多层压电陶瓷降压变压器的环境测试研究

论文摘要

多层压电陶瓷变压器是在脉冲变压器、继绕线变压器之后的第三代新型变压器，它通过电能-机械能-电能二次能量的转换，实现变压的变化。压电变压器根据增益可以分为升压型和降压型两种。压电变压器具有体积小、能量转换率高、适合表面安装、无电磁干扰等优点，推动了智能化电子信息产品向小型集成化方向发展。其在笔记本电脑、液晶TV、LED光源、灯管照明、液晶屏手机等方面有十分广阔的市场前景。相对于升压型变压器，降压压电变压器研究起步较晚，缺乏对降压原理的深刻认识。本文以多层压电陶瓷降压变压器的工作特性作为研究内容，以实验研究为主要手段，系统地研究降压变压器的动态服役行为。研究内容主要包括：（1）多层压电陶瓷的性能测试，包括振动法测量压电应变常数d33，蝴蝶曲线的测试，以及样品工作时的温升变化测试等；（2）采用ML3860A功率放大器、信号发生器、TEK TDS5054多通道示波器组成回路来测试多层压电陶瓷降压变压器的动态参数（输入/输出电流、输入/输出电压、输入/输出功率以及转换效率等）；（3）采用带温控箱的4194A精密阻抗分析仪测试多层压电陶瓷降压变压器的电学参数（谐振频率、阻抗、导纳等）；（4）研究多层压电陶瓷降压变压器的工作性能随温度变化的规律。本文主要面向多层压电陶瓷降压变压器的应用，系统地研究了降压变压器的工作特性以及温度对其性能的影响，为进一步提升器件的可靠性和机电性能提供实验依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 压电效应与逆压电效应
• 1.2 压电陶瓷重要参数简介
• 1.2.1 压电应变常数
• 1.2.2 谐振频率与反谐振频率
• 1.3 压电变压器
• 1.3.1 压电变压器的优势分析以及应用举例
• 1.3.2 压电变压器的分类
• 1.3.3 降压型压电变压器的研究现状
• 1.4 本文主要工作
• 第2章 多层压电陶瓷的性能测试
• 2.1 引言
• 2.2 多层压电陶瓷的极化
• 2.3 多层压电陶瓷蝴蝶曲线的测试
• 2.4 多层压电陶瓷压电常数 d33的测量
• 2.4.1 实例测量
• 2.4.2 测量优势与误差分析
• 2.5 多层压电陶瓷温度特性的测试
• 2.5.1 谐振频率附近的热效应
• 2.5.2 低频状态下的热效应
• 2.5.3 谐振频率下不同驱动电压下的热效应
• 2.5.4 附加载荷对热效应的影响
• 2.6 小结
• 第3章 多层压电陶瓷降压变压器的工作特性
• 3.1 压电变压器重要参数的表达式
• 3.2 升压型压电变压器的正反接测试
• 3.3 多层压电陶瓷降压型变压器基本输出特性的测量
• 3.3.1 20W15V 型降压压电变压器的输出特性测试
• 3.3.2 50W24V 型降压压电变压器的输出特性测试
• 3.3.3 30W28V 型降压压电变压器的输出特性测量
• 3.4 压电陶瓷变压器振动模态观察
• 3.5 工作中的温升
• 3.6 小结
• 第4章 多层压电陶瓷降压变压器的温度稳定性测试
• 4.1 温度特性
• 4.2 输出特性的温度特征
• 4.2.1 低温贮存实验
• 4.2.2 冷热循环冲击实验
• 4.2.3 超低温贮存实验
• 4.3 降压 PT 的阻抗特性
• 4.4 机械品质因数
• 4.5 样品的微观形貌观察
• 4.6 小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果