TWI866221B

TWI866221B - 雙晶片型壓電變壓器

Info

Publication number: TWI866221B
Application number: TW112118670A
Authority: TW
Inventors: 周卓明; 邱紹翔; 黃韋豪; 謝其廷
Original assignee: 正修學校財團法人正修科技大學
Priority date: 2023-05-19
Filing date: 2023-05-19
Publication date: 2024-12-11
Also published as: TW202448308A

Abstract

一種雙晶片型壓電變壓器，其係由一輸入雙晶片組、一絕緣膠合體與一輸出雙晶片組所組成；其主要特徵在於：該輸入雙晶片組與輸出雙晶片組之間設有該絕緣膠合體；其中，該絕緣膠合體係用於膠合輸入雙晶片組與輸出雙晶片組，且具有絕緣效果；該雙晶片型壓電變壓器在懸臂邊界條件下，兼具有良好的升壓比(Vout/Vin)與降流比(Iin/Iout)。

Description

雙晶片型壓電變壓器

本發明係關於一種壓電變壓器，尤指一種兼具有良好的升壓比(Vout/Vin)與降流比(Iin/Iout)之雙晶片型壓電變壓器者。

已知I453961專利，它特別是在描述一種雙邊固定式懸臂樑壓電變壓器，包含一雙邊固定懸臂樑結構、一致動裝置、一感測裝置、以及一電阻。該雙邊固定懸臂樑結構係具有第一固定端與第二固定端，該雙邊固定懸臂樑結構包含一基板層以及一壓電層，其中該壓電層具有一基板表面以及一外表面，該基板表面係貼附於該基板層上，且該基板層以及該壓電材料層之兩端分別固定於該第一固定端以及該第二固定端。該致動裝置係設置於該第一固定端，該感測裝置係設置於該第二固定端，且該電阻係串聯於該感測裝置。

另外，如I389361專利，係指種壓電變壓器裝置，具有在下段的壓電變壓器上裝載上段的壓電變壓器之構造。下段的壓電變壓器是於在殼體收容壓電陶瓷的狀態下被安裝於電路基板。上段的壓電變壓器是於在殼體收容壓電陶瓷的狀態下經由下段的壓電變壓器安裝於電路基板。投影於電路基板上之上段的壓電變壓器的投影面積為下段的壓電變壓器之佔電路基板的安裝面積的範圍內。

再者，如I345322專利，係指一種適於連接高管電壓之冷陰極管等，輸出部沿長度方向而在同一方向極化，且具有高效率的壓電變壓器。壓電變壓器包含：輸入部，其具有在矩形壓電體之長度方向之中央部的厚度方向疊層之輸入電極；一對輸出部，其沿長度方向以夾住輸入部的方式設置；以及輸出電極，其設置於各輸出部之端部；其中輸入部係在輸入電極間沿厚度方向極化，而輸出部係沿長度方向而在同一方向極化，並以半波長模式動作者；若壓電體之長度方向的長度為L1，輸入部之長度方向的長度為L2，而任一側之輸出電極之長度方向的長度為L3時，L1、L2及L3係滿足0.1≦(4L2-L3)/4L1≦0.5之關係。

最後是，如I242901專利，係指一種高升壓比之壓電變壓器，係採雙向漸縮之梯形板樣態，讓電壓從面板漸寬的一端輸入，使其輸入電壓轉化成一種高致動力，再利用高致動力來驅動梯形板的右半部，藉由高致動力的驅動，由漸縮的一端輸出高電壓，藉此來達成一種高輸出電壓比之壓電變壓器者。

上述已知之技術或壓電變壓器，其形狀或實施方式、技術內容、主要特徵、組成方式、預期目的與功效和本發明不同，特別是該習知技術的主要功能用於升壓，與本發明所述之雙晶片型壓電變壓器，其兼具升壓與降流之功能有明顯之不同；且該習知技術仍然有製造困難、成本高與不易組裝等之相對缺點。

