[实用新型]一种拱形结构压电变压器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种变压器，尤其涉及一种压电变压器，可广泛应用于荧光灯镇流器、适配器、压电电源等方面。

背景技术

现代功率电子系统的小型化、集成化的潮流使得传统磁性元件劣势明显，而目前将压电变压器作为磁性变压器的替代的研究工作已经取得了很大的进展。压电变压器相对于目前大量应用的电磁变压器来说，具有不可燃、无电磁辐射、体积小、结构简单和转换效率高等特点。为了实现电子电路的小型化和薄型化，压电变压器适合应用在液晶面板用的换流器及DC/DC交换器等电路中。压电变压器是利用压电材料的逆压电效应和正压电效应来实现电压输出的，既通过压电陶瓷片实现电能-机械能-电能的机电能量的二次变换，实现阻抗变换，从而在陶瓷片的谐振频率上获得电压输出。

根据压电变压器工作振动模式和形状的不同，可以分为平板状的Rosen型、矩形的厚度振动型和圆形的径向振动型，其中以Rosen型压电变压器最为常见。Rosen型压电变压器是横向振动模式的压电驱动器和纵向振动模式的压电换能器组合而成的。在这种结构中，输入和输出端电阻抗相差大时才能保证负载有高的输出电压，因而变压器一般采用的是不对称结构。由于Rosen型压电变压器相关的固有高电压输出，它们通常被用作高压发生压电变压器，其典型应用就是很适合用于驱动高压灯，例如用作笔记本电脑平板显示背光源的冷阴极荧光灯。而Rosen型压电变压器的问题是带宽非常窄、功率传输能力低、电路效率相对较低、极化工艺复杂、成品率低等，从而限制其应用范围。为了克服上述缺点，增加功率传输能力和转换效率，往往采取将几个变压器结合在一起的多层“层叠”结构的变压器的方法。

厚度振动型压电变压器由日本NEC于20世纪90年代开始研发并制造的。其输入端、输出端均是由纵向振动模式的压电换能器组成，两者在厚度方向叠加而成变压器。厚度振动型压电变压器因为其固有的低电压输出被用作低压转换压电变压器。它的用途包括DC/DC交流器、适配器和高频开关电源等。但由于厚度振动型压电变压器工作在厚度振动方向，虽然存在着功率传输能力高、但工作频率太高(2MHz左右)，在一般电子电路中应用范围窄，对与之配套的其它电子元器件要求较高。

压电变压器的结构和尺寸、振动方式和电能输出方式都将影响变压器自身的输入输出阻抗特性，从而影响电压转换的功率和效率。径向振动型压电变压器是一种正处于发展中的压电变压器，相对于上述两种变压器来说，输出功率和转换效率大大增加，可以满足降压型和升压型电源的应用需要。其输入部分和输出部分都是由工作于横向振动模式的陶瓷片组成的，突出的特点是结构简单、制作方便、能以较小的尺寸实现低频率和大功率，效率最高时的最佳匹配输出负载阻抗大约可以从几欧到几千欧左右，介于Rosen型和厚度振动型的最佳负载阻抗值之间，适用范围大大增加，可以有效用于DC/DC变流器、交换器、适配器和电子镇流器等。此外，径向振动型压电变压器高功率密度、高电压隔离等特性使得其非常适合应用于小功率的电源适配器，可以使电源适配器微型化，甚至可以做到火柴盒大小，便于携带。

压电变压器的理论研究表明：若材料具有高的机械品质因数和机电耦合系数K，则可获得高的转换效率和升压比；如果压电变压器具有大的振动面积，低的极化损耗，则可获得大功率、低损耗的输出。主要研发集中在新型压电材料，压电变压器工作模式改进和应用线路以及其物理模型的建立等方面。目前，现有的径向变压器多为方形或者圆形结构，尤其对于圆形结构的变压器来说，侧电极焊接不很方便，另外在瓷片上设置好表面电极后，一般表面电极在瓷片上的覆盖率不高，从而具有剩余瓷片面积过大，利用率不高并增加了功率损耗的缺点。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种压电变压器，达到侧电极焊接方便的效果，同时提高表面电极对瓷片的覆盖率，从而，提高变压器的输出功率密度。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种压电变压器，包括工作于横向振动模式的驱动端压电片及输出端压电片，所述压电变压器由所述驱动端压电片及所述输出端压电片相叠加组成，所述驱动端压电片或者所述输出端压电片至少有一部分为拱形结构。

进一步来说，所述驱动端压电片及所述输出端压电片均为拱形结构。

进一步来说，所述驱动端压电片为一组或者多组，每组驱动端压电片由一层或者多层压电片组成。

进一步来说，所述输出端压电片为一组或者多组，每组驱动端压电片由一层或者多层压电片组成。

进一步来说，所述驱动端压电片每层压电片的厚度相同。

进一步来说，所述输出端压电片每层压电片的厚度相同。