JP3365248B2 - Piezoelectric transformer and power conversion device using the same - Google Patents

Piezoelectric transformer and power conversion device using the same

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JP3365248B2
JP3365248B2 JP09967897A JP9967897A JP3365248B2 JP 3365248 B2 JP3365248 B2 JP 3365248B2 JP 09967897 A JP09967897 A JP 09967897A JP 9967897 A JP9967897 A JP 9967897A JP 3365248 B2 JP3365248 B2 JP 3365248B2
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康生 下田
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば液晶ディス
プレイのバックライト用インバータやDC−DCコンバ
ータなどの電力変換装置及びこれに用いられる圧電トラ
ンスに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power converter such as an inverter for a backlight of a liquid crystal display or a DC-DC converter, and a piezoelectric transformer used for the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、液晶ディスプレイにあっては液
晶自身が発光しないことから液晶表示体の背面や側面に
冷陰極管等の放電管を配置するバックライト方式が主流
となっている。この放電管を駆動するためには、これ自
体の長さや直径にもよるが数100ボルト以上の交流高
電圧が要求される。この交流高電圧を発生させる方法と
して圧電トランスを用いたインバータが特開平5−11
4492号公報に示されている。圧電トランスは、巻線
が不要なことから構造が非常に簡素となり、小型・薄型
化、低コスト化が可能である。この圧電トランスの原理
と特徴は学献社発行の専門誌[エレクトロニク・セラミ
クス]1971年7月号の[圧電トランスの特性とその
応用]に示されている。
2. Description of the Related Art Generally, in a liquid crystal display, since the liquid crystal itself does not emit light, a backlight system in which a discharge tube such as a cold cathode tube is arranged on the back surface or side surface of the liquid crystal display is predominant. In order to drive this discharge tube, an AC high voltage of several hundreds of volts or more is required, depending on the length and diameter of the discharge tube itself. An inverter using a piezoelectric transformer is known as a method for generating this AC high voltage.
It is shown in Japanese Patent No. 4492. The structure of the piezoelectric transformer is extremely simple because it does not require windings, and it is possible to reduce the size, thickness, and cost. The principle and characteristics of this piezoelectric transformer are shown in "Piezoelectric transformer characteristics and its application" in the July 1971 issue of a specialized magazine [Electronic Ceramics] published by Gakudensha.

【0003】1956年に米国のC.A.Rosenが
発表したローゼン型圧電トランスを図10に示す。図1
0を参照してこのローゼン型圧電トランスの構成を説明
すると、2は例えばチタン酸ジルコン酸鉛系(PZT)
よりなる板状の圧電セラミック素子であり、このセラミ
ック素子の図中左半分の上下面に例えば銀焼付けなどに
より設けられた入力電極4、6の対を形成し、右側端面
にも同様な方法で出力電極8を形成する。そして、セラ
ミック素子2の左半分の駆動部は厚み方向に、右半分の
発電部は長さ方向にそれぞれ矢印に示すように分極処理
を施す。
In 1956, C. A. The Rosen type piezoelectric transformer announced by Rosen is shown in FIG. Figure 1
The structure of this Rosen type piezoelectric transformer will be described with reference to 0, and 2 is, for example, lead zirconate titanate (PZT) system.
This is a plate-shaped piezoelectric ceramic element consisting of a pair of input electrodes 4 and 6 provided by, for example, silver baking on the upper and lower surfaces of the left half of this ceramic element in the figure, and on the right end surface in the same manner. The output electrode 8 is formed. Then, the left half drive section of the ceramic element 2 is polarized in the thickness direction, and the right half power generation section is polarized in the length direction as indicated by arrows.

【0004】このように形成された圧電トランスにおい
て、入力電極4、6間に交流電圧源10よりセラミック
素子2の長さ方向の共振周波数と略同じ周波数の交流電
圧を印加するとこのセラミック素子2は長さ方向に強い
機械振動を生じ、これにより右半分の発電部では圧電効
果により電荷が発生し、出力電極8と入力電極の一方、
例えば入力電極6との間に出力電圧Voが生ずる。この
セラミック素子2の振動モードには図11(A)に示す
ように、長さ方向に半波長で共振する半波長モード(図
中ではλ/2モード)と、図11(B)に示すように一
波長で共振する全波長モード(図中ではλモード)の2
つがある。この圧電トランスの外形寸法は周波数に反比
例するため、小型にするためには駆動周波数をできるだ
け高くする必要がある。
In the piezoelectric transformer thus formed, when an AC voltage having a frequency substantially the same as the resonance frequency in the longitudinal direction of the ceramic element 2 is applied from the AC voltage source 10 between the input electrodes 4 and 6, the ceramic element 2 will be A strong mechanical vibration is generated in the length direction, and as a result, electric charges are generated by the piezoelectric effect in the power generation section in the right half, and one of the output electrode 8 and the input electrode,
For example, the output voltage Vo is generated between the input electrode 6 and the input electrode 6. As shown in FIG. 11 (A), the vibration modes of this ceramic element 2 are a half-wavelength mode (λ / 2 mode in the figure) that resonates at a half-wavelength in the length direction, and a vibration mode as shown in FIG. 11 (B). 2 of all wavelength modes (λ mode in the figure) that resonate at one wavelength
There is one. Since the external dimensions of this piezoelectric transformer are inversely proportional to the frequency, it is necessary to raise the drive frequency as high as possible in order to reduce the size.

【0005】しかし、周波数が高すぎると液晶表示体の
バックライトでは放電管や配線などからの浮遊容量を介
して周辺部に高周波電流が流れてしまい、放電管には十
分な管電流が流れなくなって効率が低下する。このた
め、駆動用の高周波電圧の駆動周波数をできるだけ低く
する必要がある。このような液晶表示体のバックライト
用インバータでは装置の小型化のためにできるだけ周波
数を低くする必要があり、同じ長さ寸法であれば、半波
長モードの圧電トランス素子の共振周波数は全波長モー
ドの半分となるため有利である。このため、昇圧比は全
波長モード程には高くないが、装置の小型化の強い要請
により半波長モードのトランスが検討され、使用されつ
つある。
However, if the frequency is too high, in the backlight of the liquid crystal display, a high frequency current will flow to the peripheral portion via stray capacitance from the discharge tube or wiring, and a sufficient tube current will not flow to the discharge tube. Efficiency decreases. Therefore, it is necessary to reduce the driving frequency of the driving high-frequency voltage as much as possible. In such a liquid crystal display backlight inverter, it is necessary to lower the frequency as much as possible in order to miniaturize the device, and if the length is the same, the resonance frequency of the half-wavelength mode piezoelectric transformer element is the full-wavelength mode. It is advantageous because it becomes half of that. For this reason, the step-up ratio is not as high as that of the full-wavelength mode, but a half-wavelength mode transformer is being studied and used due to a strong demand for downsizing of the device.

