JPH0951134A - Piezoelectric transformer - Google Patents
Piezoelectric transformerInfo
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- JPH0951134A JPH0951134A JP7219501A JP21950195A JPH0951134A JP H0951134 A JPH0951134 A JP H0951134A JP 7219501 A JP7219501 A JP 7219501A JP 21950195 A JP21950195 A JP 21950195A JP H0951134 A JPH0951134 A JP H0951134A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 共振周波数の変化が小さく、共振インピーダ
ンスが小さい、昇圧比の高い圧電トランスを得る。
【構成】 長方形の圧電セラミック板10の長手方向の一
端側に表裏面に対向する入力電極11、12を形成し、長手
方向の他の端面に出力電極13を形成した圧電トランスを
入力電極の部分で積層し、入力電極に対して180 °異な
る方向に位置する出力電極から出力を得る。入力電極の
部分は圧電セラミック板の厚み方向に分極しておき、そ
の他の部分は分極方向を異ならせる。
(57) [Summary] [Purpose] To obtain a piezoelectric transformer with a small change in resonance frequency, a small resonance impedance, and a high boost ratio. A piezoelectric transformer in which input electrodes 11 and 12 facing the front and back surfaces are formed on one end side in the longitudinal direction of a rectangular piezoelectric ceramic plate 10 and an output electrode 13 is formed on the other end surface in the longitudinal direction is a part of the input electrode. Then, the output is obtained from the output electrodes positioned 180 degrees different from the input electrodes. The input electrode portion is polarized in the thickness direction of the piezoelectric ceramic plate, and the other portions have different polarization directions.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、冷陰極蛍光管の点灯等
に用いる圧電トランスに係るもので、特に圧電セラミッ
ク板に配置される電極構造に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric transformer used for lighting a cold cathode fluorescent tube and the like, and more particularly to an electrode structure arranged on a piezoelectric ceramic plate.
【0002】[0002]
【従来の技術】冷陰極蛍光管、複写機、静電除去器な
ど、高い駆動電圧を必要とする回路においては、従来巻
線トランスを用いて入力電圧を一次、二次巻線で昇圧し
て出力を得ている。最近、この昇圧回路に圧電トランス
を利用することが検討され、実用化されつつある。2. Description of the Related Art In a circuit requiring a high driving voltage, such as a cold cathode fluorescent tube, a copying machine, an electrostatic eliminator, etc., a conventional winding transformer is used to boost the input voltage in the primary and secondary windings. You are getting the output. Recently, the use of a piezoelectric transformer in this booster circuit has been studied and is being put to practical use.
【0003】図3は、その圧電トランスの例を示す斜視
図で、いわゆるRosen 型と呼ばれるものである。圧電セ
ラミック板30の一端側の表裏面に入力電極31を設け、反
対側の端面に出力電極33を設けたものである。FIG. 3 is a perspective view showing an example of the piezoelectric transformer, which is a so-called Rosen type. An input electrode 31 is provided on the front and back surfaces on one end side of the piezoelectric ceramic plate 30, and an output electrode 33 is provided on the opposite end surface.
【0004】この圧電トランスにおいては、二次側を開
放に近い高インピーダンス負荷として使用する場合に
は、入出力電圧比(昇圧比)を大きくとることができ
る。しかし、負荷インピーダンスが百kΩ程度になる
と、数倍から十倍程度しか昇圧比が得られなくなってし
まう。液晶パネルのバックライトとして用いる蛍光管等
を点灯させる場合、点灯開始時には十分な昇圧比が得ら
れるが、放電開始後の低インピーダンスの状態では十分
な昇圧比が得られないことになる。In this piezoelectric transformer, when the secondary side is used as a high impedance load close to an open circuit, the input / output voltage ratio (step-up ratio) can be made large. However, when the load impedance is about 100 kΩ, the boosting ratio can be obtained only from several times to ten times. When a fluorescent tube used as a backlight of a liquid crystal panel is turned on, a sufficient step-up ratio can be obtained at the start of lighting, but a sufficient step-up ratio cannot be obtained in a low impedance state after the start of discharge.
