CN101271763B - 集成式变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种集成式变压器，其通过将传输用于驱动LCD反相电路中的多个灯的功率的多个变压器集成到一个变压器结构中来减小体积。根据本发明的一个方面的集成式变压器包括：变压器骨架单元，包括具有预定长度的变压器骨架主体和在变压器骨架单元的纵向上位于其中的通孔；以及铁心单元，其包括插入到变压器骨架单元的通孔中的内铁心和沿变压器骨架单元的外围表面中的纵向上的一个表面形成的并电磁耦合至内铁心以形成一个磁路的外铁心。

Description

集成式变压器
相关申请的交叉参考
本发明要求于2007年3月21日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请第2007-27562号中的优先权，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种集成式变压器，更具体地，涉及一种通过将传输用于驱动LCD反相电路中的多个灯的功率的多个变压器集成到一个变压器结构中来减小体积的集成型变压器。
背景技术
近些年，液晶显示器(LCD)产品(例如，LCD电视或者LCD监视器)变得更大。然而，与此同时，存在减小大LCD产品体积的需要。为了满足这种需要，已经进行了开发，以实现用于LCD产品的小且紧凑的嵌入式电路和组件。这种趋势也出现在作为LCD产品的一个主要电路的驱动电路中。
上述LCD驱动电路也使用功率转换变压器，用于为多个灯提供电流。根据使LCD驱动电路更小的通常方法，向灯提供电流的变压器的体积被减小。
图1A是示出了根据现有技术的变压器的平面图。
参照图1A，根据现有技术的变压器包括变压器骨架B，其具有多个绕组分段；以及铁心Co，其电磁耦合至变压器骨架B。
初级线圈C1缠绕中心绕组段。次级线圈C2分别缠绕在中心绕组段旁边的两个绕组分段的周围。连接至变压器骨架B的铁心Co围绕在变压器骨架B的内侧且在变压器骨架B的纵向方向上，以形成两个磁路，这将参照图1B详细描述。
图1B是示出了根据现有技术的沿线a-a′截取的变压器的截面图。
参照图1B，连接至变压器骨架B的铁心Co包括内铁心Coi，其插入到变压器骨架的内侧Bi；以及外铁心Coo1和Coo2，其沿变压器骨架B的外围表面中的彼此相对的两个表面形成。内铁心Coi电磁耦合到外铁心Coo1和Coo2，以形成多个磁路(即，两个磁路)。流入初级线圈C1的电流被转换为预先设置的AC功率，然后，通过次级线圈C2传输至灯(未示出)。
在根据现有技术的变压器中，多个变压器被集成到一个变压器结构中。然而，因为变压器的体积仍然很大，所以难以制造使用这种变压器的小巧、轻薄的驱动电路。
发明内容
本发明的一个方面提供了一种集成式变压器，其通过将传输用于驱动LCD反相电路中的多个灯的功率的多个变压器集成到一个变压器结构中来减小体积。
根据本发明的一个方面，提供了一种集成式变压器，包括：变压器骨架单元，包括具有预定长度的变压器骨架主体和在变压器骨架单元的纵向上位于其中的通孔；以及铁心单元，其包括插入到变压器骨架单元的通孔中的内铁心和沿变压器骨架单元的外围表面中纵向上的一个表面形成的并电磁耦合至内铁心以形成一个磁路的外铁心。
集成式变压器还可以包括线圈单元，其包括缠绕在变压器骨架单元的外围表面周围的初级线圈和电磁耦合至初级线圈的次级线圈；以及端子单元，其包括用于将输入功率传输到初级线圈的输入端子和用于传输来自次级线圈的输出功率的输出端子。
可以在变压器骨架单元的形成外铁心的一个表面处形成端子单元的输出端子。
内铁心可以是具有一端和另一端的I形铁心，并且外铁心可以为C形铁心，其具有沿变压器骨架单元的一个表面形成的支撑部和沿相同方向在支撑部的一端和另一端处形成的并电磁耦合至I型铁心的一端和另一端的突出部。