【0006】この圧電トランスを使った電力変換回路の
例を図12に示し、この回路の圧電トランス12の出力
電圧Voと駆動電圧V3の波形を図13に示す。インダ
クタンス手段14のインダクタンスとスイッチ手段とし
てのMOSFET16の出力静電容量、圧電トランス1
2の入力静電容量による共振により、圧電トランス12
の駆動電圧V3は図13のように半波正弦波状となるた
め、MOSFET16のスイッチング損失が少なくな
る。尚、符号18は駆動・発振部である。このような半
波正弦波においては、基本波に対して二次高調波が比較
的多く含まれているため、圧電トランス12は基本波と
二次高調波の2つの周波数成分で主に駆動される。この
場合、駆動周波数が圧電トランス12の半波長モード共
振周波数に略等しければ、駆動電圧V3の二次高調波は
全波長モード共振周波数に略等しくなり、圧電トランス
12には2つの振動モードが混在する。このため圧電ト
ランス12の出力電圧Voは図13のように2つの振動
モードが合成されて歪波となる。液晶表示体のバックラ
イトに用いられる冷陰極管は、歪みの大きい波形で駆動
されると効率が低下すると同時に、日刊工業新聞社発行
の専門誌[電子技術]1994年6月号の49ページに
述べられているように寿命が短くなる。
An example of a power conversion circuit using this piezoelectric transformer is shown in FIG. 12, and the waveforms of the output voltage Vo and the drive voltage V3 of the piezoelectric transformer 12 of this circuit are shown in FIG. The inductance of the inductance means 14 and the output capacitance of the MOSFET 16 as the switch means, the piezoelectric transformer 1
By the resonance due to the input capacitance of 2, the piezoelectric transformer 12
Since the drive voltage V3 has a half-wave sinusoidal waveform as shown in FIG. 13, the switching loss of the MOSFET 16 is reduced. Reference numeral 18 is a drive / oscillation unit. Since such a half-wave sine wave contains a relatively large amount of second-order harmonics with respect to the fundamental wave, the piezoelectric transformer 12 is mainly driven by two frequency components of the fundamental wave and the second-order harmonic wave. It In this case, if the drive frequency is approximately equal to the half-wavelength mode resonance frequency of the piezoelectric transformer 12, the second harmonic of the drive voltage V3 becomes substantially equal to the full-wavelength mode resonance frequency, and the piezoelectric transformer 12 has two vibration modes. To do. Therefore, the output voltage Vo of the piezoelectric transformer 12 becomes a distorted wave by combining the two vibration modes as shown in FIG. The efficiency of cold-cathode tubes used for backlights of liquid crystal displays decreases when they are driven by waveforms with large distortion, and at the same time, see page 49 of the June 1994 issue of the electronic magazine, Nikkan Kogyo Shimbun. As mentioned, the life is shortened.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】そこで、上記問題点を
解決するために、本出願人は、先の出願(特願平7−1
70662号)において、圧電セラミック素子の長さ方
向の一方を駆動部とし、他方を発電部として構成したロ
ーゼン型と異なり、圧電セラミック素子の長さ方向の中
央部を駆動部とし、この両側を発電部として形成した半
波長モードの中央部駆動型の圧電トランスを提案した。
この中央部駆動型の圧電トランスによれば、駆動電圧が
半波正弦波のような歪波の場合であっても、1/2波長
(λ/2)の偶数倍の振動モードが効果的に相殺される
ので第2高調波であるλモードの振動がほとんどなくな
り、出力電圧の歪をかなり抑制することができた。
Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the applicant of the present invention has filed a prior application (Japanese Patent Application No. 7-1
No. 70662), unlike the Rosen type in which one of the lengthwise directions of the piezoelectric ceramic element is used as a drive unit and the other is used as a power generation unit, the central portion in the lengthwise direction of the piezoelectric ceramic element is used as a drive unit and both sides generate power. We proposed a half-wavelength mode central drive type piezoelectric transformer.
According to this central portion drive type piezoelectric transformer, even if the drive voltage is a distorted wave such as a half-wave sine wave, the vibration mode of an even multiple of 1/2 wavelength (λ / 2) is effective. Since they cancel each other out, the vibration of the λ mode, which is the second harmonic, is almost eliminated, and the distortion of the output voltage can be considerably suppressed.

【0008】ところで、放電管の調光は、放電管の放電
特性に鑑みて、共振周波数frから、例えば+5〜+1
0%の範囲内で駆動電圧の周波数を変化させて発光量を
変えることによって行なっているが、上記中央部駆動型
の圧電トランスにあっては、調光途中において電力効率
が大幅に低下する周波数帯域が存在するという問題点が
新たに見出された。図14はこの状態を示すグラフであ
り、共振周波数frとこれより10%だけ周波数の高い
(1+0.1)frとの間で電力効率の激しい落ち込み
が存在している。この現象が発生する理由は、圧電セラ
ミック素子は、長さ方向の振動モードのみならず、実際
には幅方向および厚み方向にも振動モードを有している
ことから、これらの振動が複雑に結合して上記電力効率
低下現象が生ずるものと思われる。
The dimming of the discharge tube is, for example, +5 to +1 from the resonance frequency fr in view of the discharge characteristics of the discharge tube.
This is done by changing the frequency of the drive voltage within the range of 0% to change the amount of light emission. In the central drive type piezoelectric transformer, the frequency at which the power efficiency drops significantly during dimming. A new problem has been found that the bandwidth exists. FIG. 14 is a graph showing this state, and there is a drastic drop in power efficiency between the resonance frequency fr and (1 + 0.1) fr, which is higher by 10% than the resonance frequency fr. The reason why this phenomenon occurs is that the piezoelectric ceramic element has not only vibration modes in the length direction but also vibration modes in the width direction and the thickness direction. Then, it is considered that the above-mentioned phenomenon of reduction in power efficiency occurs.

