TW200952557A - Insulation piezoelectric transformer - Google Patents

Description

.200952557 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關-種屋電變壓器’特別是指—種利用部份基材未被 極化而保有陶紐料特性，以作為—次側、二次侧絕緣之絕緣性壓電 變壓器。 【先前技術】 隔離變壓器-般泛指為防止雜訊用變壓器的總稱，電源在進入各 類電器產品之前，雖然會先經過電源變壓器，但是高頻雜訊仍可藉由 Ο變壓器一次側與二次側線圈間的電容效應、磁性耦合或輻射等方式通 過一-人側，再進入電器產品的線路内。然而，因為電源必然會受制於 必須經過的組件，假若小功率使用便罷，若要提供大功率使用，隔離 變壓器本身的容量就要非常巨大，工業用隔離變壓器動輒上百公斤， 就是這個道理。 近年來，由於資訊產品輕、薄、短、小之發展趨勢，使得麼電變 壓器應用於液晶顯示器背光源冷陰極燈管之驅動，形成重要趨勢，尤 其在於筆記型電腦上之應用。壓電變壓器係應用壓電材料之機械能與 電能間之可相互轉換特性，於壓電元件之輸入端即致動側饋入近於共 ® 振頻率之弦波交流電壓時，因逆壓電效應因素將激發壓電元件共振， 復因正壓電效應關係而令共振之應力形變機械能轉換為電能，由壓電 元件之輸出端即換能側輸出從而達成變壓作用。壓電變壓器具高功率 密度（>40 W/cm3)、高電能轉換效率（97〇/0)、高變壓比、高可靠度、 高度低、體積小、重量輕、低發熱、高絕緣度、不可燃、低價格、無 繞線及磁芯、單體構造、適於自動產製與幾無電磁干擾問題等等多項 優點。 習知的壓電變壓器得借助加上傳統的變壓器去做一、二次側的絕 緣，方能符合直流電的安規要求，故，效率會折損。前案如本國專利 公告第492204號專利，係為一種高輸出層疊式壓電變壓器，係利用 5 •200952557 降低振盈速絲達到高輸出並有效降域釋溫度，然而， 複合材料的#層結構’絕緣層和其他層為不珊質，辨損耗=，用 作高麼輸人、機太顧時，複合财會無法貞荷，料發生=裂且 破損’同時因為不同材料在能量傳遞時無法進行_合，轉二 ί壓器來 侧與二次舰緣的钱要求，耻，並紐作桃緣^電變夂 使用。 【發明内容】

