压电变压器介绍
压电变压器技术在荧光灯电子镇流器的应用及试验分析
Ｔ ｍ ｒ 、Ｍ ｔｕ ｈ ｔ ，在压电变压器的材料方面取得 ａｕ ａ ａｓｓｉａ
突破 ，并开发 出可靠的生产工艺、驱动 电路和器件封
和逆压 电效应 ，完成机械能与 电能之间的相互转换 ， 从而实现 电压的高低变换 。压 电变压器也可 以看作是
压 电驱动器和 压电换 能器 的组合，能传输 电能且不含 磁性单元 ，通 过压电驱动器和换能器之间的机 电耦合 来 实现变 压 。压 电驱动 器和 压 电换 能器 即为压 电振
２ ０ 之 间变化 。半桥 驱动 输 出的方 波信 号 的幅值约 ８Ｖ 为２ Ｖ ５ ，方 波信 号 的周期 约为 ２ ． ｕ ，计 算频 率为 ０８ ｓ ４ ．７ ｋ ｚ ８ ０ ６ Ｈ ，在此频率信号 的驱动下 ，压 电变压器的 初始升压 比约为５ ，则压 电变压器初始输 出电压约为 Ｏ
１ 电阻镇 流的工作效率低 ，要确保 电阻镇流 电 ．
２ １．１Ｏ 中 高 术 ０ １１ 阁 新技 企业 ７ ５
路正工作，应 使电源供 电电压不低 于两倍 的灯工作 电 压，实 际中应用不多。 ２ 电容镇流 只有在很高 的供 电频率 下很好地工 ．
变 化 ，市 电 电压 常 处 于波 动 状 态 ， 幅值 在 ２ Ｏ 和 ２Ｖ
间的一种耦合效应 ，最早是 由Ｐ 居里和Ｊ 居里两兄弟 ． ．
发现的 。由于压 电效应是一种弹性性能与介电性 能之 间 的耦合效应，因此 首先要求材料是具有 良好介 电性 能 的绝缘体 ，其次还要是离子 晶体 ，只有 在这样 的条 件下，才有可能具有压电效应。
压 电变压器 正是利用压 电陶瓷材料的正压 电效应
小型化成 为可能 ，相对于传统的电磁变压器 ，它具有
体积小 、重量轻 、升压 比大、转换效率高 、输 出波形 好 （ 正弦波 ）、使用时不会击 穿、耐 高温 、不怕燃烧
变压器的种类和功能特点
变压器的种类和功能特点一、变压器的种类及其功能特点变压器是一种用来改变交流电压的电气设备，它通过电磁感应的原理，将输入端的电压转换为输出端所需要的电压。
根据不同的工作原理和使用场景，变压器可以分为多种类型，每种类型都具有不同的功能特点。
下面将介绍几种常见的变压器及其功能特点。
1. 功能特点：升压变压器升压变压器是一种将输入端电压升高的变压器。
其主要功能是将输入端的低电压升高到输出端所需的高电压。
升压变压器常用于电力输送、电网传输以及长距离输电等场景中。
其特点是输入端的电压低于输出端的电压，具有较高的功率传输效率和较低的能量损耗。
2. 功能特点：降压变压器降压变压器是一种将输入端电压降低的变压器。
其主要功能是将输入端的高电压降低到输出端所需的低电压。
降压变压器常用于电源适配器、电子设备和家用电器等场景中。
其特点是输入端的电压高于输出端的电压，具有较高的稳定性和较低的能耗。
3. 功能特点：隔离变压器隔离变压器是一种将输入端和输出端电气隔离的变压器。
其主要功能是通过绝缘层隔离输入端和输出端的电压，以保证电路的安全性和稳定性。
隔离变压器常用于医疗设备、工业控制系统和计算机等场景中。
其特点是具有较高的绝缘性能和较低的电磁干扰。
4. 功能特点：自耦变压器自耦变压器是一种将输入端和输出端通过共用绕组相连的变压器。
其主要功能是提供输入端和输出端之间的电压变换和功率传输。
自耦变压器常用于电力系统中的电压调节和功率变换等场景中。
其特点是结构简单、体积小巧、效率高、成本低。
5. 功能特点：调压变压器调压变压器是一种能够根据需要调节输出端电压的变压器。
其主要功能是通过调节输入端和输出端的绕组比例，实现对输出端电压的精确调节。
调压变压器常用于实验室仪器、精密仪表和电子设备等场景中。
其特点是具有较高的调节精度和较低的输出波动。
6. 功能特点：配电变压器配电变压器是一种用于电力系统中的电能分配和供应的变压器。
其主要功能是将高压电网输送的电能转换为低压电能供给用户。
电子变压器定义、作用及分类
一.电子变压器定义、作用及分类变压器是具有磁芯(铁芯)与两个或两个以上的线圈组成，它们互不改变位置的装置，从一个或两个以上的回路，通过交流电力借电磁感应作用，转变成电压及电流，对另一个或两个一上的回路，供给一周拨数的交流电力.2 作用：在电子线路中起着升压、降压、隔离、整流、变频、倒相、阻抗匹配、逆变、储能、滤波等作用。
3 分类：A 按工作频率分类：工频变压器：工作频率为50Hz或60Hz中频变压器：工作频率为400Hz或1KHz音频变压器：工作频率为20Hz或20KHz超音频变压器：20KHz以上，不超过100KHz高频变压器：工作频率通常为上KHz至上百KHz以上。
