專利名稱：絕緣性壓電變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
絕緣性壓電變壓器
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型系有關(guān)一種壓電變壓器，特別是指一種利用部份基材未被 極化而保有陶瓷材料特性，以作為一次側(cè)、二次側(cè)絕緣之絕緣性壓電變壓 器。
背景技術(shù)：
隔離變壓器一般泛指為防止噪聲用變壓器的總稱，電源在進(jìn)入各類電 器產(chǎn)品之前，雖然會(huì)先經(jīng)過電源變壓器，但是高頻噪聲仍可藉由變壓器一 次側(cè)與二次側(cè)線圈間的電容效應(yīng)、磁性耦合或輻射等方式通過二次側(cè)，再 進(jìn)入電器產(chǎn)品的線路內(nèi)。然而，因?yàn)殡娫幢厝粫?huì)受制于必須經(jīng)過的組件， 假若小功率使用便罷，若要提供大功率使用，隔離變壓器本身的容量就要 非常巨大，工業(yè)用隔離變壓器動(dòng)輒上百公斤，就是這個(gè)道理。
近年來，由于信息產(chǎn)品輕、薄、短、小之發(fā)展趨勢，使得壓電變壓器 應(yīng)用于液晶顯示器背光源冷陰極燈管之驅(qū)動(dòng)，形成重要趨勢，尤其在于筆 記型計(jì)算機(jī)上之應(yīng)用。壓電變壓器系應(yīng)用壓電材料之機(jī)械能與電能間之可 相互轉(zhuǎn)換特性，于壓電組件之輸入端即致動(dòng)側(cè)饋入近于共振頻率之弦波交 流電壓時(shí)，因逆壓電效應(yīng)因素將激發(fā)壓電組件共振，復(fù)因正壓電效應(yīng)關(guān)系 而令共振之應(yīng)力形變機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，由壓電組件之輸出端即換能側(cè)輸
出從而達(dá)成變壓作用。壓電變壓器具高功率密度(〉40W/cm3)、高電能 轉(zhuǎn)換效率(97%)、高變壓比、高可靠度、高度低、體積小、重量輕、低 發(fā)熱、高絕緣度、不可燃、低價(jià)格、無繞線及磁芯、單體構(gòu)造、適于自動(dòng) 產(chǎn)制與幾無電磁干擾問題等等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。
習(xí)知的壓電變壓器得借助加上傳統(tǒng)的變壓器去做一、二次側(cè)的絕緣， 方能符合直流電的安規(guī)要求，故，效率會(huì)折損。前案如本國專利公告第 492204號專利，系為一種高輸出層迭式壓電變壓器，系利用降低振蕩速度 來達(dá)到高輸出并有效降低熱釋溫度，然而，因?yàn)槭遣捎脧?fù)合材料的多層結(jié) 構(gòu)，絕緣層和其它層為不同材質(zhì)，功率損耗高，且作高壓輸入、振動(dòng)太激 烈時(shí)，復(fù)合材質(zhì)會(huì)無法負(fù)荷，容易發(fā)生斷裂、破損，同時(shí)因?yàn)椴煌牧显谀芰總鬟f時(shí)無法進(jìn)行耦合，無法達(dá)到一次側(cè)與二次側(cè)絕緣的安規(guī)要求，因 此，并無法作為絕緣性壓電變壓器來使用。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上的問題，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種絕緣性壓電變 壓器，藉以大體上解決先前技術(shù)存在之缺失，有效達(dá)到一次側(cè)與二次側(cè)絕 緣的目的，而可作為絕緣性壓電變壓器使用。
因此，為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型所揭露之絕緣性壓電變壓器，系包 含有基材、第一上電極、第一下電極、第二上電極與第二下電極，基材系 采用陶瓷材料所構(gòu)成，且具有上表面與下表面，第一上電極、第二上電極 設(shè)置于基材的上表面且互不相連，而第一下電極、第二下電極設(shè)置于基材 的下表面且互不相連，同時(shí)，第一上電極、第一下電極相互對稱，第二上 電極、第二下電極相互對稱而分別構(gòu)成一次側(cè)與二次側(cè)，藉由一次側(cè)、二 次側(cè)分別通直流高壓使中間的受到兩側(cè)電極夾置的基材極化，而中間未極 化的部份仍保持有陶瓷材料的特性，因此，當(dāng)輸入為沒有頻率的電壓時(shí)， 則可使一次側(cè)、二次側(cè)絕緣，而作為絕緣性壓電變壓器使用。因?yàn)椴捎脝?層的設(shè)計(jì)，不用擔(dān)心如習(xí)知采用復(fù)合材質(zhì)般，于高壓下會(huì)有斷裂的危險(xiǎn)； 同時(shí)，藉由保持陶瓷材料之物理特性，于輸入為直流電壓時(shí)，可達(dá)到一次 與二次側(cè)呈現(xiàn)高阻狀態(tài)的真絕緣。


