SU738014A1 - Piezoelectric transformer - Google Patents

Piezoelectric transformer Download PDF

Info

Publication number
SU738014A1
SU738014A1 SU762425442A SU2425442A SU738014A1 SU 738014 A1 SU738014 A1 SU 738014A1 SU 762425442 A SU762425442 A SU 762425442A SU 2425442 A SU2425442 A SU 2425442A SU 738014 A1 SU738014 A1 SU 738014A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
plate
region
polarized
length
longitudinal
Prior art date
Application number
SU762425442A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Анатольевич Крамаров
Владимир Константинович Яценко
Original Assignee
Ростовский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ростовский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет filed Critical Ростовский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет
Priority to SU762425442A priority Critical patent/SU738014A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU738014A1 publication Critical patent/SU738014A1/en

Links

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТРАНСФОРМАТОР(54) PIEZOELECTRIC TRANSFORMER

Изобретение относитс  к области радиоэлектроники и может использоватьс  в низковольтных преобразовател х посто нного тока,The invention relates to the field of radio electronics and can be used in low-voltage converters DC

Известны пьезокерамические трансформаторы в форме пр моугольных пластин с активными област ми (с пол ризованными покрыти ми и электро ,дами) , составл  о1дими по 0,5 длины пластины 1. Врежиме максимума КПД входное сопротивление большинства из них имеет значительную емкостную реактивную составл ющую, а, следовательно , малое отношение активной потребл емой мощности к полной входной (cos ). Дл  компенсации входной емкости обычно используют индуктивность, подключенную параллельно или последовательно входу. Ее применение создает дополнительные трудности, св занные с изготовлением качественных индуктивностей, рассчитанных на большие токи. При отклонении нагрузки от нокшнальной компенсирующа  индуктивность должна перестраиватьс . Наличие намоточного элемента/ который фактически может выполн ть роль трансформатора при незначительных изменени х (изготой- Piezoceramic transformers in the form of rectangular plates with active regions (with polarized coatings and electrodes) are known, each about 0.5 times the length of plate 1. The maximum input efficiency of most of them has a significant capacitive reactive component, and therefore, the low ratio of active power consumption to total input (cos). In order to compensate for the input capacitance, inductance is usually used that is connected in parallel or in series with the input. Its use creates additional difficulties associated with the manufacture of high-quality inductances, designed for large currents. If the load deviates from the noxscale, the compensating inductance must be rearranged. The presence of a winding element (which can actually perform the role of a transformer with minor changes (made of

ление вторичной обмотки) снижает преимущества пьезоэлектрических трансформаторов, как безнамоточных.secondary winding) reduces the advantages of piezoelectric transformers as non-winding.

Известенпьезоэлектрический трансформатор , содержа1аий пр моугольную , пластину с поперечно пол ризованной пьезоактивной областью, имеющей электроды, нанесенные на поверхности пластины, и продольно пол ризованto ной -пьззоактивной областью, котора  примыкает к поперечно пол ризованной, имеет один электрод, расположенный на торце пластины перпендикул рно боковым гран м пластины 2.A piezoelectric transformer, containing a rectangular, plate with a transversely polarized piezoactive region, having electrodes deposited on the plate surfaces, and a longitudinally polarized-piezoactive region, which is adjacent to the transversely polarized, has one electrode, located on the end of the plate, perpendicular to the face gran m plate 2.

1515

Недостатками этого устройства  вл ютс  невысокие КПД и отношение активной входной мощности к полной входной мощности в широком диапазоне мен ющихс  нагрузок.The disadvantages of this device are the low efficiencies and the ratio of the active input power to the total input power in a wide range of varying loads.

2020

Цель изобретени  состоит в повышении КПД и увеличейии отношени  активной входной мощности к полной входной мощности в широкой диапазоне мен ющихс  нагрузок..The purpose of the invention is to increase efficiency and increase the ratio of active input power to total input power over a wide range of varying loads.

