KR101835528B1 - Switching power supply with laminated structure - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직류전압을 안정된 직류전압으로 변환시켜주는 고주파 공진형 스위칭 전원장치에서 낮은 높이를 갖는 슬림형 스위칭 전원장치를 구성 할 수 있도록 LLC 공진형 컨버터를 사용하고, 변압기를 중심으로 전력변환부와 제어회로부를 1차측과 2차측으로 분리하고, 분리된 중앙에 전원장치의 넓이와 동일한 넓이 및 일정 두께의 세라믹층, 세라믹 양쪽 면에 열전도를 원활하게 하는 접착성 열전도시트, 열전도 시트에 부착된 1차와 2차 각각의 회로를 구성한 다층 인쇄회로 기판, 다층 인쇄회로 기판에 패턴을 이용한 권선을 만들고 페라이트 자성코어를 통과 시켜 결합된 1차 및 2차 변압기, 전원장치의 출력을 제어하기 위한 제어신호를 2차측에서 1차측으로 전달시키기 위한 다층 인쇄회로 기판에 결합된 신호용 변압기를 사용한 적층 구조의 스위칭 전원장치 LLC 공진형 컨버터의 높이를 조정하여 슬림형 상태에서 전력변환 효율을 높이고 높은 전력밀도의 스위칭 전원장치를 제공한다.An LLC resonant converter is used to configure a slim type switching power supply unit having a low height in a high frequency resonant switching power supply unit for converting a DC voltage into a stable DC voltage, The circuit part is divided into a primary side and a secondary side, and a ceramic layer having the same width and a same thickness as the width of the power supply device at the center and an adhesive thermally conductive sheet for facilitating thermal conduction on both sides of the ceramic, A multilayer printed circuit board constituting each circuit of the second and third circuits, a pattern using a pattern on a multilayer printed circuit board, a primary and a secondary transformer coupled through a ferrite magnetic core, and a control signal for controlling the output of the power supply Switching of laminated structure using a signal transformer coupled to a multilayer printed circuit board for transfer from the secondary to the primary Power Supply LLC Adjusts the height of the resonant converter to increase power conversion efficiency in a slim form and provides a switching power supply with high power density.

Description

적층구조를 갖는 스위칭 전원장치{SWITCHING POWER SUPPLY WITH LAMINATED STRUCTURE}[0001] SWITCHING POWER SUPPLY WITH LAMINATED STRUCTURE [0002]

본 발명은 스위칭 전원장치에 관한 것으로, 특히 전력용 변압기와 신호용 변압기의 1차측과 2차측을 일정 두께의 세라믹층으로 분리하고 자성 코어를 세라믹층의 양쪽 표면에 접착하는 절연형 스위칭 전원장치의 문제점으로 나타났던 변압기 공극의 불균일성과 자성체 코어의 발열 문제를 해결하고, 전력용 반도체에서 발생된 발열을 세라믹층의 열전도 특성을 이용하여 히트파이프와 같은 방열효과를 유도함으로써 스위칭 전원장치의 슬림화와 고전력밀도 설계를 가능케하는 적층구조를 갖는 스위칭 전원장치에 관한 것이다.The present invention relates to a switching power supply apparatus and more particularly to a switching power supply apparatus for separating a primary side and a secondary side of a power transformer and a signal transformer into a ceramic layer of a certain thickness and bonding the magnetic core to both surfaces of the ceramic layer. And the heat generated by the power semiconductor is used to induce a heat dissipation effect like a heat pipe by using the heat conduction characteristics of the ceramic layer. Thus, the slimming of the switching power supply and the high power density And more particularly to a switching power supply having a stacked structure that enables designing.

일반적으로 스위칭 전원장치는 안정된 출력전압을 목적으로 하는 전력변환 장치이다. 특히, 절연형 스위칭 전원장치는 입출력 전압의 차이와 전기적 절연을 위하여, 페라이트(Ferrite)와 같은 고주파에서 저전력 손실 특성을 갖는 강자성체 코어에 구리와 같은 저전도 손실 특성을 갖는 권선으로 제작된 변압기를 사용하고 있으며, 하나 이상의 출력전압이 필요한 경우에는 출력권선을 추가하여 출력을 복수로 구성할 수 있으므로 고효율이 요구되는 스위칭 전원장치에 널리 사용되고 있다.In general, switching power supplies are power converters intended for stable output voltages. In particular, an insulated switching power supply uses a transformer made of a winding having a low-conduction loss characteristic such as copper to a ferromagnetic core having a low-power-loss characteristic at a high frequency, such as a ferrite, When more than one output voltage is required, the output winding can be added to form a plurality of outputs, which is widely used in a switching power supply device requiring high efficiency.

한편, 스위칭 전원장치는 용도에 따라 높이나 가로세로의 크기와 부피 등이 제한되기 때문에, 이러한 문제를 극복하기 위한 다양한 기술들이 개발되어 왔다. 일례로, 스위칭 전원장치의 높이가 제한되는 경우에는 변압기와 보빈(Bobbin)의 높이를 낮추고 낮아진 높이에 권선을 대응하도록 제작하며, 고주파 구동시 코어와 권선에서 발생되는 전력손실과 발열을 해결하기 위해서는 페라이트 코어의 표면적을 넓히거나 케이스에 코어를 접착시키는 방법을 사용한다. On the other hand, since the size and volume of the switching power supply device are limited depending on the application, the various techniques for overcoming such problems have been developed. For example, when the height of the switching power supply is limited, the height of the transformer and the bobbin is lowered and the winding is made to correspond to the lowered height. In order to solve the power loss and heat generated in the core and the winding during high- A method of widening the surface area of the ferrite core or bonding the core to the case is used.

그러나 고주파 구동 스위칭에서 동반되는 전력용 반도체의 발열과 소자의 발열문제는 스위칭 전원장치의 높이와 부피를 낮추는데 걸림돌이 된다.However, the heat generation of the power semiconductor and the heat generation of the device accompanied by the high frequency drive switching are obstacles to lower the height and the volume of the switching power supply.

일반적으로 스위칭 전원장치의 높이를 낮추기 위해서는 높이가 낮은 페라이트 코어와 반도체를 사용하여 적층된 PCB에 부품을 부착하거나, 적층된 PCB의 패턴을 이용하여 PCB 권선으로 구성된 변압기 권선 주위에 코어의 크기에 맞게 라우팅 처리를 하여 적층 PCB에 페라이트 코어를 끼워서 사용하는 소위 PCB 변압기를 구성하는 방식이 널리 알려져 있다. Generally, to reduce the height of a switching power supply, it is necessary to attach components to a stacked PCB using low-profile ferrite cores and semiconductors, or to use a laminated PCB pattern to fit the transformer winding, A so-called PCB transformer using a ferrite core in a stacked PCB by routing processing is widely known.

