專利名稱：一種基于多層高介電材料的超小型介電陶瓷變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種降壓變壓器，具體地說(shuō)是一種基于多層高介電材料的超小型介電陶瓷變壓器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的變壓器有兩種電磁變壓器和壓電陶瓷變壓器。前者基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象， 是成熟的技術(shù)，但存在轉(zhuǎn)換效率低、有電磁噪聲等問(wèn)題；后者1956年由C. A. Rosen實(shí)用新型，它具有重量輕、能量密度高、效率高、外形小、運(yùn)行過(guò)程無(wú)電磁噪聲以及不易燃性等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣?，F(xiàn)在壓電陶瓷變壓器的應(yīng)用分為兩種，一種是由低壓變成高壓的升壓變壓器，用于液晶顯示器、靜電除塵器和高壓電源中，國(guó)內(nèi)外都已形成規(guī)模生產(chǎn)。另一種是由高壓變成低壓的降壓變壓器，現(xiàn)在仍處于研究開(kāi)發(fā)階段，據(jù)報(bào)道，日本富士通公司利用 LiNb03單晶制成了 15 mmX15 mmXO. 5mm的壓電陶瓷變壓器樣機(jī)，該樣機(jī)工作頻率4 MHz、 輸出功率為30、0W，可用于降壓型開(kāi)關(guān)電源。但由于鈮酸鋰晶體的成本很高，不適于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。分析可知，在新興電子學(xué)工業(yè)領(lǐng)域中，能適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的廉價(jià)、超小型降壓變壓器一直是一個(gè)技術(shù)難題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種體積小、成本低，能有效實(shí)現(xiàn)降壓變壓的基于多層高介電材料的超小型介電陶瓷變壓器。本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種基于多層高介電材料的超小型介電陶瓷變壓器，包括降壓模塊、絕緣隔離層和外部附屬電路，降壓模塊呈層狀結(jié)構(gòu)，絕緣隔離層包裹在降壓模塊的外部，外部附屬電路由設(shè)置在絕緣隔離層外側(cè)的外電源輸入高電位端電極、外電源輸入低電位端電極、變壓輸出高電位端電極和變壓輸出低電位端電極構(gòu)成，外電源輸入高電位端電極和外電源輸入低電位端電極分別設(shè)置在降壓模塊層狀結(jié)構(gòu)的兩個(gè)端部，變壓輸出高電位端電極和變壓輸出低電位端電極沿降壓模塊層狀結(jié)構(gòu)的分布方向設(shè)置在絕緣隔離層的外表面，所述的降壓模塊包括交替設(shè)置的高介電材料填充層和低介電材料填充層，每一低介電材料填充層都設(shè)置在兩層高介電材料填充層之間，并且在高介電材料填充層和低介電材料填充層之間還設(shè)有導(dǎo)電金屬隔離層，導(dǎo)電金屬隔離層將高介電材料填充層和低介電材料填充層隔離開(kāi)，低介電材料填充層兩側(cè)的導(dǎo)電金屬隔離層分別穿過(guò)絕緣隔離層與變壓輸出高電位端電極和變壓輸出低電位端電極連接，位于降壓模塊兩端的高介電材料填充層的外側(cè)還設(shè)有導(dǎo)電金屬層，兩端的導(dǎo)電金屬層分別與外電源輸入高電位端電極和外電源輸入低電位端電極連接。所述高介電材料填充層的相對(duì)介電常數(shù)大于5000，低介電材料填充層的相對(duì)介電
常數(shù)小于5。所述高介電材料填充層、低介電材料填充層、導(dǎo)電金屬隔離層和導(dǎo)電金屬層的厚度均小于0. 3mm。所述高介電材料填充層的厚度為0. 2mm，低介電材料填充層的厚度為0. 1mm。在上述技術(shù)方案中每一層低介電材料填充層和其兩側(cè)的高介電材料填充層都構(gòu)成一個(gè)降壓?jiǎn)卧?。本?shí)用新型利用電場(chǎng)在高介電常數(shù)與低介電常數(shù)材料中積聚度不同，通過(guò)多層高介電常數(shù)/低介電常數(shù)的介質(zhì)組合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓電場(chǎng)進(jìn)行分割，在低介電材料填充層對(duì)部分電壓降落進(jìn)行提取，從而實(shí)現(xiàn)降壓輸出的可控調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型的工作原理是本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的變壓器由多層高介電材料/低介電材料交替排列構(gòu)成的多個(gè)降壓?jiǎn)卧M成。假設(shè)有η個(gè)降壓?jiǎn)卧?，其中，高介電材料層的介電常?shù)為^，低介電材料