為使對本實(shí)用新型的目的、特征及其功能有進(jìn)一步的了解，茲配合圖 式詳細(xì)說明如下-
第1A圖系為本實(shí)用新型之實(shí)施例所提供之絕緣性壓電變壓器之示意
第1B圖系為本實(shí)用新型之實(shí)施例所提供之絕緣性壓電變壓器之上視
第2圖系為本實(shí)用新型之實(shí)施例所提供之絕緣性壓電變壓器極化之第 一實(shí)施例示意圖；以及
第3A、 3B圖系為本實(shí)用新型之實(shí)施例所提供之絕緣性壓電變壓器極 化之第二實(shí)施例示意圖。 圖中10 基材
11 上表面
12 下表面
13 未極化區(qū)域
21 第一上電極
22 第一下電極
31 第二上電極
32 第二下電極
具體實(shí)施方式
如第1A圖所示，為本實(shí)用新型之實(shí)施例所提供之絕緣性壓電變壓器之示意圖。
絕緣性壓電變壓器包含有基材10、第一上電極21、第一下電極22、第二上電極31以及第二下電極32。同時(shí)，請配合參照第1B圖，為本實(shí)用新型之實(shí)施例所提供之絕緣性壓電變壓器之上視圖；基材10概略呈圓板狀，也就是說，由上視圖來看，呈現(xiàn)為圓形，且可由陶瓷材料燒結(jié)成型所構(gòu)成，而具有相對應(yīng)的上表面ll以及下表面12，第一上電極21形成于基材10之上表面11，如圖中所示，系為一弓形，也就是由一弧線與弦所組成。而第一下電極22設(shè)置于基材IO之下表面12，且與第一上電極21對稱，換句話說，分別設(shè)置于基材10之上表面11以及下表面12，且概略具有相同的形狀。另一方面，第二上電極31也形成于基材10之上表面11，如圖中所示，也系為一弓形。而第二下電極32設(shè)置于基材10之下表面12，且與第二上電極31對稱，換句話說，分別設(shè)置于基材IO之上表面11以及下表面12，且概略具有相同的形狀；實(shí)際應(yīng)用上，基板10亦可設(shè)計(jì)成矩形板狀或其它任何對稱的幾何形狀，當(dāng)然，第一上電極21與第一下電極22以及第二上電極31與第二下電極32系配合基板IO之形狀并相互對稱。且第一上電極21與第二上電極31不相接，同樣的，第一下電極22與第二下電極32也不會(huì)相接；上述的電極(包含第一上電極21、第一下電極22、第二上電極31、第二下電極32)可選自鎳、.銀或銅材質(zhì)，并以涂布方式所制成。
請參閱第2圖，系為本實(shí)用新型之實(shí)施例所提供之絕緣性壓電變壓器極化之第一實(shí)施例示意圖。藉由同時(shí)通與高壓直流電，強(qiáng)度譬如為30kV/cm，使得第一上電極21、第一下電極22之間以及第二上電極31、第二下電極32之間的基材10予以極化，并于基材10中央未被電極覆蓋的部份(包含第一上電極21、第一下電極22、第二上電極31、第二下電極32)形成未極化區(qū)域13，而保有陶瓷材料的物理性質(zhì)；因此，如圖中所繪示，第一上電極21、第一下電極22即可作為變壓器的一次側(cè)，第二上電極31、第二下電極32即可作為變壓器的二次側(cè)。
另一方面，請參閱第3A、 3B圖，系為本實(shí)用新型之實(shí)施例所提供之絕緣性壓電變壓器極化之第二實(shí)施例示意圖。
將一次側(cè)與二次側(cè)分開兩次來加以極化，換句話說，如第3A圖所示，先予以極化第一上電極21、第一下電極22—側(cè)，然后如第3B圖所示，在予以極化第二上電極31、第二下電極32—側(cè)，圖式中所繪示的極性可以任意置換，如此各別極化的方式，將會(huì)使得絕緣阻抗值比較高，阻抗值取決于極化過程與其材料物理特性。
因此，當(dāng)由一次側(cè)輸入方形波時(shí)，就會(huì)由二次側(cè)輸出正弦波， 一般說來，操作于其共振頻率下得到最高的功率輸出。本實(shí)用新型透過實(shí)驗(yàn)分析得知，保有陶瓷材料的特性之中央未極化區(qū)域13，其阻抗值會(huì)隨輸入頻率的變小而隨之增大，而在共振頻率的頻寬范圍內(nèi)的阻抗值最低；故，當(dāng)輸入為沒有頻率的電壓(譬如為High或是Low的直流電)時(shí)，阻抗值可高達(dá)1(T 10U奧姆，因此可作為絕緣性壓電變壓器使用。而實(shí)際操作控制時(shí)，當(dāng)感應(yīng)到輸出的負(fù)載端出現(xiàn)故障時(shí)(譬如為OVP、 OCP等)，即可由異?；厥诒Ｗo(hù)回路發(fā)出訊號告知控制邏輯(CPU)，使其送出直流電壓，即可達(dá)到一次側(cè)與二次側(cè)呈現(xiàn)高阻狀態(tài)(真絕緣)。