【0009】このような現象を回避するために、圧電セ
ラミック素子の最適寸法を圧電体素子の長さLと幅Wと
の比L/Wで規定する試みも行なわれている。例えば
[圧電セラミックスとその応用]の第164頁(監修
電子材料工業会 電波新聞社昭和49年4月発行)、N
IKKEI ELECTORONICS(1994年1
1月7日発行)の第148頁及び特開平8−32134
号公報等に提案されているが、これらは全てローゼン型
の圧電トランスに関してであり、これらの値を長さ方向
の振動モードが異なる中央部駆動型の圧電トランスに適
用することはできない。本発明は、以上のような問題点
に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものであ
る。本発明の目的は、圧電体の寸法を最適化することに
より長さ方向と幅方向の振動の結合を排除して効率を大
幅に向上させることができる圧電トランス及びこれを用
いた電力変換装置を提供することにある。
In order to avoid such a phenomenon, attempts have been made to define the optimum dimension of the piezoelectric ceramic element by the ratio L / W of the length L and the width W of the piezoelectric element. For example, page 164 of [Piezoelectric ceramics and its applications] (edited by
Electronic Materials Manufacturers Association Denpa Shimbun, April 1974), N
IKKEI ELECTRONICICS (1994 1
Pp. 148, issued Jan. 7, and JP-A-8-32134.
Although all of them are related to the Rosen type piezoelectric transformer, these values cannot be applied to the central portion drive type piezoelectric transformer having different vibration modes in the length direction. The present invention has been made to pay attention to the above problems and to solve them effectively. It is an object of the present invention to provide a piezoelectric transformer and a power conversion device using the same that can optimize the size of a piezoelectric body to eliminate the coupling of vibrations in the length direction and the width direction and greatly improve the efficiency. To provide.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、圧電体の中央部にこれを挟むようにし
て一対の入力電極を配置して駆動部を形成すると共に、
前記圧電体の両端に出力電極を配置して前記駆動部の両
側に発電部を形成するようにした圧電トランスにおい
て、前記圧電体の長さLと幅Wとの比L/Wは、3.1
0〜3.76,4.10〜4.77,5.10〜5.7
8,6.10〜6.79,7.11〜7.79の範囲内
に設定され、前記一対の入力電極に入力電圧を印加する
と共に、前記両出力電極が互いに接続されて該出力電極
と前記いずれか1つの入力電極との間で出力電圧を得る
ように構成したものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is designed so that a piezoelectric body is sandwiched between them.
And a pair of input electrodes are arranged to form a drive section,
Output electrodes are arranged at both ends of the piezoelectric body so that both ends of the drive unit are
In the piezoelectric transformer in which the power generation unit is formed on the side, the ratio L / W between the length L and the width W of the piezoelectric body is 3.1.
0-3.76, 4.10-4.77, 5.10-5.7
It is set within the range of 8, 6.10 to 6.79, 7.11 to 7.79, and an input voltage is applied to the pair of input electrodes.
And the output electrodes are connected to each other
And an output voltage between any one of the input electrodes .

【0011】このように構成することにより、圧電体の
長さ方向の振動とその幅方向の振動が結合することがな
くなり、出力を効率的に取り出すことが可能となる。こ
の圧電体は、半波長モードで駆動され、その駆動電圧の
周波数は圧電体の長さに反比例することから、圧電体の
長さは、浮遊容量に漏れる高周波電流の発生を抑制でき
る実用上の周波数、例えば110kHz〜50kHz内
に押さえ込むために15mm〜34mm程度の範囲内に
設定する。このような圧電体は、単板でも良いが特に非
常に薄い圧電体シートと内部電極とを交互に積層させた
積層型として構成することにより十分に大きな昇圧が可
能となる。また、このような圧電トランスを有する電力
変換装置により、例えば冷陰極管等を効率的に点灯する
ことが可能となる。
With this structure, the vibration of the piezoelectric body in the length direction and the vibration of the piezoelectric body in the width direction are not coupled, and the output can be efficiently extracted. This piezoelectric body is driven in a half-wavelength mode, and the frequency of the driving voltage is inversely proportional to the length of the piezoelectric body. Therefore, the length of the piezoelectric body can suppress the generation of high-frequency current leaking to the stray capacitance. The frequency is set within a range of about 15 mm to 34 mm in order to hold the frequency within, for example, 110 kHz to 50 kHz. Such a piezoelectric body may be a single plate, but particularly if it is configured as a laminated type in which a very thin piezoelectric sheet and internal electrodes are alternately laminated, a sufficiently large boost can be achieved. Further, the power conversion device having such a piezoelectric transformer can efficiently light, for example, a cold cathode tube or the like.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る圧電トラン
ス及びこれを用いた電力変換装置の一実施例を添付図面
に基づいて詳述する。図1は本発明に係る圧電トランス
の動作原理を示す斜視図、図2は本発明に係る圧電トラ
ンスを示す斜視図、図3は図2に示す圧電トランスの断
面図である。図示するようにこの圧電トランス20は、
例えばPb(Zr,Ti)O3 組成のいわゆるPZTな
どの圧電セラミックよりなる直方体状の圧電体22を有
しており、この圧電体22の長さ方向の略中央部の両面
に入力電極24、26を形成して駆動部28とし、圧電
体22の長さ方向の両端面に出力電極30、32を形成
して駆動部28の両側を発電部34、34としている。
駆動部28の圧電体はこの厚み方向に矢印に示すように
分極処理され、また、この両側の発電部34、34の圧
電体は矢印に示すようにそれぞれ端部から中央部に向か
う方向に分極処理されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a piezoelectric transformer and a power conversion device using the same according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. 1 is a perspective view showing the operating principle of the piezoelectric transformer according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing the piezoelectric transformer according to the present invention, and FIG. 3 is a sectional view of the piezoelectric transformer shown in FIG. As shown in the figure, this piezoelectric transformer 20 is
For example, a rectangular parallelepiped piezoelectric body 22 made of a piezoelectric ceramic such as so-called PZT having a composition of Pb (Zr, Ti) O 3 is provided. 26 is formed as a drive unit 28, and output electrodes 30 and 32 are formed on both end surfaces of the piezoelectric body 22 in the lengthwise direction to form power generation units 34 and 34 on both sides of the drive unit 28.
The piezoelectric body of the drive unit 28 is polarized in the thickness direction as shown by the arrow, and the piezoelectric bodies of the power generation units 34, 34 on both sides are polarized in the direction from the end to the center as shown by the arrow. Is being processed.

