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多层压电陶瓷变压器的应用及其行业发展趋势
多层压电陶瓷变压器(MPT)是20世纪50年代开始研制,并于70年代发展起来的新型电子变压器,随着新型压电陶瓷材料的出现,如钛锆酸铅等高压电常数、高Kp和高Qm,MPT的发展突飞猛进,具有传统的线绕变压器不可比拟的优点。以MPT为核心电子器件的逆变器,也将是未来高压高频低电流逆变器的主流。
关键词:多层压电陶瓷变压器(MPT),
一?多层压电陶瓷变压器与线绕变压器的比较
采用多层压电陶瓷材料制成的MPT被业内人士称为继传统线绕变压器及脉冲变压器之后的“第三代”电子变压器。电子变压器是电子电路中的重要元件,起着绝缘?隔离?电压/电流转换?信号传输等重要作用。
压电陶瓷变压器的种类繁多,最常用的是升压压电陶瓷变压器,工作原理:输入压电片的电振动能量通过逆压电效应转换成机械振动能,再通过正压电效应转换成电能,在能量的这两次转换中实现阻抗变换,从而在压电片的谐振频率上获得高的电压输出,即采用的是电_机_电能量转换原理,在驱动端输入一个与MPT谐振频率一致的正弦交变电压,压电振子产生振动,传导到输出端,产生连续的正弦电压。MPT实际上是一种压电陶瓷振子,利用压电陶瓷作为振动能量的传递,使输入和输出两端间的电压发生变化的器件。采用多层结构后,每一单层厚度和层数可调,驱动电压不在受限制,因而可以使压电变压器总是工作在最佳状态。同时,由于结构简单,更易于批量生产。
线绕变压器是由一个公共铁氧体磁芯和绕在其上的多个线圈组成。能量转换发生在介于磁通量和磁场之间的磁芯中,采用的是电_磁_电能量转换原理。变压器的电压增益可以通过次级线圈和初级线圈之间的匝数比N2/N1来确定。
通过对两种变压器的工作原理分析,可以看出,线绕变压器的铁芯平面正交于线圈平面,构成立方体,因此很难在几何尺寸上有所突破,尤其是在厚度,目前,线绕变压器的最小厚度约为7~8毫米。MPT的电能和机械能是在同一平面上进行转换,因此,可以做得很薄,由我司生产的MPT,厚度为3毫米,这是线绕变压器难以达到的尺寸。
MPT的主要技术特点:
1. 厚度一般不超过4毫米。
2. 转换效率高,可达95%以上。
3. 具有负载短路自动截止工作的自保护特性
4. 可实现零电压?零电流转换。
5. 对于低阻负载具有准恒流输出特性。
6. 无反峰压?可靠保护功率放大电路。
7. 无电磁干扰。
8. 无线圈击穿?霉断
9. 抗盐雾?耐候性好,尤其适于海洋性气候。
10. 温升低。
综上所述,MPT具有效率高?体积小?厚度薄?无电磁干扰?回路简单?重量轻?升压比高?正弦运行?高激发电压?不可燃等优点,应用领域和市场需求非常巨大。但是,线绕变压器虽然厚?重?低效,但它也具有成本低?负载范围大的优势。
多层压电陶瓷变压器及逆变器的发展趋势
进入20世纪80年代,随着大规模集成电路(IC)的发展,表面安装片型化电子元器件逐渐主导市场,整机装配密度越来越高,薄?轻?短?小是未来的电子设备发展方向。MPT正是适应这个发展而产生的,随之应运而生的超薄?超小的逆变器更令电子产品制造商兴奋。随着市场发展,MPT今后将向高功率?高效率?高可靠性的方向发展,进一步拓展应用范围。
与由传统线绕变压器组成的逆变器相比,由MPT组成的逆变器具有得天独厚的优势,完全符合电子产品的发展趋势,最终将完全取代传统逆变器。 |
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