KR100311812B1 - Input impedance variable type piezoelectric transformer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압전 트랜스에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 압전트랜스를 구동시키기 위한 입력 회로와의 매칭시 압전체의 압전 특성을 유지하면서 입력측의 임피던스를 용이하게 가변시킬 수 있도록 된 입력 임피던스 가변형 압전 트랜스에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric transformer, and more particularly, to an input impedance variable piezoelectric transformer that is capable of easily varying the impedance at the input side while maintaining the piezoelectric characteristics of the piezoelectric body when matching with the input circuit for driving the piezoelectric transformer. It is about.
이를 위하여 본 발명에 따른 입력 임피던스 가변형 압전 트랜스는 소정 패턴 형상의 내부 입력 전극이 인쇄된 압전체 시트를 다수층 적층하여 압전체를 형성하고, 상기 내부 입력 전극에 입력 전원을 인가받아 상기 입력측으로부터 발생되는 진동에 의해 유기되는 전압을 출력시키는 압전 트랜스에 있어서, 상기 내부 입력 전극이 다수의 빗살 모양의 전극 패턴으로 형성되어 상기 빗살형 전극부의 빗살 전극 수를 가변시킴으로써 압전 트랜스의 입력측 임피던스를 가변시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.To this end, the input impedance variable piezoelectric transformer according to the present invention forms a piezoelectric body by stacking a plurality of piezoelectric sheets printed with internal input electrodes having a predetermined pattern shape, and receives vibrations generated from the input side by applying input power to the internal input electrodes. In the piezoelectric transformer for outputting a voltage induced by the, the internal input electrode is formed of a plurality of comb-shaped electrode pattern to change the input side impedance of the piezoelectric transformer by varying the number of comb electrodes of the comb-shaped electrode portion It is characterized by.
Description
본 발명은 압전 트랜스에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 압전트랜스를 구동시키기 위한 입력 회로와의 매칭시 압전체의 압전 특성을 유지하면서 입력측의 임피던스를 용이하게 가변시킬 수 있도록 된 입력 임피던스 가변형 압전 트랜스에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric transformer, and more particularly, to an input impedance variable piezoelectric transformer that is capable of easily varying the impedance at the input side while maintaining the piezoelectric characteristics of the piezoelectric body when matching with the input circuit for driving the piezoelectric transformer. It is about.
일반적으로 노트북 컴퓨터의 액정 디스플레이 백라이트(backlight)를 구동시키기 위해서는 약 500볼트의 전압이 필요하며, 이러한 구동 전압을 발생시키기 위해서는 상용교류전원을 승압시키기 위한 승압용 트랜스(transformer)가 필요한 데, 이러한 승압용 트랜스로는 일반적으로 페라이트 코아에 코일을 권취하여 형성되는 트랜스가 일반적이다. 그러나, 이러한 페라이트 코아를 이용한 트랜스는 노이즈의 억제나 저소비전력화, 기기의 소형화등의 요구에 부합될 수 없기 때문에 노트북 컴퓨터등의 액정 디스플레이 구동용으로는 적용하는 데 제한이 많다.In general, a voltage of about 500 volts is required to drive a liquid crystal display backlight of a notebook computer. To generate such a driving voltage, a booster transformer is needed to boost a commercial AC power supply. The transformer is generally formed by winding a coil around a ferrite core. However, such a transformer using ferrite cores cannot meet the demands of noise suppression, low power consumption, miniaturization of devices, and the like, and thus there are many limitations in applying them to driving liquid crystal displays such as notebook computers.
따라서, 근래에는 노트북 컴퓨터등의 액정 디스플레이 백라이트 구동용 트랜스로써 압전 효과(piezoelectric effect)를 이용한 압전 트랜스(piezoelectric transformer)가 커다란 매력을 갖는 대용품으로 관심을 끌고 있다. 또한 이러한 압전 트랜스는 액정디스플레이 뿐만 아니라 충전기 및 어댑터, DC-DC변환기등에도 적용되고 있다.Therefore, in recent years, piezoelectric transformers using a piezoelectric effect as a liquid crystal display backlight driving transformer of a notebook computer or the like have attracted attention as a substitute having a great charm. In addition, the piezoelectric transformer is applied to not only a liquid crystal display but also a charger and an adapter and a DC-DC converter.
