Cel piezoelektrycznych transformatorów ceramicznych

                            Zasada działania piezoelektrycznego transformatora ceramicznego
Piezoelektryczny transformator ceramiczny to nowy typ urządzenia chipowego, które realizuje niskie napięcie wejściowe i wysokie napięcie wyjściowe poprzez wtórną konwersję energii elektrycznej - energii mechanicznej - energii elektrycznej. Jego podstawowa konstrukcja ma wiele postaci ze względu na kształt, elektrodę i kierunek polaryzacji, przy czym najczęściej stosowany jest transformator piezoelektryczny o długiej strukturze arkusza. Ma prostą konstrukcję, jest łatwy w produkcji i ma wysoki współczynnik przyrostu.

W porównaniu z tradycyjnym transformatorem elektromagnetycznym materiały, konstrukcja, technologia procesu i zasada działania piezoelektrycznego transformatora ceramicznego są różne. Głównymi materiałami stosowanymi w transformatorach elektromagnetycznych są materiały magnetyczne i materiały przewodzące, które służą odpowiednio jako rdzeń i uzwojenie konstrukcji, a formą konwersji energii jest elektro-magnes-elektryczny. Głównymi materiałami stosowanymi w piezoelektrycznych transformatorach ceramicznych są binarne piezoelektryczne materiały ceramiczne (PZT), takie jak tytanian cyrkonianu ołowiu, trójskładnikowe piezoelektryczne materiały ceramiczne Pierścień piezoceramiczny Pzt (PCM, PSM) - czyli dodanie innych elementów piezoelektrycznych i czterech na bazie piezoelektrycznych materiałów ceramicznych PZT (PMMN) itp. Produkt powstaje poprzez spiekanie w wysokiej temperaturze i polaryzację pod wysokim ciśnieniem, a jego tryb konwersji energii jest elektromechaniczno-elektryczny. Można zauważyć, że konwersja energii transformatora elektromagnetycznego musi zostać zakończona w ortogonalnej przestrzeni trójwymiarowej zgodnie z jej formą strukturalną, a piezoelektryczny transformator ceramiczny może przeprowadzić konwersję energii w płaszczyźnie. Dlatego piezoelektryczny transformator ceramiczny można łatwo zaprojektować w strukturze typu chipowego.

Struktura piezoelektrycznego transformatora ceramicznego
W piezoelektrycznym transformatorze ceramicznym zastosowano materiały piezoelektryczne, które wykorzystują charakterystykę konwersji elektromechanicznej i współpracują z częścią wibracyjną elementu oraz silnikiem części wytwarzającej energię w celu przeprowadzenia projektu polaryzacji. Napięcie wejściowe powoduje, że ceramika piezoelektryczna znajduje się w stanie rezonansu, a następnie dodatni efekt piezoelektryczny zmieni wysokie odkształcenie przekształcone w napięcie wyjściowe, aby uzyskać efekt transformacji napięcia. Specjalne piezoelektryczne materiały ceramiczne (takie jak modyfikowany tytanian cyrkonianu ołowiu lub tytanian cyrkonianu niobu i magnezu) są wytwarzane w szeregu procesów, takich jak formowanie pod wysokim ciśnieniem, spiekanie w wysokiej temperaturze i polaryzacja pola elektrycznego wysokiego napięcia.

Piezoelektryczne transformatory ceramiczne opierają się na dodatnich i odwrotnych efektach piezoelektrycznych. Podczas wtórnej konwersji energii elektromechanicznej są one wzmacniane poprzez transformację impedancji w ciele. Kiedy do końca wejściowego (część napędowa) transformatora piezoelektrycznego zostanie dodane napięcie przemienne o określonej częstotliwości, transformator piezoelektryczny generuje drgania rozciągające wzdłuż kierunku długości z powodu odwrotnego efektu piezoelektrycznego, a energia elektryczna na końcu wejściowym jest przekształcana w energię mechaniczną. W sekcji wytwarzania energii, ze względu na obecność drgań wzdłużnych, energia mechaniczna jest przekształcana w energię elektryczną poprzez dodatni efekt piezoelektryczny, dzięki czemu na zacisku wyjściowym występuje wysokie napięcie wyjściowe.

Ponieważ odbita impedancja piezoelektrycznego transformatora ceramicznego wzrasta wraz ze spadkiem impedancji obciążenia, charakterystyka ta jest niezwykle ważna w zastosowaniach wysokiego napięcia. Gdy obciążenie ulegnie zwarciu lub wyładowaniu pod wysokim napięciem, impedancja wejściowa transformatora piezoceramicznego gwałtownie wzrasta, aby zapewnić, że transformator i obwody peryferyjne nie zostaną spalone. Dlatego zastosowanie piezoelektrycznych transformatorów ceramicznych nie wymaga obwodu zabezpieczającego przed zwarciem.

