基于壓電陶瓷變壓器高壓直流電源設(shè)計 畢業(yè)論文

1、摘要 編號 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文題 目基于壓電變壓器的高壓直流電源的研究學(xué)生姓名朱賢德學(xué) 號42911113系 部電氣工程系專 業(yè)機電一體化技術(shù)班 級429111指導(dǎo)教師李瑞年顧問教師宋指宏二一三年十月摘要摘 要壓電陶瓷變壓器是一種新型的壓電換能器件，具有尺寸小，結(jié)構(gòu)簡單，不可燃，耐輻射，高可靠等優(yōu)點。壓電變壓器在電視顯像管、雷達顯示管、靜電復(fù)印機、靜電除塵、小功率激光管、離子發(fā)生器、高壓極化等設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。本課題是研究壓電變壓器設(shè)計出10kV的直流高壓電源。當在壓電陶瓷變壓器輸入端（驅(qū)動部份）加入交變電壓時，通過逆壓電效應(yīng)，瓷片產(chǎn)生沿長度方向的伸縮振動，將輸入電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能

2、；而發(fā)電部分則通過正壓電效應(yīng)將機械能轉(zhuǎn)換為電能從而輸出電壓 因瓷片的長度遠大于厚度，故輸出端阻抗遠大于輸入端阻抗 ，輸出端電壓遠大于輸入端電壓一般輸入幾伏到幾十伏的交變電壓，可以獲得幾千伏以上的高壓輸出。關(guān)鍵詞：壓電陶瓷變壓器 直流高壓 阻抗3淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計）論文ABSTRACTPiezoelectric ceramic transformer is a new type of piezoelectric transducer device, the size is small, simple structure, non-combustible, resistance to

3、radiation, high reliability. Piezoelectric Transformers in a television picture tube, radar showed tube, electrostatic copier, electrostatic dust, small power laser diodes, ion generator, high voltage polarization, and other equipment was widely used. The topic is the study piezoelectric transformer

4、 design of the 10 kV DC high voltage power supply. When the piezoelectric ceramic transformer input (some drivers) by adding alternating voltage, reverse piezoelectric effect. have artifacts along the length direction of the stretching vibration, the input energy into mechanical energy; and some pow

5、er is through piezoelectric effect of converting mechanical energy to electrical energy so the output voltage for artifacts than the length of thickness, Therefore, the output impedance than input impedance, the output voltage than input voltage. General Fu few to a few tens of volts of alternating

6、voltage, available thousands of volts above the high pressure output. Keywords: Piezoelectric Ceramic Transformer DC high voltage Impedance43目錄目 錄摘 要2目 錄4第一章 緒論51.1壓電陶瓷變壓器發(fā)展概況51.2本課題研究的意義7第二章 壓電陶瓷變壓器的工作原理和基本特性92.1 壓電陶瓷變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理92.2壓電陶瓷變壓器的的特點與特征102.3壓電陶瓷變壓器的等效電路122.4壓電陶瓷變壓器的工作特性152.4.1升壓比特性152.4.2

7、阻抗特性172.4.3頻率特性172.4.4溫度特性182.4.5負載特性18第三章 壓電陶瓷變壓器高壓電源設(shè)計203.1設(shè)計思想203.2壓電陶瓷變壓器的選取和計算213.2.1壓電陶瓷變壓器的選取213.2.2壓點陶瓷變壓器主要尺寸的設(shè)計與計算213.3電路的設(shè)計223.4驅(qū)動變壓器的設(shè)計與計算233.5倍壓整流電路的設(shè)計263.6 壓電陶瓷變壓器高壓電源性能測試27第四章 壓電陶瓷變壓器的應(yīng)用以及其他方面的應(yīng)用294.1 壓電變壓器的應(yīng)用294.2 壓電陶瓷的其他應(yīng)用31第五章 陶瓷變壓器的發(fā)展趨勢和研究進展335.1 陶瓷變壓器的發(fā)展趨勢345.2 陶瓷變壓器的研究進展35致謝39參考

8、文獻40第一章 緒論第一章 緒論1.1壓電陶瓷變壓器發(fā)展概況壓電變壓器是 20世紀 50年代后期開始研制的一種新型壓電器件，最早由cARosen于 1956年發(fā)明。但是，那時的壓電陶瓷材料是以鈦酸鋇 (BaTiO3)為主，其壓電性能低，制成的壓電變壓器升壓比很低，僅有 5060倍，輸出電壓僅為 3 kV，實用價值不大，故未能引起人們的重視。隨著鋯鈦酸鉛 (PbZrTiO3) 等高K p和高Q m壓電陶瓷材料的出現(xiàn)，壓電變壓器的研制才取得了顯著的進展。目前已能生產(chǎn)升壓比為300500，輸出功率 50 w 以上的壓電變壓器。隨著信息處理設(shè)備和通訊設(shè)備日益小型化的發(fā)展，電源設(shè)備小型化的需求越來越高，

9、加上功能陶瓷材料的迅猛發(fā)展，壓電變壓器的應(yīng)用范圍越來越廣。目前壓電變壓器已用于電視顯像管、雷達顯示管、靜電復(fù)印機、靜電除塵、小功率激光管、離子發(fā)生器、高壓極化等高壓設(shè)備中。由于壓電陶瓷變壓器具有尺寸小，結(jié)構(gòu)簡單，不可燃，耐輻射，高可靠等優(yōu)點，是壓電陶瓷邊獲得廣泛應(yīng)用的主要原因，由于壓電陶瓷變壓器是一種新型高壓變壓器，它有許多優(yōu)點，所以它主要用于產(chǎn)生高壓的裝置中采用壓電陶瓷變壓器升壓器制作電源，工作穩(wěn)定可靠，目前，壓電陶瓷變壓器正在高壓小電流的高壓設(shè)備中推廣使用，陶瓷變壓器以開始應(yīng)用于雷達，激光，靜電除塵和復(fù)印等裝置中，代替鐵芯變壓器。壓電陶瓷變壓器作為新原理電子變壓器，已引起國內(nèi)電子變壓器行業(yè)