도 1은 이러한 종래의 적층형 압전 트랜스의 개략적인 구성을 보인 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 적층형 압전 트랜스는 소정 패턴의 내부 전극(5)이 인쇄된 적층 시트를 다수층 적층하여 압전체(1)를 형성하고, 상기 압전체(1)의 길이방향의 1/2을 차지하는 부분에 상하로 외부입력전극(2)(3)을 형성함과 동시에 입력측(2)(3)과 대향되는 압전체(1)의 측면에 출력 전극(4)을 형성한다. 이때, 상기 외부 입력전극(2)(3)에 공진주파수로 전압을 인가하면 내부 전극에 횡진동모드가 발생하여 이것이 압전체(1)의 측면에 형성된 출력전극측(4)으로 길이방향의 진동을 유발시켜 이때 발생한 응력에 의한 압전 효과로 출력전극측(4)에 전압이 발생되게 되며, 이때 출력측에서는 승압이 일어나게 된다.1 is a perspective view showing a schematic configuration of such a conventional stacked piezoelectric transformer. As shown in Fig. 1, a conventional multilayer piezoelectric transformer is formed by stacking a plurality of laminated sheets on which an internal electrode 5 of a predetermined pattern is printed to form a piezoelectric body 1, and in the longitudinal direction of the piezoelectric body 1 The external input electrodes 2 and 3 are formed on the portion occupying / 2, and the output electrode 4 is formed on the side of the piezoelectric body 1 facing the input side 2 and 3, respectively. At this time, when a voltage is applied to the external input electrodes 2 and 3 at a resonant frequency, a lateral vibration mode is generated in the internal electrodes, which causes vibration in the longitudinal direction to the output electrode side 4 formed on the side of the piezoelectric body 1. In this case, a voltage is generated on the output electrode side 4 due to the piezoelectric effect caused by the stress generated at this time, and the voltage rises on the output side.
한편, 이러한 압전 트랜스의 승압비는 다음의 수학식 1과 같은 식으로 표현할 수 있다.On the other hand, the step-up ratio of the piezoelectric transformer can be expressed by the following equation (1).
여기서 K31은 횡효과의 결합계수, K33은 종효과의 결합계수, Qm은 기계적 품질 계수이고 L 및 T는 압전체의 길이와 두께이다. 상기의 수학식 1로부터 알수 있듯이 Qm,L/T가 커질수록 고전압의 발생이 가능하다. 압전체 층을 얇게 한다는 것은 입력측과 출력측으로 나누어 생각할 때, 입력측 캐패시턴스는 증가하고 출력측 캐패시턴스가 감소하는 것을 의미하며, 이는 곧 입력측 임피던스가 감소하고 출력측 임피던스가 증가함을 의미한다. 즉, 입력측 임피던스가 적을수록 더 높은 승압비를 얻을 수 있다.Where K 31 is the coupling coefficient of the lateral effect, K 33 is the coupling coefficient of the longitudinal effect, Qm is the mechanical quality factor, and L and T are the length and thickness of the piezoelectric body. As can be seen from Equation 1 above, as Qm and L / T increase, high voltage can be generated. Thinning the piezoelectric layer, when divided into the input side and the output side, means that the input capacitance increases and the output capacitance decreases, which means that the input impedance decreases and the output impedance increases. In other words, the smaller the input impedance, the higher the boost ratio.
하지만 단지 승압비를 높이기 위해서 압전체(1) 층의 두께를 얇게 한다거나 입출력 전극(2)(3)(4)의 길이를 변화시키는 것은 압전체만의 특성을 고려한 것으로 이것이 회로에 연결되어 적절한 특성을 내는 것과는 별개의 문제이다. 즉, 실제 압전 트랜스를 구동하기 위한 회로와 조화를 이루기 위해서는 회로의 입출력 부분과 압전 트랜스의 입출력 부분의 캐패시턴스 및 임피던스 특성의 매칭이 필요하다.However, to make the thickness of the piezoelectric layer 1 thin or to change the length of the input / output electrodes 2, 3 and 4 just to increase the boost ratio, the piezoelectric characteristics are taken into consideration. It is a separate matter. That is, matching with the circuit for driving the actual piezoelectric transformer requires matching the capacitance and impedance characteristics of the input / output portion of the circuit and the input / output portion of the piezoelectric transformer.