그러나 PCB 변압기는 권선 구조가 간단하고 높이를 낮출 수 있는 장점이 있지만, 고주파 동작시 발생되는 발열을 해결할 수 없고, 특히 코어의 중심에서 발생되는 권선 및 자성체 손실 발열은 구조상 바깥으로 방출하기 어려우므로, 자성체 코어의 열폭주 또는 열포화 등의 문제가 발생하여 한정된 출력 범위 내에서 동작시켜야 하는 한계를 갖는다. However, the PCB transformer has advantages of simple winding structure and low height, but it can not solve the heat generated in high frequency operation. In particular, since the winding and magnetic body loss heat generated at the center of the core is difficult to be emitted outwards in the structure, Problems such as thermal runaway or thermal saturation of the magnetic core occur, and therefore, it is required to operate within a limited output range.

또한, 필요에 따라 변압기 공극이 존재하는 경우, 일정한 공극을 제공하고 시간경과에 따라 공극의 간격이 균일하게 유지되는 재질이 요구되며, 스위칭 전원장치의 용도에 따라 1차측과 2차측의 높은 전기적 절연이 필요한 경우, 권선의 구조와 제조 방법의 제한으로 전기적 절연을 높일 수 없는 문제점이 있다.In addition, if there is a transformer gap in accordance with need, a material is required which provides a constant gap and maintains a uniform interval of the gap with the lapse of time, and a high electrical insulation between the primary side and the secondary side There is a problem that the electrical insulation can not be increased due to the limitation of the winding structure and manufacturing method.

CHAN, Tso-Sheng; CHEN, Chern-Lin. LLC resonant converter for wireless energy transmission system with PLL control. In: Sustainable Energy Technologies, 2008. ICSET 2008. IEEE International Conference on. IEEE, 2008. p. 136-139.CHAN, Tso-Sheng; CHEN, Chern-Lin. LLC resonant converter for wireless energy transmission system with PLL control. In: Sustainable Energy Technologies, 2008. ICSET 2008. IEEE International Conference on. IEEE, 2008. p. 136-139. HAYASHI, Yasuhiro, et al. Contactless DC connector based on ISOP-IPOS topology for high power density 380 V DC power feeding system. In: Power Electronics and Applications (EPE'14-ECCE Europe), 2014 16th European Conference on. IEEE, 2014. p. 1-10.HAYASHI, Yasuhiro, et al. Contactless DC connector based on ISOP-IPOS topology for high power density 380 V DC power feeding system. In: Power Electronics and Applications (EPE'14-ECCE Europe), 2014 16th European Conference on. IEEE, 2014. p. 1-10. HAYASHI, Yasuhiro, et al. Design consideration for contactless DC connector in high power density future 380 V DC distribution system. In: Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 2014 IEEE. IEEE, 2014. p. 5690-5697.HAYASHI, Yasuhiro, et al. Design consideration for contactless DC connector in high power density future 380 V DC distribution system. In: Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 2014 IEEE. IEEE, 2014. p. 5690-5697. HAYASHI, Yasuhiro, et al. Contactless DC connector based on GaN LLC converter for next generation data centers. In: Power Electronics Conference (IPEC-Hiroshima 2014-ECCE-ASIA), 2014 International. IEEE, 2014. p. 1560-1566.HAYASHI, Yasuhiro, et al. Contactless DC connector based on GaN LLC converter for next generation data centers. In: Power Electronics Conference (IPEC-Hiroshima 2014-ECCE-ASIA), 2014 International. IEEE, 2014. p. 1560-1566. ZHENG, Cong, et al. Design considerations of LLC resonant converter for contactless laptop charger. In: Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), 2015 IEEE. IEEE, 2015. p. 3341-3347.ZHENG, Cong, et al. Design considerations of LLC resonant converter for contactless laptop charger. In: Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), 2015 IEEE. IEEE, 2015. p. 3341-3347.

따라서 전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 직류전압을 안정된 직류전압으로 변환하는 고주파 공진형 스위칭 전원장치에서, 낮은 높이를 갖는 슬림형 스위칭 전원장치를 구성할 수 있도록 LLC 공진형 컨버터를 사용하고, 변압기를 중심으로 전력변환부와 제어회로부를 1차측과 2차측으로 분리하고, 분리된 중앙에 전원장치의 넓이와 동일한 넓이 및 일정 두께의 세라믹층, 세라믹 양쪽 면에 열전도를 원활하게 하는 접착성 열전도시트, 열전도 시트에 부착된 1차와 2차 각각의 회로를 구성한 다층 인쇄회로 기판, 다층 인쇄회로 기판에 패턴을 이용한 권선을 만들고 페라이트 자성코어를 통과 시켜 결합된 1차 및 2차 변압기, 전원장치의 출력을 제어하기 위한 제어신호를 2차측에서 1차측으로 전달시키기 위한 다층 인쇄회로 기판에 결합된 신호용 변압기를 사용한 적층 구조의 스위칭 전원장치 LLC 공진형 컨버터의 높이를 조정하여 슬림형 상태에서 전력변환 효율을 높이고 높은 전력밀도의 적층구조를 갖는 스위칭 전원장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to solve the above problems and to provide a high frequency resonance type switching power supply apparatus for converting a direct current voltage into a stable direct current voltage, using an LLC resonant converter for constituting a slim type switching power supply unit having a low height A power transformer and a control circuit section are separated into a primary side and a secondary side around a transformer, a ceramic layer having the same width as the width of the power supply device and a thermosetting film A multi-layer printed circuit board constituting the primary and secondary circuits attached to the heat conductive sheet, a primary and secondary transformer combined with the patterned multi-layer printed circuit board through the ferrite magnetic core, Coupled to a multilayer printed circuit board for transferring a control signal for controlling the output of the power supply from the secondary side to the primary side Switching power supply device of the multilayer structure using a transformer hoyong adjust the height of the LLC resonant converter to enhance the power conversion efficiency in the thin state to provide a switching power supply device having a stacked structure of high power density.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 적층구조를 갖는 스위칭 전원장치는, 상기 스위칭 전원장치의 기본회로로 사용되는 LLC 공진형 컨버터; 변압기의 1차측과 2차측으로 분리된 전력변환부 및 제어회로부; 상기 1차측과 2차측 사이에 상기 스위칭 전원장치의 넓이와 동일한 넓이 및 일정 두께로 삽입되는 세라믹층; 상기 세라믹층 일면 또는 양면에 접착되는 열전도 시트; 상기 열전도 시트에 부착되며 상기 변압기의 1차측과 2차측 각각의 회로를 구성한 다층 인쇄회로 기판; 상기 다층 인쇄회로 기판에 권선 패턴을 형성하고, 페라이트 자성코어를 통과시켜 결합된 상기 변압기; 및 상기 스위칭 전원장치의 출력을 제어하기 위한 제어신호를 상기 변압기의 2차측에서 1차측으로 전달토록 상기 다층 인쇄회로 기판에 결합된 신호용 변압기;로 구성되어, 상기 LLC 공진형 컨버터의 높이를 조정하여 슬림형 상태에서 전력변환 효율을 높이고 높은 전력밀도를 구현한 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a switching power supply having a laminated structure including: an LLC resonant converter used as a basic circuit of the switching power supply; A power converter and a control circuit part separated into a primary side and a secondary side of the transformer; A ceramic layer inserted between the primary side and the secondary side at a width and a thickness equal to the width of the switching power supply; A thermally conductive sheet adhered to one surface or both surfaces of the ceramic layer; A multilayer printed circuit board attached to the heat conductive sheet and constituting a circuit of each of a primary side and a secondary side of the transformer; A transformer coupled to the multilayer printed circuit board through a ferrite magnetic core to form a winding pattern; And a signal transformer coupled to the multilayer printed circuit board to transmit a control signal for controlling an output of the switching power supply device from a secondary side to a primary side of the transformer, wherein the height of the LLC resonance type converter is adjusted It is characterized in that the power conversion efficiency is increased and the power density is realized in a slim type state.