同時(shí)，本實(shí)用新型因?yàn)橐淮蝹?cè)、二次側(cè)電極面面積大，所以電容值大，而可做大功率的絕緣變壓器，同時(shí)，第一上電極21與第二上電極31以相同形狀、且對稱于基材IO之直徑或中心線為佳，且適用于發(fā)光二極管照明、背光板，冷陰極射線管(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL)、背光模塊之逆變器(Inverter)、平面熒光'燈源(External Flat Fluorescent Lamps;EFFL)之安定器(ballast)、或是其余的如筆記型計(jì)算機(jī)、桌上型計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理等電子裝置上。同時(shí)，本實(shí)用新型因?yàn)槭菃螌痈綦x變壓器，故也可適合用于PFC DC400V輸入，因?yàn)椴恍枰狣C400V降壓，DC12-24V再升壓，而可使輸出效率更好。雖然本實(shí)用新型以前述之實(shí)施例揭露如上,然其并非用以限定本實(shí)用新型。在不脫離本實(shí)用新型之精神和范圍內(nèi)，所為之更動(dòng)與潤飾，均屬本實(shí)用新型之專利保護(hù)范圍。關(guān)于本實(shí)用新型所界定之保護(hù)范圍請參考所附之申請專利范圍。
權(quán)利要求1. 一種絕緣性壓電變壓器，其特征在于其包含一基材，系為陶瓷材料所構(gòu)成，具有一上表面與一下表面；一第一上電極，設(shè)置于該基材之上表面；一第一下電極，設(shè)置于該基材之下表面，并與該第一上電極對稱，藉由通電方式，使該第一上電極與該第一下電極之間的該基材極化作為一次側(cè)；一第二上電極，設(shè)置于該基材之上表面，且與該第一上電極不相接；及一第二下電極，設(shè)置于該基材之下表面，并與該第二上電極對稱，藉由通電方式，使該第二上電極與該第二下電極之間的該基材極化作為二次側(cè)；其中該基材未覆蓋該等電極的部份未被極化而保持陶瓷材料特性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述之絕緣性壓電變壓器，其特征在于其中該一 次側(cè)與該二次側(cè)系同時(shí)極化。
3. 根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述之絕緣性壓電變壓器，其特征在于其中該一 次側(cè)與該二次側(cè)系各別極化。
4. 根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述之絕緣性壓電變壓器，其特征在于其中該基 板系為圓板狀或矩形板狀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求第4項(xiàng)所述之絕緣性壓電變壓器，其特征在于其中該第 一上電極與該第二上電極系為相同形狀。
6. 根據(jù)權(quán)利要求第5項(xiàng)所述之絕緣性壓電變壓器，其特征在于其中該第 一上電極與該第二上電極皆為弓形或矩形。
7. 根據(jù)權(quán)利要求第5項(xiàng)所述之絕緣性壓電變壓器，其特征在于其中該第 一上電極與該第二上電系對稱于該基材之直徑或中心線。
8. 根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述之絕緣性壓電變壓器，其特征在于其中該等 電極系為鎳、銀或銅材質(zhì)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述之絕緣性壓電變壓器，其特征在于其中該一 次側(cè)接收沒有頻率之輸入電壓時(shí)，該基材未被極化的部份會(huì)呈絕緣狀 態(tài)。
專利摘要一種絕緣性壓電變壓器，系于陶瓷材料所構(gòu)成的基材上，分別于上表面與下表面形成對應(yīng)的上、下電極，而構(gòu)成一次側(cè)與二次側(cè)，并藉由一次側(cè)與二次側(cè)通與直流高壓電，使電極部份間的陶瓷材料極化，而基材未被極化的部份仍保有陶瓷材料的特性，達(dá)到一次側(cè)、二次側(cè)的絕緣效果，而可作為絕緣性壓電變壓器使用。
文檔編號H01L41/107GK201266613SQ20082012710
公開日2009年7月1日 申請日期2008年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月24日
發(fā)明者周明興, 張錫臣, 魏道金 申請人:金威貿(mào)易有限公司;威遠(yuǎn)科技股份有限公司