【0013】ここで圧電体22の長さLとこの幅Wとの
比L/Wは、3.10〜3.76,4.10〜4.7
7,5.10〜5.78,6.10〜6.79,7.1
1〜7.79の範囲内に設定し、後述するようにして実
用周波数帯域における電力効率の落ち込みを防止してい
る。すなわち、上記比率以外の部分の寸法比では、電力
効率が大幅に低下する周波数帯域が存在することにな
る。この場合は、圧電体22の厚みTは、図示例では説
明上かなり大きく記載しているが、実際には、上記長さ
Lよりも1桁以上小さく設定されている。また、圧電体
22の長さLと駆動部28の長さL1の比L1/Lは、
0.3〜0.6程度の範囲内に設定するのがよい。この
ように形成された圧電トランス20において、入力電極
24、26間に交流電源36より圧電体22の長さ方向
の共振周波数と略同じ周波数の駆動電圧V1を印加する
ようになっている。この場合、圧電体22の長さ方向の
略中心部が支持固定され、半波長(λ/2)モードで振
動させる。この時、圧電体22の駆動部28は、長さ方
向に強い機械振動を生じ、これにより、両側の発電部3
4、34には圧電効果により電荷が発生し、出力電極3
0、32と入力電極の一方、例えば入力電極26との間
に出力電圧Voが生ずることになる。
Here, the ratio L / W between the length L of the piezoelectric body 22 and this width W is 3.10 to 3.76, 4.10 to 4.7.
7, 5.10-5.78, 6.10-6.79, 7.1
It is set within the range of 1 to 7.79 to prevent a drop in power efficiency in a practical frequency band as described later. That is, in the dimensional ratios other than the above ratio, there is a frequency band in which the power efficiency is significantly reduced. In this case, the thickness T of the piezoelectric body 22 is described as being considerably large in the illustrated example, but actually, it is set to be smaller than the length L by one digit or more. Further, the ratio L1 / L of the length L of the piezoelectric body 22 and the length L1 of the drive unit 28 is
It is preferable to set it within the range of about 0.3 to 0.6. In the piezoelectric transformer 20 thus formed, the driving voltage V1 having a frequency substantially the same as the resonance frequency in the length direction of the piezoelectric body 22 is applied between the input electrodes 24 and 26 from the AC power supply 36. In this case, the substantially central portion of the piezoelectric body 22 in the length direction is supported and fixed, and is vibrated in the half-wavelength (λ / 2) mode. At this time, the drive unit 28 of the piezoelectric body 22 causes strong mechanical vibration in the length direction, and as a result, the power generation units 3 on both sides are generated.
Electric charges are generated in the electrodes 4 and 34 by the piezoelectric effect, and the output electrodes 3
The output voltage Vo is generated between 0 and 32 and one of the input electrodes, for example, the input electrode 26.

【0014】ここで、後に詳述するように駆動周波数変
化範囲内においては、圧電体22の長さ方向の振動と幅
方向の振動が結合することがなくなり、効率の急激な落
ち込みが生ずることを防止することができる。図2は上
記した動作原理を適用した積層型の圧電トランスを示
し、図3はその断面図を示している。図1に示すトラン
スと同一部分については同一符号を付す。
Here, as will be described later in detail, within the driving frequency change range, the vibration in the length direction and the vibration in the width direction of the piezoelectric body 22 are not coupled, and a sharp drop in efficiency occurs. Can be prevented. FIG. 2 shows a laminated piezoelectric transformer to which the above-mentioned operation principle is applied, and FIG. 3 shows a sectional view thereof. The same parts as those of the transformer shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0015】図2及び図3に示す積層型圧電トランス
は、上述したような単板型の圧電体22の相互間に内部
電極36、38を交互に挟み込んで積層したものであ
り、駆動部28には積層された薄い各層に入力電圧V1
が印加されることになるため、単板型に比べて昇圧比が
およそ積層数倍に増大する。ここで、一対の入力電極2
4、26は圧電体22の駆動部28の側部に設けられ、
上下に隣り合う内部電極36、38毎に、異なる入力電
極24、26に接続されている(図3参照)。この積層
型圧電トランスの作製方法は、PZT系セラミックのグ
リーンシート、すなわち圧電体シートをドクターブレー
ド法により作製し、このグリーンシート上の一部にスク
リーン印刷法を用いて内部電極36、38を印刷し、こ
のシートを積層圧着して焼結する。その後、切断、研磨
を行ない、銀焼き付けにより入力電極24、26と出力
電極30、32を設け、一層置きの内部電極36を一方
の入力電極24と接続し、他方の一層置きの内部電極3
8を他方の入力電極26と接続する。
The laminated piezoelectric transformer shown in FIGS. 2 and 3 is a laminated structure in which the internal electrodes 36 and 38 are alternately sandwiched between the single plate type piezoelectric bodies 22 as described above and laminated. Input voltage V1 is applied to each thin layer
Is applied, the step-up ratio is increased by about several times as many layers as the single plate type. Here, the pair of input electrodes 2
4, 26 are provided on the side of the drive unit 28 of the piezoelectric body 22,
Each of the vertically adjacent internal electrodes 36, 38 is connected to a different input electrode 24, 26 (see FIG. 3). In the method for manufacturing the laminated piezoelectric transformer, a PZT-based ceramic green sheet, that is, a piezoelectric sheet is manufactured by a doctor blade method, and the internal electrodes 36 and 38 are printed on a part of the green sheet by a screen printing method. Then, the sheets are laminated and pressure-bonded and sintered. After that, cutting and polishing are performed, and the input electrodes 24 and 26 and the output electrodes 30 and 32 are provided by silver baking, the internal electrode 36 of one layer is connected to one input electrode 24, and the internal electrode 3 of the other layer is connected.
8 is connected to the other input electrode 26.

【0016】そして、駆動部28の厚み方向と発電部3
4、34の長さ方向の分極処理を行い、完成する。半波
長モード時は、圧電体の長さ方向の中央部が最も振動振
幅が小さくなるため、この位置に入力電極24、26を
設け、且つこの中央部で圧電トランスを支持固定するこ
とにより、入力電極に接続される引き出し線の信頼性を
向上させることができる。ここで、駆動部の上端と下端
は分極されていないためダミー層となっているが、駆動
部の上下面に電極を設けてそれぞれを入力電極24、2
6と接続することにより、ダミー層を無くすこともでき
る。この場合、駆動部の励振がダミー層部で阻害され
ず、駆動部全体が一様に振動するので、長さ方向に強い
機械振動が発生し、出力効率が大幅に向上する。
Then, the thickness direction of the drive unit 28 and the power generation unit 3
A polarization process in the lengthwise direction of Nos. 4 and 34 is performed to complete the process. In the half-wavelength mode, the central portion in the length direction of the piezoelectric body has the smallest vibration amplitude. Therefore, by providing the input electrodes 24 and 26 at this position and supporting and fixing the piezoelectric transformer at this central portion, The reliability of the lead line connected to the electrode can be improved. Here, the upper and lower ends of the driving unit are dummy layers because they are not polarized, but electrodes are provided on the upper and lower surfaces of the driving unit to form the input electrodes 24 and 2, respectively.
By connecting with 6, the dummy layer can be eliminated. In this case, the excitation of the drive unit is not hindered by the dummy layer unit, and the entire drive unit vibrates uniformly, so that strong mechanical vibration occurs in the length direction, and the output efficiency is significantly improved.

