专题讨论——压电变压器的应用

压电变压器也不算是什么新奇的产品了，目前国外已经开始了规模化的应用，但目前所知的应用场合很有限，希望根据大家的专业背景来分析一下这个东西的应用。 压电陶瓷变压器是一种实现电能--机械能--电能转换的新型元件。压电陶瓷变压器的工作原理是利用压电陶瓷的正和逆压电效应，它通过对压电陶瓷体的电极和极化方向取向的不同进行设计，利用逆压电效应使输入端相连接的压电陶瓷在电压作用下产生机械振动，再通过正压电效应使输出端连接的压电陶瓷产生电压。当输入和输出端的阻抗不相等时，导致它们的电压和电流也不相等，从而实现输入和输出端之间的电压和电流大小变换的功能。其主要器件压电陶瓷片是用无机非金属材料经高温烧结和高压极化等一系列工艺而制成的新型功能陶瓷材料。此类变压器与传统电磁变压器相比，具有体积小、重量轻、结构简单、不用铜铁材料、不怕受潮、不会燃烧、不受电磁干扰等优点。压电陶瓷变压器具有转换效率高、无电磁辐射、体积小、不燃烧、安全和可靠的特点。 压电陶瓷变压器的优势主要有以下几个方面： ①转换的效率很高，与传统变压器的60%至85%的效率相比，压电陶瓷变压器很容易做到98%以上； ②能量密度很大，相应体积可以做到很小，很薄； ③没有电磁干扰，由于换能的过程是由机械振动完成，并不是电磁转换； ④环境适用性强，耐低温、耐高湿、耐酸耐碱、不会霉变，寿命长； ⑤标准正弦输出，不受变压器输入波形畸变的影响； ⑥变压器输入输出之间耐压高，漏流低，一般情况下，变压器的输入输出之间在3700VDC/分下，漏流<20μA，在3000VAC/分下，漏流<200μA； ⑦变压器自身具有很好的滤波功能； ⑧变压器具有短路自动保护功能。

讨论如下：
变压器功率
输出电压
5W
10V（5V）、12V、15V、18V、24V
10W
10V（5V）、12V、15V、18V、24V
20W
10V（5V）、12V、15V、18V、20V、24V、28V
30W
10V（5V）、15V、18V、20V、24V（12V）、28V
50W
10V（5V）、15V、18V、20V、24V（12V）、28V

基本控制电路 为了保证变压器在电路中能有稳定的输出，它的控制方法基本有一下几种： i) 测量输出电压进行频率控制 ii) 测量输出电流进行频率控制(Figure 6, left) iii)测量输入电压、电流的相位差进行频率控制 iv) 测量输入、输出相位差进行频率控制 (Figure 6, right).

压电变压器其实大家没有必要想象的很复杂，它就是一个变压器，只不过变比和频率有关。19楼说的频率和变比的问题是这样的，变比和频率都是可以设计的，目前的国内的水平是40KHz到2MHz，在高和在低理论上可以，但目前国内还是空白，不过美国有，人家最低做到了10Hz，变比也是设计的，大家知道LCD背光电源吧，后面用的压电变压器就可以实现100倍以上的电压增益，说白了，传统变压器是靠匝比来实现变比，而压电变压器是靠原边副边的电容差来实现变比的，如果你可以做到很大的电容差，什么样的变比也可以做，就看你的工艺能不能实现。一般的压电变压器，根据客户的需要都会给出一个工作频率范围，因为在这个范围内变压器的工作效率很高，可以到99%以上！

可以公频输入，但要经过整流和开关器件的频率变换，再到变压器，输入为非常纯净的正弦波，因为压电变压器本身就是一个滤波器，但正弦波的频率就不是公频了

知道压电变压器的朋友您可能不知道，目前我们国家的压电变压器应用已经远落后于欧美和日本，生产压电变压器最著名的公司有美国FACE，丹麦Noliac，其他的都在日本了NEC，Panasonic等，在日本的普及程度最高，据说在日本70%以上的本土使用笔记本已经使用了压电适配器或者背光电源，而美国FACE和一家专业的适配器生产商进行合作，使得适配器的尺寸，品质和效率等都有了质的飞跃，目前还不清楚在哪里可以买到这种产品，也许apple在用。国内对压电变压器的应用也主要是背光电源方面的一点，而且被日本和台湾厂商冲击的很难过，对于这种降压大功率压电变压器的应用还没有开展，也许你买到的DELL或者APPLE的天价适配器就用的这个东西。最黑的是美国的FACE，上次去申请样品，美国人开出了单价150dollar，而且拒绝议价。听说美国的NASA一直在用这个东西做nano卫星玩。总之请广大的工程师发扬一下自己的才智，共同开拓压电变压器的应用