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Dieser Abschnitt bietet einen Überblick über Piezoelektrische Transformatoren sowie ihre Anwendungen und Funktionsweisen. Werfen Sie auch einen Blick auf die Liste der 2 Hersteller von Piezoelektrische Transformatoren und deren Firmenranking.
Inhaltsübersicht
Ein piezoelektrischer Transformator (englisch: Piezoelectric transformer) ist ein Transformator, der die piezoelektrischen und elektrostriktiven Effekte eines bestimmten Typs von Keramikelementen (Dielektrikum) zur Stromwandlung nutzt. Im Vergleich zu konventionellen elektromagnetischen Transformatoren mit Wicklungen haben piezoelektrische Transformatoren folgende Vorteile: einfacher Aufbau, einfach zu verkleinern, dünner und leichter, hohes Übertragungsverhältnis, hoher Wirkungsgrad und kein magnetisches Rauschen. Daher sind sie unverzichtbare Komponenten für platz- und energiesparende elektrische und elektronische Geräte.
Piezoelektrische Transformatoren werden in Stromversorgungen für elektrische und elektronische Geräte eingesetzt. Da insbesondere Notebooks und mobile Geräte immer kleiner und dünner werden, besteht ein Bedarf an kleineren und dünneren Netzteilen, und piezoelektrische Transformatoren werden verwendet, um herkömmliche elektromagnetische Transformatoren durch drahtgewickelte zu ersetzen. Sie werden beispielsweise in Netzteilen für die Hintergrundbeleuchtung von LCD-Displays in Notebooks und LCD-Fernsehern eingesetzt. Der piezoelektrische Transformator ist nicht nur kleiner und dünner, sondern dürfte aufgrund seines hohen Wirkungsgrads und des fehlenden magnetischen Rauschens in Zukunft auch in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden.
Ein piezoelektrischer Transformator besteht aus einem rechteckigen Dielektrikum, das zur Hälfte als Primärseite und zur anderen Hälfte als Sekundärseite verwendet wird. An die Primärseite wird eine Spannung in Richtung ihrer Dicke angelegt, und die elektrische Energie wird durch den elektrostriktiven Effekt in mechanische Schwingungen umgewandelt. Der elektrostriktive Effekt ist ein Phänomen, bei dem ein an ein dielektrisches Material angelegtes elektrisches Feld eine mechanische Verformung bewirkt. Auf der Sekundärseite wandelt der piezoelektrische Effekt mechanische Schwingungen in elektrische Energie um, die als Ausgangsspannung in Längsrichtung abgeleitet wird. Im Gegensatz zum elektrostriktiven Effekt handelt es sich beim piezoelektrischen Effekt um ein Phänomen, bei dem eine Spannung erzeugt wird, wenn Druck auf ein Dielektrikum ausgeübt wird. Ein Dielektrikum mit diesem Effekt wird als piezoelektrisches Element bezeichnet.
Piezoelektrische Transformatoren arbeiten bei ihrer natürlichen Resonanzfrequenz, die durch die Länge des Dielektrikums bestimmt wird. Für die Länge des Dielektrikums gibt es zwei Typen: den λ-Mode-Typ, der bei voller Wellenlänge arbeitet, und den λ/2-Mode-Typ, der bei halber Wellenlänge arbeitet. Das Transformationsverhältnis (V2/V1) der Eingangsspannung (V1) und der Ausgangsspannung (V2) eines piezoelektrischen Transformators ist die Quadratwurzel (√(C1/C2)) des Verhältnisses zwischen der Kapazität auf der Primärseite (C1) und der Kapazität auf der Sekundärseite (C2) C1 und C2 werden durch die Dicke bzw. die Länge des Dielektrikums bestimmt, so dass man sagen kann, dass das Verhältnis von Länge/Dicke das Transformationsverhältnis bestimmt Das Verhältnis von C1 und C2 wird durch die Dicke bzw. die Länge des Dielektrikums bestimmt.
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