KR20050072565A - Step-down piezoelectric transformer and adaptor using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압전 세라믹을 이용하여 전압을 강압시키는 강압용 압전변압기 및 이를 이용한 어댑터에 관한 것이다. 본 발명에 따른 강압용 압전변압기는, 입력 전압을 인가하기 위해 상하면 각각에 전극 층이 형성되는 입력 압전세라믹 층, 상기 입력 압전세라믹 층에 나란히 배치되고, 출력 전압을 출력하기 위해 상하면 각각에 전극 층이 형성되는 출력 압전세라믹 층, 및 상기 입력 압전세라믹 층과 상기 출력세라믹 층의 서로 대향하는 전극 층들 사이에 개재되는 절연세라믹 층을 포함하고, 상기 입력 압전세라믹 층의 분극 방향과 상기 출력 압전세라믹 층의 분극 방향은 두께 방향인 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명에 따른 어댑터는, 상용 교류 전원으로부터 제 1 직류 전압을 형성시키는 제 1 정류회로, 상기 제 1 직류 전압을 제 1 교류 전압으로 변환시키는 스위칭회로, 상기 제 1 교류 전압을 소정의 비로 강압된 제 2 교류 전압으로 변환시키는 본 발명에 따른 강압용 압전변압기, 및 상기 제 2 교류 전압을 제 2 직류 전압으로 변환시키는 제 2 정류회로를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명에 따른 상용 전원 플러그는 본 발명에 따른 어댑터를 내장하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a piezoelectric transformer for stepping down voltage using a piezoelectric ceramic and an adapter using the same. The piezoelectric transformer for step-down according to the present invention includes an input piezoceramic layer in which electrode layers are formed on each of the upper and lower surfaces for applying an input voltage, and are arranged side by side on the input piezoceramic layer, and on each of the upper and lower surfaces for outputting an output voltage. An output piezoceramic layer formed therein, and an insulating ceramic layer interposed between the input piezoceramic layer and electrode layers facing each other of the output ceramic layer, wherein the polarization direction of the input piezoceramic layer and the output piezoceramic layer are included. The polarization direction of is characterized in that the thickness direction. In addition, the adapter according to the present invention includes a first rectifying circuit for forming a first DC voltage from a commercial AC power supply, a switching circuit for converting the first DC voltage to a first AC voltage, and stepping down the first AC voltage at a predetermined ratio. Step-down piezoelectric transformer according to the present invention for converting into a second AC voltage, and a second rectifying circuit for converting the second AC voltage to a second DC voltage. In addition, the commercial power plug according to the present invention is characterized in that the built-in adapter according to the present invention.
Description
본 발명은 압전 세라믹을 이용한 압전 변압기에 관한 것으로, 특히 전압을 강압시키는 강압용 압전 변압기 및 이를 이용한 어댑터에 관한 것이다.The present invention relates to a piezoelectric transformer using a piezoelectric ceramic, and more particularly, to a piezoelectric transformer for stepping down voltage and an adapter using the same.
압전 변압기(piezoelectric transformer)는 전기적 에너지를 기계적 에너지를 매개로 하여 전기적 에너지로 변환하는 소자이다. 압전변압기는 권선형의 전자식(electromagnetic type) 변압기에 비하여 다음과 같은 장점을 갖는다. 즉, 권선이 불필요하므로 소형, 박형 및 경량화가 가능하고 대량 제조시 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한 고주파 구동시 권선형 변압기에서 발생하는 와류손, 히스테리시스손과 같은 자기 손실이 생기지 않으므로 고효율화가 가능하다. 더욱이, 권선형의 경우처럼 에너지 변화과정에서 자기에너지로 변환되는 단계가 없으므로 전자유도장애 측면에 있어서 매우 유리하다. 그리고, 권선형의 경우 고장모드가 단락(short) 상태이기 때문에 화재 등을 유발할 수 있으나, 압전변압기 경우에는 고장모드가 개방(open)상태이기 때문에 고장이 파급되지 않는 장점이 있다. A piezoelectric transformer is a device that converts electrical energy into electrical energy through mechanical energy. Piezoelectric transformers have the following advantages over winding type electromagnetic transformers. That is, since the winding is unnecessary, it is possible to be small, thin and light, and to improve productivity in mass production. In addition, high efficiency is possible because there is no magnetic loss such as eddy current loss and hysteresis loss generated in the winding type transformer during high frequency driving. Moreover, there is no step of converting to magnetic energy in the energy change process as in the case of the winding type, which is very advantageous in terms of electromagnetic induction disturbances. In the case of the winding type, the failure mode may cause a fire, etc., but in the case of a piezoelectric transformer, the failure mode is not opened because the failure mode is open.
