Принцип і застосування п'єзоелектричного керамічного трансформатора

Перегляди: 12 Автор: Редактор сайту Час публікації: 2020-06-18 Походження: Сайт

Запитуйте

Принцип роботи п'єзоелектричного керамічного трансформатора

П’єзоелектричний керамічний трансформатор — це новий тип чіп-пристроїв, який реалізує низьку вхідну напругу та високу напругу на виході шляхом перетворення вторинної енергії електричної енергії --- механічної енергії --- електричної енергії. Його основна структура має багато форм відповідно до форми, електрода та напрямку поляризації, серед яких найчастіше використовується п’єзоелектричний трансформатор з довгою листовою структурою. Він має просту конструкцію, простий у виготовленні та має високий коефіцієнт підвищення.

У порівнянні з традиційним електромагнітним трансформатором матеріали, структура продукту, технологія процесу та принцип роботи п’єзоелектричного керамічного трансформатора відрізняються. Основними матеріалами, що використовуються в електромагнітних трансформаторах, є магнітні матеріали та провідні матеріали, які використовуються як серцевина та обмотка конструкції відповідно, а форма перетворення енергії — електричний магніт-електричний. Основними матеріалами, що використовуються в п’єзоелектричних керамічних трансформаторах, є бінарні п’єзоелектричні керамічні матеріали (PZT), такі як цирконат титанат свинцю, потрійні п’єзоелектричні керамічні матеріали (PCM, PSM), тобто додайте інші елементи та чотири на основі п’єзоелектричних керамічних матеріалів на основі елементів PZT (PMMN) тощо. Продукт виготовляється шляхом високотемпературного спікання та високого тиску. поляризація, і його режим перетворення енергії електромеханічний-електричний. Можна побачити, що перетворення енергії електромагнітного трансформатора має бути завершено в ортогональному тривимірному просторі відповідно до його структурної форми, а п’єзоелектричний керамічний трансформатор може виконувати перетворення енергії в площині. Таким чином, п’єзоелектричний керамічний трансформатор легко сконструювати в структуру типу мікросхеми.

Принцип роботи п'єзоелектричного керамічного трансформатора полягає у використанні характеристик п'єзоелектричного керамічного матеріалу - позитивного п'єзоелектричного ефекту та зворотного п'єзоелектричного ефекту. Так званий позитивний п’єзоелектричний ефект полягає в тому, що цей матеріал PZT генерує заряд або напругу під дією (або деформацією) сили, а зворотний п’єзоелектричний ефект полягає в тому, що матеріал деформується або вібрує під час застосування напруги. Принцип роботи п’єзоелектричного керамічного трансформатора полягає у використанні характеристик позитивного та зворотного п’єзоелектричного ефекту п’єзоелектричного керамічного матеріалу шляхом проектування характеристик орієнтації електрода та напрямку поляризації п’єзоелектричного керамічного корпусу та використання зворотного п’єзоелектричного ефекту для створення фази з вхідним терміналом. Підключений п’єзоелектричний керамічний корпус генерує механічну вібрацію під дією напруги, а потім позитивний п’єзоелектричний ефект змушує п’єзоелектричний керамічний корпус, під’єднаний до вихідної клеми, генерувати напругу. Коли імпеданс вхідної клеми та вихідної клеми нерівний, напруга та струм на обох кінцях також не рівні, таким чином реалізуючи функцію зміни величини напруги та струму між вхідною клемою та вихідною клемою.

Структура п’єзоелектричного керамічного трансформатора
П’єзоелектричний керамічний трансформатор використовує п’єзоелектричні матеріали, які використовують електромеханічні характеристики перетворення, і співпрацюють із вібраційною частиною компонента та двигуном частини генерації електроенергії для виконання поляризаційного дизайну. Вхідна напруга перетворює п’єзоелектричний елемент у стан резонансу, а потім позитивний п’єзоелектричний ефект змінить високу деформацію, перетворену на вихідну напругу, щоб досягти ефекту трансформації напруги.

6QIYI5FK5)NJ0Z02LL7VXA

На малюнку 1 представлено схематичну діаграму його довгої інтегрованої структури з використанням спеціальних п’єзоелектричних керамічних матеріалів (таких як модифікований титанат цирконат свинцю або титанат цирконат свинцю, ніобію, магнію), після формування під високим тиском, високотемпературного спікання та поляризації електричного поля високої напруги тощо.

П'єзоелектричні керамічні трансформатори засновані на прямому і зворотному п'єзоефекті. Під час вторинного перетворення електромеханічної енергії вони підсилюються шляхом внутрішнього перетворення імпедансу. При змінній напрузі певної частоти
Універсальний трансформатор 200 КГц додається до вхідного кінця (привідної частини) п’єзоелектричного трансформатора, п’єзоелектричний трансформатор генерує вібрацію розтягування вздовж напрямку довжини через зворотний п’єзоелектричний ефект, а електрична енергія на вхідному кінці перетворюється на механічну енергію. У частині генерації електроенергії завдяки наявності поздовжньої вібрації механічна енергія перетворюється в електричну за допомогою позитивного п’єзоелектричного ефекту, так що вихідна клема має високу вихідну напругу.

Оскільки відбитий опір п'єзоелектричного керамічного трансформатора збільшується зі зменшенням опору навантаження, ця характеристика є надзвичайно важливою у застосуваннях високої напруги. При короткому замиканні навантаження або розрядженні високої напруги вхідний опір керамічного трансформатора швидко зростає, щоб гарантувати, що трансформатор і периферійні схеми не згорять. Тому використання п'єзоелектричних керамічних трансформаторів не потребує схеми захисту від короткого замикання.

Використання п’єзоелектричного керамічного трансформатора
Невеликі, тонкі та легкі вироби: оскільки п’єзоелектричні керамічні трансформатори мають деякі з описаних вище характеристик, вони підходять для споживчих електронних виробів із живленням від батареї, таких як стільникові телефони, ноутбуки, складні комп’ютери, інтегровані відеомагнітофони та системи запису відеомагнітофонів, PAD та інших систем живлення продуктів.

Спеціальне обладнання, яке потребує живлення надзвичайно високою напругою та малим струмом, наприклад радар, електростатичний копіювальний апарат, електрофільтр та інші системи живлення.

Використовується в системах з автономним живленням, де продуктивність, розмір і вага батареї суворо обмежені, наприклад п'єзоелектричні гальмівні системи ультразвукового перетворювача , які використовуються в автомобілях, гелікоптерах, аерокосмічних апаратах, супутниках, гідролокаторах, медичному обладнанні тощо. Джерело живлення цих пристроїв зазвичай потребує 100 В ~ 1000 В, що дуже відрізняється від джерела живлення 9 В ~ 24 В звичайних батарей, і п'єзоелектричний керамічний трансформатор може досягти цього показника.