【0005】また、駆動電極の構造上縦振動の共振イン
ピーダンスを小さくすることには限界があり、大電力を
注入できないなど電力を注入する上での問題も多い。更
に、負荷インピーダンスにより共振周波数のシフトが生
じ、開放から短絡までのインピーダンスの変化に対して
4〜5%の共振周波数の変化が生じる。Further, there is a limit in reducing the resonance impedance of longitudinal vibration due to the structure of the drive electrode, and there are many problems in injecting electric power, such as inability to inject large electric power. Further, the load impedance causes a shift in the resonance frequency, which causes a change in the resonance frequency of 4 to 5% with respect to the change in impedance from the open circuit to the short circuit.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、比較的低い
インピーダンスが実現でき、しかも比較的高い昇圧比を
得ることができる圧電トランスを提供するものである。
また、入力に比較的高い電力を注入することができて、
大きな出力を得ることの出来る圧電トランスを提供する
ものである。更に、インピーダンスの変化に対して共振
周波数の変化が小さい圧電トランスを提供するものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a piezoelectric transformer which can realize a relatively low impedance and a relatively high step-up ratio.
It also allows you to inject relatively high power into the input,
A piezoelectric transformer capable of obtaining a large output is provided. Further, the present invention provides a piezoelectric transformer whose change in resonance frequency is small with respect to change in impedance.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、入力電極と出
力電極を配置した圧電セラミック基板を積層し、積層部
分の入力電極に入力し、圧電セラミック板の両端から出
力を得ることによって、上記の課題を解決するものであ
る。According to the present invention, by stacking piezoelectric ceramic substrates on which input electrodes and output electrodes are arranged, inputting them to the input electrodes of the stacked parts, and obtaining outputs from both ends of the piezoelectric ceramic plate, To solve the problem of.
【0008】すなわち、長方形の圧電セラミック板の長
手方向の一端側の表面と裏面に入力電極を具え、長手方
向の反対側端面に出力電極を具えた圧電トランスにおい
て、2枚の圧電セラミック板にそれぞれ入力電極と出力
電極が形成され、入力電極の部分で圧電セラミック板が
積層され、出力電極が入力電極に対して互いに反対側に
位置することに特徴を有するものである。That is, in a piezoelectric transformer having a rectangular piezoelectric ceramic plate with input electrodes on the front and back surfaces on one end side in the longitudinal direction and output electrodes on the end surface on the opposite side in the longitudinal direction, two piezoelectric ceramic plates are provided respectively. It is characterized in that an input electrode and an output electrode are formed, a piezoelectric ceramic plate is laminated at a portion of the input electrode, and the output electrode is located on the opposite side to the input electrode.
【0009】また、長方形の圧電セラミック板の長手方
向の一端側の表面と裏面に入力電極を具え、長手方向の
反対側端面に出力電極を具えた圧電トランスにおいて、
3枚以上の圧電セラミック板にそれぞれ入力電極と出力
電極が形成され、入力電極の部分で圧電セラミック板が
積層され、出力電極が入力電極に対して交互に反対側に
位置することに特徴を有するものである。Further, in a piezoelectric transformer in which an input electrode is provided on a front surface and a back surface on one end side in the longitudinal direction of a rectangular piezoelectric ceramic plate, and an output electrode is provided on an end surface on the opposite side in the longitudinal direction,
Characteristically, input electrodes and output electrodes are respectively formed on three or more piezoelectric ceramic plates, the piezoelectric ceramic plates are laminated at the input electrode portions, and the output electrodes are alternately located on the opposite side of the input electrodes. It is a thing.
【0010】[0010]
【作用】圧電セラミック板の中央部の表裏面に対向して
配置された入力電極で入力電圧を機械的振動に変換し、
複数の圧電セラミック板の端面に形成された二つ以上の
出力電極の間に生じる電圧を出力電圧として利用し、こ
の間に負荷を接続するものである。[Function] The input voltage is converted into mechanical vibration by the input electrodes arranged so as to face the front and back surfaces of the central portion of the piezoelectric ceramic plate,
A voltage generated between two or more output electrodes formed on the end faces of a plurality of piezoelectric ceramic plates is used as an output voltage, and a load is connected between them.