10、的注意。上世紀90 年代以來，把多層片式電容器的制造技術(shù)移植到壓電陶瓷變壓器的制造上，克服了早期用有機粘結(jié)劑粘結(jié)多層壓電陶瓷變壓器的性能偏低而且不穩(wěn)定的缺點，從而可能實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)，逐漸在各種電子設(shè)備中推廣應(yīng)用?！叭珖娮幼儔浩餍袠I(yè)協(xié)會論文集”2004 年第（六）集和2005 年第（七）集相繼發(fā)表了幾篇文章進行介紹，希望在銅鐵材料漲價的情況下，電子變壓器行業(yè)能對這種不用銅鐵材料的壓電陶瓷變壓器進行開發(fā)和生產(chǎn)4。目前壓電變壓器已用于電視顯像管雷達顯示管靜電復(fù)印機靜電除塵小功率激光管離子發(fā)生器高壓極化等高壓設(shè)備中與傳統(tǒng)的電磁變壓器相比壓電變壓器有以下的優(yōu)點1, 2。1體積小重量輕2無噪聲無電磁干擾無

11、需電磁屏蔽3耐高溫安全性高不會被高壓擊穿不會起火燃燒4無需磁心和銅線可節(jié)省有色金屬材料淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計）論文壓電變壓器是利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)和正壓電效應(yīng)來實現(xiàn)高壓輸出。即在壓電陶瓷片輸入低電壓信號，通過逆壓電效應(yīng)轉(zhuǎn)換成機械振動能，再通過正壓電效應(yīng)又轉(zhuǎn)變成電能。在壓電陶瓷的電能、機械能、電能的機電能量的二次變換中實現(xiàn)阻抗變換，從而在陶瓷片的諧振頻率上獲得高的電壓輸出。根據(jù)振動模式的不同，壓電變壓器可分為Rosen型厚度振動型、徑向振動型3、其中Rosen 型壓電變壓器最為常用。Rosen 型壓電變壓器結(jié)構(gòu)簡，單制作容易，升壓比非常高，特別適合于驅(qū)動高電壓小功率器件，比如驅(qū)動冷陰

12、極熒光燈CCFL（ Cold Cathode Fluorescent Lamps ），可為手機、筆記本電腦的LCD 顯示器提供背光源。圖1-1 示出普通的Rosen 型壓電變壓器的結(jié)構(gòu)及其原理。整個壓電變壓器可分成兩部分，左半部的上、下面都有燒滲的銀電極，沿厚度方向極化作為輸入端稱為驅(qū)動部分：右半部分的右端也有燒滲的銀電極，沿長度方向極化作為輸出端，稱為發(fā)電部分當交變電壓加到壓電變壓器輸入端驅(qū)動部分時由于逆壓電效應(yīng)壓電變壓器產(chǎn)生沿長度方向的伸縮振動將輸入電能轉(zhuǎn)換成機械能而發(fā)電部分則通過正壓電效應(yīng)將機械能轉(zhuǎn)換成電能產(chǎn)生高壓輸出由于壓電變壓器的長度遠大于厚度故輸入端為低阻抗輸出端為高阻抗因此輸出電

13、壓遠大于輸入電壓一般輸入幾伏到幾十伏的交變電壓就可以獲得幾千伏以上的高壓輸出。圖1-1 Rosen 型壓電變壓器厚度振動型壓電變壓器又稱為縱縱式壓電變壓器,是由兩塊縱向振動壓電陶瓷片膠合而成,中間有一層絕緣層,如圖1-2 所示.在輸入端加上交變電壓,由于逆壓電效應(yīng),輸入端就會產(chǎn)生厚度擴張振動.這種機械振動傳到輸出端,由正壓電效應(yīng)轉(zhuǎn)換成電能轉(zhuǎn)換比率N 等于輸入端跟輸出端厚度之比。通過調(diào)整輸入端和輸出端陶瓷片的厚度比例，就可以很方便地調(diào)整壓電變壓器的升壓比4 。厚度振動型壓電變壓器的特點是功率較大，工作頻率很高，能夠降低電壓，多用于高頻開關(guān)電源中。第一章 緒論圖1-2 厚度振動型壓電變壓器徑向振動

14、型壓電變壓器是一種處于發(fā)展中的新型壓電變壓器，其結(jié)構(gòu)如圖1-3 所示。這種壓電變壓器的突出優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，能以很小的尺寸實現(xiàn)低頻和大功率，可用在電整流器、適配器及DC/DC 變換器中5 。這種壓電變壓器已由美國 Transoner 公司制作出來。圖1-3 徑向振動型壓電變壓器根據(jù)升壓比的不同，壓電變壓器又可分為升壓變壓器和降壓變壓器。升壓變壓器工作頻率一般在超音頻范圍，降壓變壓器工作頻率則較低，一般在工頻范圍。1.2本課題研究的意義壓電陶瓷變壓器與電磁變壓器相比，具有體積小，厚度一般小于5 mm，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，不怕受潮，不怕燃燒和擊穿，電磁兼容性好（包括無電磁干擾和不受電磁干擾）

15、。安全可靠，轉(zhuǎn)換效率超過90%等優(yōu)點。但是，功率小，現(xiàn)在最大為40W，配套電路比較復(fù)雜，工藝流程還不完整，還沒有很好解決壓制、燒結(jié)、磁性激化等工藝問題，規(guī)模生產(chǎn)優(yōu)良率不高，導(dǎo)致成本偏高，價格比現(xiàn)有同容量的電磁變壓器貴。因此要推廣應(yīng)用還需要解決一系列問題。在現(xiàn)代電子設(shè)備中（例如靜電復(fù)印機、雷達、信息處理設(shè)備的顯示系統(tǒng)等）往往需要幾千伏甚至上萬伏的高壓供電，通常這些高壓是通過電磁變壓器升壓而獲得的，但是由于體積及結(jié)構(gòu)的原因，這種變壓器存在繞制及絕緣處理困難，變壓器的次級繞組工作在高壓狀態(tài)易打火、擊穿，故障率高等問題。壓電陶瓷變壓器是一種從材料結(jié)構(gòu)到工作原理都不同于傳統(tǒng)概念的變壓器，它是用鐵電材料（

16、例如PZT、PMMN等）經(jīng)高溫?zé)Y(jié)、高壓繳化等一系列工藝制備而成的，第一章 緒論低損耗、小尺寸、高可靠、抗干擾和低價位電子電源的市場需求量不斷提高。壓電陶瓷電源產(chǎn)品在輸入和輸出之間具有較高的絕緣和耐壓，在輸入輸出端之間加壓5000VDC分鐘下漏電流僅為微安級。同時，在惡劣的條件如潮熱、鹽霧、沖擊和振動等環(huán)境下均能正常工作。壓電陶瓷電源技術(shù)壓電陶瓷轉(zhuǎn)換效率可以達到98，比普通電源5060的轉(zhuǎn)換效率要高得多。從原理上可以看出，其造價并不比傳統(tǒng)電源產(chǎn)品更貴，而體積卻要小得多15。此外，規(guī)?；a(chǎn)還將進一步降低成本，從而在競爭中更具優(yōu)勢，用壓電陶瓷變壓器制做高壓電源不僅克服了傳統(tǒng)電磁變壓器工作在高壓狀

