CN1082257C - 压电变压器及采用该变压器的电压变换装置 - Google Patents

Abstract

一种压电变压器，矩形压电陶瓷片长度方向上的1/2区域被沿着厚度方向极化，在矩形压电陶瓷片的上下表面上设置初级电极，矩形压电陶瓷片所剩的1/2区域被沿着宽度方向极化，并在两个侧面上形成次级电极。在压电变压器的另一个实施例中，矩形压电陶瓷片长度方向上分别与两端相距长度的1/3的两个区域被沿着厚度方向极化，在上下表面上设置初级电极，所剩的中央区域被沿着宽度方向极化，在两个侧面上设置次级电极。

Description

压电变压器及采用该变压器的电压变换装置

本发明涉及一种供电子复印机或静电式空气清洁器等的高压直流电源以及供液晶显示器的背景照明光源的逆变电源使用的压电变压器，更具体地说涉及的是一种即使在负载阻抗不同的用途下也能适用的压电变压器以及采用该变压器的电压变换装置。

欧洲专利EP0605901 A1公开了一种具有改善了电极配置的压电变压器，其长而薄的由压电材料构成的矩形体在长度方向被分成多个驱动区域和被驱动驱域。

图1是表示已知压电变压器概略结构的透视图，在图1中，在矩形压电陶瓷片1上形成有在其厚度方向上彼此相对的电极2、3，所述电极的长度大约为矩形陶瓷片长度的一半。在矩形压电陶瓷片上远离电极2、3形成部位的另一端的端面上形成有电板4。在图1所示的已知的压电变压器中，设置了电极2、3的那一部分矩形压电陶瓷片在其厚度方向上被极化。电极4和位于电极2、3之间的部分沿其长度方向被极化。上述的极化方向如图1中的空心箭头所示。

图2表示了已知压电变压器的工作原理，其中图2A是矩形压电陶瓷片的剖视图；图2B表示矩形压电陶瓷片在与沿其长度方向振动的1波长谐振模式下振动时的位移分布；图2C表示此时的变形分布。在图2A中，电极3是接地端，一旦在电极2上施加频率与沿矩形压电陶瓷片长度方向振动的1波长谐振模式的谐振频率相等的电压，矩形压电陶瓷片就产生如图2B、2C所示的振动。此时，由于压电效应，在电极3和端面电极4之间就产生电压。

图3是压电变压器的等效电路。图3A表示的等效电路包括一个进行电气一机械变换的变换器，其初级和次级的变换比分别为A₁和A₂。图中的m，s，r分别是机械振动的等效质量、等效强度和等效电阻。此外，C_d1和C_d2分别是初级和次级的阻尼电容，R_L是负载电阻。图3B为图3A所示电路从初级看的等效电路。图3B中，等效电路的各参数为：

L＝m/A₁ ²、      C＝A₁ ²/S、     R＝r/A₁ ²

C′_d2＝(A₁ ²/A₂ ²)·C_d2

R_L′＝(A₁ ²/A₂ ²)·R_L

在图3B所示的等效电路中，当由等效串联电感L、等效串联电容C、次级阻尼电容C′_d2组成的串联的谐振频率来激励时，根据如下的(1)式，将在等效串联电感L的两端之间以及在由等效电容C和次级阻尼电容C′_d2串联而成的总电容两端之间分别产生幅度相同、相位相反的输出电压V_L和V_C。

V_L＝-V_C＝Qm·V₁···(1)

其中Qm是串联谐振回路的Q值，V₁是输入电压。

因此，压电变压器的输出电压是(1)式所示的输入电压的Qm倍的电压由等效串联电容C和次级阻尼电容C′_d2分压所得到的电压。因此，为了得到高的输出电压，就要减小如下面的(2)式所示的次级电容比γ₂：

    γ₂＝C′_d2/C···(2)

另一方面，在压电变压器接有负载电阻R_L的情况下，负载电阻R_L使实际Qm值下降，因此，当负载电阻R_L减小时，输出电压急剧下降。另外，众所周知，当负载电阻R_L与次级阻尼电容在谐振频率下的阻抗1/(ωr·C_d2)相等时压电变压器的效率最高。上述ωr是谐振时的角频率。