❹ 蓉於以上關題，本發_轉目的在於祕—觀雜壓電 壓器，藉以大體上解決先前技術存在之缺失，有效達到一次侧舆二次 側絕緣的目的，而可作為絕緣性壓電變壓器使用。 一- 因此，為達上述目的，本發明所揭露之絕緣性壓電變壓器，係包 含有基材、第一上電極、第一下電極、第二上電極與第二下電極',、基 材係採用陶瓷材料所構成，且具有上表面與下表面，第一上電極、第 一上電極权置於基材的上表面且互不相連，而第一下電極.、第二下電 極設置於基材的下表面且互不相連，同時，第一上電極、第一下電極 相互對稱，第二上電極、第二下電極相互對稱而分別構成一次側與二 次側，藉由一次側、二次侧分別通直流高壓使中間的受到兩側電極失 置的基材極化’而中間未極化的部份仍保持有陶瓷材料的特性，因此， 嗔輸入為沒有頻率的電壓時，則可使一次側、二次側絕緣，而作為絕 緣性壓電變壓器使用。因為採用單層的設計，不用擔心如習知採用複 合材質般，於高壓下會有斷裂的危險；同時，藉由保持陶瓷材料之物 理特性，於輸入為直流電壓時，可達到一次與二次侧呈現高阻狀態的 真絕緣。 為使對本發明的目的、特徵及其功能有進一步的瞭解，茲配合圖 式詳細說明如下： 【實施方式】 如第1Α圖所示’為本發明之實施例所提供之絕緣性壓電變壓器之 6 200952557 示意圖。 絕緣性壓電變壓器包含有基材1〇、第一上電極21、第—下 ^ 22、第二上電極31以及第二下電極32。同時，請配合參照第祀圖， 為本發明之實施例所提供之絕緣性壓電變壓器之上視圖；基材1〇概略 呈圓板狀，也就是說，由上視圖來看，呈現為圓形，且可由陶瓷材料 燒結成型所構成，而具有相對應的上表面11以及下表面12，第一上 電極21形成於基材10之上表面1彳，如圖中所示，係為一弓形，也^ 是由一弧線與弦所組成。而第一下電極22設置於基材1〇之下表面 12，且與第-上電極21對稱，換句話說，分別設置於基材1〇之上表 面11以及下表面12，且概略具有相同的形狀。另一方面第二上電 極31也形成於基材1〇之上表面i i，如圖中所示，也係為一弓形。而 第二下電極32設置於基材1〇之下表面12，且與第二上電極31對稱， 換句話說，分別設置於基材10之上表面彳彳以及下表面12，且概略具 有相同的雜，實際躺上’基板1G亦可設計成矩形板狀或其他 對稱的幾何形狀’當然’第-上電極21與第一下電極22以及第二上 電極31與第二下電極32係配合基板1〇之形狀並相互對稱。且第一 上電極21與第二上電極31不相接，同樣的，第—下電極22與第二 ⑩下電極32也不會相接；上述的電極（包含第一上電極21、第二下^ 極22、第二上電極31、第二下電極32)可選自媒、銀或銅材質，並 以塗佈方式所製成。 凊參閱第2圖’係為本發明之實施例所提供之絕緣性麼電變壓器 極化之第一實施例示意圖。 藉由同時通與高麗絲電，強度譬如為3_em，使得第一上電 極21、第-下電極22之間以及第二上電極31、第二下電極32之間 的基材1〇 ?以極化，並於基材1〇中央未被電極覆蓋的部份（包含第 -上電極21、第一下電極22、第二上電極31、第二下電極32)形成 未極化區域13 ’而保有陶紐料的物_質；因此，如圖中所緣示， 200952557 第一上電極21、第一下電極22即可作為變壓器的一次侧，第二上電 極31、第二下電極32即可作為變壓器的二次側。 另一方面，請參閱第3A、3B圖》係為本發明之實施例所提供之 絕緣性壓電變壓器極化之第二實施例示意圖。 將一次侧與二次侧分開兩次來加以極化，換句話說，如第3A圖所 示，先予以極化第一上電極21、第一下電極22 —侧，然後如第3B 圖所示，在予以極化第二上電極31、第二下電極32 一侧，圖式中所 繪示的極性可以任意置換，如此各別極化的方式，將會使得絕緣阻抗 值比較高，阻抗值取決於極化過程與其材料物理特性。 因此，當由一次側輸入方形波時，就會由二次側輸出正弦波，一 般說來，操作於其共振頻率下得到最高的功率輸出。本發明透過實驗 分析得知，保有陶瓷材料的特性之中央未極化區域13，其阻抗值會隨 輸入頻率的變小而隨之增大，而在共振頻率的頻寬範圍内的阻抗值最 低；故，當輸入為沒有頻率的電壓（譬如為H丨gh或是L〇w的直流電） 時，阻抗值可高達101〇〜1〇11歐姆，因此可作為絕緣性壓電變壓器使 用。而實際操作控制時，當感應到輸出的負载端出現故障時（譬如為 OVP'OCP等）’即可由異常回授保護迴路發出訊號告知控制邏輯 (CPU)’使其送出直流電壓’即可達到一次側與二次側呈現高阻狀態 (真絕緣）。 * Π時’本發明因為一次側、二次侧電極面面積大，所以電容值大， 而可做大功率的絕緣變壓器，同時，第一上電極21與第二上電極31 以相同幵>狀、且對稱於基材10之直徑或中心線為佳，且適用於發光二 極體,、、、明、背光板，冷陰極射線管（Cold Cathode Fluorescent Lamp ; CCFL)、背光模組之逆變器（丨nverter)、平面榮光燈源（Extema|F|at FIU〇rescent Lamps ; EFFL)之安定器⑽如）、或是其餘的如筆記 型，腦、桌上型電腦、個人數位助理等電子裝置上。同時，本發明因 為是單層隔離變壓器，故也可適合用於PFCDC4〇〇v輸入，因為不需 8 200952557 要DC400V降愿，DC12-24V再升壓，而可使輸出效率更好。 雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發 明。在不脫離本發明之精神和範園内，所為之更動與潤飾，均屬本發 明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請 專利範圍。 ° 【圖式簡單說明】 第1A圖係為本發明之實施例所提供之絕緣性壓電變壓器之示音圖； 第1B圖係為本發明之實施例所提供之絕緣性壓電變壓器之上:圖| ❹第2圖係為本發明之實施例所提供之絕緣性磨電變磨器 施例示意圖；以及 禾 第3A、3B圖係為本發明之實施例所提供之_^性壓電變 第二實施例示意圖。 器極化之 【主要元件符號說明】 基材 11上表面 12下表面 13未極化區域 ❹ 21第一上電極 22第一下電極 31第二上電極 32第二下電極

Claims (1)

1. .200952557 十、申請專利範圍： 1· 一種絕緣性壓電變壓器，其包含： 一基材，係為陶瓷材料所構成，具有一上表面與一下表面； 一第一上電極，設置於該基材之上表面； 第一下電極，設置於該基材之下表面，並與該第一上電極對稱， 藉由通電方式’使該第-上電極與該第—下電極之間的該基材極 化作為一次側； 第一上電極’設置於該基材之上表面，且與該第一上電極不相 ❾ 接，及 第一下電極，設置於該基材之下表面，並與該第二上電極對稱， 藉由通電方式，使該第二上電極與該第二下t極之間_基材極 化作為二次侧； 其中該基材未覆蓋該等電極的部份未被極化而保持陶瓷材料特性。 .如申請專利範圍第1項所述之絕緣性壓電變壓器，其中該一次側與 該二次側係同時極化。 、 .如申請專利範圍第1項所述之絕緣性壓電變壓器，其中該一次側與 該二次側係各別極化。 ' ⑩·如申請專利範圍第1項所述之絕緣性壓電變壓器，其中該基板係為 圓板狀或矩形板狀。 5·如申請專利範圍第4項所述之絕緣性壓電變壓器’其中該第一上電 極與該第二上電極係為相同形狀。 0 如申請專利範圍第5項所述之絕緣性壓電變壓器，其中該第一上電 極與該第二上電極皆為弓形或矩形。 .如申請專利範圍第5項所述之絕緣性壓電變麈器，其十該第一上電 8極與該第一上電係對稱於該基材之直徑或中心線。 •如申請專利範圍第1項所述之絕緣性壓電變塵器’其中該等電極係 為鎳、銀或銅材質。 200952557 9.如申請專利範圍第1項所述之絕緣性壓電變壓器，其中該一次侧接 收沒有頻率之輸入電壓時，該基材未被極化的部份會呈絕緣狀態。

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