B 按用途分类：电源变压器：用于提供电子设备所需电源的变压器音频变压器：用于音频放大电路和音响设备的变压器脉冲变压器：工作在脉冲电路中的的变压吕，其波形一般为单极性矩形脉冲波特种变压器：具有一种特殊功能的变压器，如参量变压器，稳压变压器，超隔离变压器，传输线变压器，漏磁变压器开关电源变压器：用于开关电源电路中的变压器通讯变压器：用于通讯网络中起隔直、滤波的变压器电子变压器材料及分类：变压器英文二电子变压器材料及分类：变压器英文(TRansformer)1）电子变压器材料主要有骨架(Bobbin,Base,Case)线材(Copper Wire)磁芯(Ferrite Core,SI-Steel Lamination)铜箔(Copper Foil)绝缘胶带(Tape)安全胶带，也称档墙(Margin Tape)套管(Tube)化学材料：焊锡(Solder Bar)，绝缘油(Varnish)，胶类(Epoxy,Glue)，稀释剂(Thinner)，助焊剂(Scaling Powder)，油墨(Ink)1、磁芯：磁芯主要几大类：1.钢片类Lamination(SI-STEEL,PERMALLOY);2.软磁铁氧体类(FERRITE CORE);3.铁粉芯(Iron Powder);4.铁硅铝(Kool,Mu或Sendust);5.高导磁粉芯(High Flux);6铁镍钼磁粉芯(Mpp Core);7.非晶态(Amorphous)。
压电陶瓷变压器
Ｒ ｓｎ ｏｅ 型单层 长 条形结 构 ．如 图１ 示 。 所
开始 进 入 实 用 化 。从 ２ 世 纪９ 年 代 末 期 开 始 ，压 ０ ０
地 制 备 出长 条 形单 片压 电 陶瓷 变 压 器 。但 由于 这 种 单片 变压器使 用 的是 压 电性 能较 差 的Ｂ ＴＯ 陶瓷 ａｉ
材 料 ，加 上 工艺 不 完 善 ，升 压 比很 低 ，成 本 又很 高 ，故 当时 没有 引起 人们 的 重视 。后 来 ，随着Ｐ Ｔ Ｚ
系 、三 元 系和 四元 系等 压 电 陶瓷 材料 的 陆续 出现 ，
压
电 陶 瓷 变 压
器
山 东 临 沂 电子 研 究 所 毛 兴 武 （ 稿） 供
本 刊 编 辑 部 张 乃 国 （ 编） 改
压 电陶瓷变压 器是用 铁 电陶瓷材 料经 烧结 、高
陶 瓷 的 正 压 电效 应 工 作 的 ，给 其 加 上 机 械 压 力 ， 在 点 火 棒 两 端 即有 高 压 产 生 。这 两种 器 件 的能 量 转 换 形 式 是 电能 与 机 械 能 之 间 的单 向转 换 ，而 压 电陶 瓷 变 压 器 则 是在 同 一压 电 陶瓷 上 同 时利 用 正
变 压 器 的输 入 端 时 ，只要 交 变 电 压 频率 与压 电 陶
瓷 的 谐 振 频率 一 致 ，就 会 通 过 逆 压 电效 应 使 变 压
压 电 陶瓷 材 料 是 一 种 脆 性材 料 。为 保 障 压 电
陶 瓷 变压 器 的机 械 强 度 ，陶 瓷 片不 能做 得太 长或
太 薄 ，因此 限 制 了升 压 比的 提高 。为 了提高 升 压 比 ，人 们 将 多层 片 式 电容 器 （ Ｃ ）的成 熟 工艺 ＭＬ Ｃ 移植 到压 电 陶瓷 变 压 器 的制 备 中 ．于 是 在２ 世 纪 ０ ９ 年代 末 ，多 层 独 石 型 和 片 式压 电 陶瓷 变 压 器陆 ０
基于压电变压器的低压电源的设计
器 的谐 振频 率上 获得 高的交 流正 弦波 电压在输 出端 输 出 别。压 电变压 器工 作原 理 如图 １ 示 ， 输 出 所 其
特 性 如 图 ２所 示 。
路 向集 成化 、 片状 化 、 薄型 化发 展 的趋 势 。
制造 工艺 比较 复杂 ， 较难 实现 产业 化 和规模 化销售 ；
Байду номын сангаас
（ ａ ｉ ） 材料 ， 压 电性 能 较 低 ， 压 比不 高 ， Ｂ Ｔ Ｏ。为 其 升 转 换效率低 ， 离产 品商业化 尚有 很大距离 。 而今 ， 随着错
而 升 压 型 的 压 电 变 压 器凭 借 其 不 太 复 杂 的 制 备 工
材 料 不 断 出 现 外 ， 在 于 压 电 变 压 器 与 传 统 的 电 磁 还
收 稿 日期 ： ０ ６０ — ０ 修 改 稿 收 到 日期 ： ０ ６ ０ — ５ ２０ —３１ ； ２０ —４２ 。
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第 ２ 期
梁
莉 等 ： 于 压 电 变 压 器 的 低 压 电源 的设 计 基
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第 ２ 卷第 ２ ６ 期
２０ ０ ６年 ６月
振 动 、 试 与诊 断 测
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｂ ａ ｉｎ， ｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ＆ Ｄｉｇ ｏ ｉ ｏ ｒ ａ ｆＶｉ ｒ ｔ ｏ Ｍ ａｕ ｅ ｎ ａ ｎ ｓｓ
Ｖ ｏ１ ２６ Ｎｏ． ． ２
新 型 变 压 器 的 出 现 ， 各 类 新 型 电 源 的 设 计 与 开 发 为
遍 使用 的 电磁 变压 器所带 来 的隐患 和不 足 。表 １为 压 电 变压器 与传 统 的电磁 变压 器性 能 比较 结果 。
表 １ 压 电 变 压 器 与 传 统 电磁 变 压 器 性 能 比 较
变压器基础知识
并在铁芯中产生与U1同频率的交变主磁通 m ，主磁通
同时链绕原、副绕组，根据电磁感应定律，会在原、