17、態(tài)下所存在的問題，而且能很好地適應(yīng)電子設(shè)備小型化、輕型化、薄型化的發(fā)展需要，有廣泛的的應(yīng)用前景。第二章 壓電陶瓷變壓器的工作原理和基本特性第二章 壓電陶瓷變壓器工作原理和基本特性2.1 壓電陶瓷變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理壓電陶瓷變壓器的結(jié)構(gòu)因其形狀、電極和極化方向不同而有多種形式，其中長條片狀結(jié)構(gòu)的陶瓷變壓器最為常用，因其結(jié)構(gòu)衙單，制作容易，并且具有較高升壓比和較大的輸出功率。這種壓電陶瓷變壓器的形狀如圖 2-1所示整個長條片型壓電陶瓷變壓器中分成兩部分：左半部的上、下兩面都有燒滲的銀電極，沿厚度方向極化，作為輸入端，稱為驅(qū)動部分；右半部分的右端也有燒滲的銀電扳，澄長度方向極化，作為輸出端，稱為發(fā)

18、電部分。圖2-1 長條片型陶瓷變壓器制備好的壓電陶瓷晶體在居里溫度下屬四方晶相多電疇結(jié)構(gòu)，經(jīng)高壓電場極化后因電疇轉(zhuǎn)向，陶瓷體內(nèi)極化強度不為零而具有壓電性。當在壓電陶瓷變壓器輸入端（驅(qū)動部份）加入交變電壓時，由于逆壓電效應(yīng)，壓電陶瓷變壓器產(chǎn)生長度方向上的伸縮振動，輸入的電能轉(zhuǎn)換成機械能。在發(fā)電部份由于存在縱向振動，通過正壓電效應(yīng)，機械能轉(zhuǎn)換成電能，因此在輸出端有電壓輸出。壓電陶瓷變壓器的能量轉(zhuǎn)換過程與電磁變壓器截然不同，是從電能到機械能又到電能的物理過程14。當壓電陶瓷變壓器輸人端加上頻率為瓷片固有諧振頻率的交變電壓時、通過逆壓電效應(yīng)，瓷片產(chǎn)生沿長度方向的伸縮振動，將輸入電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能；而發(fā)電

19、部分則通過正壓電效應(yīng)將機械能轉(zhuǎn)換為電能從而輸出電壓 因瓷片的長度遠大于厚度，故輸出端阻抗遠大于輸入端阻抗 ，輸出端電壓遠大于輸入端電壓一般輸入幾伏到幾十伏的交變電壓，可以獲得幾千伏以上的高壓輸出。第二章 壓電陶瓷變壓器的工作原理和基本特性在無負載的情況下，壓電陶瓷變壓器在諧振的時候的升壓比由下式?jīng)Q定：Goo=U0/U1=(4/2）QmK31K33(L/t） （1）式中的Goo=U0/U1為空載升壓比. Q m 為材料的機械品質(zhì)素質(zhì)，K31K33為材料的機電耦合系數(shù)，L，t 分別為發(fā)電部分的長度和厚度。據(jù)此可以看出：當材料和工藝確定后。升壓陶瓷變壓器的升壓比只與L，t有關(guān)。長度越長升壓比越高，厚

20、度越厚，升壓比越低。上述公式的計算值和時測的數(shù)據(jù)誤差教大，必須考慮彌散電容，加以修正。一般線繞式變壓器對于外加電源頻率的要求不高，在相當寬的頻率范圍內(nèi)，變壓器的變比，輸出功率，功率幾乎不變。對于陶瓷變壓器，則要求電源頻率高度穩(wěn)定，往往電源頻率偏離穩(wěn)定值的千分之五，則變壓器的升壓比就有可能下降百分之十以上。陶瓷變壓器要求電源的頻率必須與其本身產(chǎn)生的機械頻率相一致。通常壓電陶瓷變壓器只能在兩種頻率下工作。即半波諧振頻率fr1 或全波諧振頻率。所謂半波，是指片長等于一個駐波波長。陶瓷變壓器的諧振頻率決定與陶瓷片的幾何尺寸和材料的聲速，即=v/ 式中v為材料的聲速，是沿長度方向的駐波波長。圖2-2所示

21、表示壓變壓器工作在諧振狀態(tài)下，其半波諧振狀態(tài)和全波諧振狀態(tài)的質(zhì)點位移和應(yīng)力分析情況。圖2-2 壓電陶瓷變壓器的應(yīng)力分布2.2壓電陶瓷變壓器的的特點與特征2.2.1壓電陶瓷變壓器的特點較之傳統(tǒng)繞線式變壓器， 壓電陶瓷變壓器具有以下優(yōu)點：1結(jié)構(gòu)簡單、 體積小、 功率大、 重量輕， 適應(yīng)電子元器件薄型化的發(fā)展趨勢；2無需磁芯和銅線， 可節(jié)省金屬材料；3不會因短路而被燒毀， 不會被高壓擊穿， 不怕受潮， 不怕電磁干擾， 無噪聲。能適應(yīng)在潮濕、 鹽霧、 沖擊、 振動等各種惡劣環(huán)境下正常工作；第二章 壓電陶瓷變壓器的工作原理和基本特性4轉(zhuǎn)換率高、 升壓比高、 安全性能超群；5應(yīng)用范圍廣。盡管壓電陶瓷變壓器

22、具有以上這些優(yōu)點，但也存在一些不足，例如：(1）壓電陶瓷變壓器輸出功率比較小。雖然有些壓電變壓器的輸出功率可達20W（如NEC制作的尺寸為14mm14mm6mm的降壓型多層片式壓電陶瓷變壓器輸出功率達20W以上，諧振頻率為140KHz，在20W時的轉(zhuǎn)換效率為97%）乃至3040W，但目前成熟產(chǎn)品的輸出功率不超過10W，因此僅適用小功率、小電流和高電壓領(lǐng)域。(2)只有當輸入電壓頻率在壓電變壓器的諧振頻率附近時，才有最大的輸出電壓，如果偏離諧振頻率，電壓下降的幅度較大。因此，壓電陶瓷變壓器與傳統(tǒng)繞線式變壓器不同，其工作頻率范圍比較窄。(3)壓電陶瓷變壓器所涉及的相關(guān)控制和驅(qū)動電路比較復(fù)雜，這會使系

