KR100366241B1 - Transformer having thin plate of plane type - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스위치 모드 파워서플라이(Switch Mode Power Supply)의 전원부분을 소형, 경량화 할 수 있도록 하는 박막 평면 트랜스포머에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 인쇄회로기판(PCB)상에 동판을 상,하로 권선 되게 하는 한편, 다수층 또는 다수개가 되게 하고, 상,하판 E코어를 박막형으로 형성함으로써, 소형 경량화 되어 효율성이 좋고, 고전력 밀도 장비 설치를 위해 평면인 한편, 소형이고, 가동 주파수의 영역이 50KHz-1MHz 까지 광범위하게 사용할 수 있고, 무게가 가벼우며, 전자파 장애를 최소화 할 수 있는 효과가 있는 것이다.The present invention relates to a thin-film flat transformer that enables a compact and lightweight power supply portion of a switch mode power supply, and the present invention provides a copper plate wound up and down on a printed circuit board (PCB). On the other hand, by forming a plurality of layers or a plurality, and by forming the upper and lower E cores in a thin film form, small size, light weight, high efficiency, flat for high power density equipment installation, small size, the operating frequency range of 50KHz-1MHz It can be used extensively, light weight, and has the effect of minimizing electromagnetic interference.
Description
본 발명은 박막 평면 트랜스포머에 관한 것으로, 특히, 스위치 모드 파워서플라이(Switch Mode Power Supply ; 이하, "SMPS"로 약칭함)의 전원부분을 소형, 경량화 할 수 있도록 하는 박막 평면 트랜스포머에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to thin film planar transformers, and more particularly, to a thin film planar transformer that enables the power supply portion of a switch mode power supply (hereinafter, abbreviated as " SMPS ") to be compact and lightweight.
일반적으로 전자계산기, 전자교환기 및 사무자동화기기 등 전자통신기기의 직류 안정화 전원으로 SMPS가 폭넓게 이용되고 있는데, 이 SMPS는 반도체 소자의 스위치 프로세서를 이용하여 전력의 흐름을 제어함으로써, 종래의 안정화 전원에 비하여 고효율, 소형 및 경량화에 큰 장점을 갖는 안정화 전원이라 할 수 있다.In general, SMPS is widely used as a DC stabilized power supply for electronic communication devices such as electronic calculators, electronic exchangers, and office automation equipment. The SMPS is controlled by using a switch processor of a semiconductor device to control power flow. In comparison, it can be said to be a stabilized power supply having a great advantage in high efficiency, small size and light weight.
그런데 이러한 전자통신기기에 있어, 시스템 부분은 반도체 집적회로의 발전에 수반하여 급속히 소형, 경량화가 이루어지고 있는 반면에 전원부분은 기대하는 만큼의 속도로 소형, 경량화가 이루어지지 못하고 있는 실정이다.However, in such an electronic communication device, the system part is rapidly miniaturized and lightened with the development of a semiconductor integrated circuit, while the power supply part is not miniaturized and lightened at the speed as expected.
전자통신기기의 소형, 경량화라는 측면에서 볼 때 SMPS의 소형, 경량화는 상대적으로 큰 비중을 차지한다고 볼 수 있다.In terms of small size and light weight of electronic communication devices, small size and light weight of SMPS are relatively large.
SMPS는 스위치 주파수를 높여 전원부분의 소자를 소형화함으로써, 소형, 경량화를 이룰 수 있는데, 이를 위해서는 고속의 반도체 스위칭 소자의 개발이 필요로 하게 된다. 그러나 스위치 주파수를 고주파 하면 스위칭 손실, 인덕터 손실 등 전력 손실이 증대하게 되고, 고주파 스위칭에 의한 서지 노이즈 발생이 증대하게 되어, 도 7 도시와 같이 보빈권선형 트랜스포머는 일정한 부피와 무게를 지니고 있어, 소형, 경량화의 한계가 있었다.SMPS can achieve small size and light weight by increasing the switch frequency and miniaturizing the power supply element, which requires the development of a high speed semiconductor switching element. However, the high frequency of the switch frequency increases the power loss such as switching loss and inductor loss, and the surge noise generated by the high frequency switching increases. As shown in FIG. There was a limit of weight reduction.