2525

Цель достигаетс  тем, что пластина выполнена с пассивной областью, расположенной у торца пластины, противоположного торцовому электроду продольно пол ризованной области; аThe goal is achieved by the fact that the plate is made with a passive area located at the end of the plate opposite to the face electrode of the longitudinally polarized area; but

30thirty

также тем, что пластина выполнена полуволновой вдоль направлени  продольной пол ризации, продольно пол ризованна  область имеет размер 0,2-0,32 длины пластины в направлении продольной пол ризации, а пассина  область имеет размер 0,14-0,23 от той же длины; а также тем, что .пьезотрансформатор содержит две четвертьволновые вдоль направлени  продольной пол ризации пластины, жестк соединенные между собой по торцовым электродам продольно пол ризованной области, обща  длина продольно пол ризованной области составл ет 0,10 ,26 длины пластины в направлении продольной пол ризации, а обща  длина пассивной области составл ет 0,03-0,09 от той же длины.also by the fact that the plate is made half-wave along the direction of longitudinal polarization, the longitudinally polarized region has a size of 0.2-0.32 plate length in the direction of longitudinal polarization, and the passin region has a size of 0.14-0.23 of the same length ; and the fact that the piezotransformer contains two quarter-wave plates along the longitudinal polarization direction, rigidly connected to each other along the end electrodes of the longitudinally polarized region, the total length of the longitudinally polarized region is 0.10,26 of the plate length in the direction of the longitudinal polarization, and the total length of the passive region is 0.03-0.09 of the same length.

На фиг, 1 изображен предлагаемый пьезотрансформатор с боковым расположением продольно пол ризованной области; на фиг. 2 - то же, с централным; на фиг. 3 - заштрихованными област ми обозначены пределы изменени частотной характеристики фазового ула между током и напр жением дл  пьезотрансформатора с пассивными област ми (левый уклол штриховки) и традиционного, без пассивных областей .(правый уклон штриховк -) , при изменении сопротивлени  нагрузки; на фиг. 4 показана зависимость коэффициентов передачи по напр жению и току от частоты; на Фиг. 5 приведены экспериментальные зависим ти отношени  активной входной мощности к полной входной мощности (cos Р ) на частоте самокомпенсации входной емкости при разных значени хсопротивлени  нагрузки.Fig. 1 shows the proposed piezotransformer with a lateral arrangement of a longitudinally polarized region; in fig. 2 - the same with the central; in fig. 3 - hatched areas indicate the limits of variation of the frequency characteristic of the phase ula between current and voltage for a piezotransformer with passive areas (left hatching angle) and traditional, without passive areas (right slope of hatchings), when the load resistance changes; in fig. 4 shows the dependence of the transmission coefficient on voltage and current on frequency; in FIG. Figure 5 shows the experimental dependences of the ratio of the active input power to the total input power (cos P) at the self-compensation frequency of the input capacitance at different values of load resistance.

Пьезотрансформатор (фиг. 1) имее поперечно пол ризованную область 1 с электродами 2 и продольно пол ризованную область 3 с торцовым электродом 4, Пассивна  область 5 расположена у кра  пластины, противоположного торцовому электроду 4. продольно пол ризованной области Зо Генератор синусидального напр жени  подключаетс  к зажимам б и 7, нагрузка - к зажимам 7 и 8. На фИг. 2 показан пьезоэлектрический трансформатор состо щий из двух пластин, св занных между собой по торцовому электроду 4 и продольно пол ризованной области 3. Электроды поперечно пол ризованных областей 2 соединены друг с другом. Назначение частей этого пьезотрансформатора такое же как и у трансформатора , изображенного на фиг, 1.The piezotransformer (Fig. 1) has a transversely polarized region 1 with electrodes 2 and a longitudinally polarized region 3 with an end electrode 4, the passive region 5 is located at the edge of the plate opposite to the end electrode 4. The longitudinally polarized region Zo The sinusoidal voltage generator is connected to clips b and 7, load - to clips 7 and 8. On fig. Figure 2 shows a piezoelectric transformer consisting of two plates interconnected by an end electrode 4 and a longitudinally polarized region 3. The electrodes of the transversely polarized regions 2 are connected to each other. The purpose of the parts of this piezotransformer is the same as that of the transformer shown in FIG. 1.

