• 전기의세계
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• v.45 no.3
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• pp.16-22
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• 1996

압전 트랜스포머의 전력 변환기회로에의 응용은 크게 두가지 방향으로 구분할 수 있다. 고압용 인버터와 저압용 DC-DC 컨버터에의 응용이다. 압전 트랜스포커를 이용한 고압용 인버터는 이미 실용화 단계에 와 있어서 시제품이 생산되고 있으며 저압용 DC-DC 컨버터에의 응용에 있어서도 MHz대의 스위칭 주파수를 갖는 고주파용 컨버터가 활발하게 연구되고 있다. 본고에서는 우선 압전 트랜스포머의 특징에 대하여 설명하고, 고압용 인버터에의 응용, 저압용 DC-DC 컨버터에의 응용, 결론의 순서로 해설하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.158-158
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• 2009

기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 에너지 변환소자인 압전 세라믹스는 액추에이터, 변압기, 초음파모터 및 각종 센서로 응용되고 있으며, 그 응용분야는 크게 증가하고 있다. 최근에는 이러한 압전 소자를 앞으로 도래하는 ubiquitous, 무선 모바일 시대의 휴대용 전자제품, robotics 등의 분야에 적용하기 위하여 소형화 및 경량화를 구현하고자 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 압전 특성이 우수한 PNN-PMN-PZT 삼원계 세라믹을 이용하여 압전 트랜스포머를 제작하고 전기적 특성을 평가하였다. 압전트랜스포머는 전왜-압전효과를 이용한 소전력용 고전압발생소자로서 종래의 권선형 트랜스포머에 비교해서 소형, 경량이면서 승압비가 높고 구조가 간단하므로 직류 고전압전원에 응용되고 있다. 압전트랜스의 이론적인 고찰은 Rosen 이후로 많은 연구자들에 의해서 보고되었다. 그런데 압전세라믹트랜스는 공진 시 강력한 에너지변환을 하기 때문에 재료의 물리적 특성이 매우 중요함에도 불구하고, 이러한 물리적 특성에 관한 연구는 거의 없었다. 따라서 본 연구에서는 물리적 특성과 전기적 특성의 상호 연관성을 고찰하고자 하였다. 압전트랜스용 재료는 전기기계결합계수($k_p$)와 기계적품질계수(Qm)가 높아야 한다. 전기기계결합계수를 높이기 위해서는 상경계 조성의 Pb(Zr,Ti)$O_3$[PZT]계 세라믹스가 가장 우수하다. 본 연구에서는 기계적 품질계수를 향상시키기 위해서 $Pb(Nn_{1/3}Nb_{2/3})_{0.06+x}(Mn_{1/3}Nb_{2/3})_{0.065-x}(Zr_{0.48}Ti_{0.52})_{0.875}0_3$계의 조성을 설계하여 압전특성을 평가하고 미세구조를 분석하였다. 또한 압전트랜스를 제작하여 입출력의 승압비 및 주파수 특성 등도 평가하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 1998.06a
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• pp.183-189
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• 1998

In this paper, The load characteristics on the voltage gain and efficiency were analyzed sing an lumped constant equivalent circuit of the piezoelectric transformer. These analytical results are confirmed by experiments. Theoretical values of voltage gain were nearly constant with experimental ones. However, It was shown that theoretical values of efficiency had higher values than experimental ones.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.218-218
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• 2008

최근 미관을 위하여 소형 네온관 등이 사용되고 있다. 따라서 네온관 등 구동에 사용되는 인버터는 안정기 역할을 하면서 소형화와 경량화가 중요한 요소이다. 본 연구는 압전 특성이 우수한 PZT계 세라믹스 조성인 $(Pb_{0.94}Sr_{0.06})[(Ni_{1/2}W_{1/2})_{0.02}(Mn_{1/3}Nb_{2/3})_{0.07}(Zr_{0.51}Ti_{0.49})_{0.91}]O_3$에 특성 향상을 위해 PbO, $Fe_2O_3$, $CeO_2$, Xwt% $Nb_2O_5$ 조성별로 첨가하였으며 그에 따른 유전, 압전 특성을 조사하고 또한 Rosen type의 압전 트랜스포머를 제작하여 각 조성별 변환효율을 측정하였다. 실험방법은 일반적인 세라믹스 제조공정으로 파우더 혼합 후 24시간 ball milling하고 $850^{\circ}C$ 에서 2시간 하소 후 $1230^{\circ}C$에서 2시간 소결하였다. 또한 최종 소결 시편을 이용하여 Rosen type의 압전 트랜스포머를 제작하였다. 상 분석을 위해 XRD를 이용하여 perovskite구조를 확인하고 미세구조확인을 위해 SEM으로 관찰하였다. 압전 특성을 평가하기 위해 압전 $d_{33}$ Meter를 사용하였으며, Impedence analyzer HP 4194A를 이용하여 전기적 특성을 측정하였다.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.12 no.5
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• pp.26-29
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• 1999

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2000.07a
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• pp.852-856
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• 2000

In this paper, we investigated the output power, step-up ratio and efficiency properties of piezoelectric transformer with dielectric and piezoelectric characteristics of manufactured ceramics. The piezoelectric transformers with $2.0$\times$10$\times$48[$mm^3$] size were fabricated and its electrical properties were measured. When output power of 6W was constantly maintained, T2 piezoelectric transformer showed the minimum temperature rise of $9(^{\circ}C)$ at $150(K\Omega)$ load resistance. However, T1 piezoelecric transformer showed the temperature rise of $7.2(^{\circ}C)$ at $200(K\Omega)$ load resistance. The 6[w] CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp) was successfully driven by T1 and T2 piezoelectric transformer but, its temperature rise $\Delta$T[$^{\circ}C)$] was generated more than $20(^{\circ}C)$. It is concluded that we have to design the piezoelectric transformers so that its output impedance correspond to the load impeadance, including any stray capacitance.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.28 no.6
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• pp.491-498
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• 2009

This paper presents the design method of an impedance matching network using an isolation transformer and the Chebyshev filter function for the high efficiency and the flat power driving of an underwater acoustic piezoelectric transducer. The proposed impedance matching network is designed for minimizing the reactance component of transducer and having the flat power response in the wide frequency range. We design a low pass filter with ladder-type circuit using the Chebyshev function as standard prototype filter function. In addition, we design the impedance matching network which is suitable for the equivalent circuit of transducer and the turn ratio of transformer through the bandpass frequency transformation. The proposed method is applied to the simulated dummy load of the tonpilz-type transducer operating in the middle frequency range. The simulation results are compared with the measured characteristics and the validity of the proposed method is verified.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2000.07a
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• pp.423-426
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• 2000

The 3-D $31.5$\times$31.5$\times$2.5mm$^3$model of contour vibration mode piezoelectric transformer with Pb($Ni_{1/2}$$W_{1/2}$)$O_3$-Pb(Zr,Ti)$O_3$ ceramics was simulated by ANSYS according to the dot size 17, 18, 19, 20, 21 $mm\phi$ and analyzed the results. The mechanical quality factor of the 3-D model was decreased with the dot size and increased as 2605 at 20 $mm\phi$ and after then decreased again. The output voltage of that sample was 74123 [V] and the maximum stress of the dot electrode at that sample was 288[$10^7$N/$m^2$] and the maximum displacement of the ring electrode at that sample was 128 [$\mu\textrm{m}$].

• Electrical & Electronic Materials
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• v.10 no.7
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• pp.732-736
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• 1997

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2002.11a
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• pp.75-78
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• 2002