाती है और वोल्टेज कम हो जाता है। पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर इन्वर्टर की विशेषताओं का मिलान इससे किया जा सकता है।

स्व-संचालित प्रणालियों में उपयोग किया जाता है जहां बैटरी का प्रदर्शन, आकार और वजन सख्ती से प्रतिबंधित होता है, जैसे ऑटोमोबाइल, हेलीकॉप्टर, एयरोस्पेस वाहन, उपग्रह, सोनार, चिकित्सा उपकरण इत्यादि में उपयोग किए जाने वाले पीजोइलेक्ट्रिक ब्रेक ड्राइव सिस्टम। इन उपकरणों की बिजली आपूर्ति के लिए आम तौर पर 100V ~ 1000V की आवश्यकता होती है, जो सामान्य बैटरी की 9V ~ 24V बिजली आपूर्ति से बहुत अलग है, और पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर इस सूचकांक को प्राप्त कर सकते हैं।

संक्षेप में, पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर के अनुप्रयोग क्षेत्र बहुत व्यापक हैं।

पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर का सिद्धांत
पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर एक नए प्रकार का चिप उपकरण है जो विद्युत ऊर्जा --- यांत्रिक ऊर्जा --- विद्युत ऊर्जा के द्वितीयक ऊर्जा रूपांतरण के माध्यम से कम वोल्टेज इनपुट और उच्च वोल्टेज आउटपुट का एहसास करता है। इसकी मूल संरचना में आकार, इलेक्ट्रोड और ध्रुवीकरण दिशा के अनुसार कई रूप होते हैं, जिनमें से लंबी शीट संरचना वाला पीज़ोइलेक्ट्रिक ट्रांसफार्मर सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। इसकी सरल संरचना, निर्माण में आसान और उच्च स्टेप-अप अनुपात है।

पारंपरिक विद्युत चुम्बकीय ट्रांसफार्मर की तुलना में, पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर की सामग्री, उत्पाद संरचना, प्रक्रिया प्रौद्योगिकी और कार्य सिद्धांत अलग हैं। विद्युत चुम्बकीय ट्रांसफार्मर में उपयोग की जाने वाली मुख्य सामग्रियां चुंबकीय सामग्री और प्रवाहकीय सामग्री हैं, जिनका उपयोग क्रमशः संरचना के कोर और वाइंडिंग के रूप में किया जाता है, और ऊर्जा रूपांतरण रूप विद्युत-चुंबक-विद्युत है। पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर में उपयोग की जाने वाली मुख्य सामग्रियां बाइनरी पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सामग्री (पीजेडटी) हैं जैसे लेड जिरकोनेट टाइटेनेट, टर्नरी पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सामग्री (पीसीएम, पीएसएम) - यानी, पीजेडटी तत्व-आधारित पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सामग्री (पीएमएमएन) आदि के आधार पर अन्य तत्वों और चार को जोड़ना। उत्पाद उच्च तापमान सिंटरिंग और उच्च दबाव ध्रुवीकरण द्वारा बनाया गया है, और इसकी ऊर्जा रूपांतरण मोड इलेक्ट्रो-मैकेनिकल-इलेक्ट्रिक है। यह देखा जा सकता है कि विद्युत चुम्बकीय ट्रांसफार्मर के ऊर्जा रूपांतरण को उसके संरचनात्मक रूप के अनुसार एक ऑर्थोगोनल त्रि-आयामी अंतरिक्ष में पूरा करने की आवश्यकता होती है, और पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर एक विमान में ऊर्जा रूपांतरण कर सकता है। इसलिए, पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर को आसानी से चिप प्रकार की संरचना में डिज़ाइन किया गया है।

पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर का कार्य सिद्धांत पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सामग्री-सकारात्मक पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव और रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव की विशेषताओं का उपयोग करना है। तथाकथित सकारात्मक पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव यह है कि यह सामग्री बल की क्रिया (या विरूपण) के तहत चार्ज या वोल्टेज उत्पन्न करती है, और रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव यह है कि वोल्टेज लागू होने पर सामग्री विकृत या कंपन करती है। पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर का कार्य सिद्धांत पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सामग्री के सकारात्मक और रिवर्स पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव विशेषताओं का उपयोग करना है, पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक बॉडी के इलेक्ट्रोड और ध्रुवीकरण दिशा की अभिविन्यास विशेषताओं को डिजाइन करके, और इनपुट टर्मिनल के साथ चरण बनाने के लिए व्युत्क्रम पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करना है। कनेक्टेड पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक बॉडी वोल्टेज की कार्रवाई के तहत यांत्रिक कंपन उत्पन्न करती है, और फिर आउटपुट टर्मिनल से जुड़ी पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक बॉडी सकारात्मक पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के माध्यम से वोल्टेज उत्पन्न करती है। जब इनपुट टर्मिनल और आउटपुट टर्मिनल की प्रतिबाधा समान नहीं होती है, तो दोनों सिरों पर वोल्टेज और करंट भी समान नहीं होते हैं, जिससे इनपुट टर्मिनल और आउटपुट टर्मिनल के बीच वोल्टेज और करंट रूपांतरण के कार्य का एहसास होता है।

पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर संरचना
पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री को अपनाता है पीज़ोसेरेमिक तत्वों की अंगूठी , जो इलेक्ट्रोमैकेनिकल रूपांतरण विशेषताओं का उपयोग करती है, और ध्रुवीकरण डिजाइन को पूरा करने के लिए घटक के कंपन भाग और बिजली उत्पादन भाग की मोटर के साथ सहयोग करती है। इनपुट वोल्टेज पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक को अनुनाद स्थिति में बनाता है, और फिर सकारात्मक पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव वोल्टेज आउटपुट में परिवर्तित उच्च तनाव को बदल देगा, ताकि वोल्टेज परिवर्तन के प्रभाव को प्राप्त किया जा सके। एकीकृत संरचना आरेख, विशेष पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सामग्री (जैसे संशोधित लेड ज़िरकोनेट टाइटेनेट या लेड नाइओबियम मैग्नीशियम ज़िरकोनेट टाइटेनेट) का उपयोग करके, उच्च दबाव बनाने, उच्च तापमान सिंटरिंग और उच्च वोल्टेज विद्युत क्षेत्र ध्रुवीकरण जैसी प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला द्वारा बनाया गया है। पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर सकारात्मक और व्युत्क्रम पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव पर आधारित होते हैं। इलेक्ट्रोमैकेनिकल ऊर्जा के द्वितीयक रूपांतरण के दौरान, उन्हें शरीर में प्रतिबाधा परिवर्तन द्वारा बढ़ावा दिया जाता है। जब एक निश्चित आवृत्ति का एक वैकल्पिक वोल्टेज पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसफार्मर के इनपुट अंत (ड्राइविंग भाग) में जोड़ा जाता है, तो पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसफार्मर व्युत्क्रम पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के कारण लंबाई दिशा के साथ खिंचाव कंपन उत्पन्न करता है, और इनपुट छोर पर विद्युत ऊर्जा यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। विद्युत उत्पादन अनुभाग में, अनुदैर्ध्य कंपन की उपस्थिति के कारण, यांत्रिक ऊर्जा को सकारात्मक पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के माध्यम से विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है, ताकि आउटपुट टर्मिनल में उच्च वोल्टेज आउटपुट हो। चूँकि लोड प्रतिबाधा कम होने के साथ पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर की परावर्तित प्रतिबाधा बढ़ती है, यह विशेषता उच्च-वोल्टेज अनुप्रयोगों में अत्यंत महत्वपूर्ण है। जब लोड शॉर्ट-सर्किट या हाई-वोल्टेज डिस्चार्ज होता है, तो सिरेमिक ट्रांसफार्मर का इनपुट प्रतिबाधा तेजी से बढ़ जाती है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि ट्रांसफार्मर और परिधीय सर्किट जलाए नहीं जाएंगे। इसलिए, पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर के उपयोग के लिए शॉर्ट-सर्किट सुरक्षा सर्किट की आवश्यकता नहीं होती है।

पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर का अनुप्रयोग
छोटे, पतले और हल्के वजन वाले उत्पाद: चूंकि पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर में कुछ विशेषताएं होती हैं पीज़ोसेरेमिक रिंग सेंसर , वे बैटरी चालित उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स उत्पादों, जैसे सेलुलर फोन, नोटबुक कंप्यूटर, फोल्डिंग कंप्यूटर और एकीकृत वीडियो और रिकॉर्डिंग वीटीआर, पीएडी और अन्य उत्पादों की बिजली प्रणाली के लिए उपयुक्त हैं।
विशेष बिजली उपकरण जिन्हें अत्यधिक उच्च वोल्टेज और छोटे करंट द्वारा संचालित करने की आवश्यकता होती है, जैसे कि रडार, इलेक्ट्रोस्टैटिक कॉपियर, इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर और अन्य बिजली प्रणालियाँ।
लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले (एलसीडी) (एलसीडी लाइटिंग सहित) बैक लाइटिंग के लिए पीजो इन्वर्टर। क्योंकि एलसीडी को उच्च आउटपुट पावर और ट्रांसमिशन दक्षता की आवश्यकता होती है, और संरचना में कम ऊंचाई और हल्के वजन की आवश्यकता होती है। साथ ही, बैक-इलुमिनेटेड कोल्ड कैथोड फ्लोरोसेंट लैंप की विशेषताओं के कारण, प्रकाश से पहले प्रतिबाधा बड़ी है, और एक उच्च वोल्टेज की आपूर्ति की जानी चाहिए। प्रकाश के बाद, प्रतिबाधा छोटी हो जाती है और वोल्टेज कम हो जाता है। पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर इन्वर्टर की विशेषताओं का मिलान इससे किया जा सकता है।

स्व-संचालित प्रणालियों में उपयोग किया जाता है जहां बैटरी का प्रदर्शन, आकार और वजन सख्ती से प्रतिबंधित होता है, जैसे ऑटोमोबाइल, हेलीकॉप्टर, एयरोस्पेस वाहन, उपग्रह, सोनार, चिकित्सा उपकरण इत्यादि में उपयोग किए जाने वाले पीजोइलेक्ट्रिक ब्रेक ड्राइव सिस्टम। इन उपकरणों की बिजली आपूर्ति के लिए आम तौर पर 100V ~ 1000V की आवश्यकता होती है, जो सामान्य बैटरी की 9V ~ 24V बिजली आपूर्ति से बहुत अलग है, और पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर इस सूचकांक को प्राप्त कर सकते हैं।
संक्षेप में, पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसफार्मर के अनुप्रयोग क्षेत्र बहुत व्यापक हैं।