23、統(tǒng)成本增加，可靠性變差。(4)對安裝固定與配置要求比較嚴格。壓電陶瓷變壓器有半波模諧振和全波模諧振兩種安裝狀態(tài)。在固定陶瓷片時，支撐點必須選定在振動位移為零處，即半波模諧振的支撐點在陶瓷片的中間，全波模諧振的支撐點在距左端的1/4處，否則會影響升壓比和轉(zhuǎn)換效率。2.2.2壓電陶瓷變壓器的特征1. 輸出功率負載阻抗特性：當輸入電壓為275V時， 負載電阻Rl=9M， 則輸出功率最大值為65W,。由于壓電變壓器輸入阻抗、 升壓比均隨負載阻抗變化而變化， 當輸入電壓不同時， 輸出功率與負載阻抗變化的關(guān)系不完全相同。2. 轉(zhuǎn)換效率負載特性：由于輸出功率是在負載電阻上測得， 總的功率損耗包括了壓電變壓器

24、和整流電路的損耗， 因此陶瓷變壓器實際轉(zhuǎn)換效率應(yīng)大于曲線表示的轉(zhuǎn)換效率。3. 波節(jié)溫度負載特性：由于壓電陶瓷變壓器的波節(jié)處應(yīng)力大， 因此溫度也最高。經(jīng)多次測試得知， 壓電陶瓷變壓器輸出功率為40W時， 最高溫度為34； 輸出功率為50W時， 最高溫度點的溫度為47， 變壓器其它部分溫度更低。4. 諧振頻率環(huán)境溫度特性：一般情況下，壓電材料的諧振頻率因本身發(fā)熱和環(huán)境溫度變化而發(fā)生漂移， 因此， 壓電變壓器諧振頻率的溫度特性是確定壓電變壓器性能好壞的重要因素。特別當壓電陶瓷變壓器應(yīng)用在較大輸出功率時， 諧振頻率溫度特性的研究就更為重要。第二章 壓電陶瓷變壓器的工作原理和基本特性2.3壓電陶瓷變壓器

25、的等效電路 壓電陶瓷變壓器由驅(qū)動部分和發(fā)電部分組成，其驅(qū)動部分，即壓電陶瓷變壓器的輸入回路與驅(qū)動電路相連接，為了使二者阻抗相匹配，有效地傳輸基本電氣特性研究。壓電陶瓷變壓器是諧振體，只有在驅(qū)動電壓頻率等于壓電陶瓷耦合器固有諧振頻率、諧振體處于諧振狀態(tài)、沿長度方向振幅最大的情況下，才能進行有效的電壓變換。壓電陶瓷變壓器等效電路比較復(fù)雜8，考慮到輸出端對輸入端的影響，用電聲學(xué)理論最終可導(dǎo)出從輸入端看進去的等效電路如圖2-2所示。根據(jù)壓電陶瓷變壓器 的輸入 回路 的等效電路可以從壓電方程和波動方程導(dǎo)出、解長片型壓電振子的壓電方程： (2)和波動方程： (3)可得 (4)其中C0為輸入極板之間的夾片電

26、容，C1、L1分別為壓電陶瓷變壓器等效電容和電感，其等效電路如圖2-3所示、理論分析和試驗結(jié)果表明，壓電陶瓷變壓器輸入回路呈串聯(lián)諧振時，升壓比 G最高，如圖2-3所示、其諧振頻率為： (5)RL1C1C n圖2-3 壓電陶瓷變壓器輸入回路的等效電路第二章 壓電陶瓷變壓器的工作原理和基本特性式中為陶瓷片諧振頻率NL為頻率常數(shù)，L為資瓷片的長度從(5)式可以 看出，當陶瓷片材料確定以后，由L值確定。12 等效電路 壓電陶瓷變壓器有縱向振動模式(Rosen型)、厚度振動模式、徑向振動模式和彎曲振動模式等幾種類型。其中升壓型壓電變壓器以縱向振動模式(Rosen型)為代表，是目前應(yīng)用最廣的壓電變壓器，而

27、降壓輸出場合常用的是厚度振動模式壓電陶瓷變壓器。縱向振動模式壓電變壓器結(jié)構(gòu)圖如圖2-4(a)所示，上下兩面涂覆銀電極，沿厚度方向極化，稱為驅(qū)動部分；銀電極涂在右端，沿長度方向極化的右半部分稱為發(fā)電部分。為了研究壓電陶瓷變壓器最優(yōu)工作時需要的激勵信號特性和與之相匹配的電路，用相應(yīng)的電學(xué)元件等效其機械參數(shù)，其等效電路如圖2-4(a)所示，其中Cdl為壓電陶瓷變壓器輸入端的靜電容，Cd2為壓電陶瓷變壓器輸出端的靜電容，R、L、C分別為壓電陶瓷變壓器的動態(tài)電阻、動態(tài)電感和動態(tài)電容。圖2-4(b)為壓電陶瓷變壓器的頻率特性，0為壓電陶瓷變壓器的諧振頻率。圖2-4 Rosen型壓電陶瓷變壓器施加在壓電陶瓷

28、變壓器的激勵信號常是交變方波信號和正弦信號，對激勵信號而言，任意波形信號均可用以下函數(shù)表示： (1)則正弦波形函數(shù)表達式為： (2) 方波形函數(shù)表達式為： (3)第二章 壓電陶瓷變壓器的工作原理和基本特性圖2-5 縱向振動模式雅典變壓器等效電路及頻率特性從圖2-5可知，壓電陶瓷變壓器是一個諧振體，當激勵信號的頻率與變壓器的諧振頻率一致時，壓電變壓器處于諧振狀態(tài)，從圖l可知，此時延長度方向振幅最大，壓電變化才最有效。因此需要施加在壓電陶瓷變壓器的激勵信號頻率與變壓器諧振頻率保持一致。 把壓電變壓器等效成一個線性網(wǎng)絡(luò)，施加方波信號在壓電陶瓷變壓器上，從式(3)可知，在壓電陶瓷變壓器上的響應(yīng)為方波信