因此，必须根据压电变压器所使用的负载电阻的条件来求出能同时满足必要的输出电压和效率两个方面的条件。

然而，在图1和图2所示的已知压电变压器中，当组合振动的元长度模式下对压电变压器进行激励时，矩形压电陶瓷片的长宽比必须大于4倍。其结果是使次级电极3-4之间的间距变大，而阻尼电容C_d2变小。因此，采用图1所示的压电变压器，当负载电阻R_L较大时，输出电压大，效率也高；另一方面，当压电变压器的负载电阻较小时，输出电压和效率就会大幅度下降。

在图1所示的已知压电变压器中，为了增大次级阻尼电容C_d2，就必须缩短次级电极之间的距离，或增大矩形压电陶瓷片的厚度。然而，增大矩形压电陶瓷片的厚度会减小初级阻尼电容C_d1，而导致输出电压的降低。另外，减小次级电极间的距离，而又不减小矩形陶瓷片的宽度，就会产生复合振动，但是减小宽度又会减小次级阻尼电容C_d2。这样，设计的自由度就非常小。

下面，结合图4对采用图1、2所示的已知压电变压器的电压变换装置进行说明。

图4中，图1、2所示的压电变压器用附图标记31表示，32，33表示初级输入端，34表示次级输出端。晶体管35变换直流电源的电压Vc，所得到的脉冲电压提供给压电变压器31的输入端32，输入端33经电阻36接地。输出端34与整流器37、38和滤波电容39组成的整流滤波电路相连接，从该电路的输出中获得所需的直流电压。当由晶体管35变换成的脉冲电压送到初级输入端时，初级电流从输入端33经电阻36瞬时流过，以电压的方式对该电流的大小进行检测，检测出的电压经移相电路40送到晶体管放大器41，经该放大器放大之后送到晶体管35，对晶体管35的开关动作进行控制。一般说来，晶体管35的开关频率将跟随压电变压器的动作，由谐振频率予以稳定的同时，维持自激振荡。

在图4所示的电压变换装置中，先对电源电压Vc进行变换，然后送到压电变压器初级输入端中的一端32，另一个输入端33经电阻36接地。因此，加在输入端32、33之间的电压最大不会超过Vc。为了获得所需的输出电压，就必须提高电源电压Vc。

图5表示图1所示的压电变压器的效率和输出电压与负载电阻之间的关系。该压电变压器所采用的矩形压电陶瓷片的长度为40mm、宽度为10mm、厚度为1mm。由图5可知，用图1的压电陶瓷片，当负载电阻R增大时，输出电压变大；当负载电阻与压电变压器次级阻尼电容C_d2在谐振频率下的阻抗(1/(Wr·C_d2))相等时，压电变压器的效率最大。因此，根据实际使用时的负载电阻的大小，必须选择能同时满足必要的输出电压和效率两个方面所要求的条件。已知压电变压器存在如下的缺点：在输入电压一定的条件下，为了获得所需的输出电压，就必须增大矩形压电陶瓷片的尺寸，或者为了将初级电压升压而与另一个电磁变压器级联。

本发明的目的是为了克服已知压电变压器的上述缺点，提供一种压电变压器，它能适用于较小的负载电阻，通过改变矩形压电陶瓷片的尺寸和电极的尺寸，使之容易适应负载电阻在较大范围内的变化，而且能提供较大的升压比。

本发明的另一个目的是克服采用已知压电变压器的电压变换装置的缺点，提供一种采用上述本发明的压电变压器的电压变换装置，该装置即使在限定的输入电压下也能在不需采用电磁变压器的情况下获得较高的输出电压。

按照本发明所提供的一种压电变压器，包括：

一个矩形板，由压电陶瓷材料制成，具有在第一方向上的一个长度，在垂直于第一方向的第二方向上的一个厚度和在垂直于第一向和第二方向的第三方向上的一个宽度，所述矩形板以在所述第一方向彼此对置的第一和第二端面、在所述第二方向彼此对置的上下表面和在所述第三方向彼此对置的前后侧面为界，所述矩形板的第一半部沿所述第一方向从所述第一端面延伸大约所述长度一半的距离，所述矩形板其余部分的第二半部沿所述第一方向从所述第二端面延伸，所述第一半部在所述第二方向极化，所述第二半部在所述第三方向极化；

