压电变压器技术

压电变压器是上世纪70年代后期发展起来的新型电子变压器,它利用压电效应,通过电能—机械能—电能的二次能量转换形式,达到能量的传递.与传统线绕变压器相比,压电变压器具有体积小、重量轻、耐高温、耐辐射、高可靠性、无短路击穿,不产生电磁干扰等优良特性,逐步得到广泛应用,如:高压电源、负离子发生器、静电复印机、液晶显示背光电源、小功率激光管电源等中小功率器件.
压电效应
在不具有对称中心的晶体中,由于内部存在自发极化,正负电荷中心不重合而产生偶极距,这样晶体内部就产生一个电场,为平衡内部电场,晶体表面就产生空间电荷,使整个晶体对外显示电中性,当外力变化时,晶体内部的偶极距改变而使得内部电场发生变化,这样晶体表面的空间电荷也就得以释放,表现出压电性.反之,在一定的电场作用下,晶体会产生外形尺寸的变化(即逆压电效应).
压电变压器正是利用了这样的原理,在一个压电陶瓷片上,输入端施加一个电场使陶瓷片产生谐振(逆压电效应)而在输出端将高应变产生的机械振动能量转化成电荷输出(压电效应).
   压电变压器结构



    

  
     振动模式








  压电变压器的特性
(1) 固定负载下,变压器的输出电压与输入电压成正比.(图1)
(2) 负载越大,压电变压器的输出电压越高.(空载升压比高达8000)(图2)
(3) 能量转换效率高,可达97%以上.
(4) 体积小,可实现片式化.
(5) 输入阻抗随负载阻抗减少而增加,当负载短路或高压放电时,变压器输入阻抗迅速增加而使变压器及其他外围元件不致烧毁,因而有短路自保护功能.