한편, 종래의 압전 트랜스에서 입출력 회로부와의 매칭을 위해 입력 임피던스를 가변시키는 방법은 전술한 바와 같이, 단순히 전극의 폭(L)이나 압전체의 두께(T)를 조절하는 방법이 사용되었다.On the other hand, in the conventional piezoelectric transformer, the method of varying the input impedance for matching with the input / output circuit portion, as described above, simply used a method of adjusting the width (L) of the electrode or the thickness (T) of the piezoelectric body.
그러나, 입력 전극(2)(3)의 폭을 가변시키는 경우에는 대향되는 입력 전극간의 분극되는 정도를 변화시켜 압전 특성을 저하시키는 문제점이 있었으며, 또한, 압전체의 두께를 변화시키는 경우 일정한 한계를 넘게 되면 진동에 영향을 미쳐 두께 진동이 혼재되어 압전 트랜스의 성능이 저하되는 문제점이 발생되었다. 즉, 종래의 압전 트랜스의 입력 전극 패턴에 의해서는 압전체가 충분히 분극되면서 입력측의 정전 용량을 입력 회로단에서 요구되는 정전 용량으로 적절하게 가변시키며, 동시에 압전체를 원하는 진동 모드로 진동시키는 것이 불가능하였다.However, in the case of varying the width of the input electrode (2) (3), there is a problem of changing the degree of polarization between the opposing input electrodes to reduce the piezoelectric characteristics, and also in the case of changing the thickness of the piezoelectric body to exceed a certain limit When the vibration affects the vibration of the thickness, the piezoelectric transformer performance is reduced. That is, according to the input electrode pattern of the conventional piezoelectric transformer, the piezoelectric body was sufficiently polarized to properly change the capacitance on the input side to the capacitance required at the input circuit stage, and at the same time, it was impossible to vibrate the piezoelectric in a desired vibration mode.
따라서, 본 발명은 종래의 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써 그 목적은 압전체의 압전 특성을 변화시키지 않고 원하는 승압비를 유지하면서 회로 입력단과 입력측 임피던스를 매칭시키기 위하여 입력 임피던스를 용이하게 가변시킬 수 있도록 된 입력 임피던스 가변형 압전 트랜스를 제공하고자 하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and its object is to easily change the input impedance to match the circuit input stage and input side impedance while maintaining the desired boost ratio without changing the piezoelectric characteristics of the piezoelectric body. It is to provide an input impedance variable piezoelectric transformer that can be used.
도 1은 종래 압전 트랜스의 일반적인 구성을 보인 사시도이다.1 is a perspective view showing a general configuration of a conventional piezoelectric transformer.