副绕组中产生感应电势E1、E2，副边在E2的作用下产 生负载电流 I 2 ，向负载输出电能。、变压器的作用
升高电压把电能送到用电地区，降低电压为各级用户 使用，满足用电需要。 在电力系统传送电能的过程中，必然会产生电压和功 率两部分损耗，在输送同一功率时电压损耗与电压成 反比，功率损耗与电压的平方成反比。利用变压器升 压，减少送电损失。
1.温度和温升
变压器运行时各部件的温度是不同的，绕组温度最高，铁芯次 之，变压器油的温度最低。为了便于监视变压器各部件的温 度，规定以上层油温为允许温度。
变压器的允许温度主要决定于绕组的绝缘材料。由于我国大部 分采用的是A级绝缘材料（浸渍处理过的有机材料，如纸、棉 纱、木材等）。其允许最高温度为105℃，由于绕组的平均温 度一般比油温高10 ℃，同时防止油质劣化，所以规定变压器 上层油温最高不超过95 ℃。变压器的温度与周围环境温度的 差称为温升。我国规定周围环境最高温度为40 ℃。在周围环 境为40 ℃时，绕组允许温升为65 ℃ ，而上层油温则为55 ℃ 。所以变压器在温度及温升的允许值内，可保证变压器长期 安全运行。
额定频率fN 指工业用电频率，我国规定为50Hz。
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各量之间关系 变压器的额定容量、额定电压、额定电流之间
的关系为： 单相变压器
SNU 1N I1NU 2N I2N （1-5）
三相变压器
SN3 U 1 N I1N3 U 2N I2N （1-6）
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变压器运行
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主要结构6 高、低压套管 变压器内部的高、低压引线时经绝缘套管引至 油箱外部，它是起着固定引线和对地绝缘的作 用。 套管由带电部分和绝缘部分组成。带电部分包 括导电杆、导电管、铜排。绝缘部分分为外绝 缘和内绝缘。外绝缘为瓷管，内绝缘为变压器 油、附加绝缘和电容性绝缘。
变压器简介
变压器简介变压器是一种静止的电气设备，它利用电磁感应原理把一种电压的交流电能变成同频率的另一种电压的交流电能，它是电力糸统中一个重要的电气设备。
变压器基本结构有五大部分：铁芯、绕组、油箱、器身和附件。
铁芯可分为两种：卷铁芯由一定规格的长片卷制而成，叠铁芯由一定规格的片叠装而成，铁芯形成闭合磁路，而且是绕组的安装骨架。
绕组是内部电路和外界电网直接相联（通过套管和导电杆）是变压器的“心脏”部分。
由铁芯和绕组合成一体经过夹装形成器身。
油箱是变压器身的外壳和浸油的容器，又是变压器总装的骨架，起到机械支撑、冷却、散热和绝缘保护的作用。
变压器附件主要包括冷却装置、保护装置、调压装置和出线装置、测量装置五大类。
变压器分类可分如下几种：一：按用途可分为电力变、矿变、整流变、试验变、电抗器、调压器、互感器等。
二：按容量可分为：小型变压器，容量小于1600kV A；中型变压器，容量小于63000kV A；特大型变压器，容量大于63000kV A。
三：按相数分单相和三相变压器。
四：按绕组数分双绕组和三绕组变压器及自耦变压器。
五：按调压方式可分为有载和无载调压。
六：按冷却介质可分为油浸式、干式、充气式等变压器。
七：按冷却方式可分为油浸自冷、油浸风冷、油浸强迫油循环风冷、油浸强迫油循环水冷和干式变。
变压器概述：目前国内中小型油浸式电力变压器的生产主要产品是10kV级S9型系列、10kV 级S9型系列、35kV级S9型系列。
10kV级S9系列电力变压器的连接组改为Y, zn11、是有防雷变压器的特点，可用在多雷区、雷击的易击点和土壤电阻率较高的山区等场所。
全密封变压器采用波纹式油箱、全密封结构延缓了变压器油的老化，在寿命期内无需吊检、换油。
国内干式变压器中环氧树脂干式变压器发展讯速，SC系列是主要产品，这种变压器具有难燃、防尘、耐潮、局部放电量小、耐雷冲击性能好等优点，已在工业与民用建筑中大量应用，选用干式变压器时要特别注意雷电过电压保护，干式变压器的工频耐压数值能满足（大于或等于）避雷器工频放电电压的要求。
开关功率放大器中的压电变压器特性研究
中图分类号 ： ７２５ ＴＮ １ ． 文 献标 识码 ： Ａ
Ｃｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｅ ｏ ｌ ｃ ｒ ｃ Ｔｒ ｎｓ ｏ ｍ ｅ ｎ Ｓ ｔ ｈ Ｐｏ ｒ Ａｍ ｐ ｉ ｉ ｒ ａ ａ ｔ ｒ ｓ ｉ ｓ ａ ｃ ｆ Ｐｉ ｚ ｅ ｅ ｔ ｉ ａ ｆ ｒ ｒ ｉ ｗｉｃ － ｗｅ ｌｆｅ
路 等 优点 ， 用 于 压 电材 料 驱 动 器 控 制 和 驱 动 装 置 的小 型 化 和 集 成 化 。但 Ｐ 本 身 的 特 性 与 传 统 的 线 圈式 变 压 器 适 Ｔ 有很 大不 同 ， 使 用 时 要 特 别 注 意 。 以 Ｒ Ｅ 型 ＫＨＭＰ ３ Ｏ Ａ４ 例 ， 过 实 验 获 得 其 等 效 电 路 模 型 参 数 ， 在 ＯＳ Ｎ Ｔ Ｏ ６ ５为 通 建 立 电 子线 路 仿 真软 件 （ Ｓ ＩＥ） 型进 行 仿 真 ， 分 析 了 Ｐ 的频 率 特 性 和 负 载 特 性 。 最 后 针 对 电 路 设 计 中 使 用 Ｐ ＰＣ 模 并 Ｔ