【0011】[0011]
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0012】図1は本発明の実施例を示す斜視図であ
る。2枚の長方形の圧電セラミック板10a、10bの長手
方向の一端側の表面に電極11a、11bを形成し、これに
対向する裏面に電極12a、12bを形成する。この電極1
1、12が対向する部分の圧電セラミック板10は厚み方向
に分極を施しておく。この入力電極11、12を形成した圧
電セラミック板を入力電極12a、12bを接触させるよう
に積層して導電性接着剤等で接着する。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention. Electrodes 11a and 11b are formed on the surfaces of the two rectangular piezoelectric ceramic plates 10a and 10b at one end side in the longitudinal direction, and electrodes 12a and 12b are formed on the back surfaces facing the electrodes. This electrode 1
The piezoelectric ceramic plate 10 in the portion where 1 and 12 face each other is polarized in the thickness direction. The piezoelectric ceramic plates on which the input electrodes 11 and 12 are formed are laminated so that the input electrodes 12a and 12b are in contact with each other, and are adhered by a conductive adhesive or the like.
【0013】圧電セラミック板10の長手方向の端面には
それぞれ電極13a、13bを形成する。入力電極11、12が
形成されない部分の圧電セラミック板10は厚み方向以外
の方向に分極を施しておく。二つの電極13a、14bは入
力電極11、12に対して反対側すなわち180 °異なる方向
に配置されて出力電極となり、これらの電極の間に生じ
る電圧によって出力を得る。すなわち、この二つの電極
13a、13b間に負荷を接続して駆動することになる。Electrodes 13a and 13b are formed on the longitudinal end faces of the piezoelectric ceramic plate 10, respectively. The piezoelectric ceramic plate 10 in the portion where the input electrodes 11 and 12 are not formed is polarized in a direction other than the thickness direction. The two electrodes 13a and 14b are arranged on opposite sides of the input electrodes 11 and 12, that is, in directions different from each other by 180 ° to serve as output electrodes, and an output is obtained by a voltage generated between these electrodes. Ie these two electrodes
A load is connected between 13a and 13b to drive.
【0014】長さ22mm、幅4mm、厚さ0.5mm の圧電セラ
ミック板の表面に、図1に示したように一端側に長さ11
mm、幅4mmの入力電極を形成したサンプルで特性を測定
した。比較のために同じサイズで前記の図3に示した従
来のRosen 型の圧電トランスも作成して同様の測定を行
った。On a surface of a piezoelectric ceramic plate having a length of 22 mm, a width of 4 mm and a thickness of 0.5 mm, a length of 11 mm is provided on one end side as shown in FIG.
The characteristics were measured on a sample having an input electrode having a width of 4 mm and a width of 4 mm. For comparison, a conventional Rosen type piezoelectric transformer shown in FIG. 3 having the same size was also prepared and the same measurement was performed.
【0015】本発明による圧電トランスの共振周波数の
開放時と短絡時の変化は約1.5 %となっていた。これに
対して、従来のものでは開放時と短絡時で4〜5%変化
しており、周波数変化が大幅に減少していた。The change in the resonance frequency of the piezoelectric transformer according to the present invention when it was open and when it was short-circuited was about 1.5%. On the other hand, in the case of the conventional one, there is a 4 to 5% change between open and short circuit, and the frequency change is greatly reduced.
【0016】昇圧比については、負荷が 100kΩのと
き、従来のものは10.0倍に対して、本発明によるものは
17倍となっていた。Regarding the step-up ratio, when the load is 100 kΩ, the conventional one is 10.0 times, and the one according to the present invention is
It was 17 times.
【0017】共振インピーダンスについては、従来のも
のが 100kΩ〜1MΩ負荷の状態で800 Ω〜1500Ωであ
ったのに対して、本発明によるものは、180 Ω〜280 Ω
と大幅に低減されていた。このような低いインピーダン
スが得られる理由は、対称型振動の結合係数が大きいこ
とによるが、1次側が二層になっていることと面積を大
きくできることによって静電容量も大きくなることにも
ある。容量を増加させるために電極の幅を広くすると、
全長と幅の結合振動が起こって縮退振動を生じるため
に、全長と幅の比はおよそ4 以上としなければ完全な長
さ振動とはならない。本発明によれば、幅を広げること
なく、インピーダンスを低下させ、容量を増加させるこ
とができる。The resonance impedance of the conventional one is 800 Ω to 1500 Ω under a load of 100 kΩ to 1 MΩ, whereas the resonance impedance of the present invention is 180 Ω to 280 Ω.