그러나, 압전변압기는 그 구동 주파수가 수십KHz 이상의 고주파로서 고효율 동작을 위해서는 변압기의 온도나 부하에 따라 구동주파수를 제어해야 한다는 점 등의 단점도 있기 때문에 1950년대 Rosen에 의해 압전변압기가 제안된 이래 큰 주목을 끌지 못하여 활발한 연구도 수행되지 않았다. 그러나, 최근 노트북 컴퓨터의 LCD의 백라이트인 CCFL용 인버터의 크기축소, 효율개선 등이 이 분야에서 강하게 요구되면서 기존의 훼라이트를 코어로 사용한 권선형 변압기를 압전변압기로 대체하려는 연구가 활발히 수행되고 있다. 압전변압기를 이용하면, 권선형 변압기를 사용하는 기존의 경우에 비하여 최종 제품을 고효율화 및 소형화시킬 수 있어서 그 부가가치를 더욱 높일 수 있다. However, the piezoelectric transformer has a high frequency of more than several tens of KHz, and there are disadvantages such as controlling the driving frequency according to the temperature and load of the transformer for high efficiency operation. Therefore, since the piezoelectric transformer was proposed by Rosen in the 1950s, No attention was given to the study. However, as the size reduction and efficiency improvement of CCFL inverters, which are backlights of notebook computers' LCDs, have been strongly demanded in this field, studies are being actively conducted to replace the winding transformers using ferrite cores with piezoelectric transformers. . When using a piezoelectric transformer, the final product can be made more efficient and downsized as compared to the conventional case using the winding-type transformer, thereby further increasing its added value.
한편, 압전변압기의 경우에도 권선형 변압기와 마찬가지로 구조 설계에 따라 승압용 외에도 강압용도 가능하다. 강압용 압전변압기의 주 용도는 각종 어댑터, DC-DC 컨버터 등을 예상할 수 있다. 그럼에도, 강압용 압전변압기의 경우 아직 기술선진국인 일본에서도 아직 실용화된 예는 없다. 강압용 변압기가 승압용 변압기에 비하여 개발이나 상용화가 늦어진 경향이 있는데, 그 이유는 승압용 변압기에 비해 강압용 변압기에 대한 시장의 요구가 약했으며, 기술적인 면에서도 강압용 변압기의 구조가 승압용 변압기보다 복잡하여 제조가 어려웠기 때문이다. 승압용 변압기의 경우에는 내부 임피던스 및 출력 임피던스가 일반적으로 높지만 강압용 변압기 경우에는 낮다. 따라서, 단순히 승압용 변압기를 1차, 2차 측을 바꾸어 강압용 변압기로 사용할 수 없다. Meanwhile, in the case of piezoelectric transformers, similar to the winding type transformer, the piezoelectric transformer may be used for step-downs in addition to step-ups. The main use of the piezoelectric transformer for step-down can be expected a variety of adapters, DC-DC converters. Nevertheless, the piezoelectric transformer for step-down has not yet been put into practical use in Japan, which is still a technologically advanced country. Step-down transformers tend to be delayed in development or commercialization compared to step-up transformers, because the market demand for step-down transformers is weaker than step-up transformers. This is because manufacturing was more difficult than the transformer. Internal and output impedances are generally high for boost transformers, but low for step-down transformers. Therefore, it is not possible to simply use the step-up transformer by changing the primary and secondary sides as the step-down transformer.