또한, 본 발명에 따른 적층구조를 갖는 스위칭 전원장치는, 변압기의 1차측과 2차측이 세라믹층으로 완전 분리된 상태에서 구성되고 세라믹의 거친 표면과 페라이트의 거친 표면을 충진시켜주는 접착성 열전도 시트를 사이에 두고 결합되기 때문에 물리적 강도가 강해지고 자성체 코어에서 발생된 열을 열시트와 세라믹층을 통해 전달되므로 코어의 열을 낮추고 코어의 열폭주 또는 열포화의 문제를 해결하여 전원장치를 최대전력에서 안전하게 동작시키는데 특징이 있다.In addition, the switching power supply apparatus having a laminated structure according to the present invention is characterized in that a primary side and a secondary side of a transformer are completely separated from each other by a ceramic layer, and an adhesive heat conductive sheet for filling the rough surface of the ceramic and the rough surface of the ferrite So that the physical strength is increased and the heat generated from the magnetic core is transmitted through the heat sheet and the ceramic layer to lower the heat of the core and solve the problem of thermal runaway or thermal saturation of the core, In a safe manner.

또한, 본 발명에 따른 적층구조를 갖는 스위칭 전원장치는, 다층 인쇄회로기판에 회로의 패턴을 이용하여 변압기 권선을 만들고 페라이트 코어와 결합시켜서 변압기의 1차측 또는 2차측을 구성하기 때문에 일반 권선형 변압기에서 사용되는 보빈이 필요하지 않게 되고 인쇄회로 기판과 세라믹층 사이에 접착성 열전도시트로 견고하게 접착되므로 인쇄회로기판에서 발생되는 열을 회로의 패턴과 스루홀 등을 통해서 세라믹층으로 빠져나가는 방열효과를 얻게 되고 따라서 전원장치의 방열판을 따로 설치하지 않아 슬림형으로 제작하는데 특징이 있다.Further, since the switching power supply device having the laminated structure according to the present invention forms a transformer winding using a circuit pattern on a multilayer printed circuit board and combines with a ferrite core to constitute a primary side or a secondary side of the transformer, The bobbin used in the printed circuit board is not required and is firmly adhered to the adhesive heat conductive sheet between the printed circuit board and the ceramic layer. Therefore, the heat generated from the printed circuit board is dissipated into the ceramic layer through the pattern of the circuit, So that the heat sink of the power supply device is not separately installed, so that it is manufactured in a slim shape.

또한, 본 발명에 따른 적층구조를 갖는 스위칭 전원장치는, 전원장치를 구성하는 전력용 반도체와 출력 제어를 위해 필요한 제어회로 소자들이 앞서 설명한 1차와 2차로 분리된 다층 인쇄회로 기판의 각각의 표면에 부착되기 때문에 상호 간섭이 없어지고 특히 출력제어를 위해 필요한 제어신호를 신호용 변압기로 1차측 제어회로에 전달하기 때문에 기존에 사용되는 포토커플러 방식에 비해 본 발명의 적층 구조에 적합하다는 특징이 있다.Further, the switching power supply device having the laminated structure according to the present invention is characterized in that the power semiconductor constituting the power supply device and the control circuit elements necessary for the output control are formed on the respective surfaces of the first and second multi- So that the control signal required for the output control is transmitted to the primary side control circuit through the signal transformer. Therefore, the present invention is more suitable for the laminated structure of the present invention than the photocoupler method used in the past.

상기의 특징을 달성하기 위해서 본 발명에 따른 적층구조를 갖는 스위칭 전원장치는, LLC 공진형 컨버터를 사용하고, 변압기를 중심으로 전력변환부와 제어회로부를 1차측과 2차측으로 분리하고, 분리된 중앙에 전원장치의 넓이와 동일한 넓이 및 일정 두께의 세라믹층, 세라믹 양쪽 면에 열전도를 원활하게 하는 접착성 열전도시트, 열전도 시트에 부착된 1차와 2차 각각의 회로를 구성한 다층 인쇄회로 기판, 다층 인쇄회로 기판에 패턴을 이용한 권선을 만들고 페라이트 자성코어를 통과 시켜 결합된 1차 및 2차 변압기, 전원장치의 출력을 제어하기 위한 제어신호를 2차측에서 1차측으로 전달시키기 위한 다층 인쇄회로 기판에 결합된 신호용 변압기,를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above-described characteristics, the switching power supply unit having a laminated structure according to the present invention uses an LLC resonant converter, separates the power conversion unit and the control circuit unit into primary and secondary sides, A multilayer printed circuit board having a ceramic layer of the same width and a certain thickness as the width of the power supply unit, an adhesive heat conductive sheet for facilitating thermal conduction on both sides of the ceramics, a primary circuit and a secondary circuit attached to the heat conductive sheet, A multilayer printed circuit board for making a winding using a pattern on a multilayer printed circuit board, a primary and a secondary transformer coupled through a ferrite magnetic core, and a control circuit for controlling the output of the power source from the secondary side to the primary side And a signal transformer coupled to the signal transformer.