开 关 功 率 放 大 器 中的压 电变压 器 特 性 研 究
黄 雪峰 ， 志伟 ， 徐 沈 星
（ 京航空航天大学 智能材料与结构重点实验室 ， 苏 南京 ２０１） 南 江 １ ０ ６
摘
要 ： 电 陶瓷 变 压 器 （ Ｔ） 有 效 率 高 ， 积 小 ， 量 轻 ， 压 Ｐ 具 体 质 升压 比 高 ， 电磁 干 扰 ， 易燃 ， 全 稳 定 及 不 怕 短 无 不 安
ｍｉ ｉｔ ｒｚ ｔ ｎ ａ ｄ ｉ ｔ ｇ ａ ｉ ｎ ｏ ｈ ｏ ｔ ｏ ｎ ｒｖ ｑ ｉ ｍｅ ｔｏ ｉｚ ｅｅ ｔｉ ｔ ｒａｓ Ｗ ｈ ｒ ａ ， ｉｚ ｅｅ ｔ ｉ ｎａ ｕ ｉ ｉ ｎ ｎ ｅ ｒ ｔ ｆｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌａ ｄ ｄ ｉ ｅ ｅ ｕ ｐ ｎ ｆｐ ｅ ｏ ｌｃ ｒｃ ｍａ ｅ ｉ ｌ． ａｏ ｏ ｅ ｅ ｓ ｐ ｅ ｏ ｌｃ ｒｃ ｔａ ｓ ｏ ｍ ｅ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃｉ ｕ ｔ ｉｆｒ ｎ ｔ ｏ ｒ ｎ ｆ ｒ ｒＳ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｉ ｑ ｉ ｄ ｆ ｅ ｔ ｗｉｈ ｃ ｍｍｏ ｎ ｉ ｇ ｔ ａ ｓ ｏ ｍｅ ｎ ｔｗｉ ｂ ｉ ｕ ｌ ｎ ｌ ｅ ｃ ｈ ｓ ｓ ｅ ｅ ｎ ｗｉ ｄ ｎ ｒ ｎ ｆ ｒ ｒ ａ ｄ ｉ ｌ ｏ ｖｏ ｓｙ ｉ ｆｕ ｎ ｅ ｔ ｅ ｌ ｆ ｌ ｗｉ ｇ ｃｒ ｕ ｔｄ ｓｇ ．Ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｉｓ ｕ ｌ ｔ ｅ Ｐ ＰＩ ｄ ｌ ｆ ｏ ｌ ｎ ｉｃ ｉ ｅ ｉ ｎ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ｆ ｔｗｅｂ ｉ ｈ Ｓ ＣＥ ｍｏ ｅ ｏ ｒ ｔ ｏ ＫＨＭ Ｐ Ｏ ６ ５ ａ ｄ ｏ ｔ ｉｅ ｈ ｑ ａ Ｔ３ Ｏ Ａ４ ｎ ｂ ａ ｎ ｄ ｔ ｅ ｅ ｕ ｌ ｃｒ ｕ ｔｍｏ ｅ ａ ａ ｔ ｒ ｈ ｏ ｇ ｘ ｅ ｉ ｎ ． Ｔｈ ｎ，ｔ ｅ ｕ ｉ ｅ ｓ ｌａ ｔ ｉ ｕ ｅ ｆｐ ｅ ｏ ｌ ｃ ｒ ｒ ｎ ｆ ｒ ｒ ｗｅ ｅ ａ ａ ｉ ｉ ｃ ｄ ｌｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｈ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｅ ｈ ｎ ｖ ｒ ａ ｔｒｂ ｔ ｓ ｏ ｉｚ ｅ ｅ ｔｉ ｔａ ｓｏ ｍｅ ｒ ｎ — ｃ ｌｚ ｄ ｙ ｅ ．Ａｔｌｓ ，ａ ｋ ｎ ｆ ｗｉ ｈ ｐ ｗｅ ｍｐ ｉ ｅ ｉｃ ｉ ｗａ ｅ ｉ ｎ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｒ ｌｔ ｎ ｈ ｐ ｂ ｔ ｅ ｈ ｕ ｐ ｔｖ ｌａ ｅ ａ ｔ ｉ ｄ ｏ ｔ — ｏ ｒａ ｌ ｉｒｃ ｒ ｕ ｔ ｓｄ ｓｇ ｅ ｎ ｈ ｅａ ｉ ｓ ｉ ｅ ｗｅ ｎ ｔ ｅｏ ｔ ｕ ｏ ｔ ｇ ｓ ｃ ｆ ｏ
压电陶瓷变压器基本工作原理及特点
独石（多层）压电陶瓷变压器基本工作原理及特点在现代，压电陶瓷制品对我们并不陌生。
正压电效应的应用主要用于燃气点火器，如燃气灶．燃气打火机等的点火系统。
基本工作原理为：由外力压缩一个弹簧，压到顶点后释放，弹簧力推动一个重锤打击压电陶瓷柱产生一数千伏的高压火花，点燃可燃气体。
逆压电效应的应用主要用于压电蜂鸣器，例如音乐贺卡、门铃．寻呼机．移动电话机振铃等。
基本工作原理为：当在压电陶瓷片上施加一交变电场时，压电陶瓷片产生一相对应的形变即振动，当振动频率在音频波段内时就会发出对应的音响。
应用此特性配合机械谐振原理还大量用于制造谐振器、选频器、延迟线、滤波器等电子组件。
压电陶瓷变压器的基本构成则是将一压电蜂鸣器的应用与一压电点火器的应用组合起来，组成压电谐振子。
在蜂鸣器的一端（称为驱动端）输入一个与压电变压器谐振频率一致的正弦交变电压，压电谐振子产生振动，传导至点火器的一端（称为发电端），产生连续的正弦波电压，视乎于压电变压器的结构特征，可以是输入低电压、输出高电压（升压型），也可以是输入高电压、输出低电压（降压型）。
若在高频驱动电压上通过调制解调器加入低频调制，则可实现信号传输。
压电陶瓷变压器的基本结构形式如图（一）所示压电陶瓷是一种脆性材料，为保障其机械强度，压电变压器必须有一定的厚度，上述变压器的驱动电压就受到了相当的限制。
为此独石（多层）压电陶瓷变压器项目应运而生。
独石（多层）压电陶瓷变压器的基本结构形式如图（二）所示。
采用了独石（多层）结构后每一单层厚度和层数均可调，驱动电压不再受到限制，因而可以使压电变压器无论处在何种驱动电压下都能工作在最佳状态。
