Колебательных систем:
А – амплитуда механических колебаний;
f – частота механических колебаний.
Кривые, представленные на рисунке 4.2, принадлежат колебательным системам с различной резонансной частотой и добротностью.
Большая часть устройств функциональной акустоэлектроники являются резонансными устройствами, то есть работающими на своей резонансной частоте.
6. Пьезокерамические трансформаторы.
Пьезокерамические трансформаторы (ПТ) относятся к классу изделий электронной техники, в основе действия которых лежит пьезоэлектрический эффект. Для ПТ характерны простота технологии изготовления, планарность конструкции, отсутствие обмоток, высокие экономичность и надежность. ПТ в сравнении с обычными электромагнитными трансформаторами имеют в 4...6 раз лучшие массогабаритные показатели.
ПТ представляют собой монолитные твердотельные конструкции, выполненные в виде стержня, пластины, диска или цилиндра. Особенностью ПТ является резонансных характер преобразования энергии в сравнительно узкой полосе частоты механического резонанса, когда амплитуда механических внутренних напряжений достигает максимального значения.
В зависимости от направления вектора поляризации и направления распространения колебаний ПТ подразделяют на поперечно-продольные, поперечно поперечные, продольно-продольные и продольно-поперечные.
6.1 Основные типы и конструкции пт
|
|
|
|
|
|
Рис 6.1 Конструкции пьезотрансформаторов.
В зависимости от назначения ПТ разделяют на повышающие и понижающие.
Выходное напряжение ПТ зависит от сопротивления нагрузки. Т.е. с уменьшением сопротивления нагрузки падает выходное напряжение (уменьшается амплитуда колебаний высоковольтного электрода).
Рис 6.2 АЧХ пьезотрансформаторов в зависимости от сопротивления нагрузки.
При проектировании источников питания на основе ПТ следует учитывать их особенности:
узость резонансных АЧХ (добротность высоковольтных ПТ может достигать 1000); смещение (дрейф) АЧХ ПТ по обоим координатным осям при действии возмущающих факторов ( изменение характера и величины нагрузки, температуры и т.п.); высокая крутизна ФЧХ ПТ на частоте резонанса; сильное изменение входных и выходных полных сопротивлений ПТ при действии возмущающих факторов, изменение частоты; сопротивления в функции частоты меняют свой характер (могут иметь емкостный, индуктивный активный и комплексный характер); обычно малая выходная емкость ПТ (у высоковольтных ПТ 9..20 пФ); сильная зависимость передаточных коэффициентов и параметров передаточных функций, а так же КПД ПТ от тока нагрузки; взаимосвязь процессов передачи энергии и информации в ПТ по различным каналам управления.
Разработанная классификация способов управления по количеству взаимосвязанных управляющих воздействий подразделяет их на три основные группы: одномерные (амплитудный, частотный, фазовый), дуальные и двумерные (амплитудно-частотные, амплитудно-фазовые, фазочастотные) и многомерные (амплитудно-фазочастотные и др). Особое место занимают адаптивные и способы. На основе этих способов были разработаны системо- и схемотехнические принципы реализации пьезополупроводниковых ИВЭП с ПТ.
Рис 6.3 Блок схема системы управления работой пьезотрансформатора.