상술한 바와 같이 본 발명은 변압기를 사용하는 스위칭 전원장치 중에서 전력변환 손실이 적은 LLC 공진형 컨버터를 사용하면서 변압기의 1차측과 2차측이 전원장치의 넓이와 동일한 넓이 및 일정 두께의 세라믹층, 세라믹 양쪽 면에 열전도를 원활하게 하는 접착성 열전도시트, 열전도 시트에 부착된 1차와 2차 각각의 회로를 구성한 다층 인쇄회로 기판, 다층 인쇄회로 기판에 패턴을 이용한 권선을 만들고 페라이트 자성코어를 통과 시켜 결합된 1차 및 2차 변압기로 적층 구성되기 때문에 변압기와 전력용 반도체에서 발생된 열을 세라믹층을 통해 외부로 방열시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, an LLC resonant converter having a small power conversion loss among switching power supplies using a transformer is used, and a primary side and a secondary side of the transformer are connected to a ceramic layer, ceramic An adhesive heat conductive sheet for facilitating heat conduction on both sides, a multilayer printed circuit board constituting a primary circuit and a secondary circuit attached to the heat conductive sheet, a multilayer printed circuit board on which a pattern is formed and a ferrite magnetic core And the first and second transformers are combined with each other. Therefore, the heat generated from the transformer and the power semiconductor can be dissipated to the outside through the ceramic layer.

또한 본 발명은 변압기의 1차측과 2차측 사이에 있는 세라믹층의 거친 표면과 페라이트 코어의 거친 표면을 충진 시켜주는 접착성 열전도 시트를 사이에 두고 결합되기 때문에 물리적 강도가 강해지고 자성체 코어에서 발생된 열을 열시트와 세라믹층을 통해 전달되므로 코어의 열을 낮추고 코어의 열폭주 또는 열포화를 방지시킬 수 있는 효과가 있다.Further, since the present invention is combined with an adhesive thermally conductive sheet that fills the rough surface of the ceramic layer between the primary side and the secondary side of the transformer and the rough surface of the ferrite core, the physical strength is increased, The heat is transmitted through the heat sheet and the ceramic layer, so that the heat of the core can be lowered and the thermal runaway or heat saturation of the core can be prevented.

또한 본 발명은 다층 인쇄회로기판에 회로의 패턴을 이용하여 변압기 권선을 만들고 페라이트 코어와 결합시켜서 변압기의 1차측 또는 2차측을 구성하기 때문에 일반 권선형 변압기에서 사용되는 보빈이 필요하지 않게 되고 인쇄회로 기판과 세라믹층 사이에 접착성 열전도시트로 견고하게 접착되므로 인쇄회로기판에서 발생되는 열을 회로의 패턴과 스루홀 등을 통해서 세라믹층으로 빠져나가는 방열효과를 얻게 되고 따라서 전원장치의 방열판을 따로 설치하지 않아 슬림형으로 제작 할 수 있는 효과가 있다.Further, since the transformer winding is formed by using the pattern of the circuit on the multilayer printed circuit board and the transformer winding is formed and combined with the ferrite core to constitute the primary side or the secondary side of the transformer, the bobbin used in the normal winding type transformer becomes unnecessary, The heat generated from the printed circuit board is dissipated through the pattern of the circuit and the through hole into the ceramic layer. Therefore, the heat radiation plate of the power supply device is installed separately So that it can be manufactured in a slim shape.

또한 본 발명은 제어회로 소자들이 앞서 설명한 1차와 2차로 분리된 다층 인쇄회로 기판의 각각의 표면에 부착되기 때문에 상호 간섭이 없어지고 특히 출력제어를 위해 필요한 제어신호를 신호용 변압기로 1차측 제어회로에 전달하기 때문에 기존에 사용되는 포토커플러 방식에 비해 본 발명의 적층 구조에 적합하며, 결과적으로는 효과적인 적층 구조와 방열 구조 때문에 스위칭 전원장치의 내부 발열을 낮추고 따라서 수명이 늘어나 높은 신뢰성을 갖는 고신뢰성, 고효율 전원장치를 제공할 수 있는 장점이 있다.Further, since the control circuit elements are attached to the respective surfaces of the first and second multi-layer printed circuit boards described above, there is no mutual interference, and in particular, a control signal required for output control is supplied to the primary side control circuit It is suitable for the laminated structure of the present invention as compared with the conventional photocoupler method. As a result, due to the effective lamination structure and the heat dissipation structure, internal heat generation of the switching power supply is lowered, , And a high efficiency power supply device can be provided.

도 1은 본 발명이 적용되는 동기정류기를 갖는 풀브릿지(Full Bridge) LLC 공진형 컨버터의 기본 구성도,
도 2는 도 1의 풀브릿지(Full Bridge) LLC 공진형 컨버터의 주요 동작 파형도,
도 3은 본 발명이 적용되는 변압기의 공극을 중심으로 분리된 풀브릿지(Full Bridge) LLC 공진형 컨버터의 기본 회로도,
도 4는 본 발명이 적용되는 변압기의 공극과 세라믹층을 중심으로 분리된 풀브릿지(Full Bridge) LLC 공진형 컨버터 및 제어회로의 개념도,
도 5는 본 발명이 적용되는 변압기의 공극과 세라믹층을 중심으로 분리된 풀브릿지(Full Bridge) LLC 공진형 컨버터 및 제어회로의 적층구조를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 적층구조를 갖는 스위칭 전원장치의 외형을 나타낸 도면.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a basic configuration diagram of a full bridge LLC resonant converter having a synchronous rectifier to which the present invention is applied;
FIG. 2 is a main operation waveform diagram of a full bridge LLC resonant converter of FIG. 1,
FIG. 3 is a basic circuit diagram of a full bridge LLC resonant converter separated around a gap of a transformer to which the present invention is applied.
FIG. 4 is a conceptual diagram of a full bridge LLC resonant converter and a control circuit separated from each other by a gap of a transformer to which the present invention is applied and a ceramic layer,
5 is a view showing a stacked structure of a full bridge LLC resonant converter and a control circuit separated from each other by a gap of a transformer to which the present invention is applied and a ceramic layer,
6 is a diagram showing the outline of a switching power supply apparatus having a laminated structure according to the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 적층구조를 갖는 스위칭 전원장치에 대한 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시 예는 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것으로, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않고 다양한 형태로 구현될 수 있다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a switching power supply apparatus having a laminated structure according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.

