Математична модель дискового п'єзоелектричного трансформатора з кільцевим електродом у первинному електричному колі

Силові електронні електромагнітні перетворювачі стали домінуючим компонентом для перетворення і трансформації електроенергії. Тенденція розвитку силових перетворювачів йде в напрямку підвищення ефективності та зменшення об'єму. Дослідження показали, що п'єзоелектричні трансформатори (ПТ) можуть конкурувати з традиційними електромагнітними трансформаторами як за ефективністю, так і за питомою потужністю. Тому п'єзоелектричні трансформатори є цікавою галуззю досліджень. ПТ мають переваги в DC-DC перетворювачах і в драйверах люмінесцентних ламп з холодним катодом (CCFL). Сприятливими характеристиками ПТ є мала вага і розмір, а також потенційно низька вартість. Ще однією важливою характеристикою є високовольтна ізоляція керамічних матеріалів, що використовуються для виготовлення ПТ. Перевагами використання п'єзоелектричних трансформаторів для підсвічування РК-моніторів є їхня мала товщина, невелике підвищення температури і низький рівень електромагнітних перешкод (ЕМП). Крім того, п'єзоелектричний трансформатор більш придатний для масового виробництва, ніж традиційні трансформатори на основі котушок. За допомогою персонального комп'ютера можна за кілька годин змоделювати безліч комбінацій геометричних, фізичних і механічних параметрів конкретної конструкції п'єзоелектричного трансформатора, і знайти таку їх комбінацію, яка забезпечує реалізацію в пристрої заданих параметрів. Це дозволяє різко скоротити кількість натурних експериментів, які неминуче проводяться в процесі розробки нових пристроїв. Крім того, за допомогою математичної моделі легко визначити чутливість характеристик п'єзоелектричного трансформатора до варіацій параметрів елементів його конструкції. Маючи доступ до цих залежностей, можна здійснити раціональний вибір технології виготовлення виробів, тобто вибрати найменш затратну технологію з ряду можливих. Таким чином, якісна математична модель може значно скоротити час і вартість розробки нових моделей п'єзоелектричних трансформаторів. В більшості робіт описані методи побудови моделей п'єзоелектричних трансформаторів здебільшого базуються на використанні еквівалентних електричних схем, що не дозволяє аналізувати напружено-деформований стан твердих тіл з п'єзоелектричними ефектами. Виходячи з вищесказаного, можна стверджувати, що на даний час не існує надійних та обґрунтованих методів побудови математичних моделей п'єзоелектричних трансформаторів, які могли б бути використані як теоретична основа для розрахунку характеристик та параметрів цього класу функціональних елементів сучасної п'єзоелектроніки. Основні результати роботи можна сформулювати наступним чином: побудовано математичну модель п'єзоелектричного трансформатора з кільцевим електродом у первинному електричному колі; показано високу чутливість частотної характеристики п'єзоелектричного трансформатора до значень вихідного опору джерела електричного сигналу у первинному електричному колі