Zastosowania piezoelektrycznych transformatorów ceramicznych
Są to małe, cienkie i lekkie produkty. Ponieważ piezoelektryczne transformatory ceramiczne mają niektóre z opisanych cech, nadają się do produktów elektroniki użytkowej zasilanych bateryjnie, takich jak telefony komórkowe, notebooki, komputery składane oraz zintegrowany system zasilania wideo i nagrywania VTR, PAD i inne produkty. Sprzęt specjalny, taki jak radar, kopiarka elektrostatyczna, elektrofiltr i inne systemy zasilania, które muszą być zasilane ekstremalnie wysokimi napięciami i małymi prądami.
Wyświetlacz ciekłokrystaliczny (LCD) (w tym oświetlenie LCD) Inwerter piezoelektryczny do podświetlenia. Ponieważ wyświetlacz LCD wymaga dużej mocy wyjściowej i wydajności transmisji, a także wymaga małej wysokości i lekkiej konstrukcji. Jednocześnie, ze względu na właściwości podświetlanej od tyłu lampy fluorescencyjnej z zimną katodą: impedancja przed zapaleniem jest duża i należy podać wysokie napięcie. Po zapaleniu impedancja zmniejsza się, a napięcie spada. Można do tego dopasować charakterystykę piezoelektrycznego falownika z transformatorem ceramicznym.

Stosowany w systemach z własnym zasilaniem, w których wydajność, rozmiar i waga akumulatora są ściśle ograniczone, takich jak piezoelektryczne układy napędowe hamulców stosowane w samochodach, helikopterach, pojazdach kosmicznych, satelitach, sonarach, sprzęcie medycznym itp. Zasilanie tych urządzeń zazwyczaj wymaga napięcia 100 V ~ 1000 V, co znacznie różni się od zasilania 9 V ~ 24 V zwykłych akumulatorów, a piezoelektryczny transformator ceramiczny może osiągnąć ten wskaźnik.

Krótko mówiąc, obszary zastosowań piezoelektrycznych transformatorów ceramicznych są bardzo szerokie.

Zasada działania piezoelektrycznego transformatora ceramicznego
Piezoelektryczny transformator ceramiczny to nowy typ urządzenia chipowego, które realizuje niskie napięcie wejściowe i wysokie napięcie wyjściowe poprzez wtórną konwersję energii elektrycznej - energii mechanicznej - energii elektrycznej. Jego podstawowa konstrukcja ma wiele postaci ze względu na kształt, elektrodę i kierunek polaryzacji, wśród których najczęściej stosowany jest transformator piezoelektryczny o długiej konstrukcji arkuszowej. Ma prostą konstrukcję, jest łatwy w produkcji i ma wysoki współczynnik przyrostu.

W porównaniu z tradycyjnym transformatorem elektromagnetycznym materiały, struktura produktu, technologia procesu i zasada działania piezoelektrycznego transformatora ceramicznego są różne. Głównymi materiałami stosowanymi w transformatorach elektromagnetycznych są materiały magnetyczne i materiały przewodzące, które służą odpowiednio jako rdzeń i uzwojenie konstrukcji, a formą konwersji energii jest elektro-magnes-elektryczny. Głównymi materiałami stosowanymi w piezoelektrycznych transformatorach ceramicznych są binarne piezoelektryczne materiały ceramiczne (PZT), takie jak tytanian cyrkonu ołowiu, trójskładnikowe piezoelektryczne materiały ceramiczne (PCM, PSM) - czyli dodawanie innych elementów oraz cztery na bazie piezoelektrycznych materiałów ceramicznych na bazie pierwiastków PZT (PMMN) itp. Produkt wytwarzany jest poprzez spiekanie w wysokiej temperaturze i polaryzację pod wysokim ciśnieniem, a jego tryb konwersji energii jest elektromechaniczno-elektryczny. Można zauważyć, że konwersja energii transformatora elektromagnetycznego musi zostać zakończona w ortogonalnej przestrzeni trójwymiarowej zgodnie z jej formą strukturalną, a piezoelektryczny transformator ceramiczny może przeprowadzić konwersję energii w płaszczyźnie. Dlatego piezoelektryczny transformator ceramiczny można łatwo zaprojektować w strukturze typu chipowego.

Zasada działania piezoelektrycznego transformatora ceramicznego polega na wykorzystaniu właściwości piezoelektrycznego materiału ceramicznego - dodatniego efektu piezoelektrycznego i odwrotnego efektu piezoelektrycznego. Tak zwany dodatni efekt piezoelektryczny polega na tym, że materiał ten generuje ładunek lub napięcie pod działaniem (lub odkształceniu) siły, natomiast odwrotny efekt piezoelektryczny polega na tym, że materiał odkształca się lub wibruje po przyłożeniu napięcia. Zasada działania piezoelektrycznego transformatora ceramicznego polega na wykorzystaniu dodatniej i odwrotnej charakterystyki efektu piezoelektrycznego piezoelektrycznego materiału ceramicznego, poprzez zaprojektowanie charakterystyki orientacji elektrody i kierunku polaryzacji piezoelektrycznego korpusu ceramicznego oraz wykorzystanie odwrotnego efektu piezoelektrycznego do utworzenia fazy z zaciskiem wejściowym. Podłączony piezoelektryczny korpus ceramiczny generuje drgania mechaniczne pod wpływem napięcia, a następnie piezoelektryczny korpus ceramiczny podłączony do zacisku wyjściowego generuje napięcie poprzez dodatni efekt piezoelektryczny. Gdy impedancja zacisku wejściowego i zacisku wyjściowego nie jest równa, napięcie i prąd na obu końcach również nie są równe, realizując w ten sposób funkcję konwersji napięcia i prądu między zaciskiem wejściowym a zaciskiem wyjściowym.