이에 본 발명은 압전세라믹을 이용하여 소형 및 고효율의 강압용 압전변압기를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a piezoelectric transformer for small and high efficiency using piezoelectric ceramics.
또한, 본 발명은 상기 강압용 압전변압기를 이용한 어댑터를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide an adapter using the piezoelectric transformer for the step-down.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 어댑터를 내장하는 상용 전원 플러그를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a commercial power plug containing the adapter according to the present invention.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 입력 전압을 인가하기 위해 상하면 각각에 전극 층이 형성되는 입력 압전세라믹 층, 상기 입력 압전세라믹 층에 나란히 배치되고, 출력 전압을 출력하기 위해 상하면 각각에 전극 층이 형성되는 출력 압전세라믹 층, 및 상기 입력 압전세라믹 층과 상기 출력세라믹 층의 서로 대향하는 전극 층들 사이에 개재되는 절연세라믹 층을 포함하고, 상기 입력 압전세라믹 층의 분극 방향과 상기 출력 압전세라믹 층의 분극 방향은 두께 방향인 강압용 압전 변압기를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, the input piezoceramic layer, the electrode layer is formed on each of the upper and lower surfaces for applying the input voltage, disposed side by side on the input piezoceramic layer, the electrodes on each of the upper and lower surfaces to output the output voltage An output piezoceramic layer in which a layer is formed, and an insulating ceramic layer interposed between the input piezoceramic layer and electrode layers facing each other of the output ceramic layer, wherein the polarization direction of the input piezoceramic layer and the output piezoceramic The polarization direction of the layer provides a step-down piezoelectric transformer.
또한 전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 상용 교류 전원으로부터 제 1 직류 전압을 형성시키는 제 1 정류회로, 상기 제 1 직류 전압을 제 1 교류 전압으로 변환시키는 스위칭회로, 상기 제 1 교류 전압을 소정의 비로 강압된 제 2 교류 전압으로 변환시키는 본 발명에 따른 강압용 압전변압기, 및 상기 제 2 교류 전압을 제 2 직류 전압으로 변환시키는 제 2 정류회로를 포함하는 어댑터를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a first rectifier circuit for forming a first DC voltage from a commercial AC power supply, a switching circuit for converting the first DC voltage to a first AC voltage, and the first AC voltage. A piezoelectric transformer for voltage reduction according to the present invention converts a second AC voltage stepped down to a predetermined ratio, and an adapter including a second rectifying circuit for converting the second AC voltage to a second DC voltage.
또한 전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 본 발명에 따른 어댑터를 내장하는 상용 전원 플러그를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a commercial power plug containing the adapter according to the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 상기의 목적을 달성할 수 있는 본 발명에 따른 강압용 압전변압기부터 설명하겠다.With reference to the accompanying drawings, it will be described from the piezoelectric transformer for step-down according to the present invention that can achieve the above object.
도 1은 본 발명에 따른 강압용 압전변압기의 사시도이고, 도 2는 도 1의 I-I 라인의 단면도이다.Figure 1 is a perspective view of a piezoelectric transformer for step according to the invention, Figure 2 is a cross-sectional view of the I-I line of FIG.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 강압용 압전변압기는 크게 입력층(10), 출력층(20) 및 절연 세라믹 층(30)으로 구성된다. 1 and 2, the piezoelectric transformer for step down according to the present invention is largely composed of an input layer 10, an output layer 20 and an insulating ceramic layer 30.
상기 입력층(10)은 입력 압전세라믹 층(13), 및 입력 전압을 인가하기 위해 상기 입력 압전세라믹 층(13) 상하에 형성되는 전극 층들(15, 17)로 구성된다.The input layer 10 is composed of an input piezoceramic layer 13 and electrode layers 15 and 17 formed above and below the input piezoceramic layer 13 to apply an input voltage.
그리고, 상기 출력층(20)은 출력 압전세라믹 층(23), 및 출력 전압을 출력하기 위해 상기 입력 압전세라믹 층(23) 상하에 형성되는 전극 층들(25, 27)로 구성되고, 상기 입력층(10)과 평면상으로 나란하게 배치된다.The output layer 20 includes an output piezoceramic layer 23 and electrode layers 25 and 27 formed above and below the input piezoceramic layer 23 to output an output voltage. 10) and are arranged parallel to the plane.