此项目的核心技术为亚微米低温烧结压电陶瓷材料、内电极共烧技术，极化处理技术及结构设计。
独石（多层）压电陶瓷变压器制备的工艺流程为工艺流程中所采用的通用及专用设备国内均可解决。
压电变压器的研究现状
ｉ ｏ ｓ ｍｐ ｔ ｌ ｔ ｎ ｅ ｒ ｔ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｉ ｒ ｓ ｎ ｅ ． ｃ ａ ｉ ｅ ｗｉｈ ｉ ｔｇ ａ ｅ ｔ ｎ ｌ ｇ ， ｓｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｂ ｄ ｃ Ｋ ｅ ｒ ｓ ｐ ｅ ｏ ｌ ｃ ｒｃｔａ ｓｏ ｅ ； ｈ ｎ ｆｌ ； ｎ ｅ ｒ ｔ ｄ ｔ ｈ ｏ ｏ ｙ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉ ｚ ｅ ｔ ｎ ｆ ｒ ｒ ｔ ｉ ｍ ｉ ｔ ｇ ａ ｅ ｅ ｎ ｌ ｇ ｅ ｉ ｒ ｍ ｓ ｉ ｃ
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第 ９期 ２０ ０ ２年 ９月 电 子 元 件 与 材 料
、 ． ｂ１ ２Ｉ Ｎｏ． ９
Ｅ ＬＥＣ ＴＲＯＮＩ Ｃ ＣＯＭ Ｐ ＯＮＥＮＴ ＆ Ｍ ＡＴ ＲＩ Ｓ Ｅ ＡＬＳ
Ｓ ｐ ２ ０ ｅ ． ０ ２
压 电 变 压 器 的 研 究 现 状
自 １８ ８４年 电磁 变 压 器 发 明 以 来 ， 在 交 流 供 电方 其
面 得 到 了 广泛 的 应 用 。然 而 ， 随 着 电 子 领 域 的 微 型 化 和 集 成化 发 展 ， 统 的 电 磁 变 压 器 面 对 这 一 新 的挑 战 ， 传 显 得 有 些 力不 从 心 。 使 用 电磁 变 压 器 的 电子 系 统 中 ， 在
实 现 机 械 能 和 电能 之 间 的 转
Rosen型压电陶瓷变压器等效电路模型测试与性能分析
Rosen型压电陶瓷变压器等效电路模型测试与性能分析作者：简越李东杰曹玉琳汪能来源：《电子技术与软件工程》2018年第06期摘要脉冲功率技术能产生强电流脉冲信号，该信号可广泛用于航天、武器系统的点火设施当中，而该脉冲信号的产生依赖于高压变换器的存在。
新型的压电陶瓷变压器不同于以往的绕线式电磁高压变换器，具有抗电磁干扰能量、高转换效率、小体积、轻重量等优点。
因此对压电陶瓷变压器进行性能研究具有较高战略意义。
本文围绕Rosen型压电陶瓷变压器，从机电等效网络的角度切入，推导其等效电路模型，并进行了性能试验测试，结果显示良好。
【关键词】脉冲功率技术压电变压器机电等效网络等效电路模型1 引言脉冲功率技术是一个研究在相对较长的时间里把能量储存起来，然后经过快速压缩、转换，最后有效释放给负载的新兴科技领域。
其产生的高功率大脉冲常用于航天、武器等点火系统。
典型的脉冲功率系统的组成框图如图1。
最基本的系统由两个部分组成：一部分由低功率水平的能量储存系统;另一部分是高功率脉冲的产生和有效传输到负载。
通常使用高压变换器对大容量电容器组充电以储存能量。
传统的高压变换器通常采用的是单端反激变换器。
单端反激变换器由于其良好的输出特性，较少的绕组匝数便可获得较高的电压等优势，被广泛用于电压变换。
但是由于工作在断续模式下的反激变换器其初级电流的峰值较大，在开关管关断瞬间会产生一个较大的电压尖峰，造成很严重的射频电磁干扰问题。
除此之外单端反激变换器属于绕线式电磁变压器，其存在趋肤效应损耗、铜损和铁损，而且这些损耗随着变压器体积的减小而迅速增加，严重影响高压变换器的小型化。
因此，考虑选择更为高效、安全、可靠的高压变换器一一压电高压变换器用于脉冲功率系统中的能量变换。
压电材料是一种具有高功率密度、较低功率消耗、极具稳定性、快速响应特性等多种物理特性的材料，可以被广泛应用于各类传感器和换能器当中。
由压电材料制作而成的压电陶瓷变压器不同于普通一般的绕线式电磁变压器，避免了通过电磁耦合的方式传递能量，直接利用机电耦合，经过电能转化为机械能再转化为电能的形式实现能量传递。
压电陶瓷变压器
压电变压器直流高压电源设计摘要压电陶瓷变压器是一种新型的压电换能器件，具有尺寸小，结构简单，不可燃，耐辐射，高可靠等优点。
压电变压器在电视显像管、雷达显示管、静电复印机、静电除尘、小功率激光管、离子发生器、高压极化等设备中得到广泛的应用。
本课题是研究压电变压器设计出10kV的直流高压电源。