Struktura piezoelektrycznego transformatora ceramicznego
Piezoelektryczny transformator ceramiczny wykorzystuje materiały piezoelektryczne pierścień elementów piezoceramicznych , który wykorzystuje charakterystykę konwersji elektromechanicznej i współpracuje z częścią wibracyjną elementu oraz silnikiem części wytwarzającej energię w celu przeprowadzenia projektowania polaryzacji. Napięcie wejściowe powoduje, że ceramika piezoelektryczna znajduje się w stanie rezonansu, a następnie dodatni efekt piezoelektryczny zmieni wysokie odkształcenie przekształcone w napięcie wyjściowe, aby uzyskać efekt transformacji napięcia. Schemat zintegrowanej struktury, wykorzystujący specjalne piezoelektryczne materiały ceramiczne (takie jak modyfikowany tytanian cyrkonianu ołowiu lub tytanian cyrkonianu ołowiu, niobu i magnezu), wykonany w szeregu procesów, takich jak formowanie pod wysokim ciśnieniem, spiekanie w wysokiej temperaturze i polaryzacja pola elektrycznego wysokiego napięcia. Piezoelektryczne transformatory ceramiczne opierają się na dodatnich i odwrotnych efektach piezoelektrycznych. Podczas wtórnej konwersji energii elektromechanicznej są one wzmacniane poprzez transformację impedancji w ciele. Kiedy do końca wejściowego (część napędowa) transformatora piezoelektrycznego zostanie dodane napięcie przemienne o określonej częstotliwości, transformator piezoelektryczny generuje drgania rozciągające wzdłuż kierunku długości z powodu odwrotnego efektu piezoelektrycznego, a energia elektryczna na końcu wejściowym jest przekształcana w energię mechaniczną. W sekcji wytwarzania energii, ze względu na obecność drgań wzdłużnych, energia mechaniczna jest przekształcana w energię elektryczną poprzez dodatni efekt piezoelektryczny, dzięki czemu na zacisku wyjściowym występuje wysokie napięcie wyjściowe. Ponieważ odbita impedancja piezoelektrycznego transformatora ceramicznego wzrasta wraz ze spadkiem impedancji obciążenia, charakterystyka ta jest niezwykle ważna w zastosowaniach wysokiego napięcia. Gdy obciążenie ulegnie zwarciu lub wyładowaniu pod wysokim napięciem, impedancja wejściowa transformatora ceramicznego gwałtownie wzrasta, aby zapewnić, że transformator i obwody peryferyjne nie zostaną spalone. Dlatego zastosowanie piezoelektrycznych transformatorów ceramicznych nie wymaga obwodu zabezpieczającego przed zwarciem.

Zastosowanie piezoelektrycznego transformatora ceramicznego
Małe, cienkie i lekkie produkty: Ponieważ piezoelektryczne transformatory ceramiczne mają pewne cechy piezoceramiczny czujnik pierścieniowy , nadają się do produktów elektroniki użytkowej zasilanych bateryjnie, takich jak telefony komórkowe, notebooki, komputery składane oraz zintegrowany system zasilania wideo i nagrywania VTR, PAD i innych produktów.
Specjalny sprzęt zasilający, który musi być zasilany bardzo wysokim napięciem i małym prądem, taki jak radar, kopiarka elektrostatyczna, elektrofiltr i inne systemy zasilania.
Wyświetlacz ciekłokrystaliczny (LCD) (w tym oświetlenie LCD) Inwerter piezoelektryczny do podświetlenia. Ponieważ wyświetlacz LCD wymaga dużej mocy wyjściowej i wydajności transmisji, a także wymaga małej wysokości i lekkiej konstrukcji. Jednocześnie, ze względu na charakterystykę podświetlanej od tyłu lampy fluorescencyjnej z zimną katodą, impedancja przed zapaleniem jest duża i należy zapewnić wysokie napięcie. Po zapaleniu impedancja zmniejsza się, a napięcie spada. Można do tego dopasować charakterystykę piezoelektrycznego falownika z transformatorem ceramicznym.

Stosowany w systemach z własnym zasilaniem, w których wydajność, rozmiar i waga akumulatora są ściśle ograniczone, takich jak piezoelektryczne układy napędowe hamulców stosowane w samochodach, helikopterach, pojazdach kosmicznych, satelitach, sonarach, sprzęcie medycznym itp. Zasilanie tych urządzeń zazwyczaj wymaga napięcia 100 V ~ 1000 V, co znacznie różni się od zasilania 9 V ~ 24 V zwykłych akumulatorów, a piezoelektryczny transformator ceramiczny może osiągnąć ten wskaźnik.
Krótko mówiąc, obszary zastosowań piezoelektrycznych transformatorów ceramicznych są bardzo szerokie.