도 2는 본 발명에 따른 입력 임피던스 가변형 압전 트랜스의 일실시예에 따른 구성을 보인 사시도이다.Figure 2 is a perspective view showing a configuration according to an embodiment of an input impedance variable piezoelectric transformer according to the present invention.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 입력 임피던스 가변형 압전트랜스의 내부 입력 전극 패턴을 보인 평면도이다.3A and 3B are plan views illustrating internal input electrode patterns of an input impedance variable piezoelectric transformer according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 압전 트랜스의 내부 입력 전극 패턴의 적층 상태를 보인 사시도이다.Figure 4 is a perspective view showing a laminated state of the internal input electrode pattern of the piezoelectric transformer according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 입력 임피던스 가변형 압전 트랜스의 내부 입력 전극의 분극 상태를 나타낸 도이다.5 is a view showing the polarization state of the internal input electrode of the input impedance variable piezoelectric transformer according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10...압전체 20...외부 입력 전극10 piezoelectric 20 external input electrodes
31,32...공통 입력 단자부 40...출력 전극31,32 ... Common input terminal 40 ... Output electrode
50...내부 입력 전극 51...제 1 패턴 내부 입력 전극50 ... internal input electrode 51 ... first pattern internal input electrode
52...제 2 패턴 내부 입력 전극 51a,52a...전극접속부52 ... second pattern internal input electrode 51a, 52a ... electrode connection
51b.52b...빗살형 전극부51b.52b ... comb electrode
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 입력 임피던스 가변형 압전 트랜스는 소정 패턴 형상의 내부 입력 전극이 인쇄된 압전체 시트를 다수층 적층하여 압전체를 형성하고, 상기 내부 입력 전극에 입력 전원을 인가받아 상기 입력측으로부터 발생되는 진동에 의해 유기되는 전압을 출력시키는 압전 트랜스에 있어서,In order to achieve the above object, the input impedance variable piezoelectric transformer according to the present invention forms a piezoelectric body by stacking a plurality of piezoelectric sheets on which internal input electrodes of a predetermined pattern shape are printed, and receives input power from the internal input electrodes. In the piezoelectric transformer for outputting a voltage induced by the vibration generated from the input side,
상기 내부 입력전극은The internal input electrode is
일단이 서로 연결된 빗살모양으로서 상기 빗살 전극의 형성 방향과 반대 방향으로 돌출된 전극 접속부를 갖는 제 1 패턴의 내부 입력 전극과, 빗살모양으로서 상기 제1패턴과 대칭되는 방향으로 일단이 서로 연결되며 돌출된 전극접속부를 갖는 제 2 패턴의 내부 입력 전극을 각 압전체시트에 교대로 적층함에 의하여 형성하는 것을 특징으로 한다.An internal input electrode of a first pattern having an electrode connecting portion protruding in a direction opposite to the direction of forming the comb electrode as one comb teeth connected to each other, and one end connected to each other in a direction symmetrical to the first pattern as a comb teeth. It is characterized by forming an internal input electrode of the second pattern having the electrode connecting portion alternately laminated on each piezoelectric sheet.
이하에는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 입력 임피던스 가변형 압전 트랜스의 구성 및 작용효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration and operation effects of the input impedance variable piezoelectric transformer according to the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 입력 임피던스 가변형 압전 트랜스의 일실시예에 따른 구성을 보인 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 입력 임피던스 가변형 압전 트랜스는 입력 임피던스 가변을 위한 소정 패턴의 내부 입력 전극이 형성된 압전체 시트를 다수층 적층하여 형성된 육면체 형상의 압전체(10)와, 상기 압전체(10)의 길이방향의 1/2을 차지하는 부분에 상하로 소정 패턴의 외부 입력 전극(20)을 형성함과 동시에 입력측과 대향되는 압전체의 측면에 출력 전극(30)을 형성한다.Figure 2 is a perspective view showing a configuration according to an embodiment of an input impedance variable piezoelectric transformer according to the present invention. As shown in FIG. 2, the input impedance variable piezoelectric transformer according to the present invention has a hexahedral shape piezoelectric body 10 formed by stacking a plurality of piezoelectric sheets on which internal input electrodes of a predetermined pattern for varying input impedance are formed, and the piezoelectric body. The external input electrode 20 having a predetermined pattern is formed in a portion occupying one half of the longitudinal direction of the 10, and the output electrode 30 is formed on the side of the piezoelectric body facing the input side.
이때, 상기 압전체(10)를 적층구성하는 압전체 시트에는 상기 상부 외부 입력 패턴(21) 또는 하부 외부 입력 패턴(22)과, 동일한 패턴으로 형성된 내부 입력 전극(도 3)이 인쇄되어 구성된다. 또한, 상기 압전체(10)에 내재된 각 내부 입력 전극에 입력 전압을 인가하기 위하여 압전체의 전면 및 후면에 마련되는 공통 입력 단자부(31)(32)를 구비한다.In this case, the upper external input pattern 21 or the lower external input pattern 22 and an internal input electrode (FIG. 3) formed in the same pattern are printed on the piezoelectric sheet stacking the piezoelectric body 10. In addition, common input terminal portions 31 and 32 are provided on the front and rear surfaces of the piezoelectric body to apply an input voltage to each internal input electrode embedded in the piezoelectric body 10.