도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타낸다. 하기의 설명에서 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것일 뿐, 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The same features of the Figures represent the same reference symbols wherever possible. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. , ≪ / RTI > equivalents, and alternatives. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

여기서, 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로, 각 구성요소가 실제의 크기와 정확하게 일치하는 것은 아님을 밝힌다.Hereinafter, the attached drawings are exaggerated or simplified in order to facilitate understanding and clarification of the structure and operation of the technology, and it is to be understood that each component does not exactly coincide with the actual size.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

아울러 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, "부"의 용어에 대한 의미는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위 또는 모듈 형태를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 혹은 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수도 있다.In addition, when an element is referred to as including an element, it is understood that the element may include other elements, not the other element, unless specifically stated otherwise, and the meaning of the term " Means a unit or module type that processes at least one function or operation, and may be implemented as hardware, software, or a combination of hardware and software.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. It is to be understood that the same terms as those defined in the commonly used terms are defined in consideration of the functions of the present invention and are to be construed in accordance with the technical idea of the present invention and the meaning commonly understood or commonly recognized in the technical field And is not to be construed as an ideal or overly formal sense unless expressly defined to the contrary.

도 1은 본 발명이 적용되는 동기정류기를 갖는 풀브릿지(Full Bridge) LLC 공진형 컨버터의 기본 구성도이고, 도 2는 도 1의 풀브릿지(Full Bridge) LLC 공진형 컨버터의 주요 동작 파형도를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a basic configuration diagram of a full bridge LLC resonant converter having a synchronous rectifier to which the present invention is applied, FIG. 2 is a main operation waveform diagram of a full bridge LLC resonant converter of FIG. 1 Fig.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명이 적용되는 동기정류기를 갖는 풀브릿지(Full Bridge) LLC 공진형 컨버터는, 직류입력전압(Vs)과 풀브릿지를 구성하는 네 개의 스위치(Q1-Q4), 두 개의 공진 인덕터(LR, LM) 및 한 개의 공진 커패시터(CR1)가 변압기(T1)의 1차측에 구성되고, 싱글 구조의 변압기(T1) 2차측에는 네 개의 스위치(Qa-Qd)가 전파정류기를 구성하고, 출력전압을 안정시키는 한 개의 출력용 커패시터(CO) 및 출력전력이 소모되는 부하저항(RL)으로 구성된다. 1, a full bridge LLC resonant converter having a synchronous rectifier to which the present invention is applied includes a DC input voltage Vs and four switches Q1 to Q4 constituting a full bridge, Two resonance inductors L R and L M and one resonance capacitor C R1 are constituted on the primary side of the transformer T 1 and four switches Q a through Q d are connected on the secondary side of the single- One output capacitor (C O ) for stabilizing the output voltage, and a load resistor (R L ) for consuming the output power constitute a full-wave rectifier.

도 1에 더하여 도 2를 참조하면, 네 개의 스위치(Q1-Q4)를 구동하기 위한 제어신호(VG1, VG2)가 외부의 제어회로에서 인가되면 세 개의 공진 소자(LR, LM, CR1)에 의해 변압기(T1) 1차측 전류(iLP)와 공진전류(iLR)가 발생되며 이 때 두 개의 전류는 공진 때문에 정현파와 유사한 파형으로 나타난다. 한편, 변압기(T1)의 2차측에는 전파정류기의 정류기능 때문에 앞서 설명했던 변압기(T1)의 1차측 전류가 반파정류 형태로 정류된 전류(iDR1, iDR2)가 각각의 스위치에 흐르게 되고, 동시에 스위치 전압(VDR1, VDR2)은 전류가 흐르지 않는 동안만 출력전압(VO)과 같은 전압이 걸리게 되므로, 이 때 각각의 스위치에 전류가 흐르지 않는 동안에는 두 개의 정류 스위치 전압(VDR1, VDR2)이 분압되는 과도기간이 존재한다.2, when the control signals V G1 and V G2 for driving the four switches Q1 to Q4 are applied by an external control circuit, three resonance elements L R , L M , The primary current i LP and the resonant current i LR of the transformer T1 are generated by C R1 and the two currents appear as sinusoidal waveforms due to the resonance. On the other hand, currents i DR1 and i DR2 , which are rectified in the half-wave rectification mode, are supplied to the respective switches on the secondary side of the transformer T1 due to the rectifying function of the full-wave rectifier, At the same time, since the switch voltages V DR1 and V DR2 take the same voltage as the output voltage V O during the current does not flow, the two rectifier switch voltages V DR1 , V DR2 ) is divided.

따라서 도 1과 도 2의 동기정류기를 갖는 풀브릿지 LLC 공진형 컨버터의 회로도와 동작파형에서 알 수 있듯이, 변압기(T1)의 2차측에 존재하는 네 개의 정류 스위치(Qa-Qd)는 스위칭 한 주기 중에서 반 주기 동안에만 전류가 흐르게 되며, 전류가 흐르지 않는 동안에는 출력전압과 동등한 전압이 걸린다는 것을 알 수 있다. Therefore, as can be seen from the circuit diagram and operation waveform of the full bridge LLC resonant converter having the synchronous rectifier of FIGS. 1 and 2, the four rectifier switches Qa-Qd existing on the secondary side of the transformer T1 are switched The current flows only during the half period, and it is understood that the voltage equivalent to the output voltage is applied while the current does not flow.

일반적으로, 변압기를 구성하게 되면 변압기의 결합율이 이상적인 상태가 되지 못하기 때문에 낮아진 결합율 만큼 누설인덕턴스가 존재하게 된다. 따라서 변압기의 결합율을 적절하게 조절하면, 도 1에서 언급된 두 개의 공진 인덕터(LR, LM)를 변압기(T1)에서 만들 수 있으므로, 외부소자 수를 저감시켜서 스위칭 전원장치의 가격과 크기를 줄일 수 있다. 이를 위하여, 변압기에서 사용되는 페라이트 재질의 자성체 코어 사이에 공극을 설치하여 변압기의 결합율과 인덕턴스를 제어하여 제작한다.Generally, when the transformer is constructed, the coupling ratio of the transformer does not become an ideal state, so there is a leakage inductance as low as the coupling ratio. Therefore, by appropriately adjusting the coupling ratio of the transformer, the two resonant inductors L R and L M mentioned in FIG. 1 can be made in the transformer T 1, so that the number of external elements can be reduced, . For this purpose, a gap is formed between the ferrite magnetic core used in the transformer to control the coupling ratio and the inductance of the transformer.

