Что такое пьезоэлектрический трансформатор?
Пьезоэлектрический трансформатор — это уникальный тип трансформатора, который использует пьезоэлектрические и электрострикционные эффекты определенного керамического элемента (диэлектрика) для преобразования электроэнергии. В отличие от обычных электромагнитных трансформаторов с катушками, пьезоэлектрические трансформаторы предлагают определенные преимущества, включая простую конструкцию, возможность быть меньше, тоньше и легче, высокий коэффициент повышения, исключительную эффективность и отсутствие магнитного шума. Следовательно, пьезоэлектрические трансформаторы стали важными компонентами для экономии места и энергии в различных электрических и электронных устройствах.
Применение пьезоэлектрических трансформаторов
Пьезоэлектрические трансформаторы широко используются в источниках питания для электрического и электронного оборудования. С ростом тенденции к созданию более мелких и тонких устройств, таких как ноутбуки и мобильные гаджеты, растет спрос на компактные источники питания. Пьезоэлектрические трансформаторы появились в качестве замены традиционных проволочных электромагнитных трансформаторов в таких приложениях. Например, они используются в источниках питания для подсветки ЖК-дисплеев в ноутбуках и ЖК-телевизорах. Помимо преимуществ в плане размера, пьезоэлектрические трансформаторы готовы к более широкому применению благодаря своей высокой эффективности и отсутствию магнитных помех.
Принципы пьезоэлектрических трансформаторов
Пьезоэлектрический трансформатор состоит из прямоугольного диэлектрического материала, разделенного на две половины: одна служит первичной стороной, а другая — вторичной стороной. Напряжение прикладывается к первичной стороне в направлении ее толщины, вызывая электрострикционный эффект, который преобразует электрическую энергию в механические колебания. Электрострикционный эффект — это явление, при котором электрическое поле, приложенное к диэлектрическому материалу, вызывает механическую деформацию. На вторичной стороне действует пьезоэлектрический эффект, преобразуя эти механические колебания обратно в электрическую энергию. Эта электрическая энергия извлекается в виде выходного напряжения в продольном направлении. В отличие от электрострикционного эффекта, пьезоэлектрический эффект заключается в генерации напряжения при приложении давления к диэлектрику. Материал с таким свойством называется пьезоэлектрическим элементом.
Пьезоэлектрические трансформаторы работают на своей собственной резонансной частоте, определяемой размерами диэлектрика. Существует два основных типа, основанных на длине диэлектрика: тип λ-моды, который работает на полной длине волны, и тип λ/2-моды, который работает на половине длины волны. Коэффициент трансформации (V2/V1) входного напряжения (V1) в выходное напряжение (V2) в пьезоэлектрическом трансформаторе регулируется квадратным корнем (√(C1/C2)) из отношения емкости первичной стороны (C1) к емкости вторичной стороны (C2). Поскольку C1 и C2 зависят от толщины и длины диэлектрика, коэффициент трансформации в первую очередь определяется отношением длины к толщине, которое также используется для определения коэффициента трансформации.