이때, 상기 공통 입력 단자부(31)(32)에 공진 주파수의 전압을 인가하면 내부 전극에 횡진동 모드가 발생하여 이것이 압전체의 출력 전극(40)측으로 길이방향의 진동을 유발시켜 이때 발생한 응력에 의한 압전 효과로 출력전극(40)측에 승압된 전압이 인가되게 된다.In this case, when a voltage having a resonant frequency is applied to the common input terminal parts 31 and 32, a lateral vibration mode is generated in the internal electrode, which causes vibration in the longitudinal direction to the output electrode 40 side of the piezoelectric body. The boosted voltage is applied to the output electrode 40 side by the piezoelectric effect.
한편, 도 3a는 본 발명에 따른 입력 임피던스 가변형 압전트랜스의 측면 구성을 보이기 위한 측단면도이고, 도 3b 및 도 3c는 본 발명에 따른 입력 임피던스 가변형 압전 트랜스를 구성하기 위한 일실시예에 따른 내부 입력 전극 패턴을 나타낸 평면도이다.On the other hand, Figure 3a is a side cross-sectional view for showing the side configuration of the variable input impedance piezoelectric transformer according to the present invention, Figures 3b and 3c is an internal input according to an embodiment for configuring the input impedance variable piezoelectric transformer according to the present invention It is a top view which shows the electrode pattern.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 입력 임피던스 가변형 압전 트랜스의 내부 입력 전극(50)은 압전체를 형성하기 위하여 다수층 적층되는 압전체 시트의 길이방향으로 1/2정도에 걸쳐 형성된다.As shown in Figures 3a to 3c, the internal input electrode 50 of the input impedance variable piezoelectric transformer according to the present invention is formed over about 1/2 in the longitudinal direction of the piezoelectric sheet stacked in multiple layers to form a piezoelectric body. do.
본 발명을 구현하기 위하여 상기 압전체 시트의 상부 1/2영역에 인쇄되는 내부 입력 전극 패턴(50)은 회로 입력단으로부터 인가되는 입력 전원을 인가받기 위하여 압전체(10)의 전면에 형성된 공통 입력 단자부(31)와 그 일단이 접속되도록 압전체의 전면을 향하여 전극 접속부(51a)가 형성된 제 1 패턴의 내부 입력 전극(51)과, 압전체(10)의 후면에 형성된 공통 입력 단자부(32)와 접속되도록 압전체 시트의 후면을 향하여 전극 접속부(52a)가 형성된 제 2 패턴의 내부 입력 전극(52)으로 구분될 수 있다. 이때, 상기 전극 접속부(51a)(52a)는 압전체 시트의 전면 또는 후면을 향하여 외부로 인출가능하도록 형성된다.In order to implement the present invention, the internal input electrode pattern 50 printed on the upper 1/2 area of the piezoelectric sheet has a common input terminal 31 formed on the front surface of the piezoelectric body 10 to receive input power applied from a circuit input terminal. ) And the piezoelectric sheet to be connected to the internal input electrode 51 of the first pattern in which the electrode connecting portion 51a is formed toward the front surface of the piezoelectric body so that one end thereof is connected, and the common input terminal portion 32 formed on the rear surface of the piezoelectric body 10. It may be divided into the internal input electrode 52 of the second pattern in which the electrode connecting portion 52a is formed toward the rear surface of the substrate. In this case, the electrode connecting portions 51a and 52a are formed to be pulled out toward the front or rear side of the piezoelectric sheet.
