JPH0983036A - Piezoelectric transformer - Google Patents

Piezoelectric transformer

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JPH0983036A
JPH0983036A JP7261046A JP26104695A JPH0983036A JP H0983036 A JPH0983036 A JP H0983036A JP 7261046 A JP7261046 A JP 7261046A JP 26104695 A JP26104695 A JP 26104695A JP H0983036 A JPH0983036 A JP H0983036A
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JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric ceramic
ceramic plate
piezoelectric
input
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP7261046A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuyoshi Takano
勝好 高野
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Toko Inc
Original Assignee
Toko Inc
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Publication date
Application filed by Toko Inc filed Critical Toko Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a piezoelectric transformer having low oscillation impedance and high transformation ratio. SOLUTION: Piezoelectric ceramic plates 15, 16, each provided with an input electrode, are bonded to the central part in the long side direction of a rectangular piezoelectric ceramic plate 10. Oscillation of the piezoelectric ceramic plate 15, 16 is converted by an output electrode 11 at the end face of piezoelectric ceramic plate 10 to produce an output voltage. The capacity and oscillation mode can be regulated by varying the length of piezoelectric ceramic plate 15, 16 and the capacity can be increased by decreasing the thickness.

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、冷陰極蛍光管等の
点灯などに用いる圧電トランスに係るもので、特に一次
側と二次側に別個の圧電セラミック板を用いた圧電トラ
ンスに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric transformer used for lighting a cold cathode fluorescent tube or the like, and more particularly to a piezoelectric transformer using separate piezoelectric ceramic plates for a primary side and a secondary side. .

【0002】[0002]

【従来の技術】冷陰極蛍光管、複写機、静電除去器な
ど、高い駆動電圧を必要とする回路においては、従来巻
線トランスを用いて入力電圧を一次、二次巻線で昇圧し
て出力を得ている。最近、この昇圧回路に圧電トランス
を利用することが検討され、実用化されつつある。
2. Description of the Related Art In a circuit requiring a high driving voltage, such as a cold cathode fluorescent tube, a copying machine, an electrostatic eliminator, etc., a conventional winding transformer is used to boost the input voltage in the primary and secondary windings. You are getting the output. Recently, the use of a piezoelectric transformer in this booster circuit has been studied and is being put to practical use.

【0003】図3は、その圧電トランスの例を示す斜視
図で、いわゆるRosen 型と呼ばれるものである。圧電セ
ラミック板30の一端側の表裏面に入力電極31を設け、反
対側の端面に出力電極33を設けたものである。
FIG. 3 is a perspective view showing an example of the piezoelectric transformer, which is a so-called Rosen type. An input electrode 31 is provided on the front and back surfaces on one end side of the piezoelectric ceramic plate 30, and an output electrode 33 is provided on the opposite end surface.

【0004】この圧電トランスにおいては、二次側を開
放に近い高インピーダンス負荷として使用する場合に
は、入出力電圧比(昇圧比)を大きくとることができ
る。しかし、負荷インピーダンスが百kΩ程度になる
と、数倍から十倍程度しか昇圧比が得られなくなってし
まう。液晶パネルのバックライトとして用いる蛍光管等
を点灯させる場合、点灯開始時には十分な昇圧比が得ら
れるが、放電開始後の低インピーダンスの状態では十分
な昇圧比が得られないことになる。
In this piezoelectric transformer, when the secondary side is used as a high impedance load close to an open circuit, the input / output voltage ratio (step-up ratio) can be made large. However, when the load impedance is about 100 kΩ, the boosting ratio can be obtained only from several times to ten times. When a fluorescent tube used as a backlight of a liquid crystal panel is turned on, a sufficient step-up ratio can be obtained at the start of lighting, but a sufficient step-up ratio cannot be obtained in a low impedance state after the start of discharge.