После подключени  к зажимам б и 7 электрического/ напр жени  за счет пьеэоэффекта в пластине начинает распростран тьс  продольна  волна в направлении вектора продольной пол ризации. Она создает на электродах 2 поперечно пол ризованной области 1 разность потенциалов, которую снимают с зажимов 7 и 8, Дл  максимизации эффективных коэффициентов св зи необходимо отрегулировать размеры пассивных и активных областей. Они определ ютс  статичес-, кими коэффициентами св зи К- и К пьезоматериала. Выбор рабочей частоты генератора иллюстрируетс  графиком на фиг. 3. На нем заштрихованной областью 9 обозначены пределы изменени  фазового угла между током и напр жением на входе пьезотрансформаторов , изображенных на фиг. 1 и 2. Область 9 имеет одну точку, соответствующую частоте самокомпенсации, обозначенной на графике f, , в которой фазовый угол равен нулю и не мен етс  при колебани х нагрузки. Поэтому выбор этой частоты в качестве рабочей  вл етс  оптимальным именно дл  насто щих пьезотрансформаторов потому , что у известного продольно-поперечного трансформатора частота самокомгтенсации измен етс  при колебани х нагрузки (область 10 на фиг. 3, определ юща  пределы изменени  фазового угла ф , в отличие от области 7 не ст гиваетс  в точку на, пр мой Р О) .After the electrical / voltage is connected to the terminals 6 and 7, a longitudinal wave begins to propagate in the plate in the direction of the longitudinal polarization vector due to the effect of the plasma effect. It creates a potential difference across electrodes 2 of transversely polarized region 1, which is removed from terminals 7 and 8. To maximize the effective coupling factors, it is necessary to adjust the dimensions of the passive and active regions. They are determined by the static, coupling coefficients of the K- and K of the piezomaterial. The selection of the operating frequency of the generator is illustrated by the graph in FIG. 3. On it, the hatched area 9 indicates the limits of the phase angle between the current and the voltage at the input of the piezotransformers shown in FIG. 1 and 2. Area 9 has one point corresponding to the self-compensation frequency indicated on the graph f, in which the phase angle is zero and does not change with load fluctuations. Therefore, the choice of this frequency as a working one is optimal precisely for present piezotransformers because, in a known longitudinal-transverse transformer, the frequency of self-condensation changes with load fluctuations (area 10 in Fig. 3, which determines the limits of change in phase angle φ, in contrast to from region 7 is not staggered to a point on, forward my P O).

Следует отметить, что частота самркомпенсадни находитс  между максимумами коэффициентов передачи по напр жению и току (кривые И и 12 на фиг. 4) ,It should be noted that the self-compensation frequency is between the maxima of the voltage gain and current (curves And and 12 in Fig. 4),

Результаты экспериментов показали более высокую эффективность трансформаторов , изготовленных из различных марок пьезокерамики, размеры которых выбирают согласно изобретению , сравнительно, с известными техническими решени ми.The results of the experiments showed a higher efficiency of transformers made from various grades of piezoelectric ceramics, the dimensions of which are chosen according to the invention, comparatively, with the known technical solutions.

Claims (3)