第一对对置电极，被覆在矩形板的所述第一半部的上下表面上，该第一对对置电极用作变压器的一对初级电极；和

第二对并联电极，被覆在所述第二半部的对置侧面和/或所述第二半部的至少其中一个所述上下表面和所述侧面附近，该第二对并联电极用作变压器的一对次级电极；

所述压电变压器的特征在于，所述第一对对置电极的其中之一部分被除去，以便在矩形板的所述第一半部距所述第一端面1/4所述长度的位置形成外露区，在所述外露区上形成另一个作为反馈电极的小电极。

另外，按照本发明所提供的一种采用压电变压器的电压变换装置，其特征在于，它包括：一个压电变压器，具有一对初级输入端作为所述次级输出端，并与所述一对初级输入端分隔开；和和一对次级输入端，所述变压器有一个压电振子以预定的谐振频率振荡，其一对激励输入端作为所述一对初级输入端，其另一对端子

一个脉冲发生电路，用于反复转换直流电压从而产生两个频率等于所述谐振频率但相位彼此相反的电压脉冲信号，所述两个电压脉冲分另加到所述一对初级输入端上，从而在所述一对次级输出端两端提供交流输出电压；

所述压电变压器的第一对对置电极的其中之一部分被除去，以便在一矩形板的第一半部距所述矩形板的第一端面1/4所述矩形板长度的位置形成外露区，并在所述外露区上形成另一个作为反馈电极的小电极。

图1是一种已知的压电变压器实例的透视图；

图2A-2C表示图1所示的压电变压器的工作原理；

图3A为压电变压器的等效电路，该等效电路包括一个进行电气—机械变换的变换器，其初级和次级的变换比分别是A₁和A₂；

图3B是从图3A的电路图所示的等效电路的初级来看的等效电路；

图4是一种采用已知压电变压器的电压变换装置的电路图；

图5是图1所示的压电变压器的效率和升压比与负载电阻之间的关系曲线；

图6是本发明一个实施例的压电变压器的透视图；

图7是本发明另一个实施例的压电变压器的透视图；

图8是本发明再一个实施例的压电变压器的透视图；

图9是本发明再一个实施例的压电变压器的透视图；

图10是本发明再一个实施例的压电变压器的透视图；

图11是按照本发明实施例的电压变换装置的电路图；

图12是可用于图11所示电压变换装置的另一个实施例的压电变压器的透视图，它是图1所示已知压电变压器的一个变形。

下面结合附图详细说明本发明。

图6是本发明第一个实施例的压电变压器的概略透视图。如该图所示，从矩形压电陶瓷片11一端的端面到矩形压电陶瓷片长度的1/2的整个区域上形成有沿厚度方向彼此相对的第一对向电极12，13。在所剩下的1/2区域的两侧面上形成有第二对向电极14，15。在矩形压电陶瓷片11的前半个区域上第一对向电极12，13使图6所示的矩形压电陶瓷片沿厚度方向极化；在所剩下的半个区域上，由第二对向电极14，15使矩形压电陶瓷片极化；极化的方向分别如图中的空心箭头所示。

在图6中，第一对向电极12，13用作初级电极，第二对向电极14，15用作次级电极。在矩形压电陶瓷片11的初级电极12，13上施加交流电压，该交流电压的频率与矩形压电陶瓷片11的1波长谐振模式的谐振频率相等，通过逆压电效应，使矩形陶瓷片11在其长度方向上产生谐振。此时，由于横向压电效应，在次级电极14，15之间产生输出电压。通过这样的方式，就能构成一个压电变压器。