铁心单元可以包括两个开口的方形铁心，其中的每一个都包括：具有一端和另一端的支撑部；在支撑部的一侧形成并插入到变压器骨架单元的通孔中的内突出部；以及沿与内突出部的方向相同的方向形成并沿变压器骨架单元的一个表面形成的、在支撑部的另一侧形成的外突出部，并且两个开口的方形铁心可以彼此相对，并彼此电磁耦合，从而两个铁心的内突出部可以形成内铁心，并且其外突出部和支撑部可以形成外铁心。此外，内突出部的厚度可以小于外突出部的厚度。
初级线圈可以在变压器骨架单元的外围表面的中部周围缠绕，并且多个次级线圈可以沿变压器骨架单元的纵向在缠绕有初级线圈的外围表面两侧周围缠绕。
可以在变压器骨架单元的外围表面中部形成交叉通道(crosswalk)，以平分初级线圈的匝数。
附图说明
接下来，通过参照附图的详细描述，将更加清楚地理解本发明的上述和其它方面、特征和其它优点，其中：
图1A是示出了根据现有技术的变压器的平面图。
图1B是示出了沿线a-a′截取的根据现有技术的变压器的截面图。
图2A是示出了根据本发明的示例性实施例的变压器的平面图。
图2B是示出了沿线a-a′截取的根据本发明示例性实施例的变压器的截面图。
图3A是示出了根据本发明示例性实施例的变压器的分解透视图。
图3B是示出了根据本发明的另一示例性实施例的变压器的分解透视图。
图3C是示出了根据本发明的又一示例性实施例的变压器的分解透视图。
图3D是示出了根据本发明的再一示例性实施例的变压器的分解透视图。
图4A是示出了在根据本发明的变压器和灯之间的连接的一个实例的电路图。
图4B是示出了在根据本发明的变压器和灯之间的连接的另一实例的电路图。
图5是示出了当根据本发明的变压器和灯彼此连接时每个灯的管电流的曲线图。
具体实施方式
下面，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。
图2A是示出了根据本发明的示例性实施例的变压器的平面图。图2B是示出了沿线a-a′截取的图2A所示的变压器的截面图。
参照图2A和图2B，根据本发明的示例性实施例的变压器包括变压器骨架单元B；铁心单元Co，其连接至变压器骨架单元B；线圈单元C1和C2，其缠绕在变压器骨架单元B周围；以及端子单元Ii和Io，其形成在变压器骨架单元B上。
变压器骨架单元B具有预定长度和在其中形成的通孔Bi。
铁心单元Co包括内铁心Coi和外铁心Coo。内铁心Coi被插入到变压器骨架单元B的通孔Bi中。沿在变压器骨架单元B的纵向上形成的变压器骨架单元B的一个表面来形成外铁心Coo。内铁心Coi和外铁心Coo彼此电磁耦合，以形成作为磁通路的磁路。在此，一个内铁心Coi和一个外铁心Coo彼此电磁耦合，以形成一条磁路。
线圈单元C1和C2缠绕在变压器骨架单元B的外围表面周围。线圈单元C1和C2包括初级线圈C1和多个次级线圈C2。初级线圈C1缠绕在变压器骨架单元B的外围表面中部周围。多个次级线圈C2分别缠绕在沿变压器骨架单元B的纵向的初级线圈C1附近的在外围表面的两侧周围。初级线圈C1对应于次级线圈C2，以形成一个变压器。当多个次级线圈C2分别缠绕在变压器骨架单元B的外围表面两侧周围时，两个变压器将被集成到一个变压器结构中。当对每两个次级线圈C2进行缠绕时，四个变压器将被集成到一个变压器结构中。
端子单元Ii和Io包括输入端子Ii和输出端子Io。端子单元Ii和Io还可以包括固定端或接地端Ig。输入端子Ii和输出端子Io分别形成在变压器骨架单元B的一个表面和另一表面，这两个表面彼此相对地设置。输入端子Ii将输入功率传输到初级线圈C1，第一输入端子Ii1被连接至初级线圈C1的一端，并且第二输入端子Ii2被连接至初级线圈C1的另一端。输出端子Io将根据初级线圈C1和次级线圈C2之间的匝数比设定的输出功率传输至外部。然后，输出端子Io的第一输出端子Io1被连接至其在变压器骨架单元B的一侧的外围表面周围缠绕的一个次级线圈C2的一端，以及第二输出端子Io2被连接至其在变压器骨架单元B的一侧的外围表面周围缠绕的次级线圈C2的另一端。以同样的方式，第三输出端子Io3被连接至其在变压器骨架单元B的另一侧的外围表面周围缠绕的次级线圈C2的一端，以及第四输出端子Io4被连接至其在变压器骨架单元B的另一侧的外围表面周围缠绕的次级线圈C2的另一端。