도 3은 본 발명에 따른, 변압기의 공극을 중심으로 분리된 풀브릿지(Full Bridge) LLC 공진형 컨버터의 기본 회로도이고, 도 4는 본 발명에 따른, 변압기의 공극과 세라믹층을 중심으로 분리된 풀브릿지(Full Bridge) LLC 공진형 컨버터 및 제어회로의 개념도를 나타낸 도면으로서, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 적층구조를 갖는 스위칭 전원장치의 동작원리에 대하여 상세히 설명한다.FIG. 3 is a basic circuit diagram of a full bridge LLC resonant converter separated around a gap of a transformer according to the present invention. FIG. 4 is a schematic circuit diagram of a full bridge LLC resonant converter, A full bridge LLC resonant converter and a control circuit will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.

도 1 및 도 2에서 전술한 바와 같이, 변압기의 코어에 공극을 적절하게 설치하여 제어하면 두 개의 공진 인덕터(LR, LM)가 필요치 않게 되고, 따라서 도 3에 도시된 바와 같이 변압기에는 코어 및 1차권선과 2차권선만 존재하는 간단한 구조가 가능하다. 이때, 변압기 자성 코어의 사이에는 결합율을 제어하면서 인덕턴스와 권선비를 설계값과 일치시키는 공극을 만들어주기 위해서 자속을 변형시키지 않는 재질의 물질이 삽입된다.As described above with reference to FIGS. 1 and 2, by appropriately providing a gap in the core of the transformer and controlling it, two resonant inductors L R and L M become unnecessary. Therefore, as shown in FIG. 3, And a simple structure in which only the primary winding and the secondary winding exist is possible. At this time, a material of a material which does not deform the magnetic flux is inserted between the magnetic cores of the transformer to control the coupling ratio and to make a gap that matches the design value with the inductance and the winding ratio.

도 3에서 공극으로 분리된 변압기의 1차측과 2차측은 도 4의 변압기와 같이 분리된 사이에 필요한 공극의 두께만큼의 세라믹층(115)이 삽입되고, 세라믹층(115)의 면적은 전원장치의 면적과 동일하게 설치된다. 4, a ceramic layer 115 is inserted as much as the required thickness of the gap between the primary side and the secondary side of the transformer separated by the air gap in FIG. 3, and the area of the ceramic layer 115 is connected to the power source As shown in FIG.

도 4를 참조하면, 풀브릿지 LLC 공진형 컨버터의 입력전압 단자(111, 112)에 직류전압이 인가되면, 네 개의 스위치(Q1-Q4)가 1차측 제어회로(121)에 의하여 제어되어 스위칭되고, 공진에 필요한 공진회로(113)가 상기 네 개의 스위치(Q1-Q4) 및 1차측변압기(114) 사이에 직렬로 구성된다. 4, when a DC voltage is applied to the input voltage terminals 111 and 112 of the full bridge LLC resonant converter, four switches Q1 to Q4 are controlled and switched by the primary side control circuit 121 And a resonance circuit 113 required for resonance is configured in series between the four switches Q1-Q4 and the primary-side transformer 114. [

변압기 1차측(114)의 권선은 다층 인쇄회로기판의 패턴을 이용하여 형성하고, 코어는 인쇄회로기판에 라우터 등으로 홈을 파고 그 사이에 자성체 코어를 삽입하여 형성한다. 변압기 1차측(114)과 동일한 방법으로 변압기 2차측(116)이 구성되고, 변압기 1차측(114) 및 변압기 2차측(116)의 코어 사이에 세라믹층(115)이 형성된다.The winding of the transformer primary side 114 is formed by using a pattern of a multilayer printed circuit board, and the core is formed by inserting a magnetic core into the printed circuit board by grooving a groove with a router or the like. The transformer secondary side 116 is formed in the same manner as the transformer primary side 114 and the ceramic layer 115 is formed between the cores of the transformer primary side 114 and the transformer secondary side 116.

이때, 상기 세라믹층(115)의 일면 또는 양면에는 변압기 1차측(114) 코어 및 권선이 형성된 다층 인쇄회로기판과의 열전도를 원활하게 하기 위하여 접착성 열전도시트가 부착되는 것이 바람직하다. At this time, an adhesive heat conductive sheet is preferably attached to one side or both sides of the ceramic layer 115 to smooth the heat conduction between the core of the transformer primary 114 and the multilayer printed circuit board on which the windings are formed.

변압기 2차측(116)에는 출력파형을 안정시키는 임피던스 결합회로(117)가 직렬로 구성되고, 임피던스 결합회로(117)와 출력전압 단자(118, 119) 사이에는 다이오드 또는 MOSFET와 같은 정류소자 및 필터소자를 이용한 전력변환회로가 구성된다. An impedance coupling circuit 117 for stabilizing the output waveform is connected in series to the transformer secondary side 116 and a rectifying element such as a diode or a MOSFET is connected between the impedance coupling circuit 117 and the output voltage terminals 118 and 119, A power conversion circuit using an element is constituted.

또한, 출력전압의 안정화를 위하여 1차측 제어회로(121)에 필요한 출력정보를 전달하는 2차측 제어회로(124) 및 외부와의 정보전달을 담당하는 통신포트(125)가 더 구비되는 것이 바람직하다.In order to stabilize the output voltage, it is preferable that the secondary side control circuit 124 for transferring necessary output information to the primary side control circuit 121 and the communication port 125 for transferring information to the outside are further provided .

본 발명에 따른 적층구조를 갖는 스위칭 전원장치는, 1차측 제어회로(121)에 2차측 출력정보를 전달하기 위하여 기존의 포토커플러 대신에, 1차측 제어회로(121)와 2차측 제어회로(124) 사이에 변압기(122, 123)를 이용하는 자기결합 방식을 사용한다. 이에 따라, 세라믹층(115)을 공유함으로써 스위칭 전원장치의 적층구조를 구현한다.The switching power supply apparatus having the laminated structure according to the present invention may be configured such that the primary side control circuit 121 and the secondary side control circuit 124 ) Using a transformer (122, 123). Thus, the lamination structure of the switching power supply unit is realized by sharing the ceramic layer 115. [

도 5는 본 발명에 따른, 변압기의 공극과 세라믹층을 중심으로 분리된 풀브릿지(Full Bridge) LLC 공진형 컨버터(110) 및 그 제어회로(120)의 적층구조를 각 층별로 분리하여 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 적층구조를 갖는 스위칭 전원장치의 외형을 나타낸 도면이다. 이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 적층구조를 갖는 스위칭 전원장치의 구성에 대하여 상세히 설명한다. 5 is a view showing a laminate structure of a full bridge LLC resonant converter 110 and its control circuit 120 separated from each other with respect to a gap of a transformer and a ceramic layer according to the present invention, And FIG. 6 is a diagram showing the outline of a switching power supply apparatus having a laminated structure according to the present invention. Hereinafter, the configuration of a switching power supply apparatus having a laminated structure according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.