And was greatly reduced. The reason why such a low impedance can be obtained is that the coupling coefficient of the symmetric vibration is large, but there are also two layers on the primary side and the capacitance can be increased by increasing the area. Increasing the width of the electrodes to increase the capacitance
Since the combined vibration of the full length and the width causes the degenerate vibration, the full length vibration is not completed unless the ratio of the total length to the width is about 4 or more. According to the present invention, the impedance can be lowered and the capacitance can be increased without widening the width.
【0018】上記の結果から、本発明による圧電トラン
スは蛍光管の点灯等に用いるのに適しており、負荷のイ
ンピーダンスが大きい時だけでなく、負荷のインピーダ
ンスが小さくなった状態でも比較的高い昇圧比が得られ
る。また、共振インピーダンスが低くなるので、より大
きな電力を注入することができ、それに伴って出力電圧
も大きくすることができる。From the above results, the piezoelectric transformer according to the present invention is suitable for use in, for example, lighting a fluorescent tube, and has a relatively high voltage boost not only when the load impedance is high but also when the load impedance is low. The ratio is obtained. Further, since the resonance impedance becomes low, a larger amount of electric power can be injected, and the output voltage can be increased accordingly.
【0019】また、周波数の変化が小さいので、周波数
への追随も4〜5%から 1.5%程度でよくなるので回路
構成も簡単に済ませることができるとともに、インピー
ダンスの変化による出力の変動も小さくすることができ
る。Further, since the change in frequency is small, the frequency can be tracked at about 4 to 5% to 1.5%, so that the circuit configuration can be simplified and the change in output due to the change in impedance can be made small. You can
【0020】図2は、本発明の他の実施例を示す斜視図
である。この例では、4枚の圧電セラミック板20a、20
b、20c、20dを用いて積層したものである。積層する
圧電セラミック板の枚数は任意に選択することができ
る。FIG. 2 is a perspective view showing another embodiment of the present invention. In this example, four piezoelectric ceramic plates 20a, 20
It is laminated by using b, 20c and 20d. The number of piezoelectric ceramic plates to be laminated can be arbitrarily selected.
【0021】本発明による圧電トランスにおいては、全
長と入力電極の寸法比によって基本モードの振動だけで
なく、2次、3次の振動を用いることも可能である。し
たがって、支持も2ヵ所または3ヵ所とすることがで
き、安定した指示構造が得られる。In the piezoelectric transformer according to the present invention, it is possible to use not only fundamental mode vibration but also secondary and tertiary vibrations depending on the overall length and the dimensional ratio of the input electrodes. Therefore, the support can be provided at two or three places, and a stable pointing structure can be obtained.
【0022】[0022]
【発明の効果】本発明によれば、圧電トランスの共振イ
ンピーダンスを低くすることができるので、発熱を抑え
ることができるとともに、入力する電力を従来の4〜5
倍とすることができ、高い出力電圧を得ることが可能と
なる。According to the present invention, since the resonance impedance of the piezoelectric transformer can be lowered, heat generation can be suppressed, and the input power can be reduced to 4 to 5 of the conventional one.
The output voltage can be doubled and a high output voltage can be obtained.
【0023】また、周波数変化を小さくできるので、出
力の変動を小さくできるとともに、共振周波数に追随さ
せるための回路構成も簡単なもので済ませることが可能
となる。Further, since the frequency change can be made small, the output fluctuation can be made small and the circuit configuration for following the resonance frequency can be simplified.
【0024】また、負荷のインピーダンスが高い領域だ
けでなく、負荷のインピーダンスが低い領域でも比較的
大きな昇圧比が得られるので、補助的な昇圧回路として
巻線トランス等を使用する必要もなくなる。Since a relatively large boosting ratio can be obtained not only in the region where the load impedance is high but also in the region where the load impedance is low, it is not necessary to use a winding transformer or the like as an auxiliary boosting circuit.
【0025】更に、積層されている圧電セラミック板間
に空隙がある構造を用いているので冷却効果が高く、発
熱および特性の劣化を防止することが容易となる。Further, since the structure in which there is a gap between the laminated piezoelectric ceramic plates is used, the cooling effect is high, and it is easy to prevent heat generation and characteristic deterioration.
【図1】 本発明の実施例を示す斜視図FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の他の実施例を示す斜視図FIG. 2 is a perspective view showing another embodiment of the present invention.