【0005】また、駆動電極の構造上縦振動の共振イン
ピーダンスを小さくすることには限界があり、大電力を
注入できないなど電力を注入する上での問題も多い。更
に、負荷インピーダンスにより共振周波数のシフトが生
じ、開放から短絡までのインピーダンスの変化に対して
4〜5%の共振周波数の変化が生じる。
Further, there is a limit in reducing the resonance impedance of longitudinal vibration due to the structure of the drive electrode, and there are many problems in injecting electric power, such as inability to inject large electric power. Further, the load impedance causes a shift in the resonance frequency, which causes a change in the resonance frequency of 4 to 5% with respect to the change in impedance from the open circuit to the short circuit.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、比較的低い
インピーダンスの状態でも比較的高い昇圧比を得ること
のできる圧電トランスを提供するものである。また、共
振インピーダンス値を極力小さくして、入力に比較的高
い電力を注入することができて、大きな出力を得ること
の出来る圧電トランスを提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a piezoelectric transformer capable of obtaining a relatively high step-up ratio even in a state of relatively low impedance. Another object of the present invention is to provide a piezoelectric transformer in which the resonance impedance value can be made as small as possible and a relatively high power can be injected into the input to obtain a large output.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、出力を得る二
次側の圧電セラミック板を、入力電極を形成した一次側
の別個の圧電セラミック板を用いて駆動することによっ
て、上記の課題を解決するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems by driving a secondary side piezoelectric ceramic plate for obtaining an output by using a separate primary side piezoelectric ceramic plate on which an input electrode is formed. It is a solution.

【0008】すなわち、長辺方向に分極された長方形の
圧電セラミック板の長辺方向の端面に出力電極を具えた
圧電トランスにおいて、その圧電セラミック板の中央の
両側の対向する位置に、幅が同じで長さの短い両面に入
力電極が形成された圧電セラミック板が接着されたこと
に特徴を有するものである。
That is, in a piezoelectric transformer having an output electrode on the end face in the long side direction of a rectangular piezoelectric ceramic plate polarized in the long side direction, the width is the same at opposite positions on both sides of the center of the piezoelectric ceramic plate. It is characterized in that the piezoelectric ceramic plates having the input electrodes formed on both sides are bonded to each other.

【0009】また、一次側の圧電セラミック板の長さを
変えたり、厚みを小さくすることによって振動モードを
変えたり、入力容量を大きくするものである。
Further, the length of the piezoelectric ceramic plate on the primary side is changed, and the thickness is reduced to change the vibration mode and increase the input capacitance.

【0010】[0010]

【発明の実施の態様】長さ方向に分極した圧電セラミッ
ク板の長さ方向の両端面に金属膜の出力電極を形成し、
その圧電セラミック板の中央部分の両側に入力側の圧電
セラミック板を接着する。入力側の圧電セラミック板の
表裏面にはそれぞれ入力電極が形成される。入力電極は
電源に接続され、二枚の圧電セラミック板が同相で振動
するように結線される。この振動によって出力側の圧電
セラミック板に生じた振動を両端の出力電極によって出
力とされる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A metal film output electrode is formed on both lengthwise end faces of a piezoelectric ceramic plate polarized in the lengthwise direction,
The piezoelectric ceramic plates on the input side are bonded to both sides of the central portion of the piezoelectric ceramic plate. Input electrodes are formed on the front and back surfaces of the piezoelectric ceramic plate on the input side. The input electrode is connected to a power source and is connected so that the two piezoelectric ceramic plates vibrate in phase. The vibration generated in the piezoelectric ceramic plate on the output side by this vibration is output by the output electrodes at both ends.

【0011】[0011]

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】図1は本発明の実施例を示す分解斜視図で
ある。長方形の圧電セラミック板10の長辺方向の両端面
に出力電極11を形成する。この圧電セラミック板10は長
さ方向すなわち出力電極11間の方向に分極しておく。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of the present invention. The output electrodes 11 are formed on both end faces of the rectangular piezoelectric ceramic plate 10 in the long side direction. The piezoelectric ceramic plate 10 is polarized in the length direction, that is, the direction between the output electrodes 11.