그리고, 상기 입력층(10)과 상기 출력층(20) 사이에는 상기 절연 세라믹 층(30)이 개재된다.The insulating ceramic layer 30 is interposed between the input layer 10 and the output layer 20.
본 발명에서 사용되는 압전세라믹으로는 통상 시중에서 구할 수 있는 압전세라믹이 사용될 수 있으나, 더욱 바람직하게는 본 발명자에 의해 한국특허공개번호 특2002-0078222에서 제시되는 압전세라믹이 사용될 수 있다. 상기 공개 문헌의 개시 내용은 본 명세서에서 참조된다.As piezoelectric ceramics used in the present invention, piezoelectric ceramics which are usually available in the market may be used, and more preferably, the piezoelectric ceramics disclosed in Korean Patent Publication No. 2002-0078222 may be used by the present inventors. The disclosure of this publication is referred to herein.
또한, 상기의 구성에 있어서 상기 입력 압전세라믹 층(13)과 상기 출력 압전 세라믹 층(23) 각각의 압전세라믹 분극 방향은 두께 방향으로 된다. 더욱이, 실험에 의하면 상기 각각의 압전세라믹 분극 방향은 도 2에 도시된 바와 같이 절연세라믹 층을 향하지 않는 방향으로 (즉, 도 2에서 도시된 바와 같이 입력 압전 세라믹 층은 상향으로, 출력 압전 세라믹 층은 하향으로) 되는 경우에 절연층에 기계적 스트레스를 가장 적게 주는 것으로 밝혀졌다.In the above configuration, the piezoceramic polarization direction of each of the input piezoceramic layer 13 and the output piezoelectric ceramic layer 23 becomes a thickness direction. Further, experiments have shown that each of the piezoceramic polarization directions does not face the insulating ceramic layer as shown in FIG. 2 (ie, the input piezoelectric ceramic layer is upward, as shown in FIG. 2, the output piezoelectric ceramic layer is shown in FIG. 2). Has been found to give the least mechanical stress to the insulating layer.
이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 압전변압기의 사용 주파수에 대해 도 3을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.Referring to Figure 3 with respect to the frequency of use of the piezoelectric transformer according to the present invention having such a configuration as follows.
일반적으로 압전세라믹은 여러 개의 공진 주파수를 가지는데, 가장 낮은 공진 주파수를 1차 진동 모드라 칭하고, 그 이상의 공진 주파수들을 순서대로 2차, 3차 등의 진동모드라고 칭한다. 그런데, 압전체 내에서 유도되는 전하량은 압전체 내에 인가되는 응력(stress)에 비례하고 또한 응력은 구동 주파수에 비례하기 때문에, 좀 더 높은 전력을 구현하기 위해서는 압전 변압기가 좀 더 높은 공진 주파수에서 구동되도록 하는 것이 바람직하다. 그런데, 압전변압기가 높은 공진주파수에서 사용되도록 하려면 압전변압기의 주변회로에서 사용되는 소자도 그만큼 높은 주파수에서 무리없이 사용될 수 있는 고품질의 고가여야 한다. 따라서, 너무 높은 공진주파수에서 압전변압기가 구동되도록 하는 것은 압전변압기의 사용 측면에서 볼 때 비경제적이고, 가장 바람직한 압전 변압기의 구동 주파수는 2차 진동 모드 이내이다.In general, piezoelectric ceramics have a plurality of resonant frequencies, and the lowest resonant frequency is referred to as a first vibration mode, and further resonant frequencies are referred to as second and third order vibration modes. However, since the amount of charge induced in the piezoelectric body is proportional to the stress applied in the piezoelectric body and the stress is proportional to the driving frequency, the piezoelectric transformer is driven at a higher resonance frequency in order to realize higher power. It is preferable. However, in order for the piezoelectric transformer to be used at a high resonant frequency, the element used in the peripheral circuit of the piezoelectric transformer should also be expensive and high quality that can be used without difficulty at such a high frequency. Thus, driving the piezoelectric transformer at too high a resonance frequency is uneconomical in terms of the use of the piezoelectric transformer, and the driving frequency of the most preferred piezoelectric transformer is within the secondary vibration mode.
