Principe et application du transformateur en céramique piézoélectrique

Nombre Parcourir:0 auteur:Éditeur du site publier Temps: 2020-06-18 origine:Propulsé

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Principe du transformateur en céramique piézoélectrique

Transformateur en céramique piézoélectriqueest un nouveau type de dispositif de puce qui réalise une entrée basse tension et une sortie à haute tension grâce à la conversion d'énergie secondaire de l'énergie électrique --- énergie mécanique --- énergie électrique. Sa structure de base a de nombreuses formes en fonction de la forme, de l'électrode et de la direction de polarisation, parmi lesquelles le transformateur piézoélectrique avec une longue structure en feuille est le plus couramment utilisé. Il a une structure simple, est facile à fabriquer et a un ratio de remontée élevé.

Par rapport au transformateur électromagnétique traditionnel, les matériaux, la structure du produit, la technologie du processus et le principe de travail du transformateur en céramique piézoélectrique sont différents. Les matériaux principaux utilisés dans les transformateurs électromagnétiques sont les matériaux magnétiques et les matériaux conducteurs, qui sont utilisés comme noyau et enroulement de la structure, respectivement, et la forme de conversion d'énergie est électrique-aimnet-électrique. Les principaux matériaux utilisés dans les transformateurs en céramique piézoélectrique sont les matériaux en céramique piézoélectrique (PZT) tels que le titanate de zirconate de plomb, les matériaux en céramique piézoélectrique ternale (PCM, PSM), c'est-à-dire, ajouter d'autres éléments et quatre sur la base de la céramique PZM à base de PZT à l'élément piézélectrique en céramique et quatre sur la céramique PZT à base de piézoélectricité en céramique et quatre sur la céramique PZT à base de piézoélectricité en céramique PZT Céramique PZT PIEZOELECTRICE CERAMIM Matériaux (PMMN), etc. Le produit est fabriqué par le frittage à haute température et la polarisation à haute pression, et son mode de conversion d'énergie est électrique-électrique. On peut voir que la conversion d'énergie du transformateur électromagnétique doit être achevée dans un L'espace tridimensionnel orthogonal en fonction de sa forme structurelle, et le transformateur en céramique piézoélectrique peut effectuer une conversion d'énergie dans un plan. Par conséquent, le transformateur en céramique piézoélectrique est facile à concevoir dans une structure de type de puce.

Le principe de travail du transformateur en céramique piézoélectrique est d'utiliser les caractéristiques de l'effet piézoélectrique en céramique piézoélectrique positif et de l'effet piézoélectrique inversé. Le soi-disant effet piézoélectrique positif est que ce matériau PZT génère une charge ou une tension sous l'action (ou la déformation) de la force, et l'effet piézoélectrique inversé est que le matériau se déforme ou vibre lorsqu'une tension est appliquée. The working principle of the piezoelectric ceramic transformer is to use the positive and reverse piezoelectric effect characteristics of the piezoelectric ceramic material by designing the orientation characteristics of the electrode and polarization direction of the piezoelectric ceramic body, and using the reverse piezoelectric effect to make the phase avec le terminal d'entrée. Le corps en céramique piézoélectrique connecté génère des vibrations mécaniques sous l'action de la tension, puis l'effet piézoélectrique positif provoque le corps en céramique piézoélectrique connecté à la borne de sortie générer une tension. Lorsque l'impédance de la borne d'entrée et de la borne de sortie ne sont pas égales, la tension et le courant aux deux extrémités ne sont pas non plus égaux, réalisant ainsi la fonction de modification de l'amplitude de la tension et du courant entre la borne d'entrée et la borne de sortie.

Structure du transformateur en céramique piézoélectrique
Le transformateur en céramique piézoélectrique utilise des matériaux piézoélectriques, qui utilise les caractéristiques de conversion électromécanique, et coopère avec la partie de vibration du composant et le moteur de la partie de production d'énergie pour effectuer la conception de polarisation. La tension d'entrée rend la pièce piézoélectrique à l'état de résonance, puis l'effet piézoélectrique positif modifiera la déformation élevée convertie en sortie de tension, afin d'atteindre l'effet de la transformation de tension.

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La figure 1 est un diagramme schématique de sa longue structure intégrée de type pièce, en utilisant des matériaux spéciaux en céramique piézoélectrique (tels que le titanate de zirconate de plomb modifié ou le titanate de zirconate de magnésium de niobium), après un moulage à haute pression, un fringage à haute température et un haut tension élevé Polarisation du champ électrique, etc.

Les transformateurs en céramique piézoélectrique sont basés sur l'effet piézoélectrique avant et inversé. Au cours de la conversion secondaire de l'énergie électromécanique, ils sont stimulés par la transformation d'impédance dans le corps. Lorsqu'une tension alternée d'une certaine fréquence
Transformateur universel de 200 kHzest ajouté à l'extrémité d'entrée (partie de conduite) du transformateur piézoélectrique, le transformateur piézoélectrique génère des vibrations d'étirement le long de la longueur en raison de l'effet piézoélectrique inverse, et l'énergie électrique à l'extrémité d'entrée est convertie en énergie mécanique. Dans la partie de production d'énergie, en raison de la présence de vibrations longitudinales, l'énergie mécanique est convertie en énergie électrique par l'effet piézoélectrique positif, de sorte que la borne de sortie a une sortie de tension élevée.

Étant donné que l'impédance réfléchie du transformateur en céramique piézoélectrique augmente à mesure que l'impédance de charge diminue, cette caractéristique est extrêmement importante dans les applications à haute tension. Lorsque la charge est courte ou déchargée à haute tension, l'impédance d'entrée du transformateur en céramique augmente rapidement pour garantir que le transformateur et les circuits périphériques ne seront pas brûlés. Par conséquent, l'utilisation de transformateurs en céramique piézoélectrique ne nécessite pas de circuit de protection court-circuit.

Utilisation du transformateur en céramique piézoélectrique
Produits petits, minces et légers: Étant donné que les transformateurs en céramique piézoélectrique ont certaines des caractéristiques décrites ci-dessus, ils conviennent aux produits électroniques grand public alimentés par batterie, tels que les téléphones cellulaires, les ordinateurs de cahier, les ordinateurs pliants et l'enregistrement intégré VTR VTR , Pad et autres produits Système d'alimentation.

Équipement spécial qui doit être alimenté par une tension extrêmement élevée et un petit courant, comme le radar, le copieur électrostatique, le précipitateur électrostatique et d'autres systèmes d'alimentation.

Utilisé dans les systèmes auto-alimentés où les performances, la taille et le poids de la batterie sont strictement restreints, tels queTransformateur de transducteur à ultrasonsSystèmes d'entraînement de freinage piézoélectriques utilisés dans les automobiles, hélicoptères, véhicules aérospatiaux, satellites, sonar, équipement médical, etc. L'alimentation électrique de ces appareils nécessite généralement 100V ~ 1000V, ce qui est très différent de l'alimentation électrique 9V ~ 24 V de batteries ordinaires, et Le transformateur en céramique piézoélectrique peut atteindre cet indice.