在图6所示的压电变压器中，例如；

1)如果减小矩形压电陶瓷片的厚度，就会增大初级的阻尼电容，同时减小次级阻尼电容；相反，如果增大矩形压电陶瓷片的厚度，就会减小初级的阻尼电容，增大次级阻尼电容。

2)如果减小矩形压电陶瓷片的宽度，就会减小初级阻尼电容，增大次级阻尼电容。相反，如果增大矩形压电陶瓷片的宽度，就会增大初级阻尼电容而减小次级阻尼电容。

这样，结合具体用途，就能确定最佳设计方案。

下面的表1给出了采用如图6所示的矩形压电陶瓷片的压电变压器的特性，其中矩形压电陶瓷片的厚度为1.0mm，长度为40mm。

            表1  特性实例宽    Cd1    容量比γ1    Cd2   容量比γ2    最佳负载阻抗(mm)  (pF)                (PF)                   (kΩ)6    890      24.1      26.5     16.6          119.98   1184      22.5      21.0     23.3           85.410   1589      25.6      18.1     30.7           64.8

此外，为了便于安装设置在侧面上的第二对向电极14、15的引线，如图6中的虚线所示，最好使第二对向电极14，15的一部分延伸到矩形压电陶瓷片11的上表面(也可以是下表面)，形成引线安装部位14a，15a。另外，由于上述引线安装部位14a，15a最好位于振动的节点位置上，因此，部位14a，15a在矩形压电陶瓷片11长度方向上的位置最好与设置第二对向电极14，15的端面相距矩形压电陶瓷片11长度的1/4。

图7是本发明的压电变压器的另一个实施例的概略透视图。如图7所示，从矩形陶瓷片11的一端的端面到压电陶瓷片长度的1/2的整个区域上形成有在矩形压电陶瓷片厚度方向上彼此相对的第一对向电极12和13。在剩下的1/2区域的上下表面中的至少一个表面上形成有靠近侧面并与长度方向平行的第二对向电极14′、15′。用第一对向电极12，13使用图7所示的前半个区域沿厚度方向极化；用第二对向电极14′、15′使所剩下的半个区域沿矩形压电陶瓷片的宽度方向极化。

图7中，第一对向电极12、13用作初级电极，第二对向电极14′、15′用作次级电极。在矩形压电陶瓷片的初级电极12、13上施加交流电压，其频率与矩形压电陶瓷片的1波长谐振模式的谐振频率相等，由于逆压电效应，使矩形压电陶瓷片在其长度方向上产生谐振，此时，横向压电效应使次级电极14′、15′之间产生输出电压。这样就能构成为一个压电变压器。

因为图7的情况与图6的情况产生基本相同的作用，所以同样可以获得基本相同的效果。

图8是本发明又一个实施例的压电变压器的透视图，该实施例的压电变压器是在图7的压电变压器的基础上增加了一个用于构成自激振荡电路的反馈电极16。如图6所示，该电极的形成方式是在与矩形压电陶瓷片11端面相距其长度的1/4的位置上将第一对向电极12，13中的一个电极12的一部分去掉，然后在该部位上形成反馈电极16。

就上面的图6和图7而言，用来对压电陶瓷片进行极化的电极被用作压电变压器的电极，然而，预先把电极12、13的区域沿厚度方向极化，再把电极14，15或14′，15′的区域沿宽度方向极化，然后再设置电极12-15或12-15也能达到同样的作用和效果。

在本发明的压电变压器中，可以使各初级电极和次级电极的尺寸在一定范围内变化，即以振动节点为中心相距1/2波长的长度的60％-80％的范围内变化，在该范围内能高效率地激励起横向压电效应的振动，从而进一步扩大最佳负载阻抗的范围。

更具体地说，第一对向电极的中心点最好位于与矩形压电陶瓷片设置有电极12，13的一端端面相距矩形压电陶瓷长度的1/4的位置上(图6中的a)，电极12，13的长度最好为矩形压电陶瓷片长度的3/10-4/10(图6中的b)。第二对向电极14，15或14′，15′的中心点最好与矩形压电陶瓷片11的另一端面相距矩形压电陶瓷片长度的1/4，其长度最好为矩形压电陶瓷片长度的3/10-4/10。