优选地，可以在变压器骨架单元B的相同外围表面处形成输出端子Io和外铁心Coo。如下表1所示，实验示出了当在相同外围表面处形成输出端子Io和外铁心Coo时，可以通过输入和输出端子Ii和Io、铁心单元Co、和线圈单元C1和C2之间的电磁作用来减小输出电流的偏差。
表1
  相同   不同
  灯1的管电流   8.2mA   6.9mA
  灯2的管电流   7.9mA   8.5mA
  灯3的管电流   7.9mA   8.0mA
  灯4的管电流   8.0mA   6.7mA
参照图1，当在相同变压器骨架单元B的相同外围表面处形成输出端子Io和外铁心Coo时，灯之间的管电流偏差为0.3mA。另一方面，当在变压器骨架单元B的彼此相对不同外围表面处形成输出端子Io和外铁心Coo时，灯之间的管电流偏差为1.8mA。
通常，当额定输出电流(灯管电流)为8mA时，用户要求的输出电流偏差为0.5mA。因此，优选地，在变压器骨架单元B的相同外围表面处形成输出端子Io和外铁心Coo。
此外，可以在其周围缠绕变压器骨架单元B的初级线圈C1的外围表面的中部形成用于均分初级线圈的匝数的交叉通道。考虑到根据初级线圈C1和次级线圈C2之间的匝数比来确定输出功率的情况，可以相同地控制每个次级线圈C2的输出功率。
图3A是示出了根据本发明的示例性实施例的变压器的分解透视图。
参照图3A，根据本发明的变压器的一个示例性实施例涉及到应用在根据本发明的变压器中的铁心单元Co的一个示例性实施例。
铁心单元Co包括两个开口的方形铁心，它们被连接以形成一个磁路。即，第一开口的方形铁心包括第一支撑部V1、第一内突出部Coi1、和第一外突出部Coo1。第一支撑部V1具有一侧和另一侧。第一内突出部Coi1形成在第一支撑部V1的一侧，并插入到变压器骨架单元B的通孔Bi中。第一外突出部Coo1沿与第一内突出部Coi1的方向相同的方向形成在第一支撑部V1的另一侧，并且第一外突出部Coo1沿在变压器骨架单元B的纵向上形成的一个表面来形成。
以相同的方式，第二开口的方形铁心包括第二支撑部V2、第二内突出部Coi2、和第二外突出部Coo2。第二支撑部V2具有一侧和另一侧。第二内突出部Coi2形成在第二支撑部V2的一侧，并插入到变压器骨架单元B的通孔Bi中。第二外突出部Coo2沿与第二内突出部Coi2的方向相同的方向形成在第二支撑部V2的另一侧，并且第二外突出部Coo2沿在变压器骨架单元B的纵向上形成的一个表面来形成。
第一和第二开口的方形铁心彼此相对，并彼此连接。第一和第二内突出部Coi1和Coi2形成一个内铁心Coi。第一和第二外突出部Coo1和Coo2以及第一和第二支撑部V1和V2形成一个外铁心Coo。
由于变压器骨架单元B、线圈单元、和端子单元的描述与参照图2A和图2B的描述相同，所以将省略对其的描述。
图3B是示出了根据本发明的另一示例性实施例的变压器的分解透视图。
参照图3B，如上图3A描述的第一和第二开口的方形铁心的内突出部Coi1和Coi2可以比外突出部Coo1和Coo2更薄。随着内突出部Coi1和Coi2厚度的增大，变压器骨架单元B的长度增长，这导致变压器体积的增大。因此，当内突出部Coi1和Coi2的厚度在对于电磁学的允许范围内减小时，可以进一步减小变压器的体积。
图3C是示出了根据本发明的又一示例性实施例的变压器的分解透视图。
详细描述了用于根据本发明的变压器的铁心单元的又一示例性实施例。
铁心单元Co包括内铁心Coi和外铁心Coo。内铁心Coi是具有预定长度的I形铁心，外铁心Coo是具有多个突出部V1和V2的C形铁心。