当在压电陶瓷变压器输入端（驱动部份）加入交变电压时，通过逆压电效应，瓷片产生沿长度方向的伸缩振动，将输入电能转变为机械能；而发电部分则通过正压电效应将机械能转换为电能从而输出电压因瓷片的长度远大于厚度，故输出端阻抗远大于输入端阻抗，输出端电压远大于输入端电压．一般输入几伏到几十伏的交变电压，可以获得几千伏以上的高压输出．关键词：压电陶瓷变压器直流高压阻抗Design of Piezoelectric Transformer DChigh voltage power supply ABSTRACTPiezoelectric ceramic transformer is a new type of piezoelectric transducer device, the size is small, simple structure, non-combustible, resistance to radiation, high reliability. Piezoelectric Transformers in a television picture tube, radar showed tube, electrostatic copier, electrostatic dust, small power laser diodes, ion generator, high voltage polarization, and other equipment was widely used.The topic is the study piezoelectric transformer design of the 10 kV DC high voltage power supply. When the piezoelectric ceramic transformer input (some drivers) by adding alternating voltage, reverse piezoelectric effect. have artifacts along the length direction of the stretching vibration, the input energy into mechanical energy; and some power is through piezoelectric effect of converting mechanical energy to electrical energy so the output voltage for artifacts than the length of thickness, Therefore, the output impedance than input impedance, the output voltage than input voltage. General Fu few to a few tens of volts of alternating voltage, available thousands of volts above the high pressure output.Keywords:Piezoelectric Ceramic Transformer DC high voltageImpedance目录第一章综述 (1)1.1压电陶瓷变压器发展概况 (1)1.2压电陶瓷变压器研究进展 (2)1.3 压电变压器的应用 (5)1.4本课题研究的意义 (7)第二章压电陶瓷变压器的工作原理和基本特性 (9)2.1 压电陶瓷变压器的结构和工作原理 (9)2.2压电陶瓷变压器的等效电路 (11)2.3压电陶瓷变压器的工作特性 (12)第三章压电陶瓷变压器高压电源设计 (18)3.1设计思想 (18)3.2压电陶瓷变压器的选取和计算 (19)3.3电路的设计 (21)3.4驱动变压器的设计与计算 (22)3.5倍压整流电路的设计 (26)第四章压电陶瓷变压器高压电源性能测试 (28)第五章结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)第一章综述1.1压电陶瓷变压器发展概况压电变压器是20世纪50年代后期开始研制的一种新型压电器件，最早由c．A．Rosen于1956年发明。
变压器分类与使用技巧
变压器分类与使用技巧变压器是电力系统中常用的电气设备之一，用于改变交流电压的电器。
根据用途和结构，变压器可以分为多种类型。
一、按用途分类：1. 发电变压器：将机组产生的电能转变为输送电网所需的电能。
2. 输电变压器：用于电网输电系统，将发电厂输送来的高压电能调变为适宜输送的中压或低压电能。
3. 配电变压器：用于配电系统，将中压电能调变为用户所需要的低压电能。
4. 电焊变压器：用于电焊，通过改变电流大小来调整焊接的强度和速度。
5. 磁化变压器：用于磁化电感元件。
6. 电炉变压器：用于工业生产中的电炉设备。
二、按结构分类：1. 油浸变压器：主要由铁芯、绕组和绝缘油组成。
根据冷却方式可以分为自冷式和冷却器冷却式。
2. 干式变压器：不使用油作为绝缘介质，经过特殊处理的绝缘材料可直接与环境空气接触。
由于没有油润滑，免维护，出现故障时容易检修，因此在城市、高层建筑、地下室等场所常使用。
3. 气体绝缘变压器：将压缩氮气或硫化氢气作为绝缘介质，适用于室外高湿度、严寒、污染和火灾易发场所。
三、使用技巧：1. 注意安装位置：变压器应安装在通风良好、干燥清洁、无腐蚀性气体和蒸汽的地方，远离易燃易爆物品和高温源。
2. 维护保养：定期检查变压器的油位、温度和绝缘电阻等，保持变压器的良好工作状态。
油浸变压器还需要定期更换绝缘油。
3. 防雷保护：安装合适的避雷装置和过电压保护装置，以防止雷电对变压器的损坏。
4. 严格负载规定：变压器的负载应严格按照额定负载运行，避免长时间超负荷运行，以免引起过热和损坏。