29、號的各次諧波的響應(yīng)疊加。若方波信號基波頻率為壓電陶瓷變壓器的諧振頻率，那么方波中的高次諧波作用時，壓電陶瓷變壓器處于非諧振狀態(tài)，對壓電變化的有效性沒有積極作用，即這部分電能并沒加強延長度方向的振幅。因此從電能利用率最大化角度考慮，施加在壓電陶瓷變壓器的激勵信號需要正弦信號。2.4壓電陶瓷變壓器的工作特性2.4.1升壓比特性 對 PT進行測試的線路如圖2-6所示。信號源所提供的交流電壓的頻率與 PT的諧振頻率相同 。PT的輸出為二倍壓 整流直流輸出。測試結(jié)果如圖2-7所示。圖2-7a、b中實線為理論值 ，三角、方波及圓點為實驗值。當負載一定時，輸出電壓與輸人電壓成線性關(guān)系 ，而圖2-7a中的實測

30、值很好地反映了這一關(guān)系。由圖2-7b不難看出，當負載阻抗足夠大時升壓比達到了10倍以上，第二章 壓電陶瓷變壓器的工作原理和基本特性并且隨著負載阻抗的增大，升壓比還可進一步提高。我們在實驗中測得 的升壓 比達到100倍 以上 ，即在 10M負載下 ，輸入20V電壓 ，輸出端得到23kv 多的電壓。在測試中我們還觀察到，隨著負載逐漸減小，PT的諧振頻率有所下降，如圖2-7c所示。圖2-7d反應(yīng)了PT的頻率諧振特性，從圖中可以看出，PT相當于一個具有放大功能的窄帶濾波器，只有當輸人信號(電壓)的頻率接近 PT的諧振額率時，此電壓才被大幅度放大，當輸人信號的頻率偏離 PT的諧振頻率較大時(lkHz)，

31、放大倍數(shù)大大降低。a機電等效電路b折算到輸入端等效電路圖2-6 壓電陶瓷等效電路圖2-7 測試曲線2.4.2阻抗特性 PT的阻抗特性如圖2-8所示。測試條件為輸出端開路 ，無整流電路 。圖2-8a顯示 ，PT的半 波諧振頻率為35kHz，全渡諧振頻率為70kHz，這與振動理論分 析的結(jié)果 是相同的。圖2-8b是 PT輸人端電壓與電流間的相位差隨頻率變化的曲線 。由圖可見 ，在正、反兩個諧振點上，相位差為0，輸人阻抗為純阻性 ，兩點之間為感性，兩點外為容性 ，電壓落后于電流。圖a 圖b圖2-8 阻抗特性2.4.3頻率特性 電磁變壓器工作頻率決定鐵心材料 、繞組及繞組的分部參數(shù)，一般來說它可以在較

32、寬的頻帶范圍內(nèi)工作。 壓電陶瓷變壓器只有在頻率等于壓電變壓器固有諧振頻率的驅(qū)動電壓激勵下 ，使陶瓷片 處于諧振狀態(tài)，沿其長度方向振動最強的情況下 ，才有升壓作用。陶瓷變壓器的諧振頻率 、決定于陶瓷片的幾何尺寸和材料的聲速 ，即 式中V是材料的聲速，是沿長度方向的駐波波長。若=2L，即陶瓷變壓器之長度等于全波波長時，稱全波諧振 ，此時駐波節(jié)點有兩個 ，分別位于片長兩端的四分之一處 。若= 4L，即壓電變壓器的長度等于半波長時 ，稱為半波諧振，此時，節(jié)點有一個，位于片長的中間。因駐波節(jié)點振幅為零 ，所以壓電陶瓷變壓器的固定支承點應(yīng)選在駐波的節(jié)點上 ，正確選擇支承點位置，使用壓電陶瓷變壓器時必須注意

33、。圖2-9為測定 wTB一2型壓電陶瓷變壓器的升壓比一頻率特性。 從圖2-10可以看出，壓電陶瓷變壓器升壓比隨輸入電壓的頻率變化而變化 ，在諧振頻率附近 升壓比最大 ，它的頻帶很窄。從壓電變壓器的轄入端觀看 ，內(nèi)部等效電路如圖 2-10，它與水晶振子的特性相似 ，壓電陶瓷變壓器 ，不管是半波諧振或者全波諧振 ，都呈申聰諧振性質(zhì) ，其諧振頻率分別為， 這是壓電陶瓷變壓器的一個重要性質(zhì) ，也是它與線繞變壓器的一個重要差別12 圖2-9 G-f特性曲線 圖2-10 輸入回路等效電路2.4.4溫度特性一般線繞式變壓器在教寬的溫度變化范圍內(nèi)，電氣特性幾乎沒有多少變化，但在高于100以上時，由于一般的絕緣

34、材料老化速度大大加快而使變壓器的壽命很快下降，甚至燒壞。陶瓷變壓器的耐熱性能教好，通常以鋯鈦酸鉛為主的陶瓷材料，其失效的居里點可高達350以上，因此，一般不會燒壞。但是陶瓷變壓器在工作時，對工作變化敏感，特別時候在低溫范圍（0），由于溫度變化了使諧振頻率的漂移，結(jié)果升壓比將有變化，對工作穩(wěn)定性有一定的影響。 圖2-11 溫度特性曲線圖從圖2-11可看出，壓電變壓器的諧振頻率隨溫度升高而增大，因此環(huán)境溫度的變化和陶瓷變壓器本身因機械和介質(zhì)損耗而發(fā)熱，將引起諧振頻率的漂移，從而影響陶瓷變壓器的穩(wěn)定輸出。要克服這個問題，除了要求選用溫度特性較好的材料做變壓器外，在設(shè)計驅(qū)動電路時，一般要采取穩(wěn)壓措施，

35、才能保證陶瓷變壓器工作的穩(wěn)定性。2.4.5負載特性負載特性表示在輸入電壓一定的條件下，輸出電壓隨負載變化的關(guān)系。特性曲線表明：輸出電壓隨負載阻抗增大而增加。陶瓷變壓器這個特性是由于輸入阻抗較大引起的。因此，在負載變動的情況下，采用陶瓷變壓器作高壓電源時，必須采取措施，才能保證高壓有較好的調(diào)整率13。第三章 陶瓷壓電變壓器的高壓電源設(shè)計第三章 壓電陶瓷變壓器高壓電源設(shè)計3.1設(shè)計思想 驅(qū)動壓電陶瓷變壓器的頻率，需要與壓電陶瓷變壓器的諧振頻率保持一致，而實際上壓電陶瓷變壓器的諧振頻率常常受到負載阻抗、環(huán)境溫度等外界因素的影響而發(fā)生變化。為了得到最佳輸出，需要跟蹤諧振頻率的變化對驅(qū)動頻率進行自動調(diào)整