1.Пьезоэлектрический трансформатор , содержащий пр моугольную пластину с поперечно пол ризованной пьезоактивной областью, имеющей электроды, нанесенные на поверхности пластины, и продольно пол ризовайной пьезоактивной областью, котора  примыкает к поперечно пол ризованной имеет один электрод, расположенный на торце пластины перпендикул рно боковым гран м пластины, отличающийс  тем, что, с целью повышени  КПД и отношени  активной входной мощности к полной входной мощности в широком диапазоне мен ющихс  нагрузок, пластина выполнена , с пассивной областью, расположенной1. A piezoelectric transformer containing a rectangular plate with a transversely polarized piezoactive region having electrodes deposited on the plate surface and a longitudinally polarized piezoelectric region that is adjacent to the transversely polarized one has an electrode located at the plate end perpendicular to the side face plate, characterized in that, in order to increase the efficiency and the ratio of the active input power to the total input power in a wide range of varying loads, the plate is made with a passive area located у торца пластины, противоположного торцовому электроду продольно пол ризованной области.at the end of the plate opposite to the end electrode of the longitudinally polarized region. 2.Трансформатор по п. 1, л ичающийс  тем, что пластина2. The transformer according to claim 1, said that the plate .выполнена полуволновой вдоль направлени  продольной пол ризации, продольно пол ризованна  область имеет размер 0,2-0,32 длины пластины в направлении продольной пол ризации, а пассивна  область имеет размер 0,14-0,23 от той же цлины.The half wavelength along the direction of the longitudinal polarization is made, the longitudinally polarized region has a size of 0.2-0.32 plate length in the direction of the longitudinal polarization, and the passive region has a size of 0.14-0.23 from the same length. 3. Трансформатор по п. 1, отличающий с  тем, что он содержит две пластины, выполненные четвертьволновыми вдоль направлени  продольной пол ризации пластины, жестко соединенные между собой по торцовым электродам продольно пол ризованной области, обща  длина продоль3. A transformer according to claim 1, characterized in that it comprises two plates, made quarter-wave along the direction of the longitudinal polarization of the plate, rigidly interconnected along the end electrodes of the longitudinally polarized region, the total length of the longitudinal но пол ризованной области (составл ет 0,1-0,26 длины пластины в направлекии продольной пол ризации, а обща  длина пассивной области составл ет 0,03-0,09 от той же длины.but the polarized region (is 0.1-0.26 the length of the plate in the direction of the longitudinal polarization, and the total length of the passive region is 0.03-0.09 of the same length. Источники информации, прин тые во внимание пои экспертизеSources of information taken into consideration 1.Лавриненко В.В. Пьезоэлектри-, ческие трансформаторы, М., Энерги  , 1975, с. 19г-27.1. Lavrinenko V.V. Piezoelectric transformers, M., Energie, 1975, p. 19g-27. 2.Магнитные и диэлектрические. приборы. Под ред. Г.В. Гатца пер. с англ. М.-Л., Энерги  , 1969,2. Magnetic and dielectric. appliances. Ed. G.V. Gatts per. from English M.-L., Energie, 1969, с. 197.with. 197. F5F5 ЧастотеFrequency ЙЙ.-1YY.-1
SU762425442A 1976-12-01 1976-12-01 Piezoelectric transformer SU738014A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU762425442A SU738014A1 (en) 1976-12-01 1976-12-01 Piezoelectric transformer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU762425442A SU738014A1 (en) 1976-12-01 1976-12-01 Piezoelectric transformer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU738014A1 true SU738014A1 (en) 1980-05-30

Family

ID=20684880

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU762425442A SU738014A1 (en) 1976-12-01 1976-12-01 Piezoelectric transformer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU738014A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5504384A (en) * 1993-06-23 1996-04-02 Industrial Technology Research Institute Multi-mode adjustable piezoelectric transformer
US5811913A (en) * 1995-06-22 1998-09-22 Nec Corporation Piezoelectric transformer having four-terminal structure
RU2529824C2 (en) * 2012-11-29 2014-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) Piezoelectric converter

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5504384A (en) * 1993-06-23 1996-04-02 Industrial Technology Research Institute Multi-mode adjustable piezoelectric transformer
US5811913A (en) * 1995-06-22 1998-09-22 Nec Corporation Piezoelectric transformer having four-terminal structure
RU2529824C2 (en) * 2012-11-29 2014-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) Piezoelectric converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5241236A (en) Piezoelectric ceramic transformer being driven with thickness extensional vibration
US4661884A (en) Miniature, multiple layer, side mounting high frequency blocking capacitor
US3590287A (en) Piezoelectric thin multilayer composite resonators
US5440195A (en) Piezoelectric ceramic transformer
US3736446A (en) Piezoelectric transformer
US3562792A (en) Piezoelectric transformer
KR100349126B1 (en) A piezoelectric transformer for a fluorescent lamp
US4714906A (en) Dielectric filter with variable central frequency
GB2232027A (en) Microwave electric power receiver
SU738014A1 (en) Piezoelectric transformer
US5818150A (en) Four-terminal piezoelectric ceramic transformer
US3838366A (en) Monolithic electro-mechanical filters
US5675208A (en) Lithium niobate piezoelectric transformer operating in thickness-shear mode
US3072805A (en) Autopolarization of electrostrictive transducers
US7932663B2 (en) Piezoelectric transformer with pinwheel type electrode
US20180287043A1 (en) Piezoelectric transformer
US4646039A (en) Low pass filters with finite transmission zeros in evanescent modes
US4020412A (en) High-efficiency transfer of magnetic energy
US3676721A (en) Composite surface-wave transducer
US3659127A (en) Piezoelectric ceramic transformer with specific width to length ratios
RU2072623C1 (en) Frequency multiplier
US3825860A (en) Surface wave delay line with quarter-wave taps
JPH036684B2 (en)
US3334294A (en) Frequency multiplier utilizing composite multiple resonant circuits
SU285705A1 (en) Piezoelectric transformer