内铁心Coi包括一端和另一端，并被插入到变压器骨架单元B的通孔Bi中。外铁心Coo在变压器骨架单元B的外围表面中沿变压器骨架单元B的纵向上的一个表面形成。此外，外铁心Coo包括沿相同方向在其一侧和另一侧形成的突出部V1和V2。外铁心Coo的第一突出部V1电连接至内铁心Coi的一侧，并且第二突出部V2电连接至内铁心Coi的另一侧，从而形成一个磁路。在根据本发明又一实施例的上述铁心单元中，内铁心Coi短于外铁心Coo。因此，内铁心Coi的一个端面和另一端面都电连接至外铁心Coo的第一和第二突出部V1和V2的表面中与变压器骨架单元B的通孔Bi相对的表面。
图3D是示出了根据本发明的再一示例性实施例的变压器的分解透视图。
图3D示出了当图3C所示的铁心单元Co的内铁心Coi和外铁心Coo具有相同长度时，用于根据本发明的变压器的铁心单元Co的再一示例性实施例。
参照图3D，内铁心Coi具有与外铁心Coo相同的长度。在内铁心Coi的表面中，面对外铁心Coo的表面的一侧和另一侧分别电磁耦合到外铁心Coo的第一和第二突出部V1和V2的端面，从而形成一个磁路。
图4A是示出了在根据本发明的变压器和灯之间的连接的一个实例的电路图。
参照图4A，根据本发明示例性实施例的变压器可以被连接至多个灯。首先，根据初级线圈C1和多个次级线圈C2之间的匝数比，将通过输入端子Ii1和Ii2传输至初级线圈C1的输入功率转换为预先设置的输出功率。然后，通过输出端子Io1、Io2、Io3、和Io4将输出功率传输至多个灯。
当多个灯中的每一个均为长条形灯时，四个灯通过第一到第四输出端子Io1、Io2、Io3、和Io4来接收输出功率。在此，输出端子Io1和Io2被分别电连接至一个次级线圈C2的一端和另一端，并且输出端子Io3和Io4被分别电连接至另一个次级线圈C2的一端和另一端。然后，四个灯发光。
图4B是示出了在根据本发明的变压器和灯之间的连接的另一实例的电路图。
参照图4B，当多个灯中的每一个均为U形灯时，两个灯通过第一到第四输出端子Io1、Io2、Io3、和Io4来接收输出功率。这里，输出端子Io1和Io2被分别电连接至一个次级线圈C2的一端和另一端，并且输出端子Io3和Io4被分别电连接至另一个次级线圈C2的一端和另一端。然后，两个灯发光。此时，一个U形灯的一端和另一端被分别电连接至第一和第二输出端子Io1和Io2，并且另一个U形灯的一端和另一端被分别电连接至第三和第四输出端子Io3和Io4。
图5是示出了当根据本发明的变压器和灯彼此连接时灯的管电流的曲线图。
参照图5，使用四个或八个根据本发明的示例性实施例的变压器，并且灯被连接至变压器的输出端子。测量十六个灯的管电流。
如图5的曲线图所示，当考虑到在额定输出电流(灯管电流)为8mA时用户要求的输出电流偏差为0.5mA时，流入十六个灯的管电流偏差在0.5mA的偏差范围内。这意味着，即使当根据本发明示例性实施例的变压器具有将多个变压器集成到一个变压器结构中以形成一个磁路并减小变压器的体积的结构时，变压器也能精确地实现本征函数。
如上所述，将根据本发明示例性实施例的变压器的特征与根据图1A和图1B所示的现有技术的变压器的特征进行比较。
表2
  分类   现有技术   本发明
  铁心段宽度Ac(mm2)   43.5   27.0
  负荷比   35.4   37.9
  输出电流偏差(mA)   ±0.5   ±0.5
  体积(mm3)   5873   4289
  体积减小效果(％)   27.0
参照表2，根据现有技术的变压器形成两个磁路，并且铁心段具有43.5mm2的宽度；而根据本发明示例性实施例的变压器形成一个磁路，并且铁心段具有27mm2的宽度。因此，根据现有技术的变压器体积为5873mm3，而根据本发明示例性实施例的变压器为4289mm3。
因此，根据本发明示例性实施例的变压器具有与根据现有技术的变压器基本相同的电学特性。然而，根据本发明示例性实示例的变压器体积减小了大约27％。