전술한 변압기의 공극을 중심으로 분리된 풀브릿지 LLC 공진형 컨버터(110) 및 제어회로(120)는 각 기능별로 구분하여 별도의 층으로 분리할 수 있으며, 이하에서 최상위층부터 최하위층 순(211~233)으로 설명한다. The full bridge LLC resonant converter 110 and the control circuit 120 separated from each other by the gap of the transformer described above can be divided into separate functions and separated into separate layers. Hereinafter, from the uppermost layer to the lowermost layer 211 to 233 ).

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 적층구조를 갖는 스위칭 전원장치는 기능적으로 크게 구분하면, 변압기 1차측 전력제어회로부(210)와, 변압기 2차측 전력제어회로부(230) 및 이들 사이에 형성되는 전력변환변압기부(220)로 구성된다. 5, the switching power supply unit having a laminated structure according to the present invention is broadly divided into a power transformer primary power control circuit unit 210, a transformer secondary power control circuit unit 230, And a power conversion transformer unit 220.

먼저, 변압기 1차측 전력제어회로부(210)의 첫 번째 층은 1차측 전력변환에 필요한 회로소자 및 제어회로 소자를 부착한 변압기 1차측 소자결합용 인쇄회로기판층(211)이고, 두 번째 층은 각 소자들을 회로에 따라 연결시키기 위한 변압기 1차측 회로결합용 다층 인쇄회로기판층(212)이며, 세 번째 층은 자성체에서 발생되는 신호의 간섭을 막아주는 1차측 전자파차폐층(213)이다. First, the first layer of the transformer primary power control circuit portion 210 is a printed circuit board layer 211 for coupling the transformer primary components with circuit elements and control circuit elements required for primary power conversion, and the second layer A multilayer printed circuit board layer 212 for connecting the transformer primary circuit to each of the elements according to a circuit, and a third layer is a primary electromagnetic shielding layer 213 for preventing interference of signals generated from the magnetic body.

다음으로, 전력변환변압기부(220)는 변압기 권선을 구성하기 위한 다층 인쇄회로기판을 이용한 권선과 자성체코어가 결합된 1차측 변압기층(221), 1차와 2차를 구분하고 변압기에 필요한 공극을 제공하며 코어의 부착 용이하게 하는 세라믹층(222), 변압기 2차측 권선을 구성하기 위한 다층 인쇄회로기판을 이용한 권선과 자성체코어가 결합된 2차측 변압기층(223)으로 구성된다. Next, the power conversion transformer unit 220 includes a primary-side transformer layer 221 coupled with a winding core and a magnetic-material core using a multilayer printed circuit board to constitute a transformer winding, And a secondary side transformer layer 223 having a winding core and a magnetic material core coupled to each other using a multilayer printed circuit board for constituting the secondary side winding of the transformer.

변압기 2차측 전력제어회로부(230)는 자성체에서 발생되는 신호의 간섭을 막아주는 2차측 전자파차폐층(231), 각 소자와 결합시키기 위한 2차측 회로결합용 다층 인쇄회로기판층(232), 2차측 전력변환에 필요한 회로소자 및 제어회로 소자를 부착한 2차측 소자결합용 인쇄회로기판층(233)으로 구성된다. The transformer secondary power control circuit unit 230 includes a secondary electromagnetic wave shielding layer 231 for preventing interference of signals generated by the magnetic body, a multilayer printed circuit board layer 232 for coupling the secondary circuit to be coupled to each element, And a printed circuit board layer 233 for secondary-side element bonding with circuit elements and control circuit elements required for power conversion on the vehicle side.

도 6은 본 발명에 따른 적층구조를 갖는 스위칭 전원장치의 외형도로서, 전술한 변압기 1차측 전력제어회로부(210)와 전력변환변압기부(220) 및 변압기 2차측 전력제어회로부(230)가 적층된 스위칭 전원장치를 도시한 것이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 적층구조를 갖는 스위칭 전원장치는 입력과 출력의 전력을 전달하기 위한 입출력단자(240)가 구비되어, 최종적으로는 스위칭 전원장치를 한 개의 부품처럼 사용할 수 있으며, 전력변환소자와 변압기 및 권선에서 발생된 열을 세라믹층(222)을 통하여 외부로 방출하여 스위칭 전원장치의 내부 발열을 낮춤으로써, 고수명과 높은 신뢰성을 갖는 고효율 전원장치를 제공한다.FIG. 6 is an external view of a switching power supply apparatus having a laminated structure according to the present invention. The transformer primary power control circuit unit 210, the power conversion transformer unit 220, and the transformer secondary power control circuit unit 230 are stacked Lt; / RTI > switching power supply. 6, a switching power supply unit having a stacked structure according to the present invention is provided with an input / output terminal 240 for transmitting power of an input and an output, and ultimately uses a switching power supply as a single component And the heat generated from the power conversion element, the transformer, and the winding is discharged to the outside through the ceramic layer 222 to reduce the internal heat generation of the switching power supply unit, thereby providing a high efficiency power supply unit having high reliability and high durability.

한편, 도시하지는 않았으나, 도 6에 도시된 바와 같이 적층된 스위칭 전원장치의 외부를 밀봉하는 코팅층을 더 형성할 수도 있다.6, a coating layer for sealing the outside of the stacked switching power supplies may be further formed.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 첨부된 도면에 의해 참조되는 바람직한 실시 예를 중심으로 구체적으로 기술되었으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해서 정해져야 한다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.

