Abstract
The piezoelectric single crystals used in piezoelectric transformers have a problem that power transfer capacity is comparatively low due to their high input impedance. In this study, we suggest a method to improve the power transfer capacity by reducing the high input impedance of the piezoelectric single crystal vibrator by connecting a capacitance increasing circuit to the electrical terminals of the piezoelectric single crystal vibrator where the circuit is a GIC (Generalized Impedance Converter) circuit using operational amplifiers. The result of measuring driving characteristics after applying the designed capacitance increasing circuit to the $128^{\circ}$ rotated Y-cut $LiNbO_3$ crystal vibrator confirmed that the input impedance decreased by 25 %, electromechanical coupling factor increased by 30 %, and the power transfer capacity increased by about 17 to 30 times in voltage conversion characteristics.
압전변압기에 사용되는 압전 단결정은 높은 입력 임피던스로 인하여 파워전송용량이 높지 않다는 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 연산증폭기를 사용한 범용 임피던스 변환(General Impedance Convert, GIC) 회로로 구현된 정전용량 증가회로를 압전 단결정 진동자의 전기단자에 연결함으로써 입력임피던스를 저하시켜 파워전송용량을 향상시킬 수 있는 방법을 제안하였다. $128^{\circ}$회전 Y판 $LiNbO_3$ 단결정 진동자에 설계 제작된 정전용량 증가회로를 적용하여 구동 특성을 측정한 결과, 입력임피턴스는 25 % 감소, 전기-기계결합계수는 30 % 증가, 전압변환 특성에 있어서는 약 17~30배의 출력파워용량이 증가됨을 확인하였다.