【0013】圧電セラミック板10の中央部の両面に、圧
電セラミック板10よりも長さの短い圧電セラミック板1
5、16を接着する。この圧電セラミック板15、16の両面
には入力電極16a、16bと17a、17bが形成してある。
この圧電セラミック板15、16は厚み方向に分極してあ
る。二枚の圧電セラミック板15、16は圧電セラミック板
10の中央に圧電セラミック板10の長さ方向の両方の端面
までの距離が等しくなる位置に接着される。
A piezoelectric ceramic plate 1 having a shorter length than the piezoelectric ceramic plate 10 is provided on both sides of the central portion of the piezoelectric ceramic plate 10.
Glue 5 and 16. Input electrodes 16a, 16b and 17a, 17b are formed on both surfaces of the piezoelectric ceramic plates 15, 16.
The piezoelectric ceramic plates 15 and 16 are polarized in the thickness direction. The two piezoelectric ceramic plates 15 and 16 are piezoelectric ceramic plates.
It is adhered to the center of 10 at a position where the distances to both lengthwise end faces of the piezoelectric ceramic plate 10 are equal.

【0014】図2は、本発明による圧電トランスの駆動
のための接続を示す正面図で、入力電極17aと18bが同
相となり、入力電極17bと18aが同相となるように接続
してある。そのために、圧電セラミック板15、16の分極
方向は厚み方向ではあるが、二次側の圧電セラミック板
に対して逆方向となっている。このような分極と接続に
よって、入力電圧によって圧電セラミック板15、16は同
じ方向に振動することになる。
FIG. 2 is a front view showing the connection for driving the piezoelectric transformer according to the present invention, in which the input electrodes 17a and 18b are connected in phase and the input electrodes 17b and 18a are connected in phase. For this reason, the polarization directions of the piezoelectric ceramic plates 15 and 16 are in the thickness direction, but opposite to the piezoelectric ceramic plates on the secondary side. Due to such polarization and connection, the piezoelectric ceramic plates 15 and 16 vibrate in the same direction depending on the input voltage.

【0015】長さ22mm、幅4mm、厚さ0.5mm の圧電セラ
ミック板を出力側として長辺の端面に出力電極を形成
し、その中央部の表面に長さ5.5 〜11mm、幅4mm、厚さ
0.2 〜0.5mm の圧電セラミック板に電極を形成して接着
したもので特性を測定した。比較のために同じサイズで
前記の図3に示した従来のRosen 型の圧電トランスも作
成して同様の測定を行った。
A piezoelectric ceramic plate having a length of 22 mm, a width of 4 mm, and a thickness of 0.5 mm is used as an output side to form an output electrode on the end face of the long side, and a length of 5.5 to 11 mm, a width of 4 mm, and a thickness on the surface of the central portion.
The characteristics were measured with a 0.2-0.5 mm piezoelectric ceramic plate on which electrodes were formed and adhered. For comparison, a conventional Rosen type piezoelectric transformer shown in FIG. 3 having the same size was also prepared and the same measurement was performed.

【0016】入力側の圧電セラミック板の長さを7.3mm
(出力側の長さの1/3)としたとき、基本と三次の高調波
の240kHz付近で強く励振することができる。入力側の圧
電セラミック板の厚みが0.5mm で基本波励振のとき、二
次側が100kΩ負荷時において11倍の昇圧比がえられ、そ
のときの入力インピーダンスは240kΩとなっていた。入
力側の圧電セラミック板の厚みを0.2mm とすると、昇圧
比で20倍、入力インピーダンスは130kΩとなっていた。
The length of the input side piezoelectric ceramic plate is 7.3 mm
When set to (1/3 of the length on the output side), strong excitation can be achieved near 240 kHz of the fundamental and third harmonics. When the thickness of the piezoelectric ceramic plate on the input side was 0.5 mm and the fundamental wave was excited, a boost ratio of 11 times was obtained when the secondary side was loaded with 100 kΩ, and the input impedance at that time was 240 kΩ. If the thickness of the piezoelectric ceramic plate on the input side is 0.2 mm, the boost ratio is 20 times and the input impedance is 130 kΩ.

