未来几年压电陶瓷变压器的发展趋势是其具有更高的升压比、更小的体积和更低的驱动电压,要求像阻容元件那样系列化、规范化、片式小型化。为此,各大研发机构和生产厂商都在围绕以下三个方面开展工作:
1、继续开发大功率压电陶瓷材料
压电陶瓷变压器是利用压电陶瓷材料的正、逆压电效应,并以其谐振频率激发出电压,因此,要求压电陶瓷材料具有高的机电耦合系数,高的机械品质因素;同时,要求介质损耗tgδ要很低,以避免工作时产生损耗发热,为了进一步提高升压比,应开发振动速度更高的压电陶瓷材料。另外,为了制作小功率(<1w)的微型变压器,应开发压电膜变压器。
2、研究大功率的结构形式
目前,使用的压电陶瓷变压器多数为单片形或多层长条形的,这种结构的器件制作工艺简单,升压比较高,但负载能力差,功率小,功率密度<14w/cm3,一般用于高电压、小电流、高阻抗负载。要适应大功率的应用,必须开发圆片形、方片形或圆环多层独石结构的压电陶瓷变压器,这一类的器件制备工艺相对复杂些,但功率密度和承载能力要比长条形器件的大,现有报道,这类结构的压电陶瓷变压器功率密度可达40w/cm3,负载100kω的有效升压比可达80倍,而长条单片型负载100kω的有效升压比<10倍,叠层形负载100kω的有效升压比<50倍。
3、驱动、控制电路集成化
压电陶瓷变压器能否充分发挥其高转换效率,工作时功率的大小,很大程度上取决于驱动电路和反馈控制电路的优劣。有必要研究开发频率的跟踪范围宽,能可靠控制压电陶瓷变压器始终在其谐振点工作,体积小、成本低的集成电路,能与压电陶瓷变压器配套装配成各种规格的电源模块,供应市场,便于压电陶瓷变压器的推广应用。
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