图9是本发明再一个实施例的压电变压器的概略透视图，如图9所示，分别从矩形压电陶瓷片11的两端端面到矩形压电陶瓷片11长度的1/3的两个区域的两个面上分别形成有在厚度方向彼此相对的第一对向电极12、13和第二对向电极12′，13′。在所剩下的中央区域的两侧面上形成有彼此相对的第三对向电极14、15，图9所示的矩形压电陶瓷片11的两端的1/3区域上由第一对向电极12、13和第二对向电极12′、13′沿厚度方向使之极化；而第三对向电极14、15沿宽度方向使剩下的中央区域极化。极化方向如图9的空心箭头所示。

在图9中，第一对向电极12、13和第二对向电极12′、13′分别相互连接起来，用作初级电极，第三对向电极14，15被用作次级电极。一旦在初级电极12、13之间以及12′、13′之间加上交流电压，而电压的频率等于波长为矩形压电陶瓷片11长度的2/3的谐振模式的谐振频率，由于逆压电效应，使矩形压电陶瓷片11在其长度方向上产生谐振，此时，由于横向压电效应，在次级电极14，15之间产生输出电压，由此而构成压电变压器。

下面说明该实施例的压电变压器的原理。

当用波长为矩形压电陶瓷片长度的2/3的谐振频率驱动时，矩形压电陶瓷片11的中央位置以及与两端面相距1/6长度的位置成为振动的节点。因此，可以在成为节点的位置支持并装设引线端子。此外，由于两端的第一对向电极12、13和第二对向电极12′，13′部位的变形分布包括变形符号都是相同的，因此，当将它们并联起来激励时，在同样的驱动电压下就能获得2倍的驱动力。这样，就能获得2倍的输出，实现高的升压比，对图9所示的压电变压器来说，例如：

1)如果减小矩形压电陶瓷片的厚度，就会增大初级阻尼电容，同时减小次级阻尼电容。相反，如果增大矩形压电陶瓷片的厚度，就会减小初级阻尼电容而增大次级阻尼电容。

2.如果减小矩形压电陶瓷片的宽度，就会减小初级阻尼电容，而增大次级阻尼电容。相反，如果增大矩形压电陶瓷片的宽度，就会增大初级阻尼电容而减小次级阻尼电容。

这样，结合具体用途就能确定最佳设计方案。

3)如果第一对向电极12，13和第二对向电电极12′，13′施加同样的输入电压，由于比仅用第一对向电极时的驱动力增大了一倍，从而能获得更高的升压比。

此外，为了便于安装设置在侧面上的第三对向电极14、15的引线，如图9的虚线所示，也可以使第三对向电极14，15的一部分延伸到矩形压电陶瓷片11的上表面(下表面也可以)，形成引线安装部位14a，15a。另外，这一对引线安装部位14a，15a最好位于振动的节点位置上，因此，部位14a，15a，最好位于沿宽度方向极化的中央区域的沿矩形压电陶瓷片11长度方向的中心位置，即位于矩形压电陶瓷片11长度的1/2的位置上。

图10是本发明的再一个实施例的压电变压器的概略透视图，图10中，分别从压电陶瓷片11的两端端面到矩形压电陶瓷片长度1/3的两个区域的几乎整个表面上分别形成有在厚度方向彼此相对的第一对向电极12，13和第二对向电极12′、13′。其余的中央区域的上下两个表面中的至少一个表面上，在其两侧附近形成与长度方向平行的第三对向电极14′，15′。图10中所示的矩形压电陶瓷片11在两侧的两个区域上分别用第一对向电极12，13和第二对向电极12′，13′沿厚度方向极化；剩余的中央区域用第三对向电极14′，15′沿宽度方向予以极化。在图10中，第一对向电极12，13以及第二对向电极12′，13′分别相互连接起来用作初级电极，第三对向电极14′，15′被用作次级电极。如果在初级电极12，13之间以及12′，13′之间施加一个交流电压，该电压的频率与矩形压电陶瓷片11的1波长谐振模式的谐振频率几乎相等，由于逆压电效应，会使矩形压电陶瓷片11在其长度方向上产生谐振，此时，由于横向压电效应，在次级电极14′，15′之间产生输出电压。基于上述原理，就能够构成压电变压器。