또한, 이러한 제 1 및 제 2 패턴의 내부 입력 전극(51)(52)은 각각의 전극 접속부(51a)(52a)를 기둥으로 하여 압전체 시트의 폭방향으로 상호 평행하게 형성된 빗살 모양의 빗살형 전극부(51b)(52b)를 구비한다. 이때, 각 내부 입력 전극 패턴(50)을 형성하는 상기 빗살 전극(51b)(52b)의 빗살 개수는 압전체 시트의 길이방향의 1/2영역에 해당되는 입력 전극 영역(l)에 적어도 5개 이상 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the internal input electrodes 51 and 52 of the first and second patterns are comb-shaped comb-shaped electrodes formed in parallel with each other in the width direction of the piezoelectric sheet using the respective electrode connection portions 51a and 52a as columns. The part 51b, 52b is provided. In this case, the number of comb teeth of the comb teeth 51b and 52b forming each of the internal input electrode patterns 50 is at least five or more in the input electrode region l corresponding to one half of the longitudinal direction of the piezoelectric sheet. It is preferably formed.
또한, 각 내부 전극 패턴(50)에 형성되는 각각의 빗살 전극(51b)(52b)은 상호 소정 간격 이격되어 형성되며, 양호하게는 상기 빗살 전극간의 간격(z)이 각 빗살 전극의 폭(w)의 1/3보다 작거나 같게 형성된다(0<z≤1/3w). 그리고, 양호하게는 빗살 전극의 개수를 n이라고 하고, 압전체 입력 전극 영역의 길이를 l이라고 했을 때 빗살 전극간의 간격(z)은 1/n≤z≤3l/4n 을 만족하도록 형성된다.In addition, the comb teeth 51b and 52b formed on each of the internal electrode patterns 50 are formed to be spaced apart from each other by a predetermined interval, and preferably, the interval z between the comb teeth electrodes is the width w of each comb electrode. Is less than or equal to 1/3 of (0 < z < 1 / 3w). Preferably, when the number of comb electrodes is n and the length of the piezoelectric input electrode region is l, the spacing z between the comb teeth is formed to satisfy 1 / n ≦ z ≦ 3l / 4n.
도 4는 본 발명에 따른 압전 트랜스의 내부 입력 전극 패턴의 인쇄상태를 보인 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 형성된 내부 입력 전극 패턴(50)을 압전체 시트에 인쇄하는 경우에는 일예로 압전체 시트(10a)를 적층한후 그 상부에 제 1 패턴의 내부 입력 전극(51)을 인쇄하고, 제 1 패턴의 내부 입력 전극(51)이 인쇄된 압전체 시트(10a)의 상부에 새로운 압전체 시트(10b)를 적층하고, 적층된 압전체 시트(10b)의 상부에 제 2 패턴의 내부 입력 전극(52)을 인쇄하는 과정을 반복 수행하여 압전체 시트(10a)(10b)(10c)에 상기 제 1 패턴의 내부 입력 전극(51) 및 제 2 패턴의 내부 입력 전극(52)을 교대로 적층하여 소정의 적층수를 갖는 압전체를 형성한다.4 is a perspective view showing a printing state of the internal input electrode pattern of the piezoelectric transformer according to the present invention. As shown in FIG. 4, in the case of printing the internal input electrode pattern 50 formed according to the present invention on a piezoelectric sheet, for example, the piezoelectric sheet 10a is stacked, and then the internal input electrode of the first pattern is formed on the piezoelectric sheet. 51 is printed, a new piezoelectric sheet 10b is laminated on the piezoelectric sheet 10a on which the internal input electrode 51 of the first pattern is printed, and a second pattern is formed on the laminated piezoelectric sheet 10b. The internal input electrode 52 of the first pattern and the internal input electrode 52 of the second pattern are repeatedly formed on the piezoelectric sheets 10a, 10b, and 10c by repeatedly printing the internal input electrode 52 of the second electrode. By alternately stacking, a piezoelectric body having a predetermined number of stacks is formed.