36、。如圖3-1所示。門驅(qū) 動部 分提 供 50 占空比的方波，使MS1和 VMOS2輪流導(dǎo)通，為壓電變壓器提供交 變的激勵 電壓，此電壓經(jīng)壓電變壓器升高，供給CCFL。CCFL的輸出電流被送入反饋 回路。反饋回路由IV轉(zhuǎn)換模塊、比較器和VCO模塊組成。IV轉(zhuǎn)換模塊將 CCFL的電流轉(zhuǎn)換為信號電壓 ，比較器將此電壓與參考電壓對 比，產(chǎn)生控制電壓送人 VCO，VCO調(diào)節(jié)門驅(qū)動的輸出頻率使整個驅(qū)動器的輸出功率保持在參考電壓設(shè)定的水平上。另外由于電陶瓷變壓器的輸出阻抗很大，當負載變化時,輸出電壓隋之變化，難以滿足高壓電源輸出電壓穩(wěn)定性的技術(shù)要求，因此也需要一種調(diào)整電路對輸出高壓進行自動調(diào)整。我們以雙管自

37、激式振蕩電路為驅(qū)動電路，以脈寬調(diào)制器為高壓穩(wěn)定調(diào)整電路，設(shè)計了一種高效率、高穩(wěn)定性壓電陶瓷變壓器高壓電源，在這種情況下使用壓電陶瓷變壓器最大優(yōu)點：一是無需另外設(shè)置壓電陶瓷變壓器驅(qū)動震蕩源，壓電陶瓷變壓器素如端串聯(lián)回路具有選頻特性，利用行輸出電壓的高次諧波激勵壓電陶瓷變壓器，使壓電套變壓器工作在諧振狀態(tài)，以獲得顯示器所需要的高壓。二是在電路設(shè)計十無須考慮變壓器本身的絕緣以及漏感和分布電容的影響，使設(shè)計和制作簡單化6。圖3-1 CCFL驅(qū)動器第三章 陶瓷壓電變壓器的高壓電源設(shè)計3.2壓電陶瓷變壓器的選取和計算3.2.1壓電陶瓷變壓器的選取 按照從驅(qū)動部分到發(fā)電部分能量的變換方式，可以把壓電變壓器分

38、為縱一縱式，橫一縱式，橫一橫式三種，如圖3-2所示。(a)縱一縱式：(b)橫一縱式：(c)橫一橫式圖3-2 常見壓電變壓器結(jié)構(gòu)縱一縱式和橫一橫式壓電變壓器是對稱結(jié)構(gòu)。當驅(qū)動部分和發(fā)電部分的體積相等時，這種壓電變壓器的升壓比僅由壓電元件的諧振特性來確定。橫一縱式壓電變在器是不對稱的結(jié)構(gòu)。它的升壓比不僅和壓電元件的諧振特性有關(guān)，而且和發(fā)電部分的長度與驅(qū)動部分厚度之比有關(guān)。在同樣尺寸的情況下，橫一縱式和縱一縱式壓電變壓器的輸出電壓要比橫一橫式高。為了得到高的升壓比，常用橫一縱式。因此，我們利用壓電陶瓷變壓器設(shè)計顯示器高壓電源時，常采用橫一縱式陶瓷變壓器。壓電變電器的固定方式采用橡皮襯墊固定，橡皮襯墊

39、所放的位置不能隨便，不適當?shù)闹螘茐拇善駝訔l件，嚴重影響壓電變壓器的升壓比及效率。因此，必須放在壓電變壓器上節(jié)點上，或者說振動幅度最小的位置。具體來說，對于以全波模工作的壓電變壓器，支點應(yīng)在瓷片長度為14和34點處，對于半波模壓電變壓器，支點應(yīng)在瓷片的中點處。支撐位置選在這些位置上，不影響陶瓷變壓器的工作狀態(tài)，正確選擇支撐位置，使其有利于主振動模式而不利于寄生振動模式。因為陶瓷變壓器具有多個寄生振動模式，使用時必須加以考慮。3.2.2壓點陶瓷變壓器主要尺寸的設(shè)計與計算陶瓷變壓器的頻率常數(shù)只與壓電材料的性質(zhì)，振動模式有關(guān)，而與振子的尺寸無關(guān)。所謂頻率常數(shù)N是指諧振子的諧振頻率f，與主振動方向

40、長度(或直徑)的乘積。它是一個常數(shù)，單位為Hzm或KHzmm。對于長為L的薄長片長度伸縮振動模式或壓電振子，其頻率常數(shù)為： 當材料的頻率常數(shù)N確定后，就可以根據(jù)所需要的諧振頻率來確定壓電振子尺寸，同樣，改變陶瓷片長度，陶瓷片的諧振頻率也隨以改變。我們所使用的顯示器行頻為15695KHz(約157KHz)，利用顯示器的高次諧波(四次諧波)頻率為15695KHz4=62780KHz的來激勵陶瓷變壓器，使陶瓷變壓器工作在諧振狀態(tài)。對于同一陶瓷片，有 實驗測得： =48270KHz， =74mm電路要求： =4 X 1 5695KHz=62780KHz因此陶瓷變壓器的長度為：=(48270KHz X

41、74mm62780KHz)57mm=57cm若選二倍頻激勵陶瓷變壓器，則陶瓷變壓器的長度加倍 L=257cm=114cm陶瓷片太長，體積增大，失去了陶瓷變壓器的優(yōu)越性。又根據(jù)對行輸出管電壓波形傅氏級數(shù)分析可知，三次諧波和五次諧波分量為零，而六次諧波的振幅小于四次諧波的振幅，所以采用行輸出管電壓波形的四次諧波而不采用基波和其它高次諧波來激勵陶瓷變壓器16。3.3電路的設(shè)計圖3-3為壓電陶瓷變壓器高壓電源電路圖圖3-3壓電陶瓷變壓器高壓電源電路圖圖3-3中T301R303組成自激式振蕩電路，T301為驅(qū)動變壓器，T302為反饋振蕩線，T是壓電陶瓷變壓器，L301 C301組成諧振回路，合理調(diào)整的電