因为和图9所示的压电变压器具有基本上相同的功能，所以图10的情况下同样可以产生相同的效果。

就图9和图10而言，用于对压电陶瓷片进行极化的电极被用作压电变压器的电极，然而，预先把电极12，13的区域以及12′，13′的区域沿厚度方向极化，电极14，15或14′，15′所对向的区域也预先沿宽度方向极化，然后再设置电极12-l5或12-15′也能达到同样的作用和效果。

在本发明的压电变压器中，可以使各初级电极和次级电极的尺寸在一定的范围内变化，即以振动节点为中心，相距1/2波长的60％-80％的范围以变化，在该范围内能够高效率地激励起横向压电效应的振动，从而进一步扩大最佳负载阻抗的范围。

更具体地说，第一对向电极12，13和第二对向电极12′，13′的中心点最好位于与矩形压电陶瓷片的设置了电极12，13和电极12′，13′的各自的端面相距矩形压电陶瓷片长度的1/6的位置上(图9中的a)，电极12，13和电极12′，13′的长度最好为矩形压电陶瓷片长度的3/15-8/15(图9中的b)。第三对向电极14，15或者14′，15′的中心点最好位于与矩形压电陶瓷片的一侧端面相距矩形压电陶瓷片长度的1/2位置(即中心位置)上，其长度最好为矩形压电陶瓷片长度的3/15-8/15。

图11是本发明的电压变换装置的一个实施例的电路图，其中采用了图6所示的压电变压器。在图11中，21表示压电变压器，22a，22b表示初级端子，23a，23b表示次级端子。24是脉冲发生电路，采用由两个晶体三极管构成的开关电路对直流电压Vc进行变换，来产生两个相位相反的脉冲电压。上述各脉冲电压的幅度为Vc，其频率与压电变压器21的谐振频率相等，上述两个相位相反的脉冲电压分别加在压电变压器21的初级端子22a、22b上。在压电变压器21的次级端子23a，23b之间接有相串联的负载电阻25和分压电阻26，端子23b接地。由分压电阻26检出的电压通过移相电路27送到放大器28。放大器28的输出送到脉冲发生电路24的控制输入端29。

脉冲发生电路24包括一个具有控制输入端29的触发器241，该触发器的两个输出端保持有两个相位相反的信号Q、 Q，当输入端输入一个高电平信号时，上述两输出端就会翻转该信号的电平。将相位相反的信号Q、 Q送到晶体三极管开关电路242和243，控制这两个开关电路的导通和截止，即分别通断直流电压Vc。

在图11所示的电压变换装置中，由于压电变压器21的输入端子22a，22b处于浮动接地状态下与脉冲发生器24相连接，当加上由脉冲发生电路24产生的相位相反的脉冲电压时，初级输入端22a、22b之间的实际脉冲电压是Vc的两倍，因此，压电变压器的实际升压比同样增大到两倍。

次级输出端23a、23b所产生的输出电压的一部分由与负载电阻25相串接的分压电阻26分压检测到，移相电路27对上述所检测要的电压的相位进行调整，然后经放大器28放大，送到控制输入端29，用以控制触发器241，控制开关周期。这样，由脉冲发生电路24、压电变压器21、分压电阻26、移相电路27、放大器28和控制输入端29构成了一个自激振荡电路。因此，即使负载和环境条件发生变化时，也能跟踪压电变压器21的谐振频率，使稳定的自激振荡得以继续，从而能稳定地提供预定的电压。

在图11所示的实施例中，压电变压器21的次级为负载提供的是交流输出，如果需要为负载提供直流输出的话，可以把图11中的25、26作为分压电阻，在分压电阻25、26所构成的串联电路的两端接上如图4所示的由元件37、38、39构成的整流滤波电路，并在电容器39的两端连接直流负载。图12是供本发明的电压变换装置用的压电变压器的再一个实施例的透视图。该压电变压器与图1所示的已知压电变压器相似，但不同的是不仅仅用初级电极3作为接地电极，而是同时采用与上述电极3相接近的电极3′来作为次级接地电视极。这样的压电变压器具有和图6所示的压电变压器相同的初级输入端22a，22b和次级输出端23a，23b，从而能实现直流隔离。