또한, 상기 압전체(10)의 상부 및 하부에 각각 형성되는 외부 입력 전극(21)(22)은 각각 상기 제 1 패턴의 내부 입력 전극(51) 및 제 2 패턴의 내부 입력 전극(52)과 동일 패턴으로 형성된다.In addition, the external input electrodes 21 and 22 formed on the upper and lower portions of the piezoelectric body 10 are the same as the internal input electrode 51 of the first pattern and the internal input electrode 52 of the second pattern, respectively. It is formed into a pattern.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 내부 입력 전극의 분극 상태를 보인 개략 측단면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 입력 임피던스 가변형 압전 트랜스에 있어서 압전체 시트를 사이에 두고 상하로 위치하여 서로 대향된 빗살 전극(51b)(52b)간에는 입력 전원이 인가되는 경우 설정된 방향으로의 분극이 발생되게 된다. 이때, 본 발명에 따른 빗살형 전극부(51b)(52b)에서는 상하로 대향되는 전극간에서 발생되는 분극(A)외에도 빗살 전극(51b)(52b)의 가장 자리 부근에서 대각선 방향으로 추가 분극(B)이 발생된다. 따라서, 본 발명에 따른 내부 전극 패턴에 의해 추가적으로 발생되는 분극(B)에 의해 압전체 특성이 개선될 수 있다.5 is a schematic side cross-sectional view showing a polarization state of an internal input electrode according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, in the input impedance variable piezoelectric transformer according to the present invention, when the input power is applied between the comb electrodes 51b and 52b positioned up and down with the piezoelectric sheet interposed therebetween in a set direction. Polarization of is generated. At this time, in addition to the polarization (A) generated between the electrodes facing up and down in the comb-shaped electrode portions (51b, 52b) according to the present invention further polarized in the diagonal direction near the edge of the comb-tooth electrodes (51b, 52b) ( B) is generated. Therefore, the piezoelectric properties may be improved by the polarization B additionally generated by the internal electrode pattern according to the present invention.
한편, 이러한 내부 입력 전극 패턴이 인쇄된 압전체 시트를 적층하여 압전체가 구성되면, 동일 방향으로 전극 접속부(51a) 및 (51b)가 형성된 내부 입력 전극(51)에 입력 전원을 인가하기 위하여 동일 방향으로 인출 형성된 전극접속부(51a)를 서로 연결하는 공통 입력 단자부(31)(32)를 압전체의 전면 또는 후면에 각각 인쇄하게 된다. 또한, 압전체(10)의 입력부가 형성된 영역과 대향되는 압전체의 측면에는 출력 전극부(40)가 형성되어 상기 내부 입력 전극(50)의 진동으로 인하여 유기되는 전압 신호를 출력시키도록 한다.On the other hand, when the piezoelectric body is formed by stacking piezoelectric sheets on which the internal input electrode patterns are printed, the same direction is applied in order to apply input power to the internal input electrodes 51 having the electrode connecting portions 51a and 51b formed in the same direction. The common input terminal portions 31 and 32 connecting the lead-out electrode connecting portions 51a to each other are printed on the front or rear surface of the piezoelectric body, respectively. In addition, an output electrode portion 40 is formed on a side of the piezoelectric body facing the region where the input portion of the piezoelectric element 10 is formed to output a voltage signal induced by the vibration of the internal input electrode 50.
이하에는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 입력 임피던스 가변형 압전 트랜스의 동작 및 작용 효과를 첨부한 도면을 참조하여 양호하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation and the effect of the input impedance variable piezoelectric transformer according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명에 따른 입력 임피던스 가변형 압전 트랜스에서는 전술한 바와 같이 내부 전극 패턴(50)이 압전체의 각 층별로 빗살 전극부(51b)(52b)의 형태로 구성됨으로써 입력 회로단에서 요구하는 입력단의 캐패시턴스 값을 원하는 만큼 용이하게 조정 가능하다.First, in the input impedance variable piezoelectric transformer according to the present invention, as described above, the internal electrode pattern 50 is configured in the form of comb electrode portions 51b and 52b for each layer of the piezoelectric body, thereby providing The capacitance value can be easily adjusted as desired.