5. 额定电压选择：使用变压器时，应根据实际情况选择合适的额定电压，以确保变压器的正常运行和负载的稳定供电。
综上所述，变压器根据用途和结构的不同，可以分为多种类型。
在使用变压器时，应注意安装位置、维护保养、防雷保护、严格负载规定和合适的额定电压选择，以确保变压器的正常运行和延长使用寿命。
压电变压器工作原理
压电变压器工作原理压电变压器是一种利用压电效应来实现电能转换的装置。
它工作原理简单而又有效，被广泛应用于各种电子设备中。
压电效应是一种将压力转化为电能的现象。
当某些晶体材料（如石英、钽酸锂等）受到外界压力作用时，其内部的正负电荷分布会发生改变，从而在晶体的两个相对表面上形成电荷差。
这个电荷差会产生一个电场，并导致晶体的两端产生电压。
这个现象称为压电效应。
压电变压器利用了压电效应的这一特性。
它由压电陶瓷片和金属片交替堆叠而成。
当外界施加压力时，压电陶瓷片会发生形变，从而产生电荷差。
金属片则起到导电的作用，将电荷传递到负载上。
压电变压器的工作原理可以分为两个步骤。
首先，当外界施加压力时，压电陶瓷片会变形，使晶体内部的电荷分布发生改变。
这个变形可以是线性的，也可以是非线性的，取决于材料的特性和施加的压力。
接下来，金属片将电荷从压电陶瓷片传递到负载上。
金属片的导电性能使得电荷能够顺利地流动。
同时，压电陶瓷片和金属片之间的电荷差会产生一个电压，这个电压可以根据外界施加的压力大小来调节。
压电变压器的输出电压可以通过改变施加的压力来调节。
当施加的压力增大时，输出电压也会相应增大。
这使得压电变压器可以根据需要在一定范围内调整输出电压。
压电变压器具有很多优点。
首先，它具有快速响应的特性，可以在短时间内产生电压。
其次，压电材料具有稳定的性能，不易受到温度和湿度等环境因素的影响。
此外，压电变压器还可以实现高精度的电能转换，使其在精密仪器和电子设备中得到广泛应用。
然而，压电变压器也存在一些局限性。
首先，压电陶瓷片的形变是有限的，不能无限制地增加输出电压。
其次，压电变压器的输出电压受到外界压力的影响，容易受到振动和冲击的干扰。
此外，压电材料的制备成本较高，限制了压电变压器在大规模应用中的推广。
压电变压器是一种利用压电效应来实现电能转换的装置。
它通过施加压力使压电材料产生电荷差，并将电荷传递到负载上，从而实现电能的转换。
压电变压器具有快速响应、稳定性好和高精度等优点，但也存在形变有限、受到外界干扰和制备成本较高等局限性。
电力电子变压器简要介绍
电力电子变压器简要介绍电力电子变压器是一种新型的电力变压器，其主要特点是在变压器的核心中直接将电压变换成了电流，而不是通过电流变换电压的方式。
它采用电力电子器件来进行电能转换，具有调节输出电压、频率、相位等的特点，已经得到了广泛的应用。
电力电子变压器是由电源、电力电子器件、控制系统、变压器等部分组成。
其结构相对传统的电力变压器来说稍复杂，但其工作原理却非常简单。
它是通过将输入电压变为脉冲信号，然后再将其转变成所需要的输出电压和电流，从而实现电力能量的转换。
电力电子变压器广泛用于交流电源以及各种电力系统中，可以进行变压、变频、电流控制等应用。
比如铁路电力变频供电系统、不间断电源等，都采用了电力电子变压器的技术。
电力电子变压器最大的优点是具有可调性。
通过控制电力电子器件的工作状态，可以调节输出电压、频率、相位等参数，从而满足不同的电力系统要求。
这使得电力电子变压器比传统的电力变压器更加灵活。
另外，电力电子变压器还具有高效性。
传统的变压器由于存在磁耗、铜耗等损耗导致效率比较低，而电力电子变压器则能够通过改善电力系统的功率因数、减少传输损耗等方面提高效率。
这样一来，它可以更加节省能源，缩减能源浪费。
在未来，电力电子变压器将会越来越广泛的应用于能源领域。
由于电力电子器件技术的不断发展和改进，电力电子变压器的性能和效率将会越来越高，同时它还可以减少系统的维护成本和运行成本，使其在电力系统的优化方面谋求更大的作用。
总之，电力电子变压器是一种处在不断进化和发展的新型电力变压器。
它采用电力电子器件进行电能转换，具有可调性和高效性等特点，广泛用于交流电源以及各种电力系统中。
随着技术的不断改进和电力系统的优化，电力电子变压器将会实现更多的创新和突破，同时也能够逐步升级电力系统的效率和可靠性。
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CERAMICS
TRANSONER
Piezoelectric Transformers
Background on Piezoelectric Transformers
How do they operate?. Resonance
70
Input Impedance open circuit conditions