与图11所示的相同，将初级输入端22a，22b和次级输出端23a、23b与脉冲发生电路24，负载25，分压电阻26相接，同样能提供一种具有较高升压比和稳定输出的电压变换装置。

在附图11中，脉冲发生电路24的两个晶体三极管构成的开关电路242，243所采用的是PNP型或NPN型的晶体三极管，但无疑也可以混合采用这两类晶体三极管以及采用各种不同的电路结构。此外，也可以采用不同于图6、12所示的压电变压器，只要分别具有初级输入端和次级输出端，并使初级和次级之间实现直流隔离即可。一般说来，由于如图6-10和图12所示的压电变压器的电极结构简单，而更受欢迎。

如上所述，采用本发明，在矩形压电陶瓷片的长度一定(即谐振频率一定)的情况下，通过改变其宽度、厚度及电极尺寸，就有可能在较大的范围内改变初级和次级的阻尼电容。因此，对于负载电阻范围较宽的应用场合来说，能够有效地获得所需的电压输出，并使得压电变压器具有较高的升压比，因而具有显著的使用效果。

另外，采用本发明的电压变换装置，由于使压电变压器的输入电压几乎增大了一倍，因而使升压比也增大一倍。因此，即使对于其负载阻抗在数十KΩ—数百KΩ之间变化的诸如供液晶背景照明用的冷阴极管来说，不论是用作升压电磁变压器还是用作高压直流电源，都能有效地提供所需的输出电压。

Claims (10)

1.一种压电变压器，包括：

一个矩形板，由压电陶瓷材料制成，具有在第一方向上的一个长度，在垂直于第一方向的第二方向上的一个厚度和在垂直于第一向和第二方向的第三方向上的一个宽度，所述矩形板以在所述第一方向彼此对置的第一和第二端面、在所述第二方向彼此对置的上下表面和在所述第三方向彼此对置的前后侧面为界，所述矩形板的第一半部沿所述第一方向从所述第一端面延伸大约所述长度一半的距离，所述矩形板其余部分的第二半部沿所述第一方向从所述第二端面延伸，所述第一半部在所述第二方向极化，所述第二半部在所述第三方向极化；

第一对对置电极，被覆在矩形板的所述第一半部的上下表面上，该第一对对置电极用作变压器的一对初级电极；和

第二对并联电极，被覆在所述第二半部的对置侧面和/或所述第二半部的至少其中一个所述上下表面和所述侧面附近，该第二对并联电极用作变压器的一对次级电极；

所述压电变压器的特征在于，所述第一对对置电极的其中之一部分被除去，以便在矩形板的所述第一半部距所述第一端面1/4所述长度的位置形成外露区，在所述外露区上形成另一个作为反馈电极的小电极。

2.如权利要求1所述的压电变压器，其特征在于，所述第二对并联电极被覆在所述对置侧面上，且分别具有延伸部分在距所述第二端面1/4所述长度的位置延伸到矩形板的所述第二半部的所述上表面和/或下表面上，所述延伸部分用来连接那里的引线。

3.如权利要求1所述的压电变压器，其特征在于，所述第一对对置电极在所述第一方向的尺寸为所述长度的0.3至0.4，且从距所述矩形板所述第一端面1/4所述长度的位置沿所述第一方向上的反方向延伸，所述第二对并联电极在所述第一方向的尺寸为矩形板所述长度的0.3至0.4，且从距所述矩形板的所述第二端面1/4所述长度的位置沿第一方向上的反方向延伸。

4.一种电压变换装置，其特征在于，它包括：

一个压电变压器，具有一对初级输入端和一对次级输入端，所述变压器有一个压电振子以预定的谐振频率振荡，其一对激励输入端作为所述一对初级输入端，其另一对端子作为所述次级输出端，并与所述一对初级输入端分隔开；和