【0017】ここで、圧電体22の各寸法は、図1の場
合と同様に設定されている。すなわち、圧電体22の長
さLと幅Wとの比L/Wは、3.10〜3.76,4.
10〜4.77,5.10〜5.78,6.10〜6.
79,7.11〜7.79の範囲内に設定し、駆動周波
数変化範囲内における電力効率の急激な落ち込みを防止
する。この場合、グリーンシート(圧電体シート)一枚
の厚みは50〜200μmと非常に薄く、従って、積層
焼結後の圧電体22の厚みTも積層枚数にもより異なる
が僅か0.5〜2.0mm程度であり、上記長さLより
も一桁以上小さく設定されている。従って、圧電体22
の厚さ方向の振動が、この長さ方向の振動に影響を与え
ることはほとんどない。また、圧電体22の長さLと駆
動部28の長さL1の比L1/Lは、0.3〜0.6程
度に設定するのが好ましい。
Here, the respective dimensions of the piezoelectric body 22 are set in the same manner as in the case of FIG. That is, the ratio L / W of the length L to the width W of the piezoelectric body 22 is 3.10 to 3.76, 4.
10-4.77, 5.10-5.78, 6.10-6.
It is set within the range of 79, 7.11 to 7.79 to prevent a sharp drop in power efficiency within the drive frequency change range. In this case, the thickness of one green sheet (piezoelectric material sheet) is very thin, 50 to 200 μm. Therefore, the thickness T of the piezoelectric material 22 after the lamination and sintering also varies depending on the number of laminated layers, but only 0.5 to 2 The length is about 0.0 mm, which is smaller than the length L by one digit or more. Therefore, the piezoelectric body 22
The vibrations in the thickness direction of the slab hardly affect the vibrations in the length direction. The ratio L1 / L of the length L of the piezoelectric body 22 and the length L1 of the drive unit 28 is preferably set to about 0.3 to 0.6.

【0018】図4は駆動励振周波数を可変にして上記し
たような圧電トランスの出力を制御する電力変換装置の
実施例を示す回路図である。図12に示した構成と同一
部分については同一符号を付す。直流入力電流40の一
端は、MOSFETなどのスイッチ手段16を介して圧
電トランス20の一方の入力電極24に接続され、他端
は他方の入力電極26に接続される。圧電トランス20
の入力電極24、26にはインダクタンス手段14が並
列に接続され、圧電トランス20の入力静電容量とイン
ダクタンス手段14のインダクタンスで共振回路を構成
する。圧電トランス20の両出力電極30、32は負荷
としての例えば冷陰極放電管42の一端に接続され、こ
の他端は出力電流検出部43を介して直流入力電源40
に接続される。この出力電流検出部43では出力電流I
oを検出し得るようになっており、この出力は周波数可
変部44に入力される。周波数可変部44は、検出電流
(電圧)に基づいて駆動周波数を可変として、この出力
信号で駆動・発振手段18を介してスイッチ手段16を
制御している。尚、周波数可変部44の駆動信号の周波
数はマニュアルでも変更でき、冷陰極放電管42の発光
の調整(調光)を行なうようになっている。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an embodiment of a power conversion device which controls the output of the piezoelectric transformer by varying the drive excitation frequency. The same parts as those shown in FIG. 12 are designated by the same reference numerals. One end of the DC input current 40 is connected to one input electrode 24 of the piezoelectric transformer 20 via the switch means 16 such as MOSFET, and the other end is connected to the other input electrode 26. Piezoelectric transformer 20
Inductance means 14 is connected in parallel to the input electrodes 24, 26 of, and the input electrostatic capacitance of the piezoelectric transformer 20 and the inductance of the inductance means 14 form a resonance circuit. Both output electrodes 30 and 32 of the piezoelectric transformer 20 are connected to one end of, for example, a cold cathode discharge tube 42 as a load, and the other end is connected to a DC input power source 40 via an output current detection unit 43.
Connected to. In this output current detector 43, the output current I
o can be detected, and this output is input to the frequency variable unit 44. The frequency varying section 44 varies the drive frequency based on the detected current (voltage), and controls the switch means 16 via the drive / oscillation means 18 with this output signal. The frequency of the drive signal of the frequency changing unit 44 can be manually changed, and the light emission of the cold cathode discharge tube 42 is adjusted (dimming).

【0019】直流入力電源40の出力は、駆動・発振部
18からの信号を受けたスイッチ手段16によりオン・
オフ制御されることにより、例えば半波正弦波の駆動電
圧V3となって圧電トランス20の入力電極24、26
に印加される。この駆動電圧は、圧電トランスの半波長
モードに対応した駆動周波数であり、また、二次高調波
を多く含んだ歪波であるが、出力電極30、32に表わ
れる出力電圧Voはほとんど歪のない波形となる。これ
は前述したように圧電トランス20は全波長モードの振
動を生じない構造であるために、駆動電圧V3に全波長
モードに対応した二次高調波が含まれていても圧電トラ
ンス20の振動は略半波長モードのみとなるからであ
る。
The output of the DC input power supply 40 is turned on by the switch means 16 which receives a signal from the drive / oscillation section 18.
By being off-controlled, a driving voltage V3 of, for example, a half-wave sine wave is generated, and the input electrodes 24, 26 of the piezoelectric transformer 20
Applied to. This drive voltage is a drive frequency corresponding to the half-wavelength mode of the piezoelectric transformer, and is a distorted wave containing many second harmonics, but the output voltage Vo appearing at the output electrodes 30 and 32 is almost distorted. There is no waveform. This is because the piezoelectric transformer 20 has a structure that does not generate vibrations in all wavelength modes, as described above, and therefore the vibrations of the piezoelectric transformer 20 do not occur even if the drive voltage V3 includes a second harmonic corresponding to all wavelength modes. This is because only half-wavelength mode is available.