【図3】 従来の圧電トランスを示す斜視図FIG. 3 is a perspective view showing a conventional piezoelectric transformer.
10:20:圧電セラミック板 11、12:入力電極 13 :出力電極 10:20: Piezoelectric ceramic plate 11, 12: Input electrode 13: Output electrode
Claims (5)
一端側の表面と裏面に入力電極を具え、長手方向の反対
側端面に出力電極を具えた圧電トランスにおいて、2枚
の圧電セラミック板にそれぞれ入力電極と出力電極が形
成され、入力電極の部分で圧電セラミック板が積層さ
れ、出力電極が入力電極に対して互いに反対側に位置す
ることを特徴とする圧電トランス。1. A piezoelectric transformer having a rectangular piezoelectric ceramic plate having an input electrode on the front and rear surfaces on one end side in the longitudinal direction and an output electrode on the end surface on the opposite side in the longitudinal direction. A piezoelectric transformer, wherein an input electrode and an output electrode are formed, a piezoelectric ceramic plate is laminated at a portion of the input electrode, and the output electrode is located on the opposite side to the input electrode.
一端側の表面と裏面に入力電極を具え、長手方向の反対
側端面に出力電極を具えた圧電トランスにおいて、3枚
以上の圧電セラミック板にそれぞれ入力電極と出力電極
が形成され、入力電極の部分で圧電セラミック板が積層
され、出力電極が入力電極に対して交互に反対側に位置
することを特徴とする圧電トランス。2. A piezoelectric transformer having a rectangular piezoelectric ceramic plate having an input electrode on the front and back surfaces on one end side in the longitudinal direction and an output electrode on the opposite end surface in the longitudinal direction, wherein three or more piezoelectric ceramic plates are provided. A piezoelectric transformer characterized in that an input electrode and an output electrode are respectively formed, a piezoelectric ceramic plate is laminated at a portion of the input electrode, and the output electrode is alternately located on the opposite side to the input electrode.
請求項1または請求項2記載の圧電トランス。3. The piezoelectric transformer according to claim 1, wherein a load is connected between the output electrodes on both end faces.
一端側の表面と裏面に入力電極を具え、長手方向の反対
側端面に出力電極を具えた圧電トランスにおいて、入力
電極の部分の圧電セラミック板が厚み方向に分極され、
2枚の圧電セラミック板にそれぞれ入力電極と出力電極
が形成され、入力電極の部分で圧電セラミック板が積層
され、出力電極が入力電極に対して互いに反対側に位置
することを特徴とする圧電トランス。4. A piezoelectric transformer having a rectangular piezoelectric ceramic plate having an input electrode on the front and back surfaces on one end side in the longitudinal direction and an output electrode on the opposite end surface in the longitudinal direction. Is polarized in the thickness direction,
A piezoelectric transformer in which an input electrode and an output electrode are formed on two piezoelectric ceramic plates respectively, and the piezoelectric ceramic plates are laminated at the input electrode portion, and the output electrodes are located on opposite sides of the input electrode. .
ミック板が、入力電極の形成される部分と異なる方向に
分極された請求項4記載の圧電トランス。5. The piezoelectric transformer according to claim 4, wherein the piezoelectric ceramic plate in the portion where the input electrode is not formed is polarized in a direction different from that in the portion where the input electrode is formed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7219501A JPH0951134A (en) | 1995-08-04 | 1995-08-04 | Piezoelectric transformer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7219501A JPH0951134A (en) | 1995-08-04 | 1995-08-04 | Piezoelectric transformer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0951134A true JPH0951134A (en) | 1997-02-18 |
Family
ID=16736448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7219501A Pending JPH0951134A (en) | 1995-08-04 | 1995-08-04 | Piezoelectric transformer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0951134A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007029393A1 (en) | 2007-06-26 | 2009-01-22 | Epcos Ag | Transformer arrangement has piezoelectric transformer and thermoelectric components coupled in transformer, and thermoelectric components are electrically controlled |
-
1995
- 1995-08-04 JP JP7219501A patent/JPH0951134A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007029393A1 (en) | 2007-06-26 | 2009-01-22 | Epcos Ag | Transformer arrangement has piezoelectric transformer and thermoelectric components coupled in transformer, and thermoelectric components are electrically controlled |
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