一个脉冲发生电路，用于反复转换直流电压从而产生两个频率等于所述谐振频率但相位彼此相反的电压脉冲信号，所述两个电压脉冲分另加到所述一对初级输入端上，从而在所述一对次级输出端两端提供交流输出电压；

所述压电变压器的第一对对置电极的其中之一部分被除去，以便在一矩形板的第一半部距所述矩形板的第一端面1/4所述矩形板长度的位置形成外露区，并在所述外露区上形成另一个作为反馈电极的小电极。

5.如权利要求4所述的电压变换装置，其特征在于，它还包括：

一个分压器，耦合到所述一对次级输出端上，用于检测所述交流输出电压的一部分，从而产生经检测的电压；和

一个移相器，接所述分压器，用于调节所述经检测电压的相位，从而产生相位调节过的信号；

其中所述脉冲发生电路有一个控制端，用于接收控制转换频率的控制信号，所述相位调节过的信号加到所述控制端上以稳定所述转换频率。

6.如权利要求5所述的电压变换装置，其特征在于，它还包括一个与所述一对次级输出端连接的整流滤波电路，用于产生预定电压的直流输出。

7 如权利要求4所述的电压变换装置，其特征在于，所述压电变压器有一个压电陶瓷材料制成的矩形板，矩形板的长度方向为第一方向，矩形板的厚度方向为垂直于第一方向的第二方向，矩形板的宽度方向为垂直于第一方向和第二方向的第三方向，所述矩形板以在所述第一方向彼此对置的第一和第二端面、在所述第二方向彼此对置的上下表面和在所述第三方向彼此对置前后侧为界，所述矩形板的第一半部沿所述第一方向从所述第一端面延伸大约所述长度一半的距离，所述矩形板其余部分的第二半部沿所述第一方向从所述第二端面延伸，所述第一半部在所述第二方向极化，所述第二半部在所述第三方向极化；

第一对对置电极，被覆在矩形板所述第一半部的上下表面上，该第一对对置电极用作变压器的一对初级电极；和

第二对并联电极，被覆在所述第二部分对置侧面和/或所述第二部分的至少其中一个所述上下表面和所述侧面附近，该第二对并联电极用作变压器的一对次级电极。

8.如权利要求7所述的电压变换装置，其特征在于，所述第二对并联电极被覆在所述对置侧面上，且分别具有延伸部分在距所述第二端1/4所述长度的位置延伸到矩形板所述第二半部的所述上表面和/或下表面上，所述延伸部分用来连接那里的引线。

9.如权利要求7所述的电压变换装置，其特征在于，所述第一对对置电极沿所述第一方向从距所述矩形板的所述第一端面1/4所述长度的位置延伸，所述第二对并联电极沿所述第一方向从距所述矩形板的所述第二端面1/4所述长度的位置延伸。

10.如权利要求4所述的电压变换装置，其特征在于，所述压电变压器包括：一个矩形板，由压电陶瓷材料制成，其长度方向为第一方向，其厚度方向为垂直于第一方向的第二方向，其宽度方向为垂直于第一方向和第二方向的第三方向，所述矩形板以在所述第一方向彼此对置的第一和第二端面、在所述第二方向彼此对置的上下表面和在所述第三方向彼此对置的前后侧面为界，所述矩形板的第一部分沿所述第一方向从所述矩形板的第一端面延伸大约1/3所述长度的距离，所述矩形板的第二部分沿所述第一方向从所述矩形板的第二面延伸大约1/3所述长度的距离，所述矩形板的第三部分即所述矩形板的其余部分沿所述第一方向在所述第一部分与所述第二部分之间延伸，所述第一部分和所述第二部分在所述第二方向极化，所述第三部分在所述第三方向极化；

第一对对置电极，被覆在矩形板所述第一部分的上下表面上；

第二对对置电极，被覆在矩形板所述第二部分的上下表面上；

所述第一对和所述第二对对置电极分别彼此连接，用作变压器的一对初级电极；和

第三对对置电极，被覆在所述第三部分的对置侧面和/或所述第三部分的至少其中之一所述上下表面上但在所述对置侧面的附近，用作变压器的一对次级电极。

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