
压电陶瓷变压器采用压电材料, 利用机电转换特性, 配合元件的振动部分、 发电部分电机, 进行极化设计, 由输入电压使压电片处于共振状态, 再由正压电效应, 将高应变转化成电压输出, 从而达到变压的效果。
图1为其长条片型一体化结构简图, 采用特殊压电陶瓷材料 (如改性锆钛酸铅或铌镁锆钛酸铅) ,经高压力成型、 高温烧结和高压电场极化等一系列工艺制成。
压电陶瓷变压器基于正逆压电效应, 在机电能量二次转换过程中, 通过体内阻抗变换升压。当压电变压器输入端 (驱动部分) 加入一定频率的交变电压, 由于逆压电效应, 使压电变压器产生沿长度方向的伸缩振动, 输入端的电能转换为机械能。在发电部分, 由于存在纵向振动, 通过正压电效应, 机械能转换为电能, 使输出端有高电压输出。
因压电陶瓷变压器的反射阻抗随负载阻抗的减小而增加, 这个特性在高压应用时极为重要。当负载短路或高压放电时, 陶瓷变压器的输入阻抗迅速增加, 保证变压器及外围电路不至烧毁。因此, 使用压电陶瓷变压器, 电源无需另设短路保护电路。
较之传统绕线式变压器, 压电陶瓷变压器具有以下优点:
1、 结构简单、 体积小、 功率大、 重量轻, 适应电子元器件薄型化的发展趋势;
2、 无需磁芯和铜线, 可节省金属材料;
3、 不会因短路而被烧毁, 不会被高压击穿, 不怕受潮, 不怕电磁干扰, 无噪声。能适应在潮湿、 盐雾、 冲击、 振动等各种恶劣环境下正常工作;
4、 转换率高、 升压比高、 安全性能超群;