【0020】また、周波数可変部44は、調光が行なわ
れていない時には、その出力電流Ioが一定となるよう
に駆動・発振部18を介して駆動電圧の周波数を制御す
るが、人為的に調光を行なう時には周波数可変部44の
動作を制御することにより駆動電圧V3の周波数を共振
周波数から僅かに+方向へシフトさせるが、この時、急
激に電力効率が落ち込むといった現象が発生することを
防止することができる。これは前述したように調光のた
めに駆動電圧の周波数は一般的には共振周波数から+5
〜+10%程度の範囲内で変化させるが、この周波数変
化範囲内で駆動周波数が変化しても、トランス20の長
さ方向の振動と幅方向の振動が結合を生じないようにそ
の長さLと幅Wの比L/Wを一定の範囲内、すなわち
3.10〜3.76,4.10〜4.77,5.10〜
5.78,6.10〜6.79,7.11〜7.79の
範囲内に設定してあるからである。このように比L/W
を規定することにより、長さ方向の振動と幅方向の振動
が相殺されるような現象は生じなくなり、従って、電力
効率を大幅に向上させることが可能となる。
Further, the frequency varying section 44 controls the frequency of the driving voltage via the driving / oscillating section 18 so that the output current Io thereof becomes constant when the dimming is not carried out. When dimming is performed, the frequency of the drive voltage V3 is slightly shifted in the + direction from the resonance frequency by controlling the operation of the frequency varying unit 44, but at this time, a phenomenon in which the power efficiency sharply drops may occur. Can be prevented. This is because the frequency of the driving voltage for dimming is generally +5 from the resonance frequency as described above.
The change is made within the range of about + 10%, and even if the drive frequency changes within this frequency change range, the length L of the transformer 20 is set so that the vibration in the length direction and the vibration in the width direction do not cause coupling. And the ratio L / W of the width W within a certain range, that is, 3.10 to 3.76, 4.10 to 4.77, 5.10
This is because it is set within the range of 5.78, 6.10 to 6.79, 7.11 to 7.79. Thus the ratio L / W
By defining the above, the phenomenon in which the vibration in the length direction and the vibration in the width direction cancel each other does not occur, so that the power efficiency can be significantly improved.

【0021】上記電力変換装置の変形例として図5に示
すように圧電トランス20の出力側に例えば2つの整流
ダイオード46、48と平滑コンデンサ50よりなる整
流・平滑手段52を設けるようにしてもよい。また、出
力状態を検出する出力電流検出部43に代えて、出力電
圧検出部54を設け、この検出値を周波数可変部44へ
入力させるようにしてもよい。尚、56は負荷である。
As a modification of the above power converter, a rectifying / smoothing means 52 including, for example, two rectifying diodes 46 and 48 and a smoothing capacitor 50 may be provided on the output side of the piezoelectric transformer 20 as shown in FIG. . Further, instead of the output current detecting unit 43 that detects the output state, an output voltage detecting unit 54 may be provided and the detected value may be input to the frequency changing unit 44. Incidentally, 56 is a load.

【0022】次に、圧電トランスの長さLと幅Wの比L
/Wが3.10〜3.76,4.10〜4.77,5.
10〜5.78,6.10〜6.79,7.11〜7.
79の範囲内に規定すると有効である理由をデータを用
いて説明する。図6は冷陰極放電管を負荷として一石式
インバータの駆動周波数と管電流(出力電流)との関係
を示すグラフであり、fdは駆動周波数、frを共振周
波数(最大の出力電流Ioが得られる駆動周波数)と
し、横軸は両者の比で表され、縦軸は管電流をIoと
し、最大の管電流IoをImaxとしてこの比を表して
いる。放電管の調光を行なうには管電流Ioを変化させ
ればよいが、このグラフから明らかなように例えば管電
流を10%〜100%の範囲内で変化させるには駆動周
波数比を1.00〜1.05の範囲内で変化させればよ
いことがわかる。尚、周波数比が1.00よりも小さい
周波数エリアでは電流が急激に小さくなるので調光に用
いるのに好ましくない。
Next, the ratio L of the length L to the width W of the piezoelectric transformer
/ W is 3.10 to 3.76, 4.10 to 4.77, 5.
10-5.78, 6.10-6.79, 7.11-7.
The reason why it is effective to define it within the range of 79 will be explained using data. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the drive frequency and the tube current (output current) of the Inseki type inverter with the cold cathode discharge tube as a load. Fd is the drive frequency, and fr is the resonance frequency (maximum output current Io is obtained. Drive frequency), the horizontal axis is represented by the ratio of the two, and the vertical axis is represented by the tube current Io and the maximum tube current Io as Imax. The dimming of the discharge tube can be performed by changing the tube current Io, but as is clear from this graph, for example, in order to change the tube current within the range of 10% to 100%, the drive frequency ratio is 1. It is understood that the change may be made within the range of 00 to 1.05. In the frequency area where the frequency ratio is smaller than 1.00, the current sharply decreases, which is not preferable for dimming.

【0023】また、図7は本発明に係る中央駆動型の圧
電トランス(圧電体)の寸法比と周波数比との関係を示
すグラフであり、トランスの全長Lと、その幅Wとの比
L/Wを種々変更した時に効率が急激に低下する周波数
領域、すなわちトランスの長さ方向と幅方向との結合振
動により効率が悪化する周波数領域を斜線で示してい
る。このグラフから明らかなように、周波数比fd/f
rが1.00〜1.05の範囲内で効率悪化の生じない
比L/Wは、3.10〜3.76,4.10〜4.7
7,5.10〜5.78,6.10〜6.79,7.1
1〜7.79の範囲であり、この範囲内の寸法比に圧電
体の寸法を規定することにより、トランスの効率の悪化
が生ぜず、効率を高く維持することができる。このよう
に、図7にて斜線で示すような電力効率が悪化する部分
は、周期的に現れ、この領域を除いた部分で圧電トラン
スの長さと幅の比を設定する。どの寸法比に設定するか
は、圧電トランスが使用される用途や、実装スペース等
を考慮して適切に定めればよい。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the size ratio and the frequency ratio of the central drive type piezoelectric transformer (piezoelectric body) according to the present invention. The ratio L between the total length L of the transformer and its width W is L. The frequency range in which the efficiency sharply decreases when / W is variously changed, that is, the frequency range in which the efficiency deteriorates due to the coupled vibration in the length direction and the width direction of the transformer is indicated by the diagonal lines. As is clear from this graph, the frequency ratio fd / f
When r is in the range of 1.00 to 1.05, the ratio L / W at which efficiency deterioration does not occur is 3.10 to 3.76, 4.10 to 4.7.
7, 5.10-5.78, 6.10-6.79, 7.1
It is in the range of 1 to 7.79, and by defining the size of the piezoelectric body in the size ratio within this range, the efficiency of the transformer is not deteriorated and the efficiency can be maintained high. In this way, the portion where the power efficiency deteriorates as shown by the shaded area in FIG. 7 appears periodically, and the length-width ratio of the piezoelectric transformer is set in the portion excluding this region. The dimensional ratio to be set may be appropriately determined in consideration of the application in which the piezoelectric transformer is used, the mounting space, and the like.