如上所述，根据本发明的示例性实施例，将多个变压器集成到一个变压器结构中，以形成一个磁路，从而减小了变压器体积。
虽然已结合示例性实施例示出并描述了本发明，但对本领域技术人员显而易见的是，在不背离由所附权利要求限定的本发明精神和范围的情况下，可以进行修改和改变。

Claims (8)

1.一种集成式变压器，包括：
变压器骨架单元，包括具有预定长度的变压器骨架主体和在所述变压器骨架单元的纵向上位于其中的通孔；
铁心单元，包括插入到所述变压器骨架单元的所述通孔中的内铁心和形成在所述变压器骨架单元的外侧并电磁耦合至所述内铁心以形成一个磁路的外铁心，
线圈单元，包括缠绕在所述变压器骨架单元的所述外围表面周围的初级线圈和电磁耦合至所述初级线圈的多个次级线圈；以及
端子单元，包括用于将输入功率传输到所述初级线圈的多个输入端子和用于传输来自所述次级线圈的输出功率的多个输出端子，
其中，在所述变压器骨架单元处设置有所述端子单元的所述多个输出端子，所述多个输出端子沿着所述磁路临近于所述外铁心设置，以用于与所述外铁心发生电磁作用，并且至少两个所述输出端子形成在沿着所述变压器骨架单元的纵向方向上的一个表面上，以及
其中，所述端子单元的所述多个输入端子形成在与其上形成有多个所述输出端子的所述一个表面相对布置的另一表面上。
2.一种集成式变压器，包括：
变压器骨架单元，包括具有预定长度的变压器骨架主体和在所述变压器骨架单元的纵向上位于其中的通孔；
铁心单元，包括插入到所述变压器骨架单元的所述通孔中的内铁心和定位在所述变压器骨架单元的外侧并沿所述变压器骨架单元的外围表面中的纵向上的一个表面形成的并电磁耦合至所述内铁心以形成一个磁路的外铁心，
线圈单元，包括缠绕在所述变压器骨架单元的所述外围表面周围的初级线圈和电磁耦合至所述初级线圈的多个次级线圈；以及
端子单元，包括用于将输入功率传输到所述初级线圈的多个输入端子和用于传输来自所述次级线圈的输出功率的多个输出端子，
其中，沿着所述变压器骨架单元的纵向方向在所述变压器骨架单元的所述一个表面处设置有所述端子单元的所述输出端子，所述多个输出端子临近于所述外铁心设置，以用于与所述外铁心发生电磁作用，
其中，所述端子单元的所述多个输入端子形成在与所述变压器骨架单元的所述一个表面相对的表面处。
3.根据权利要求2所述的集成式变压器，其中，
所述内铁心为具有一端和另一端的I形铁心；并且
所述外铁心为C形铁心，具有沿所述变压器骨架单元的一个表面形成的支撑部和沿相同方向在所述支撑部的一端和另一端处形成的并电磁耦合至I型铁心的所述一端和另一端的突出部。
4.根据权利要求2所述的集成式变压器，其中，
铁心单元包括两个开口的方形铁心，所述开口的方形铁心中的每一个均包括：
支撑部，具有一端和另一端；
内突出部，在所述支撑部的一侧形成并插入到所述变压器骨架单元的所述通孔中；以及
外突出部，在所述支撑部的另一侧形成，沿与所述内突出部的方向相同的方向形成，并沿所述变压器骨架单元的一个表面形成，并且
所述两个开口的方形铁心彼此相对，并彼此电磁耦合，以使所述两个铁心的所述内突出部形成所述内铁心，并且其所述外突出部和所述支撑部形成所述外铁心。
5.根据权利要求4所述的集成式变压器，其中，所述内突出部的厚度小于所述外突出部的厚度。
6.根据权利要求3所述的集成式变压器，其中，
所述初级线圈缠绕在所述变压器骨架单元的所述外围表面的中部周围；并且
所述多个次级线圈沿所述变压器骨架单元的纵向缠绕在缠绕有所述初级线圈的所述外围表面的两侧周围。
7.根据权利要求6所述的集成式变压器，其中，在所述变压器骨架单元的所述外围表面的中部形成有交叉通道，以平分所述初级线圈的匝数。
8.根据权利要求2所述的集成式变压器，其中，所述多个输出端子分别电连接至多个灯。
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