Berita

Anda di sini: Rumah / Berita / Informasi Transduser Ultrasonik / Prinsip dan penerapan trafo keramik piezoelektrik

Prinsip dan penerapan trafo keramik piezoelektrik

Dilihat: 12 Penulis: Editor Situs Waktu Publikasi: 18-06-2020 Asal: Lokasi

Menanyakan

Prinsip trafo keramik piezoelektrik

Trafo keramik piezoelektrik adalah perangkat chip jenis baru yang mewujudkan masukan tegangan rendah dan keluaran tegangan tinggi melalui konversi energi sekunder energi listrik --- energi mekanik --- energi listrik. Struktur dasarnya mempunyai banyak bentuk sesuai dengan bentuk, elektroda dan arah polarisasi, di antaranya trafo piezoelektrik dengan struktur lembaran panjang adalah yang paling umum digunakan. Ia memiliki struktur yang sederhana, mudah dibuat, dan memiliki rasio step-up yang tinggi.

Dibandingkan dengan trafo elektromagnetik tradisional, bahan, struktur produk, teknologi proses dan prinsip kerja trafo keramik piezoelektrik berbeda. Bahan utama yang digunakan pada trafo elektromagnetik adalah bahan magnet dan bahan konduktif, yang masing-masing digunakan sebagai inti dan belitan struktur, dan bentuk konversi energinya adalah listrik-magnet-listrik. Bahan utama yang digunakan dalam trafo keramik piezoelektrik adalah bahan keramik piezoelektrik biner (PZT) seperti timbal zirkonat titanat, bahan keramik piezoelektrik terner (PCM, PSM) -yaitu, menambahkan elemen lain dan empat berdasarkan bahan keramik piezoelektrik berbasis Elemen PZT (PMMN), dll. Produk ini dibuat dengan sintering suhu tinggi dan polarisasi tekanan tinggi, dan mode konversi energinya adalah elektro-mekanis-listrik.Dapat dilihat bahwa konversi energi trafo elektromagnetik perlu diselesaikan dalam ruang tiga dimensi ortogonal sesuai dengan bentuk strukturnya, dan trafo keramik piezoelektrik dapat melakukan konversi energi dalam bidang. Oleh karena itu, trafo keramik piezoelektrik mudah dirancang menjadi struktur tipe chip.

Prinsip kerja trafo keramik piezoelektrik adalah dengan menggunakan karakteristik efek piezoelektrik positif bahan keramik piezoelektrik dan efek piezoelektrik terbalik. Yang disebut efek piezoelektrik positif adalah bahan PZT ini menghasilkan muatan atau tegangan di bawah aksi (atau deformasi) gaya, dan efek piezoelektrik sebaliknya adalah bahan tersebut berubah bentuk atau bergetar ketika tegangan diterapkan. Prinsip kerja trafo keramik piezoelektrik adalah menggunakan karakteristik efek piezoelektrik positif dan terbalik dari bahan keramik piezoelektrik dengan merancang karakteristik orientasi elektroda dan arah polarisasi badan keramik piezoelektrik, serta menggunakan efek piezoelektrik terbalik untuk membuat fasa dengan terminal masukan. Badan keramik piezoelektrik yang terhubung menghasilkan getaran mekanis di bawah aksi tegangan, dan kemudian efek piezoelektrik positif menyebabkan badan keramik piezoelektrik yang terhubung ke terminal keluaran menghasilkan tegangan. Ketika impedansi terminal masukan dan terminal keluaran tidak sama, tegangan dan arus pada kedua ujungnya juga tidak sama, sehingga mewujudkan fungsi mengubah besaran tegangan dan arus antara terminal masukan dan terminal keluaran.

Struktur trafo keramik piezoelektrik
Trafo keramik piezoelektrik menggunakan bahan piezoelektrik, yang menggunakan karakteristik konversi elektromekanis, dan bekerja sama dengan bagian getaran komponen dan motor bagian pembangkit listrik untuk melakukan desain polarisasi. Tegangan masukan membuat potongan piezoelektrik berada dalam keadaan resonansi, dan kemudian efek piezoelektrik positif akan mengubah regangan tinggi menjadi tegangan keluaran, sehingga mencapai efek transformasi tegangan.

6QIYI5FK5)NJ0Z02LL7VXA

Gambar 1 adalah diagram skema struktur terintegrasi tipe potongan panjang, menggunakan bahan keramik piezoelektrik khusus (seperti timbal zirkonat titanat yang dimodifikasi atau timbal niobium magnesium zirkonat titanat), setelah pencetakan bertekanan tinggi, sintering suhu tinggi, dan polarisasi medan listrik tegangan tinggi, dll.

Transformator keramik piezoelektrik didasarkan pada efek piezoelektrik maju dan mundur. Selama konversi sekunder energi elektromekanis, energi tersebut didorong oleh transformasi impedansi dalam tubuh. Ketika tegangan bolak-balik dengan frekuensi tertentu
Trafo universal 200Khz ditambahkan ke ujung masukan (bagian penggerak) trafo piezoelektrik, trafo piezoelektrik menghasilkan getaran regangan sepanjang arah panjang karena efek piezoelektrik terbalik, dan energi listrik pada ujung masukan diubah menjadi energi mekanik. Pada bagian pembangkit tenaga listrik, akibat adanya getaran longitudinal, energi mekanik diubah menjadi energi listrik melalui efek piezoelektrik positif, sehingga terminal keluarannya mempunyai keluaran tegangan yang tinggi.

Karena impedansi pantulan transformator keramik piezoelektrik meningkat seiring dengan menurunnya impedansi beban, karakteristik ini sangat penting dalam aplikasi tegangan tinggi. Ketika beban dihubung pendek atau tegangan tinggi dilepaskan, impedansi masukan trafo keramik meningkat dengan cepat untuk memastikan bahwa trafo dan rangkaian periferal tidak akan terbakar. Oleh karena itu, penggunaan trafo keramik piezoelektrik tidak memerlukan rangkaian proteksi hubung singkat.

Penggunaan trafo keramik piezoelektrik
Produk kecil, tipis, dan ringan: Karena trafo keramik piezoelektrik memiliki beberapa karakteristik yang diuraikan di atas, maka trafo tersebut cocok untuk produk elektronik konsumen bertenaga baterai, seperti telepon seluler, komputer notebook, komputer lipat, dan video terintegrasi dan perekaman VTR, PAD, dan sistem tenaga produk lainnya.

Peralatan khusus yang perlu ditenagai oleh tegangan sangat tinggi dan arus kecil, seperti radar, mesin fotokopi elektrostatis, pengendap elektrostatis, dan sistem tenaga lainnya.

Digunakan dalam sistem bertenaga mandiri di mana kinerja, ukuran, dan berat baterai sangat dibatasi, seperti sistem penggerak rem piezoelektrik transformator transduser ultrasonik yang digunakan pada mobil, helikopter, kendaraan luar angkasa, satelit, sonar, peralatan medis, dll. Catu daya perangkat ini umumnya membutuhkan 100V~1000V, yang sangat berbeda dari catu daya 9V~24V pada baterai biasa, dan transformator keramik piezoelektrik dapat mencapai indeks ini.