專利名稱：一種壓電耦合器及其電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓電耦合器及基于壓電耦合器的電源電路；特別涉及應(yīng)用于微功率、小功率開關(guān)電源場(chǎng)合，輸入輸出之間隔離的壓電耦合器及電源電路。
背景技術(shù)：
(1)關(guān)于電磁變壓器
目前在開關(guān)電源技術(shù)中絕大部分都是采用電磁變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)原副邊電氣隔離。電磁變壓器通過(guò)將兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組繞在同一磁芯上，根據(jù)電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)原副邊電壓、 電流、阻抗的變化的同時(shí)達(dá)到能量傳輸?shù)哪康?。電磁變壓器具有傳輸功率密度大，?fù)載調(diào)整率好等優(yōu)點(diǎn)而被普遍應(yīng)用。但是電磁變壓器的結(jié)構(gòu)決定其加工的自動(dòng)化水平較低，其生產(chǎn)加工目前還是屬于勞動(dòng)力密集型。因此對(duì)于一些結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單的微功率電源模塊，變壓器工藝及其在產(chǎn)品制程中所占的裝配環(huán)節(jié)耗時(shí)過(guò)大，使得產(chǎn)品的總成本升高。特別是在人工成本不斷上漲的時(shí)代背景下，降低人工成本成為一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。并且目前電磁變壓器在各種元器件中的體積一直是最大的，占據(jù)著PCB相當(dāng)大的的空間，不符合小型化和片型化的發(fā)展趨勢(shì)。(2)關(guān)于壓電諧振子
壓電效應(yīng)是一種由機(jī)械應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)殡姷默F(xiàn)象，而逆壓電效應(yīng)是一種由電轉(zhuǎn)換為力的現(xiàn)象，此為公知的內(nèi)容。利用壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)力一電轉(zhuǎn)換或電一力轉(zhuǎn)換這也為公知的內(nèi)容。壓電諧振子是一種由具有壓電性能的介質(zhì)材料制備而成且經(jīng)過(guò)極化處理的電容器。壓電諧振子符號(hào)如

圖1-1，其等效電路結(jié)構(gòu)如圖1-2所示，在等效的電路中，電感Li、電容Cl、電阻Rl為其串聯(lián)諧振支路。按照逆壓電效應(yīng)，在一個(gè)微小電信號(hào)驅(qū)動(dòng)下，壓電諧振子產(chǎn)生形變，當(dāng)輸入信號(hào)的頻率與其本身的固有頻率一致時(shí)會(huì)產(chǎn)生諧振，諧振時(shí)諧振子具有很低的阻抗特性。在自由機(jī)械條件下，諧振子的等效串聯(lián)諧振支路為一電感、電容、電阻串聯(lián)的諧振支路為公知的內(nèi)容，同時(shí)壓電諧振子作為一選頻器件同樣為公知的內(nèi)容。根據(jù)壓電諧振子的等效網(wǎng)絡(luò)可見，當(dāng)其發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，呈電阻性，其諧振阻抗等于等效為電阻Rl 的阻值。根據(jù)諧振子的設(shè)計(jì)，即可使電路工作于任何頻率，可以通過(guò)不同尺寸和不同的振動(dòng)模式，得到不同的諧振頻率。諧振頻率可以控制在幾十赫茲到幾百K赫茲之間。目前應(yīng)用壓電特性在電路中實(shí)現(xiàn)能量傳輸?shù)闹饕袎弘娮儔浩?，而壓電變壓器的原理是輸入的電信?hào)的頻率與壓電變壓器的固有頻率一致時(shí)，變壓器發(fā)生諧振，輸入端的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并通過(guò)壓電變壓器本體將機(jī)械能傳遞到輸出端。這個(gè)過(guò)程是利用電能和機(jī)械能的二次轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)已是目前公知內(nèi)容。但以上所提到的壓電變壓器是電能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，在能量傳輸過(guò)程中其傳輸?shù)男逝c功率對(duì)壓電材料的要求較為嚴(yán)格，因而在應(yīng)用上受到了一定的限制。(3)電容耦合隔離及其變換器電容器作為一個(gè)隔離器件為公知的內(nèi)容，同時(shí)電容器具有作為能量傳輸通道的作用也為公知的內(nèi)容。電感器與電容器串聯(lián)能產(chǎn)生諧振為公知的內(nèi)容。同時(shí)使用電感器與電容器串聯(lián)的模式進(jìn)行輸入輸出隔離及能量能傳輸亦為公知的內(nèi)容。專利文獻(xiàn)1 申請(qǐng)?zhí)枮?20101(^879 . 5的中國(guó)發(fā)明專利公開說(shuō)明書、專利文獻(xiàn)2
發(fā)明者余鳳兵, 胡健仁, 黃天華 申請(qǐng)人:廣州金升陽(yáng)科技有限公司