压电陶瓷变压器的应用分析

压电陶瓷变压器的应用分析

摘要：与传统电磁变压器相比，压电陶瓷变压器有着显著的优势，体积相对较小、重量相对较轻、不怕受潮、不怕燃烧，其技术开始逐步成熟，在多个领域中

得到了应用。本文针对压电陶瓷变压器的应用进行分析。

关键词：压电陶瓷变压器；应用；分析

所谓的压电陶瓷变压器，就是一种新型的压电换能器件，具有结构简单、尺

寸小、可靠性高等的特点。压电陶瓷变压器在我们的生活当中被应用的十分广泛，比如在电视显像管、雷达显示管、静电除尘等设备上都有压电陶瓷变压器的应用。压电陶瓷变压器的研究最早始于二十世纪五十年代，当时的压电陶瓷材料还主要

是钛酸钡。因为当时的技术有限，压电陶瓷变压器并未得到很好的发展。后来，

随着社会的发展以及技术的进步，人们对于小型压电变压器的需求数量越来越大。于是，压电陶瓷变压器又重新得到发展。压电陶瓷变压器是一种新原理的电子变

压器，已然引起了人们的广泛关注。本文将对压电陶瓷变压器的研究进展做出详

细的介绍：

一、压电陶瓷变压器的研究进展

（一）新型压电陶瓷变压器材料的研究

压电陶瓷变压器主要是借助机电能量的二次转变从而实现升压输出的。为了

满足这个要求，就需要使用具有较高机电耦合系数的材料。使用机电耦合系数较

高的材料，能获得较高的升压比，在工作状态下还能够承受较高的振动频率。但是，没有经过改性的PZT材料是无法满足这一要求的。所以，就需要对PZT材料

进行改造。在PZT材料中，可以掺杂其他物质，并且让材料中的A位离子取代B

位离子。这样的改造会使得材料本身发生畸变，并且还会使材料的载流子浓度发

生变化，但是，正是因为这样的改变，才能使得PZT材料更加符合压电陶瓷变压

器材料的要求。

（二）压电陶瓷变压器的振动模式和几何结构的改进

随着现代电子技术的不断发展进步，对于电子器件的要求开始向小型化方向

发展。小型化的电子器件不仅占用的空间较小，还能节省原材料。最重要的是，

小型化的电子器件还能提高升压比和输出功率。所以，压电陶瓷变压器也开始向

小型化的方向发展。

对于小型化压电陶瓷变压器的研究，最早开始于清华大学。他们通过使用少

量的、低熔点的助烧剂来提升陶瓷对温度的耐受能力。此项研究已经取得相当大

的成果。

（三）压电陶瓷变压器驱动电路和输出匹配电路的优化

在压电陶瓷变压器的功能发挥过程中，驱动电路发挥着至关重要的作用。在

压电陶瓷变压器工作的时候，必须要保证工作的频率在谐振频率和反谐振频率之间。还有，最重要的是，压电陶瓷变压器的输出电源一般都是低压状态的直流电。所以，驱动电路在产生信号的时候，这个信号的频率必须与压电陶瓷变压器的震

动频率相同。只有这样，才能保证压电陶瓷变压器正常进行工作。

当电压处于高压状态时，外加的负载就会等于输出的阻抗，压电陶瓷变压器

就能够实现最大的转换效率。从输出角度看，压电陶瓷变压器的输出等级可以视

为一等效阻抗。为了达到等效阻抗和理想阻抗相匹配的目的，就需要对输出电路

进行精心的设计，必须要详细研究驱动电路、压电陶瓷变压器，以及匹配电路之

间的关系。

二、压电陶瓷变压器的作用

（一）CCFL驱动器

CCFL驱动器是压电陶瓷变压器中最典型的应用之一。CCFL驱动器本身的性质

特别符合压电陶瓷变压器的要求，这些性质主要有：较高的输出阻抗、较小的输

出电流等。还有CCFL在工作的时候，对电流的要求不是特别的高，一般在5毫

安左右即可。但是，想要将压电陶瓷变压器正确、高效的使用在CCFL驱动器当中，还必须要克服以下几个难点：（1）必须要寻找到合适的原材料（2）千万要

选择正确的振动模式（3）在正式工作之前，一定要完成器件的安装（4）将驱动

和控制的电路设计完美。

（二）DC—DC变换器

所谓的DC—DC变换器，就是我们平时所说的“直流—直流”变换器。将压电陶瓷变压器应在在这个变换器当中，能够实现DC—DC变换器的小型化和轻型化的

转变。还有，从能耗方面考虑，压电陶瓷变压器的应用，也能使得DC—DC变换

器在使用过程中耗能更少、更环保。

（三）其他方面的应用

上述的两个方面的应用，是压电陶瓷变压器最典型的应用。除了上述两种应

用之外，还被应用在军事方面。比如，在引爆雷管方面的应用；除了军事应用之外，还被应用在民事方面。比如，在高压防盗器、雷达、复印机等方面的应用。

目前，对于压电陶瓷变压器的应用主要被分为两个层面，分别是：低压变成

高压的升压变压器、高压变成低压的降压变压器。前者主要被应用在液晶显示屏、静电除尘器等方面；后者目前仍然处于开发阶段，并没有得到正常的应用。

三、结束语

与传统的电磁变压器相比，压电陶瓷变压器具有许多的优势，比如体积相对

较小、重量相对较轻、不怕受潮、不怕燃烧等。这些优势都使得压电陶瓷变压器

被应用的十分的广泛。虽然，压电陶瓷变压器已经具有相当多的优势，但是，仍

然还具有发展的空间。所以，还需要技术人员继续的努力，争取早日使得压电陶

瓷变压器变得更加完美。

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