【0017】入力側の圧電セラミック板の長さを11mm(
出力側の長さの1/2)としたとき、接合部の端部が支点部
となり二次高調波で励振することができる。入力側の圧
電セラミック板の厚みが0.5mm のとき、10倍の昇圧比が
えられ、そのときの入力インピーダンスは170kΩとなっ
ていた。入力側の圧電セラミック板の厚みを0.2mm とす
ると、昇圧比で16倍、入力インピーダンスは100kΩとな
っていた。
The length of the piezoelectric ceramic plate on the input side is 11 mm (
When the length on the output side is set to 1/2), the end of the junction becomes a fulcrum and can be excited by the second harmonic. When the thickness of the piezoelectric ceramic plate on the input side was 0.5 mm, a 10 times boost ratio was obtained, and the input impedance at that time was 170 kΩ. When the thickness of the piezoelectric ceramic plate on the input side was 0.2 mm, the boost ratio was 16 times and the input impedance was 100 kΩ.

【0018】入力側の圧電セラミック板の長さを5.5mm
(出力側の長さの1/4)としたとき、入力容量が小さくな
って特性は劣化するが、駆動用圧電基板の負荷効果が小
さくなり、二次側の長さ振動の基本振動に近づきスプリ
アスの少ない共振特性が得られる。
The length of the piezoelectric ceramic plate on the input side is 5.5 mm
When set to (1/4 of the length on the output side), the input capacitance decreases and the characteristics deteriorate, but the load effect of the driving piezoelectric substrate decreases, and the basic vibration of the length vibration on the secondary side approaches. Resonance characteristics with less spurious can be obtained.

【0019】Rosen 型においてインピーダンスを低下さ
せるために幅を広げると全長との結合振動が起こり、縮
退振動を生じるため全長が幅の4 倍以上であることが必
要である。本発明のタイプでも同様であるが、入力側の
圧電セラミック板の長さと厚みによって入力インピーダ
ンスを下げ、容量を増加させることができる。
In the Rosen type, when the width is widened to reduce the impedance, combined vibration with the entire length occurs and degenerate vibration occurs, so that the total length needs to be four times or more the width. Similarly to the type of the present invention, the input impedance can be lowered and the capacitance can be increased by the length and thickness of the piezoelectric ceramic plate on the input side.

【0020】上記の結果から、本発明による圧電トラン
スは蛍光管の点灯等に用いるのに適しており、負荷のイ
ンピーダンスが大きい時だけでなく、負荷のインピーダ
ンスが小さくなった状態でも比較的高い昇圧比が得られ
る。また、共振インピーダンスが低くなるので、より大
きな電力を注入することができ、それに伴って出力電圧
も大きくすることができる。
From the above results, the piezoelectric transformer according to the present invention is suitable for use in lighting a fluorescent tube, etc., and has a relatively high boost voltage not only when the load impedance is high but also when the load impedance is low. The ratio is obtained. Further, since the resonance impedance becomes low, a larger amount of electric power can be injected, and the output voltage can be increased accordingly.

【0021】本発明による圧電トランスは入力側と出力
側が独立に形成されているために、結合が一体型よりも
小さくなり周波数変化が4〜5%程度生じるが、他の特
性面でカバーできるので実用上はほとんど問題がない。
Since the input side and the output side of the piezoelectric transformer according to the present invention are formed independently of each other, the coupling becomes smaller than that of the integrated type and a frequency change of about 4 to 5% occurs, but it can be covered by other characteristic aspects. There is almost no problem in practical use.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明によれば、圧電トランスの共振イ
ンピーダンスを低くすることができるので、発熱を抑え
ることができるとともに、入力する電力を従来の2〜5
倍とすることができ、高い出力電圧を得ることが可能と
なる。
According to the present invention, since the resonance impedance of the piezoelectric transformer can be lowered, heat generation can be suppressed and the input power can be reduced to 2 to 5 of the conventional one.
The output voltage can be doubled and a high output voltage can be obtained.