基於先前技術仍然存在著相對之缺點，本發明希望透過一種雙晶片型壓電變壓器，藉此來達成製造容易、成本低與容易組裝且兼具有良好的升壓比(Vout/Vin)與降流比(Iin/Iout)等功效。其中該雙晶片型壓電變壓器，其係由一輸入雙晶片組、一絕緣膠合體與一輸出雙晶片組所組成；其主要特徵與改良之處在於：該輸入雙晶片組與輸出雙晶片組之間設有一絕緣膠合體；其中，該絕緣膠合體係用於膠合輸入雙晶片組與輸出雙晶片組，且具有絕緣效果。

1:輸入雙晶片組

11:上壓電陶瓷片

111:極化方向

12:導電膠合體

13:下壓電陶瓷片

131:極化方向

2:絕緣膠合體

3:輸出雙晶片組

31:上壓電陶瓷片

311:極化方向

32:導電膠合體

33:下壓電陶瓷片

331:極化方向

第1圖係本發明之爆炸圖。

第2圖係本發明之組立圖。

第3圖係本發明之實施樣態圖。

以下透過配合第1圖至第3圖，來說明本發明之組成與實施方式，期使該技術領域者可輕易地瞭解本發之主要特徵及欲達成之功效或目的。

本發明係為一種雙晶片型壓電變壓器，其係由一輸入雙晶片組1、一絕緣膠合體2與一輸出雙晶片組3所組成；其主要特徵在於：該輸入雙晶片組1與輸出雙晶片組3之間設有該絕緣膠合體2。

如前所述之雙晶片型壓電變壓器，其中，該輸入雙晶片組1係由一上壓電陶瓷片11、一導電膠合體12與一下壓電陶瓷片13所組成，其中上壓電陶瓷片11與下壓電陶瓷片13之極化方向(111與131)互異；該導電膠合體12介於上壓電陶瓷片11與下壓電陶瓷片13之間，該導電膠合體12係用於膠合上壓電陶瓷片11與下壓電陶瓷片13；該輸入雙晶片組1係供交流電壓或電流輸入之用。

另外，如前所述之雙晶片型壓電變壓器，其中，該絕緣膠合體2係用於膠合輸入雙晶片組1與輸出雙晶片組3，且具有絕緣效果。

再者，如前所述之雙晶片型壓電變壓器，其中，該輸出雙晶片組3係由一上壓電陶瓷片31、一導電膠合體32與一下壓電陶瓷片33所組成，其中上壓電陶瓷片31與下壓電陶瓷片33之極化方向(311與331)互異；該導電膠合體32介於上壓電陶瓷片31與下壓電陶瓷片33之間，該導電膠合體32用於膠合上壓電陶瓷片31與下壓電陶瓷片33；該輸出雙晶片組3係供交流電壓或電流輸出之用。

根據實驗結果發現，當該上壓電陶瓷片11的尺寸為40mmX10mmX2.5mm、導電膠合體12的尺寸為50mmX10mmX0.1mm與下壓電陶瓷片13的尺寸為40mmX10mmX2.5mm；而絕緣膠合體2的尺寸為40mmX10mmX0.1mm；且該上壓電陶瓷片31的尺寸為40mmX10mmX2.5mm、導電膠合體32的尺寸為50mmX10mmX0.1mm與下壓電陶瓷片33的尺寸為 40mmX10mmX2.5mm時；該雙晶片型壓電變壓器在上述尺寸與自由邊界條件下，亦即變壓器的兩端自由，沒有被固定住的邊界條件下，其最大升壓比(Vout/Vin)為13.6，最大降壓比(Vin/Vout)為52.44，最大升流比(Iout/Iin)為1.87E-3，而最大降流比(Iin/Iout)為25,677。而該雙晶片型壓電變壓器在上述尺寸與懸臂邊界條件下，亦即變壓器的一端被固定，另一端沒有被固定住的邊界條件下，其最大升壓比(Vout/Vin)為134，最大降壓比(Vin/Vout)為3.25，最大升流比(Iout/Iin)為1.66E-3，而最大降流比(Iin/Iout)為397,250。

本發明於實施後具有產業上之利用性，且無類似之裝置出現於市面上或專利公告中，亦即具有新穎性；且本發明具有製造容易、成本低與容易組裝且兼具有良好的升壓比(Vout/Vin)與降流比(Iin/Iout)等功效，亦具有進步性。