kevinwang：
多層壓電陶瓷變壓器的應用及其行業(yè)發(fā)展趨勢 多層壓電陶瓷變壓器(MPT)是20世紀50年代開始研制,并于70年代發(fā)展起來的新型電子變壓器,隨著新型壓電陶瓷材料的出現(xiàn),如鈦鋯酸鉛等高壓電常數、高Kp和高Qm,MPT的發(fā)展突飛猛進,具有傳統(tǒng)的線繞變壓器不可比擬的優(yōu)點.以MPT為核心電子器件的逆變器,也將是未來液晶顯示背景光源的主流.關鍵詞:多層壓電陶瓷變壓器(MPT),逆變器(INVERTER)一﹑多層壓電陶瓷變壓器與線繞變壓器的比較 采用多層壓電陶瓷材料制成的MPT被業(yè)內人士稱為繼傳統(tǒng)線繞變壓器及脈沖變壓器之后的“第三代”電子變壓器.電子變壓器是電子電路中的重要元件,起著絕緣﹑隔離﹑電壓/電流轉換﹑信號傳輸等重要作用. 壓電陶瓷變壓器的種類繁多,最常用的是升壓壓電陶瓷變壓器,工作原理:輸入壓電片的電振動能量通過逆壓電效應轉換成機械振動能,再通過正壓電效應轉換成電能,在能量的這兩次轉換中實現(xiàn)阻抗變換,從而在壓電片的諧振頻率上獲得高的電壓輸出,即采用的是電＿機＿電能量轉換原理,在驅動端輸入一個與MPT諧振頻率一致的正弦交變電壓,壓電振子產生振動,傳導到輸出端,產生連續(xù)的正弦電壓.MPT實際上是一種壓電陶瓷振子,利用壓電陶瓷作為振動能量的傳遞,使輸入和輸出兩端間的電壓發(fā)生變化的器件.采用多層結構后,每一單層厚度和層數可調,驅動電壓不在受限制,因而可以使壓電變壓器總是工作在最佳狀態(tài).同時,由于結構簡單,更易于批量生產. 線繞變壓器是由一個公共鐵氧體磁芯和繞在其上的多個線圈組成.能量轉換發(fā)生在介于磁通量和磁場之間的磁芯中,采用的是電＿磁＿電能量轉換原理.變壓器的電壓增益可以通過次級線圈和初級線圈之間的匝數比N2/N1來確定. 通過對兩種變壓器的工作原理分析,可以看出,線繞變壓器的鐵芯平面正交于線圈平面,構成立方體,因此很難在幾何尺寸上有所突破,尤其是在厚度,目前,線繞變壓器的最小厚度約為7~8毫米.MPT的電能和機械能是在同一平面上進行轉換,因此,可以做得很薄,由我司生產的MPT,厚度為3毫米,這是線繞變壓器難以達到的尺寸. MPT的主要技術特點:1.厚度一般不超過4毫米.2.轉換效率高,可達95%以上.3.具有負載短路自動截止工作的自保護特性4.可實現(xiàn)零電壓﹑零電流轉換.5.對于低阻負載具有準恒流輸出特性.6.無反峰壓﹑可靠保護功率放大電路.7.無電磁干擾.8.無線圈擊穿﹑霉斷9.抗鹽霧﹑耐候性好,尤其適于海洋性氣候.10.溫升低.綜上所述,MPT具有效率高﹑體積小﹑厚度薄﹑無電磁干擾﹑回路簡單﹑重量輕﹑升壓比高﹑正弦運行﹑高激發(fā)電壓﹑不可燃等優(yōu)點,應用領域和市場需求非常巨大.但是,線繞變壓器雖然厚﹑重﹑低效,但它也具有成本低﹑負載范圍大的優(yōu)勢.我司生產的MPT基本參數見表一.表一MPT備注MPT3006MPT3307MPT3608外型尺寸30×6×333×7×336×8×3額定功率5W7W9W輸入電容110nF±15nF165nF±20nF200nF±20nF諧振頻率55KHZ±2KHZ51KHZ±2KHZ47KHZ±2KHZ膜厚×層數0．17×190．17×190．17×19二﹑多層壓電陶瓷變壓器的應用 MPT的典型應用之一就是驅動CCFL.CCFL,稱為冷陰極熒光燈,通常作為筆記本電腦和便攜電子設備的彩色液晶顯示(LCD)的背景光源,是目前最高效的顯示器背景照明光源.CCFL的工作特性非常適合MPT,CCFL在啟動時需要1000V以上的高壓,平穩(wěn)工作狀態(tài)下電壓為500V以上,阻抗較啟動時下降10kΩ,輸出電流一般為5mA~6mA.MPT的特點是輸入阻抗高,輸出電流小,輸出電壓隨阻抗變化大;CCFL的特性與MPT的特性完全相符.由我司自行研制的逆變器,是以BIT3107為控制電路,全橋功率轉換電路為驅動電路,點燃CCFL.BIT3107為DC/AC芯片,最多可驅動8只CCFL,工作溫度范圍寬,線形度好,可靠性高.以BIT3107和MPT為關鍵元器件的逆變器,最小厚度為5毫米;轉換效率高,達90%以上;無電磁輻射;工作電壓范圍寬,恒功率輸出.三﹑多層壓電陶瓷變壓器及逆變器的發(fā)展趨勢 進入20世紀80年代,隨著大規(guī)模集成電路(IC)的發(fā)展,表面安裝片型化電子元器件逐漸主導市場,整機裝配密度越來越高,薄﹑輕﹑短﹑小是未來的電子設備發(fā)展方向.MPT正是適應這個發(fā)展而產生的,隨之應運而生的超薄﹑超小的逆變器更令電子產品制造商興奮.隨著市場發(fā)展,MPT今后將向高功率﹑高效率﹑高可靠性的方向發(fā)展,進一步拓展應用范圍.與由傳統(tǒng)線繞變壓器組成的逆變器相比,由MPT組成的逆變器具有得天獨厚的優(yōu)勢,完全符合電子產品的發(fā)展趨勢,最終將完全取代傳統(tǒng)逆變器.近來,車載TV﹑PortableDVD等便攜式產品的市場占有率越來越高,受產品空間的制約,對系統(tǒng)主板的集成一體化和可靠性要求也更高,因此,集成度高的IC+MPT的綜合使用,是逆變器另一個發(fā)展方向,即IC+MPT與系統(tǒng)主板一體化,不在單獨使用逆變器,作為背景光源. 以上討論了MPT和INVERTER,隨著電子設備的迅猛發(fā)展,產品性能也在不斷提高,高穩(wěn)定﹑大容量﹑窄間距高精度﹑低功耗﹑高可靠﹑低老化﹑高頻段﹑低價位已成為顯著特點,因此,對產品的設計也提出了更高的要求.