2차 진동 모드 이내의 공진 주파수 중 먼저 1차 진동 모드에 대해 살펴보겠다. 1차 진동 모드는 도 3의 (a)에서 도시된 바와 같이 반파장모드이며 압전 변압기의 두께가 1차 진동 모드 주파수의 반파장 길이와 동일하다. 이 경우, 압전 변압기에 1차 진동 모드 주파수를 인가하면 입력층 및 출력층의 팽창과 수축이 동시에 일어나서 최대 응력이 가운데 부분인 절연층에 집중하게 되어 진동 에너지를 효율적으로 이용할 수 없다. Among the resonant frequencies within the second vibration mode, the first vibration mode will be described first. The primary vibration mode is a half wavelength mode as shown in FIG. 3 (a) and the thickness of the piezoelectric transformer is equal to the half wavelength length of the primary vibration mode frequency. In this case, when the primary vibration mode frequency is applied to the piezoelectric transformer, the expansion and contraction of the input layer and the output layer occur at the same time, so that the maximum stress is concentrated on the insulating layer having a central portion, and thus the vibration energy cannot be efficiently used.
이에 반하여, 2차 진동 모드는 도 3의 (b)에서 도시된 바와 같이 한파장모드이며 압전 변압기의 두께가 2차 진동 모드 주파수의 한파장 길이와 동일하다. 이 경우는 상기 1차 진동 모드의 경우와는 달리, 압전 변압기에 2차 진동 모드 주파수를 인가하면 입력층 및 출력층의 팽창과 수축이 반대로 일어나서 진동 에너지를 효율적으로 이용할 수 있다.On the contrary, the secondary vibration mode is one wavelength mode as shown in FIG. 3B and the thickness of the piezoelectric transformer is equal to one wavelength length of the frequency of the secondary vibration mode. In this case, unlike the case of the first vibration mode, when the second vibration mode frequency is applied to the piezoelectric transformer, the expansion and contraction of the input layer and the output layer are reversed, and thus the vibration energy can be efficiently used.
따라서, 본 발명에 따른 압전 변압기는 이러한 이유로 2차 진동 모드에서 구동하는 것이 가장 바람직하다.Therefore, the piezoelectric transformer according to the present invention is most preferably driven in the secondary vibration mode for this reason.
이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 강압용 압전 변압기에 대한 특성을 그 등가회로를 통해서 더욱 살펴보면 다음과 같다.Looking at the characteristics of the piezoelectric transformer for step-down according to the present invention having such a configuration through the equivalent circuit as follows.
도 4a는 본 발명에 따른 강압용 압전 변압기의 등가회로이고, 도 4b는 본 발명에 따른 강압용 압전 변압기의 직렬 공진 주파수에서의 등가회로이다.Figure 4a is an equivalent circuit of the piezoelectric transformer for step-down according to the present invention, Figure 4b is an equivalent circuit at the series resonance frequency of the piezoelectric transformer for step-down in accordance with the present invention.
본 발명에 따른 압전변압기의 특성은 도 4b에서 다음의 관계식을 유도할 수 있다.The characteristics of the piezoelectric transformer according to the present invention can lead to the following relation in FIG.
(1) (One)
(2) (2)
(3) (3)
여기서, 는 직렬 공진각주파수이며 이다.here, Is the series resonant angular frequency to be.
또한, 전압이득 G는 다음과 같다.In addition, the voltage gain G is as follows.
(4) (4)
(5) (5)
출력 전력 P2는 다음과 같다.The output power P 2 is as follows.
(6) (6)
(7) (7)
만일, (ωSC2n2R)2 <<1이면, P2MAX는 다음과 같다.If (ω S C 2 n 2 R) 2 << 1, P 2MAX is as follows.