42、感量，使諧振頻率等于壓電陶瓷變壓器諧振頻率，這時壓電陶瓷變壓器輸出電壓最高，輸入阻抗最低，當壓電陶瓷變壓器的固有諧振頻率發(fā)生變化時，通過反饋實現(xiàn)驅(qū)動電路的頻率跟蹤。 下面以負載電阻增加使輸出電壓升高為例耒說明高壓穩(wěn)定原理：當高壓升高時，脈寬調(diào)制器反相輸入端1腳電壓升高，輸出端2腳輸出脈寬變窄，經(jīng)過晶體管Q3電流放大，L301;C302濾波后的輸出電壓（即自激式振蕩電路的輸入電壓）降底,又使輸出高壓降底,從而實現(xiàn)了該電源輸出的穩(wěn)定。值電流幾乎減少一半，因此激勵行輸出管用的激勵功率也可以相應(yīng)減小，使激勵級負載相應(yīng)減輕。因此，在行輸出級采用自舉升壓電路，使行線性得到改善，而電路的其他部分仍采用低壓供

43、電，避免增加電路器件耐壓要求，降低整機成本。壓電陶瓷變壓器的驅(qū)動變壓器采用高頻變壓器，它的初級線圈是與行偏轉(zhuǎn)線圈并聯(lián)的，在逆程期間，它與行偏轉(zhuǎn)線圈一樣也有逆程脈沖電虛加到初級線圈上。驅(qū)動變壓器的次級繞組L4和L5，把這個逆程脈沖電壓升高到我們所需要的電壓值。利用陶瓷變壓器進行升壓，再經(jīng)過倍壓整流就可得到10千伏的高壓輸出。3.4驅(qū)動變壓器的設(shè)計與計算1驅(qū)動變壓器磁芯材料的選取對于工作在20KHZ左右的高頻變壓器來說，它要求磁芯材料在該頻率下磁滯損耗盡可能??；此外，還要求飽和磁通密度高；隨著工作溫度升高，飽和磁通密度的降低盡量小等等。為了減小磁滯損耗，使驅(qū)動變壓器小型化，我們選擇電阻率高，磁導(dǎo)率

44、大，飽和磁通密度較高的錳-鋅鐵氧體R2KBD材料，型號為EI22。表3-1 材料參數(shù)d31x10-12C/Nd33x10-12C/Nk31k33g/cm3e/0-16341942%75%7.72100 驅(qū)動變壓器磁芯的工作狀態(tài)，由于行輸出級輸出的脈沖是單方向的，也就是經(jīng)常在單方向加磁化電流。因此，陶瓷變壓器的驅(qū)動變壓器只利用軟磁鐵氧體磁滯回線的一個象限,磁通密度不是從-Bmax至+Bmax變化，工作磁滯回線而是以Br和Bmax為頂點的小回環(huán)，即不以磁滯回線的原點對稱工作。穩(wěn)態(tài)工作時，我們根據(jù)實際使用的最惡劣條件(最大工作脈沖寬度和工作溫度時)來選擇工作磁通密度B，使其小于Bs或根據(jù)允許的勵磁電

45、流來決定最大的工作磁通密度Bmax。選擇較高的工作磁通密度，將可使高頻變壓器具有更小的體積,但是要注意避免磁芯的飽和，因為磁芯的飽和將意味著高頻變壓器勵磁電流將急劇增加，這顯然將會導(dǎo)致與之連接的高壓開關(guān)管承受極大的電流，電壓而損壞，選擇較小的工作磁通密度，減小了勵磁電流，降低了磁芯的損耗，對提高變壓器的效率，降低溫升也有利，但這是以體積的增大為代價。2驅(qū)動變壓器設(shè)計計算公式：(1)初級繞組電感量Lp按下式求得： LP=（orN12Se）/le 其中u。，為真空導(dǎo)磁率，o=4Hcm：r為磁芯材料的相對導(dǎo)磁率，它不是常數(shù)，鐵氧體的r約為8005000，一般可取1500；se為磁芯有效截面積(c)：

46、le為有效磁路長度(cm)。(2)勵磁電流Ip按下式求得： Ip= (A)其中單位為伏(V)，ton為秒，L用亨(H)(3)磁場強度H按下_式求得：H=0.42式中，H為有效磁路長度，單位Oe；le為有效磁路長度，單位Cm; Ip為初級繞細繞組中最大電流，單位A，Hmax為磁芯允許使用的最大小飽和磁場強度，單位Oe(4)初級繞組匝數(shù)N的計算式式中，Se為磁芯有效截面積，單位：2；Bmax是最大磁感應(yīng)強度，單位：GS Br是剩余磁感應(yīng)強度，單位：GS； TON是行輸出管導(dǎo)通時間，單位：S。(5)驅(qū)動變壓器主要技術(shù)參數(shù)： Ec=12V =25V05V(自舉升壓) =44 u S(實測) =330V

47、 (實測) =250V (實測) Vo=12KV Io=100 u A f=15695KHz157KHz 3壓電陶瓷變壓器的驅(qū)動變壓器實際計算 (1)磁芯選取 驅(qū)動變壓器所選磁芯選用金寧無線電器材廠生產(chǎn)的錳一鋅鐵氧體R2KBD材料，其型號為E122， Bs =5l00Gs Br=1000Gs Hmax=8 0e Le=396cm Se=041 c。由BH溫度特性曲線可知，磁芯溫度應(yīng)使用在100以下，此時的飽和磁通不低于4000Gs，為了防止合閘瞬間驅(qū)動變壓器飽和，并使鐵氧體磁芯溫度系數(shù)盡量小，通常選取變壓器的最高工作溫度為60，最大工作磁通密度為Bmax=08Bs=085 1 00Gs=408

48、0Gs取Bmax=4100Gs(2)初級繞組匝數(shù)計算=86 初級繞組，：實際上相當于一自耦變壓器，因此 =(12V25V)=(12V25V)86=40 所以， = -=86-40=46(3)次級匝數(shù)計算 設(shè)初級反峰電壓為： Ucp=8=826=208 因此每圈伏數(shù)為：20886=242 則400V中壓次級匝數(shù)為： =330242=136 陶瓷變壓器兩端的匝數(shù)為： =250V242：103 經(jīng)實驗后各繞組匝數(shù)確定為：=57T=21T=105T=36T =125T(4)初級線圈電感量計算 偏轉(zhuǎn)線圈的電感量Ly： Ly=()=25。(44)。5 0=024mH 式中Ec=255V，Ts=44S， =