Claims (9)

직류입력전압단자와,
브릿지형 스위칭 회로와,
공진회로와,
전력변환용 변압기와,
정류기 및
직류출력전압단자로 구성되는 LLC 공진형 컨버터;
상기 브릿지형 스위칭 회로를 제어하는 1차측 제어회로와,
상기 1차측 제어회로에 필요한 출력정보를 전달하는 2차측 제어회로 및
상기 출력정보를 상기 2차측 제어회로로부터 상기 1차측 제어회로로 전달하는 신호용 변압기로 구성되는 제어회로부; 및
상기 전력변환용 변압기 및 상기 신호용 변압기의 1차측과 2차측 사이에 형성되는 공극의 두께와 동일한 두께로, 상기 컨버터 및 상기 제어회로부가 형성된 기판의 넓이와 동일한 넓이로 삽입되며, 일면에는 상기 전력변환용 변압기의 1차측 코어 및 권선이 형성된 인쇄회로기판과의 열전도를 위한 접착성 열전도시트가 부착되는 세라믹층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층구조를 갖는 스위칭 전원장치.
DC input voltage terminal,
A bridge type switching circuit,
The resonance circuit,
A power conversion transformer,
Rectifiers and
An LLC resonant converter configured by a DC output voltage terminal;
A primary side control circuit for controlling the bridge type switching circuit,
A secondary side control circuit for transmitting output information necessary for the primary side control circuit and
A control circuit part comprising a signal transformer for transmitting the output information from the secondary side control circuit to the primary side control circuit; And
The power conversion transformer and the signal transformer are inserted with the same thickness as the thickness of the gap formed between the primary side and the secondary side of the transformer for power conversion and the signal transformer with the same width as the width of the board formed with the converter and the control circuit portion, And a ceramic layer to which an adhesive thermally conductive sheet for thermal conduction with the primary side core of the transformer and the printed circuit board on which the winding is formed is attached.
삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 컨버터는,
상기 전력변환용 변압기의 2차측 출력신호의 파형을 안정시키는 임피던스 결합회로가 직렬로 더 구비되는 것을 특징으로 하는 적층구조를 갖는 스위칭 전원장치.
2. The apparatus of claim 1,
And an impedance coupling circuit for stabilizing a waveform of a secondary output signal of the power conversion transformer is further provided in series.
제 1항에 있어서, 상기 2차측 제어회로는,
외부와의 정보전달을 위한 통신포트가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 적층구조를 갖는 스위칭 전원장치.
2. The secondary battery according to claim 1, wherein the secondary-
And a communication port for transmitting information to the outside is further provided.
직류입력전압단자와, 브릿지형 스위칭 회로와, 공진회로와, 전력변환용 변압기와, 정류기 및 직류출력전압단자로 구성되는 LLC 공진형 컨버터; 및 상기 브릿지형 스위칭 회로를 제어하는 1차측 제어회로와, 상기 1차측 제어회로에 필요한 출력정보를 전달하는 2차측 제어회로 및 상기 출력정보를 상기 2차측 제어회로로부터 상기 1차측 제어회로로 전달하는 신호용 변압기로 구성되는 제어회로부;를 포함하고,
1차측 전력변환에 필요한 회로 소자 및 제어회로 소자를 부착한 1차측 소자결합용 인쇄회로기판층;
상기 1차측 소자결합용 인쇄회로기판층에 실장된 소자들을 회로에 따라 연결시키기 위한 1차측 회로결합용 인쇄회로기판층;
하기 1차측 자성체코어로부터 발생되는 신호간섭을 차단하는 1차측 전자파차폐층;
상기 전력변환용 및 상기 신호용 변압기의 1차측 권선 및 자성체코어가 형성된 1차측 변압기층;
상기 전력변환용 및 상기 신호용 변압기에 필요한 공극을 제공하고, 코어의 부착을 용이하게 하는 세라믹층;
상기 전력변환용 및 상기 신호용 변압기의 2차측 권선 및 자성체코어가 형성된 2차측 변압기층;
상기 2차측 자성체코어로부터 발생되는 신호간섭을 차단하는 2차측 전자파차폐층;
하기 2차측 소자결합용 인쇄회로기판층에 실장된 소자들을 회로에 따라 연결시키기 위한 2차측 회로결합용 인쇄회로기판층;
2차측 전력변환에 필요한 회로 소자 및 제어회로 소자를 부착한 2차측 소자결합용 인쇄회로기판층;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층구조를 갖는 스위칭 전원장치.
An LLC resonant converter configured by a DC input voltage terminal, a bridge type switching circuit, a resonant circuit, a power conversion transformer, a rectifier and a DC output voltage terminal; A primary side control circuit for controlling the bridge type switching circuit; a secondary side control circuit for transmitting output information necessary for the primary side control circuit; and a secondary side control circuit for transmitting the output information from the secondary side control circuit to the primary side control circuit And a control circuit part composed of a signal transformer,
A printed circuit board layer for primary side element attachment with circuit elements and control circuit elements required for primary side power conversion;
A printed circuit board layer for connecting the primary side circuit to connect the elements mounted on the primary side element coupling printed circuit board layer according to a circuit;
A primary electromagnetic wave shielding layer for shielding signal interference generated from the following primary magnetic core;
A primary transformer layer formed with the primary winding and the magnetic core of the power conversion and signal transformer;
A ceramic layer for providing a gap necessary for the power conversion and the signal transformer and facilitating attachment of the core;
A secondary-side transformer layer formed with a secondary-side winding of the power conversion and signal transformer and a magnetic material core;
A secondary electromagnetic wave shielding layer for shielding signal interference generated from the secondary magnetic body core;
A printed circuit board layer for connecting a secondary side circuit for connecting the elements mounted on the printed circuit board layer for secondary side element bonding according to a circuit;
And a printed circuit board layer for coupling a secondary side element with circuit elements and control circuit elements required for secondary side power conversion.
제 5항에 있어서,
상기 세라믹층의 일면에는 상기 1차측 변압기층과의 열전도를 위한 접착성 열전도시트가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 적층구조를 갖는 스위칭 전원장치.
6. The method of claim 5,
And an adhesive heat conductive sheet for thermal conduction with the primary-side transformer layer is further formed on one surface of the ceramic layer.
제 5항에 있어서, 상기 컨버터는,
상기 전력변환용 변압기의 2차측 출력신호의 파형을 안정시키는 임피던스 결합회로가 직렬로 더 구비되는 것을 특징으로 하는 적층구조를 갖는 스위칭 전원장치.
6. The apparatus of claim 5,
And an impedance coupling circuit for stabilizing a waveform of a secondary output signal of the power conversion transformer is further provided in series.
제 5항에 있어서, 상기 2차측 제어회로는,
외부와의 정보전달을 위한 통신포트가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 적층구조를 갖는 스위칭 전원장치.
6. The secondary-side control circuit according to claim 5,
And a communication port for transmitting information to the outside is further provided.
제 5항에 있어서, 상기 2차측 소자결합용 인쇄회로기판층은,
입력과 출력의 전력을 전달하기 위한 입출력단자를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 적층구조를 갖는 스위칭 전원장치.
6. The printed wiring board according to claim 5, wherein the printed circuit board layer for secondary-
And an input / output terminal for transmitting power of an input and an output.
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