(8) (8)
(4-6)에서 P2MAX일때 RL은 다음과 같다.At P 2MAX at (4-6), R L is
(9) (9)
또한, (ωSC2n2R)2 <<1인 경우 RL은 다음과 같다.In addition, when (ω S C 2 n 2 R) 2 << 1, R L is as follows.
(10) 10
그 때 입력전력 P1은 다음과 같다.At that time, the input power P 1 is as follows.
(11) (11)
효율 η은 다음과 같다.The efficiency η is as follows.
(12) (12)
(13) (13)
최고효율에서 RL은 다음과 같다.At the highest efficiency, R L is
(14) (14)
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 압전변압기에 있어서 압전세라믹의 기계적품질계수 Qm이 1000이고 부하저항이 10Ω일 때의 주파수에 대한 이득 G와 효율 η의 특성을 나타낸 것이다. 도 5a 및 도 5b에서 알 수 있는 바와 같이, 이득 G는 두께방향진동(thickness extensional vibration)의 1차모드(first mode)인 0.85 MHz 근처에서 최고치였고 1.7 MHz부근은 2차모드(second mode)의 피크치이다. 92%효율은 2차모드(second mode)근처에서 얻어졌다. 게다가 효율은 0.7 MHz에서 2.8MHz 사이에서 90%이상을 나타냈다. 이러한 이득 G와 효율 η의 특성들은 주파수 변조에 의해서 조절될 수 있는 가능성을 보여주었다.5A and 5B show the characteristics of the gain G and the efficiency η with respect to the frequency when the mechanical quality factor Q m of the piezoelectric ceramic is 1000 and the load resistance is 10 Hz in the piezoelectric transformer according to the present invention. As can be seen in FIGS. 5A and 5B, the gain G was highest near 0.85 MHz, the first mode of thickness extensional vibration, and around 1.7 MHz in the second mode. Peak value. 92% efficiency was obtained near the second mode. In addition, the efficiency was more than 90% between 0.7 MHz and 2.8 MHz. These gain G and efficiency η characteristics showed the possibility of being controlled by frequency modulation.
이하에서는 본 발명에 따른 강압용 압전 변압기를 이용한 어댑터에 대해 도 6을 참조하여 살펴보도록 하겠다.Hereinafter, an adapter using a piezoelectric transformer for stepping down according to the present invention will be described with reference to FIG. 6.
도 6은 본 발명에 따른 어댑터의 회로도이다.6 is a circuit diagram of an adapter according to the present invention.
먼저 제 1 정류회로(61)는 110V 또는 220V의 상용 전원을 정류시켜 제 1 직류 전압을 만든다. 그 다음, 스위칭회로(63)는 스위칭 동작을 통해 상기 제 1 직류 전압을 제 1 교류 전압으로 변환시킨다. 그 다음, 본 발명에 따른 강압용 압전변압기(65)는 상기 제 1 교류 전압을 소정의 비로 강압된 제 2 교류 전압으로 변환시킨다. 그 다음, 제 2 정류회로(67)는 상기 제 2 교류 전압을 정류하여 제 2 직류 전압으로 변환시킨다. 이렇게 형성된 제 2 직류 전압은 직류 전원을 필요로 하는 가전기기 등(RL)에 인가되어 사용될 수 있다.First, the first rectifier circuit 61 rectifies a commercial power source of 110V or 220V to make a first DC voltage. Then, the switching circuit 63 converts the first DC voltage to the first AC voltage through a switching operation. Then, the piezoelectric transformer 65 according to the present invention converts the first AC voltage into a second AC voltage stepped down by a predetermined ratio. Next, the second rectifier circuit 67 rectifies the second AC voltage and converts the second AC voltage into a second DC voltage. The second DC voltage thus formed may be applied to a home appliance or the like (R L ) requiring a DC power source.