Piezoelectric effect is found in Barium Titanate. However BaTiO3 is ferroelectric and piezoelectric below 120O. • PbNb2O6 and Pb(Ti,Zr)O3: Discovered in Japan early in the 1950s. These materials are usable at least to 250o. • 1954 Bernard Jaffe reported the properties of the PZT solid solution and Vernitron Corp. got the (Clevite Company Morgan Matroc Inc.) • In USA, the Piezo-industry was dominated by industrial groups with strong patents = ‘secrecy policy’ • In Japan, several companies and universities formed a ‘competitively cooperative’ association established as the Barium Titanate Application Research Committee, in 1951. • Beginning in 1965 Japanese commercial enterprises began to reap the benefits of steady application and materials development work. • 1980-Present: The commercial success of the Japanese efforts has attracted the world-wide interest for this technology and spurred a new effort to develop successful piezoceramic products.
QUARTZ
Quartz: Frequency control and highly selective electric wave filters
TRANSONER
Piezoelectric Transformers
Piezoelectricity: A brief history
• 1946:
60
1st longitudinal mode (fundamental)
Impedance [Ohms]
Piezoelectric Body
50 40 30 20 10
fA
3rd longitudinal mode
TRANSONER
Piezoelectric Transformers
Piezoelectricity: A brief of history
• Piezoelectricity derives from the Greek word “piezein” = to press.
• First human contact: “Stone Age”: use of ‘flint”, a variety of quartz, to produce fire by creating a mechanical impact or friction. Before the invention of matches this material continued being used as a lighter knocking it against iron. • 1880-81, Pierre and Jacques Curie discovered the direct (1880) and the inverse effects (1881) in quartz crystals. • 1917,during WW I, Paul Langevin developed a quartz-based transducer to generate and detect acoustic waves in water. SONAR and ULTRASONICS • Piezo-oscillator (frequency control by quartz crystals): A.M. Nicholson (Bell Telephone Laboratories) and Prof. W.G. Cady (Wesleyan University). • 1923 the Bell Telephone Laboratories established a “Quartz laboratory”, and General Electric Company did likewise the following year. • 1939 The US Armed Services made the decision to make large scale use of “crystal control” in military communication systems. During the WW II the US alone used about 50million quartz crystal elements.