層的介電常數(shù)為e2，ei》e2。設(shè)輸入的交流電電壓U1 = JsmaH ,負(fù)載為R，根據(jù)電路原理，輸出電壓為
權(quán)利要求1.一種基于多層高介電材料的超小型介電陶瓷變壓器，其特征在于包括降壓模塊 (1)、絕緣隔離層(2)和外部附屬電路(3)，降壓模塊(1)呈層狀結(jié)構(gòu)，絕緣隔離層(2)包裹在降壓模塊(1)的外部，外部附屬電路(3)由設(shè)置在絕緣隔離層(2)外側(cè)的外電源輸入高電位端電極(301)、外電源輸入低電位端電極(302)、變壓輸出高電位端電極(303)和變壓輸出低電位端電極(304)構(gòu)成，所述的降壓模塊(1)包括交替設(shè)置的高介電材料填充層(101) 和低介電材料填充層(102)，每一低介電材料填充層(102)都設(shè)置在兩層高介電材料填充層(101)之間，并且在高介電材料填充層(101)和低介電材料填充層(102)之間還設(shè)有導(dǎo)電金屬隔離層(103)，導(dǎo)電金屬隔離層(103)將高介電材料填充層(101)和低介電材料填充層(102)隔離開(kāi)，低介電材料填充層(102)兩側(cè)的導(dǎo)電金屬隔離層(103)分別穿過(guò)絕緣隔離層(2)與變壓輸出高電位端電極(303)和變壓輸出低電位端電極(304)連接，位于降壓模塊(1)兩端的高介電材料填充層(101)的外側(cè)還設(shè)有導(dǎo)電金屬層(104)，兩端的導(dǎo)電金屬層 (104)分別與外電源輸入高電位端電極(301)和外電源輸入低電位端電極(302)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于多層高介電材料的超小型介電陶瓷變壓器，其特征在于所述高介電材料填充層(101)的相對(duì)介電常數(shù)大于5000，低介電材料填充層(102 )的相對(duì)介電常數(shù)小于5。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于多層高介電材料的超小型介電陶瓷變壓器，其特征在于所述高介電材料填充層(101)、低介電材料填充層(102)、導(dǎo)電金屬隔離層(103)和導(dǎo)電金屬層(104)的厚度均小于0. 3mm。
4.如權(quán)利要求3所述的一種基于多層高介電材料的超小型介電陶瓷變壓器，其特征在于所述高介電材料填充層(101)的厚度為0. 2mm,低介電材料填充層(102)的厚度為 0. Imm0
專利摘要一種基于多層高介電材料的超小型介電陶瓷變壓器，包括降壓模塊、絕緣隔離層和外部附屬電路，絕緣隔離層包裹在降壓模塊的外部，降壓模塊包括交替設(shè)置的高介電材料填充層和低介電材料填充層，每一低介電材料填充層都設(shè)置在兩層高介電材料填充層之間，在高介電材料填充層和低介電材料填充層之間還設(shè)有導(dǎo)電金屬隔離層，低介電材料填充層兩側(cè)的導(dǎo)電金屬隔離層分別與變壓輸出高電位端電極和變壓輸出低電位端電極連接，降壓模塊兩端的高介電材料填充層的外側(cè)還分別設(shè)有與外電源輸入高電位端電極和外電源輸入低電位端電極連接的導(dǎo)電金屬層。該裝置對(duì)介電材料要求低，有效降低原料成本；具有電壓輸出穩(wěn)定、工藝簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、生產(chǎn)成本低廉等顯著進(jìn)步。
文檔編號(hào)H01L41/107GK202332972SQ201120430600
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者周鋒子, 鞏曉陽(yáng), 李立本, 楊雷雷 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)