즉, 입력 회로단에서 요구하는 정전 용량과 매칭시키기 위하여 입력 임피던스를 증가시키고자 하는 경우에는 내부 입력 전극 패턴(50)으로 형성된 빗살 전극부(51b)(52b)의 빗살 전극수를 줄임으로써 입력측 정전 용량을 감소시켜 입력 임피던스를 향상시킬 수 있다. 입력 임피던스가 증가된 압전 트랜스를 제조하기 위해서는 압전체 시트의 제조공정에서 각 층의 압전체 시트에 인쇄되는 내부 입력 전극 패턴(51)(52)의 빗살 전극 수를 상기 입력 회로단에서 요구하는 정전 용량을 만족시킬 수 있는 정도의 빗살 수로 형성한 후 이를 순차적으로 적층함으로써 원하는 입력 임피던스를 갖는 압전 트랜스를 얻을 수 있게 된다.That is, when the input impedance is to be increased to match the capacitance required by the input circuit terminal, the input side capacitance is reduced by reducing the number of comb electrodes of the comb electrode portions 51b and 52b formed by the internal input electrode pattern 50. The input impedance can be improved by reducing In order to manufacture a piezoelectric transformer with an increased input impedance, the capacitance required by the input circuit stage is determined by the number of comb electrodes of the internal input electrode patterns 51 and 52 printed on the piezoelectric sheets of each layer in the manufacturing process of the piezoelectric sheet. The piezoelectric transformer having a desired input impedance can be obtained by forming a comb number of a satisfactory degree and stacking them sequentially.
반대로, 입력 회로단과 매칭시키기 위하여 입력 임피던스를 감소시키고자 하는 경우에는 내부 입력 전극 패턴(51)(52)에 형성된 빗살 전극부(51b)(52b)의 빗살전극수를 더 늘려 구성한다. 즉, 압전체 시트를 적층하는 공정에서 빗살 전극수가 증가된 내부 입력 전극을 순차적으로 적층하여 압전 트랜스를 구성한다. 따라서, 적층된 내부 입력 전극의 대향 면적이 빗살 전극수에 비례하여 증가함으로써 입력측 정전 용량을 입력 회로단에서 요구하는 정정 용량과 매칭시킬 수 있다.On the contrary, in order to reduce the input impedance to match the input circuit terminal, the number of comb electrodes of the comb electrode portions 51b and 52b formed in the internal input electrode patterns 51 and 52 is further increased. That is, in the process of laminating the piezoelectric sheet, piezoelectric transformers are formed by sequentially laminating internal input electrodes having an increased number of comb electrodes. Therefore, the opposite area of the stacked internal input electrodes increases in proportion to the number of comb electrodes, so that the input capacitance can be matched with the correction capacitance required by the input circuit stage.
본 발명에 따른 입력 임피던스 가변형 압전 트랜스는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시될 수 있다.The input impedance variable piezoelectric transformer according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be variously modified and implemented within the range permitted by the technical idea of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 입력 임피던스 가변형 압전 트랜스는 압전체의 내부에 적층되어 형성되는 내부 입력 전극 패턴을 다지형으로 구성함으로써 내부 입력 전극 패턴이 빗살 전극부의 수를 조정하여 대향 전극의 면적을 가변시킴에 따른 정전 용량의 변화로 입력 임피던스를 용이하게 조정할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.As described above, in the input impedance variable piezoelectric transformer according to the present invention, the internal input electrode pattern formed by stacking the inside of the piezoelectric body is formed in a multi-gear shape, so that the internal input electrode pattern adjusts the number of comb electrode parts so that the area of the counter electrode is increased. By varying the capacitance, the effect of easily adjusting the input impedance can be obtained.
또한, 본 발명에 따른 입력 임피던스 가변형 압전 트랜스에 의하여 다지 전극부로 형성된 내부 입력 전극에 입력 전원을 인가하여 각 전극을 분극시키는 경우 상호 대향되는 빗살 전극면에서의 분극 뿐만 아니라 빗살 전극의 가장 자리에서 대각선 방향의 추가 분극이 발생되어 분극 정도가 증대됨으로써 압전 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있게 된다.In addition, when the input power is applied to the internal input electrode formed by the dodge electrode part by the input impedance variable piezoelectric transformer according to the present invention to polarize each electrode, the diagonal at the edge of the comb electrode as well as the polarization at the mutually opposite comb electrode surface is polarized. Directional polarization is generated to increase the degree of polarization, thereby obtaining an effect of improving piezoelectric performance.
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