【0024】この場合、前述のように回路の浮遊容量に
起因して発生する漏れ電流を可能な限り抑制するために
は駆動周波数は実際的には50kHzから110kHz
の範囲内に収めなければならず、この周波数に対応する
積層型の圧電体の長さLは15mm〜34mmの範囲内
となり、この長さLと上記比L/Wの値に基づいてその
幅Wを決定することになる。ここで上記寸法比内で設計
された本発明の圧電トランスの昇圧状態と、上記寸法比
外で設計された比較例としての圧電トランスの昇圧状態
をグラフを用いて説明する。
In this case, in order to suppress the leakage current caused by the stray capacitance of the circuit as much as possible, the drive frequency is practically 50 kHz to 110 kHz.
The length L of the laminated piezoelectric material corresponding to this frequency is in the range of 15 mm to 34 mm, and the width thereof is based on the value of the length L and the ratio L / W. W will be decided. Here, the boosting state of the piezoelectric transformer of the present invention designed within the above size ratio and the boosting state of the piezoelectric transformer as a comparative example designed outside the above size ratio will be described using graphs.

【0025】図8(A)は長さLが20.4mm、幅W
が4.60mmの圧電トランスの駆動電圧(曲線A1)
と出力電圧(曲線B1)との関係を示すグラフである。
この時の寸法比L/Wは4.43となり、上記寸法比範
囲内で設定されており、負荷としは冷陰極放電管を用い
ている。尚、この時のトランスの厚みTは、板厚80μ
mのシートを15枚積層することにより、1.2mmに
なされている。このグラフから明らかなように、駆動電
圧A1が半波正弦波の歪波であっても出力電圧には歪み
がほとんど生ぜず、効率の急激な低下も発生しなかっ
た。また、図8(B)は、図8(A)に示した圧電トラ
ンスを用い、負荷として冷陰極放電管に代えて、通常の
抵抗負荷を用いた時のグラフを示す。この場合にも、出
力電圧B1には歪みがほとんど生ぜず、効率の急激な低
下も存在しなかった。
In FIG. 8A, the length L is 20.4 mm and the width W is
Drive voltage of a 4.60 mm piezoelectric transformer (curve A1)
It is a graph which shows the relationship between and an output voltage (curve B1).
The dimensional ratio L / W at this time is 4.43, which is set within the above dimensional ratio range, and a cold cathode discharge tube is used as the load. The thickness T of the transformer at this time is 80 μm.
It is made 1.2 mm by stacking 15 sheets of m. As is clear from this graph, even if the driving voltage A1 is a half-wave sinusoidal distortion wave, the output voltage is hardly distorted and the efficiency is not sharply reduced. Further, FIG. 8B shows a graph when the piezoelectric transformer shown in FIG. 8A is used and a normal resistance load is used instead of the cold cathode discharge tube as the load. Also in this case, the output voltage B1 was hardly distorted, and the efficiency was not sharply reduced.

【0026】これに対して、図9は長さLが20.4m
m,幅Wが5.3mmの圧電トランスの出力電圧を示す
波形図である。この時の寸法比L/Wは3.85とな
り、上記寸法比範囲外で設定されている。負荷としては
冷陰極放電管を用いている。尚、この時のトランスの厚
みTは図8で使用したものと同様に1.2mmである。
波形図から明らかなように、出力電圧の波形にはかなり
歪みが存在し、また、急激な効率の低下も存在して好ま
しくないことが判明する。
On the other hand, in FIG. 9, the length L is 20.4 m.
It is a wave form diagram which shows the output voltage of the piezoelectric transformer whose m and width W are 5.3 mm. The dimensional ratio L / W at this time is 3.85, which is set outside the dimensional ratio range. A cold cathode discharge tube is used as the load. The thickness T of the transformer at this time is 1.2 mm, which is the same as that used in FIG.
As is apparent from the waveform diagram, it is found that the waveform of the output voltage is considerably distorted, and there is also a sharp decrease in efficiency, which is not preferable.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧電トラ
ンス及びこれを用いた電力変換装置によれば、次のよう
に優れた作用効果を発揮することができる。半波長モー
ドの中央部駆動型の圧電トランスの長さと幅の比を所定
の範囲内に規定することにより、長さ方向の振動と幅方
向の振動が結合することを阻止することができる。従っ
て、この圧電トランスを電力変換装置に用いた場合にお
いて、調光のために駆動周波数を変化させても電力効率
の急激な低下が生ずることを防止することができる。特
に、圧電トランスとして積層型のトランスを採用するこ
とにより、電力効率の急激な低下を生ずることなく、高
い昇圧比及び電力効率を得ることができる。
As described above, according to the piezoelectric transformer of the present invention and the power conversion device using the same, the following excellent operational effects can be exhibited. By defining the length-to-width ratio of the half-wavelength mode central drive piezoelectric transformer within a predetermined range, it is possible to prevent the vibration in the length direction and the vibration in the width direction from being coupled. Therefore, when this piezoelectric transformer is used in a power conversion device, it is possible to prevent a sudden drop in power efficiency even if the drive frequency is changed for dimming. In particular, by adopting a laminated transformer as the piezoelectric transformer, it is possible to obtain a high boosting ratio and power efficiency without causing a sharp drop in power efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る圧電トランスの動作原理を示す斜
視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing the operating principle of a piezoelectric transformer according to the present invention.

【図2】本発明に係る圧電トランスを示す斜視図であ
る。
FIG. 2 is a perspective view showing a piezoelectric transformer according to the present invention.

【図3】図2に示す圧電トランスの断面図である。3 is a cross-sectional view of the piezoelectric transformer shown in FIG.

【図4】圧電トランスを用いた本発明の電力変換装置を
示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a power conversion device of the present invention using a piezoelectric transformer.

【図5】電力変換装置の変形例を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a modified example of the power conversion device.

【図6】負荷として冷陰極放電管を用いた時の駆動周波
数と管電流との関係を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between drive frequency and tube current when a cold cathode discharge tube is used as a load.

【図7】本発明の中央部駆動型の圧電トランスの寸法比
と周波数比との関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the dimensional ratio and the frequency ratio of the central drive type piezoelectric transformer of the present invention.

【図8】本発明の圧電トランスの駆動電圧と出力電圧の
波形図である。
FIG. 8 is a waveform diagram of a drive voltage and an output voltage of the piezoelectric transformer of the present invention.