【0023】また、二次、三次の高調波の励振が可能と
なるために複数点支持が可能となり、確実な支持ができ
るとともに振動への影響を少なくすることが容易とな
る。
Further, since it is possible to excite the second and third harmonics, it is possible to support at a plurality of points, so that reliable support can be achieved and the influence on vibration can be easily reduced.

【0024】また、負荷のインピーダンスが高い領域だ
けでなく、負荷のインピーダンスが低い領域でも比較的
大きな昇圧比が得られるので、補助的な昇圧回路として
巻線トランス等を使用する必要もなくなる。
Since a relatively large boosting ratio can be obtained not only in the region where the load impedance is high but also in the region where the load impedance is low, it is not necessary to use a winding transformer or the like as an auxiliary boosting circuit.

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

【図1】 本発明の実施例を示す斜視図FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施例を示す正面図FIG. 2 is a front view showing an embodiment of the present invention.

【図3】 従来の圧電トランスを示す斜視図FIG. 3 is a perspective view showing a conventional piezoelectric transformer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、15、16:圧電セラミック板 11:出力電極 17、18:入力電極 10, 15, 16: Piezoelectric ceramic plate 11: Output electrode 17, 18: Input electrode

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 長辺方向に分極された長方形の圧電セラ
ミック板の長辺方向の端面に出力電極を具えた圧電トラ
ンスにおいて、その圧電セラミック板の中央の両側の対
向する位置に、幅が同じで長さの短い両面に入力電極が
形成された圧電セラミック板が接着されたことを特徴と
する圧電トランス。
1. A piezoelectric transformer having an output electrode on an end face in the long side direction of a rectangular piezoelectric ceramic plate polarized in the long side direction, the width being the same at opposite positions on both sides of the center of the piezoelectric ceramic plate. 2. A piezoelectric transformer characterized in that a piezoelectric ceramic plate having input electrodes formed on both sides is bonded to each other.
【請求項2】 入力電極が形成された圧電セラミック板
の分極方向が厚み方向である請求項1記載の圧電トラン
ス。
2. The piezoelectric transformer according to claim 1, wherein the polarization direction of the piezoelectric ceramic plate on which the input electrode is formed is the thickness direction.
【請求項3】 入力電極が形成された圧電セラミック板
の分極方向が厚み方向であり、出力電極が形成された圧
電セラミック板に対して対称である請求項1記載のトラ
ンス。
3. A transformer according to claim 1, wherein the polarization direction of the piezoelectric ceramic plate having the input electrodes is the thickness direction, and the piezoelectric ceramic plate is symmetrical with respect to the piezoelectric ceramic plate having the output electrodes.
【請求項4】 入力電極が形成された圧電セラミック板
の長さが、出力電極が形成された圧電セラミック板の長
さの1/4から1/2である請求項1記載の圧電トラン
ス。
4. The piezoelectric transformer according to claim 1, wherein the length of the piezoelectric ceramic plate on which the input electrode is formed is 1/4 to 1/2 of the length of the piezoelectric ceramic plate on which the output electrode is formed.
【請求項5】 入力電極が形成された圧電セラミック板
の厚みが、入力電極の形成された圧電セラミック板の厚
みよりも小さい請求項1記載の圧電トランス。
5. The piezoelectric transformer according to claim 1, wherein the thickness of the piezoelectric ceramic plate on which the input electrodes are formed is smaller than the thickness of the piezoelectric ceramic plate on which the input electrodes are formed.
JP7261046A 1995-09-14 1995-09-14 Piezoelectric transformer Pending JPH0983036A (en)

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JP7261046A JPH0983036A (en) 1995-09-14 1995-09-14 Piezoelectric transformer

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JP7261046A JPH0983036A (en) 1995-09-14 1995-09-14 Piezoelectric transformer

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JP (1) JPH0983036A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6037706A (en) * 1997-10-24 2000-03-14 Nec Corporation Piezoelectric transformer having a high energy-conversion efficiency and high reliability

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6037706A (en) * 1997-10-24 2000-03-14 Nec Corporation Piezoelectric transformer having a high energy-conversion efficiency and high reliability

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