본 발명에 따른 강압용 압전변압기는 그 크기가 도 7에 도시된 바와 같이 12.0 * 10.0 * 1.3 mm3에 불과하다. 따라서 본 발명에 따른 강압용 압전변압기를 사용하는 어댑터는 일반 상용 전원 플러그에 내장될 만큼 충분히 그 크기가 작아질 수 있다.The piezoelectric transformer for step-down according to the present invention is only 12.0 * 10.0 * 1.3 mm 3 in size as shown in FIG. Therefore, the adapter using the piezoelectric transformer for step-down according to the present invention can be small enough to be embedded in a general commercial power plug.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential features of the present invention. Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all aspects and should be considered as illustrative. The scope of the invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the invention are included in the scope of the invention.
상술한 본 발명에 따른 강압용 압전변압기 및 이를 이용한 어댑터의 효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the effect of the piezoelectric transformer for voltage and the adapter using the same according to the present invention described above are as follows.
본 발명에 의하면 압전세라믹을 이용한 소형, 고효율의 강압용 압전변압기를 구현할 수 있는데, 이는 권선형 변압기에 비하여 효율 및 크기 면에서 상당한 장점을 가진다. 따라서, 본 발명에 따른 강압용 압전변압기가 어댑터에 적용되는 경우 어댑터의 효율은 극대화되면서 그 크기는 일반 상용 전원 플러그 내에 수용될 만큼 작아질 수 있으므로 그 부가가치는 매우 커질 것이다.According to the present invention, it is possible to implement a small, high efficiency piezoelectric transformer using piezoelectric ceramics, which has a significant advantage in efficiency and size compared to a wound transformer. Therefore, when the piezoelectric transformer for step-down according to the present invention is applied to the adapter, while the efficiency of the adapter is maximized, the size thereof may be small enough to be accommodated in a general commercial power plug, and thus the added value thereof will be very large.
도 1은 본 발명에 따른 강압용 압전변압기의 사시도이다.1 is a perspective view of a piezoelectric transformer for step according to the present invention.
도 2는 도 1의 I-I 라인의 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of the I-I line of FIG. 1.
도 3은 강압용 압전변압기 두께 방향의 분극 및 응력 분포도이다.3 is a polarization and stress distribution diagram in the thickness direction of a piezoelectric transformer for step down.
도 4a는 본 발명에 따른 강압용 압전 변압기의 등가회로이다. 4A is an equivalent circuit of a piezoelectric transformer for step down according to the present invention.
도 4b는 본 발명에 따른 강압용 압전 변압기의 직렬 공진 주파수에서의 등가회로이다.4B is an equivalent circuit at the series resonant frequency of the step-down piezoelectric transformer according to the present invention.
도 5a는 본 발명에 따른 압전변압기에 있어서의 주파수에 대한 이득 G의 특성을 나타낸 그래프이다.5A is a graph showing the characteristic of the gain G with respect to the frequency in the piezoelectric transformer according to the present invention.
도 5b는 본 발명에 따른 압전변압기에 있어서의 주파수에 대한 효율 η의 특성을 나타낸 것이다.Fig. 5B shows the characteristic of the efficiency η with respect to the frequency in the piezoelectric transformer according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 어댑터의 회로도이다.6 is a circuit diagram of an adapter according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 강압용 압전변압기의 실물 사진이다.7 is a real picture of the piezoelectric transformer for step-down according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10: 입력층 13: 입력 압전세라믹 층10: input layer 13: input piezoceramic layer
15, 17: 입력 전극층 20: 출력층15, 17: input electrode layer 20: output layer
23: 출력 압전세라믹 층 25, 27: 출력 전극층23: output piezoceramic layer 25, 27: output electrode layer
30: 절연 세라믹 층 61: 제 1 정류회로30: insulating ceramic layer 61: first rectifier circuit
63: 스위칭회로 65: 강압용 압전변압기63: switching circuit 65: piezoelectric transformer for step-down
67: 제 2 정류회로67: second rectifier circuit
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| JP2003086857A (en) * | 2001-09-07 | 2003-03-20 | Nec Tokin Corp | Piezoelectric transformer |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8531083B2 (en) | 2008-02-25 | 2013-09-10 | Resonance Semiconductor Corporation | Devices having a tunable acoustic path length and methods for making same |
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| WO2010085366A2 (en) * | 2009-01-26 | 2010-07-29 | Cymatics Laboratories Corporation | Switchable power combiner |
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