49、5.0mH初級線圈的電感量Lp： 已知初級匝數(shù)NI：57，E122磁芯參數(shù)， 有效截面積S=041c，有效磁路長度Le=396cm，鐵氧體的r約為8005000，一般可取1500，于是初級線圈的電感量Lp為： Lp=(4=6 .3mH滿足比大的要求，對的分流作用可忽略(5)流過初級繞組最大電流計算 Ip=()=254463=0.174A(6)穩(wěn)態(tài)工作磁場強度 H=0 42 IpLe =0425701743 .96 =l.05 Oe Hmax 8 Oe HHmax磁芯不飽和3.5倍壓整流電路的設(shè)計陶瓷變壓器輸出倍壓整流電路常采用科克羅夫特一沃爾頓(Cockcroft-Walton)電路，如圖3-

50、4 所示 這種電路由n個整流元件和n個電容組成的n倍壓整流電路。此電路的特點是將整流元件串聯(lián)連接，電容器按每隔一接點的方式接入，分布在兩測，呈疊層形，由于電容器是疊層串聯(lián)，其結(jié)果可產(chǎn)生nE電壓，并且使用耐壓為E的電容器即可滿足要求。在直流變換器中可通過提高變換電路的頻率獲得直流高壓，采用此種電路最為適宜。由于壓電陶瓷變壓器本身是容性輸出，所以采用科克羅夫特一沃爾頓(CockcroftWalton)倍壓整流電路時可節(jié)省一個電容。科克羅夫特一沃爾頓(Cockcroft-Walton)電路工作過程是，首先在交流負半周時交流電源經(jīng)D1對C1充電，接著在正半周時交流電源與C1的電壓相加經(jīng)D2對電容器C2

51、充電，充得的電壓是電容器C1充電電壓的兩倍。接下來在負半周時，除了電源經(jīng)D1對電容器C1充電之外， 交流電源還與C2上的電壓疊加經(jīng)D3對C3、C1充電，C3上的充電電壓是C1的兩倍。在正半周時交流電源與C1的電壓疊加，除了經(jīng)D2對電容器 C2充電之外，還與C1、C3上的電壓疊加經(jīng)D4對電容器C4和C2充電，C4上充得的電壓是電容器C1上的電壓兩倍。以此類推，可知輸出的直流電壓與半波倍壓整流電路的級數(shù)有關(guān) 。圖中串接有三級半波被壓整流電路，C2、C4、C6上的充電電壓均為C1上的充電電壓都的兩倍，三個電容串聯(lián)之后充電電壓C1上充電電壓的6倍。 圖3-4 N級倍壓整流電路原理為了得到必需的陽極高壓

52、，首先依靠陶瓷變壓器把逆程脈沖電壓提高到必需的幅值，然后再整流。倍壓整流電路必須滿足如下要求： (1)高壓應(yīng)當滿足所用顯象管的技術(shù)條件 (2)應(yīng)當保證規(guī)定的最大負載電流 (3)當負載電流從零變化到最大值時，應(yīng)滿足高壓調(diào)整率的要求。 (4)整流二極管的允許電流，反向電壓，功率損耗均應(yīng)符合要求 (5)高壓部分消耗的功率應(yīng)當最小為了滿足上述要求，必須使陶瓷變壓器輸出阻抗和整流電路的阻抗相匹配，在負載變化時，不致引起陶瓷變壓器的效率急劇下降，一般采用四倍壓整流電路。所謂四倍壓，是指輸出高壓V。值是陶瓷變壓器輸出電壓有效值的四倍，其次，泄放電阻大小直接影響輸出電壓的穩(wěn)定性。實驗表明：泄放電阻選用100M

53、-150 M為宜，可以改善其輸出穩(wěn)定性21。3.6 壓電陶瓷變壓器高壓電源性能測試我們按以上設(shè)計參數(shù)制作的壓電陶瓷變壓器高壓電源，在實驗室內(nèi)對該電源的主要指標進行了初步測試，其結(jié)果如下：1. 時間的穩(wěn)定性將24V直流電壓加在壓電陶瓷變壓器高壓電源輸入端，調(diào)節(jié)RP使電源輸出電壓為10KV，在負載電阻( RL=10M)不變條件下，改變輸入電壓(變化量為20)可測得電源的輸入-輸出特性曲線如圖3-5所示，從圖3-5 可以看出，這種設(shè)計使得壓電陶瓷變壓器高壓電源具有很好的電壓穩(wěn)定性，電壓調(diào)整率2%。 圖3-5 時間特性曲線2. 溫度特性下圖表示輸出高壓隨環(huán)境溫度變化曲線，從圖3-6中可看出，溫度從10

54、升到60時，輸出高壓VL從12KV降到118KV，即高壓變化率vLvl02， 而且在一段較寬的溫度范圍內(nèi)，例如，溫度從1030輸出高壓不變，溫度從40一60輸出高壓變化較小，說明電源的溫度特性較好，可在較寬溫度范圍內(nèi)工作。圖3-6 溫度特性曲線3、負載特性該電源設(shè)計輸出電流為200A，在輸入電壓VC為24V、輸出電壓為10KV條件下，改變負載電阻，使輸電流從0-200A變化，測得輸出電壓變化量為100V，負載調(diào)整率1%。第四章 壓電陶瓷變壓器在變壓器應(yīng)用及其他方面的應(yīng)用第四章 壓電陶瓷在變壓器應(yīng)用及其他方面的應(yīng)用4.1 壓電變壓器的應(yīng)用4.1.1 CCFL驅(qū)動器 壓電變壓器最典型的應(yīng)用之一就是驅(qū)動 CCF(cold cathode fluorescent lamp，冷陰極管)因為 CCFL的工作特性非常適合于壓電變壓器的性，即輸出阻抗高、輸出電流小、輸出電壓隨阻抗化大等 。而 CCFL在啟動時需要 1000V左右的壓 ，平穩(wěn)工作狀態(tài)下需 400V500V左右的電壓，阻抗較啟動時下降數(shù)十千歐。此外，CCFL對電的要求不高，一般為 5mA6mA。CCFL的這些性恰好與壓電變壓器的上述特性相符。在實際應(yīng)壓電變壓器時 ，必須解決以下幾個關(guān)鍵技術(shù)問題：(1)選擇合適的材料；(2)振動模式的選擇；(3)器件的安裝；(4)驅(qū)動與控制電路的設(shè)計7。4.1.2 DC-DC(直流一