【図9】比較例の圧電トランスの出力電圧の波形図であ
る。
FIG. 9 is a waveform diagram of the output voltage of the piezoelectric transformer of the comparative example.

【図10】ローゼン型の圧電トランスの原理を示す斜視
図である。
FIG. 10 is a perspective view showing the principle of a Rosen type piezoelectric transformer.

【図11】振動モードの種類を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing types of vibration modes.

【図12】圧電トランスを使った一般的な電力変換装置
を示す回路図である。
FIG. 12 is a circuit diagram showing a general power conversion device using a piezoelectric transformer.

【図13】従来のローゼン型の圧電トランスの駆動電圧
と出力電圧の波形図である。
FIG. 13 is a waveform diagram of a drive voltage and an output voltage of a conventional Rosen type piezoelectric transformer.

【図14】従来の中央部駆動型の圧電トランスの駆動周
波数と電力効率との関係を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing the relationship between drive efficiency and power efficiency of a conventional center-drive piezoelectric transformer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

14 インダクタンス手段 16 スイッチ手段(MOSFET) 18 駆動・発振部 20 圧電トランス 22 圧電体 24、26 入力電極 28 駆動部 30、32 出力電極 34 発電部 36、38 内部電極 40 直流入力電源 42 冷陰極放電管 44 周波数可変部 52 整流・平滑手段 L 圧電体の長さ W 圧電体の幅 14 Inductance means 16 switch means (MOSFET) 18 Drive / oscillator 20 Piezoelectric transformer 22 Piezoelectric body 24, 26 Input electrodes 28 Drive 30, 32 output electrodes 34 Power Generation Department 36, 38 internal electrodes 40 DC input power supply 42 Cold cathode discharge tube 44 Frequency variable part 52 Rectification / smoothing means L Piezoelectric length W Piezoelectric width

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−51132(JP,A) 特開 平7−39144(JP,A) 特開 平8−69890(JP,A) 特開 平6−85343(JP,A) 特公 平1−20555(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 41/107 H02M 3/24 H02M 7/48 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-9-51132 (JP, A) JP-A-7-39144 (JP, A) JP-A-8-69890 (JP, A) JP-A-6- 85343 (JP, A) Japanese Patent Publication 1-20555 (JP, B2) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 41/107 H02M 3/24 H02M 7/48

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 中央に駆動部を形成し、その両側に発電
部を形成した圧電体を有する圧電トランスにおいて、前
記圧電体の長さLと幅Wとの比L/Wは、4.10〜
4.77の範囲内に設定されるように構成したことを特
徴とする圧電トランス。
1. In a piezoelectric transformer having a piezoelectric body having a drive section formed at the center and power generation sections formed on both sides thereof, the ratio L / W of the length L to the width W of the piezoelectric body is 4 . 10 to
4. A piezoelectric transformer characterized in that it is configured to be set within a range of 4.77.
【請求項2】 圧電体の中央部にこれを挟むようにして
一対の入力電極を配置して駆動部を形成すると共に、前
記圧電体の両端に出力電極を配置して前記駆動部の両側
に発電部を形成するようにした圧電トランスにおいて、
前記圧電体の長さLと幅Wとの比L/Wは、3.10〜
3.76,4.10〜4.77,5.10〜5.78,
6.10〜6.79,7.11〜7.79の範囲内に設
定され 前記一対の入力電極に入力電圧を印加すると共
に、前記両出力電極が互いに接続されて該出力電極と前
記いずれか1つの入力電極との間で出力電圧を得るよう
に構成したことを特徴とする圧電トランス。
2. A piezoelectric body is sandwiched at the center thereof.
A pair of input electrodes are arranged to form a driving unit, and
The output electrodes are arranged at both ends of the piezoelectric body so that both sides of the driving unit are
In a piezoelectric transformer that is configured to form a power generation part in
The ratio L / W between the length L and the width W of the piezoelectric body is 3.10.
3.76, 4.10-4.77, 5.10-5.78,
Is set within a range of 6.10~6.79,7.11~7.79, co is applied an input voltage to the pair of input electrodes
The two output electrodes are connected to each other and
A piezoelectric transformer, characterized in that it is configured to obtain an output voltage between any one of the input electrodes .
【請求項3】 前記圧電体は、前記駆動部では前記圧電3. The piezoelectric body is the piezoelectric body in the drive section.
体の厚み方向へ分極処理され、前記発電部では前記圧電The piezoelectric element is polarized in the thickness direction of the body,
体の端部から中央部に向かう方向に分極処理されているPolarized in the direction from the end of the body to the center
ことを特徴とする請求項1または2記載の圧電トランThe piezoelectric transformer according to claim 1 or 2, characterized in that
ス。Su.
【請求項4】 前記圧電体は、半波長モードで駆動され
るようにその長さ方向の略中央で支持されることを特徴
とする請求項1乃至3のいずれかに記載の圧電トラン
ス。
Wherein said piezoelectric body, according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is supported at substantially the center of its length to be driven by the half-wave mode piezoelectric transformer.
【請求項5】 前記圧電体の長さは、15mm〜34m
mの範囲内に設定されることを特徴とする請求項1乃至
4のいずれかに記載の圧電トランス。
5. The piezoelectric body has a length of 15 mm to 34 m.
1 to claim characterized in that it is in the range of m
4. The piezoelectric transformer according to any one of 4 above.
【請求項6】 前記圧電体は、圧電体シートと前記駆動
部に対応する位置に配置されると共に前記各入力電極に
交互に接続される内部電極とを交互に積層してなること
を特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の圧電ト
ランス。
6. The piezoelectric body includes a piezoelectric sheet and the drive.
Is arranged at the position corresponding to the part
The piezoelectric transformer according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the internal electrodes are connected alternately laminated alternately.
【請求項7】 請求項1乃至のいずれかに記載の圧電
トランスと、この圧電トランスの入力静電容量と共振回
路を構成するインダクタンス手段と、前記圧電トランス
に電力を供給する直流入力電源と、この直流入力電源と
前記インダクタンス手段との間に接続されるスイッチ手
段と、このスイッチ手段のスイッチングを行なって所定
の周波数の駆動電圧を発生させる駆動・発振手段とを備
えたことを特徴とする電力変換装置。
A piezoelectric transformer according to any one of claims 7] claims 1 to 6, and an inductance means constituting the input capacitance and the resonant circuit of the piezoelectric transformer, said piezoelectric transformer to a DC input power source for supplying power Switch means connected between the DC input power source and the inductance means, and drive / oscillation means for generating a drive voltage of a predetermined frequency by switching the switch means. Power converter.
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