본 발명은 상기와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 스위치 모드 파워서플라이의 전원부분을 소형, 경량화 할 수 있도록 하는 박막 평면 트랜스포머를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a thin film planar transformer capable of miniaturizing and reducing the power supply portion of a switch mode power supply.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 자기통과홀이 형성되는 원형의 판체로, 양측에 통과홀이 형성되는 동판부와, 두 개 한 쌍을 이루는 직사각의 판체로, 두 개의 단자홀이 나란히 형성되고, 각각 동판부의 양측에 동일한 수평면을 이루면서 대칭되게 형성되는 단자프레임과, 단자프레임의 어느 하나의 단자홀로부터 시작되어 동판부의 상부면에 한바퀴 또는 한바퀴 이상 권선되고, 상기 단자홀과 근접하게 되는 통과홀을 경유하여 하부면에 한바퀴 또는 한바퀴 이상 권선 되어 상기 단자홀 일 측 단자홀에 동판이 연결되는 권선기판으로 구성되는 박막 평면 트랜스포머를 제공함에 있다.The present invention is a circular plate body formed with a magnetic passage hole in order to achieve the above object, the copper plate portion is formed on both sides and a rectangular plate body forming a pair of two, two terminal holes side by side And a terminal frame which is formed symmetrically while forming the same horizontal plane on both sides of the copper plate part, and starts from any one terminal hole of the terminal frame, and is wound one or more rounds on the upper surface of the copper plate part, and close to the terminal hole. The present invention provides a thin-film plane transformer composed of a winding substrate having one or more rounds wound on the lower surface via a through-hole, in which a copper plate is connected to one terminal hole of the terminal hole.
도 1은 본 발명의 회로도,1 is a circuit diagram of the present invention,
도 2는 본 발명의 분해사시도,2 is an exploded perspective view of the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 권선PCB의 분해 사시도,3 is an exploded perspective view of a winding PCB according to the present invention;
도 4a는 도 3의 제 1권선PCB의 평면도,4A is a plan view of the first winding PCB of FIG. 3;
도 4b는 도 3의 제 1권선PCB의 저면도,4B is a bottom view of the first winding PCB of FIG. 3,
도 4c는 도 3의 제 2권선PCB의 평면도,4C is a plan view of the second winding PCB of FIG. 3;
도 4d는 도 3의 제 2권선PCB의 저면도,4D is a bottom view of the second winding PCB of FIG. 3,
도 5는 도 2의 결합단면도,5 is a cross-sectional view of the combination of FIG.
도 6은 도 2의 결합단면도,6 is a cross-sectional view of the combination of FIG.
도 7은 종래 물품의 일 측면도이다.7 is a side view of a conventional article.
*도면의주요부분에대한부호의설명** Explanation of symbols on the main parts of the drawings *
A ... 권선기판 A100 ... 1차,2차 부가권선기판A ... winding substrate A100 ... primary and secondary additional winding substrate
A200 ... 1차측권선기판 100 ... 제 1권선기판A200 ... primary winding substrate 100 ... primary winding substrate
110,210 ... 동판부 111,211 ... 자기통과홀110,210 ... copper plate 111,211 ... magnetic passage hole
112,113,212,213 ... 통과홀112,113,212,213 ... Passing holes
114,115,214,215 ... 동판114,115,214,215 ... Copper Plate
120,130,220,230 ... 단자프레임120,130,220,230 ... terminal frame
121,122,131,132,221,222,231,232 ... 단자홀121,122,131,132,221,222,231,232 ... terminal hole
200 ... 제 2권선기판 300 ... 상판 E코어200 ... Volume 2 Substrate 300 ... Top E Core
301,401 ... 돌기 400 ... 하판 E코어301,401 ... turning 400 ... bottom E core
500 ... I코어 600 ... 2차측권선500 ... I-core 600 ... Secondary winding
P ... 1차측핀P ... Primary Side Pin
다음 본 발명의 실시 예를 도면에 의거하여 구체적으로 설명하겠다.Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1 및 도 2 에는 본 발명에 따른 박막 평면 트랜스포머가 도시되어 있는데, 이 박막 평면 트랜스포머는 1차,2차 부가권선기판(A100)과, 1차측권선기판(A200)과, 상,하판 E코어(300)(400)와, I코어(500) 및 2차측권선(600)으로 구성되고, 상기 1차,2차 부가권선기판(A100)과, 1차측권선기판(A200)은 권선기판(A)으로 구성된다.1 and 2 illustrate a thin film planar transformer according to the present invention. The thin film planar transformer has a primary and secondary auxiliary winding substrate A100, a primary side winding substrate A200, and an upper and lower E core. 300, 400, an I core 500, and a secondary winding 600, wherein the primary and secondary additional winding substrates A100 and the primary winding substrate A200 are wound wires A. FIGS. It is composed of
상기 권선기판(A)은 도 3 도시와 같이 제 1권선기판(100)과, 제 2권선기판(200)으로 구성되고, 절연지로 절연되어 상,하로 중첩되는데, 상기 제 1권선기판(100)은 중심에 자기통과홀(111)이 형성되고, 이 자기통과홀(111)과 동일중심을 이루게 되는 원형의 동판부(110)가 형성되며, 이 동판부(110)의 양측에 단자프레임(120)(130)이 형성된다. 상기 단자프레임(120)의 일 측에는 단자홀(121)(122)이 나란히 형성되는데, 수직으로 관통되어 형성되고, 반대편 단자프레임(130)의 일 측에는 상기 단자홀(121)(122)과 대각선으로 위치하게 되는 단자홀(131)(132)이 형성되는데, 수직으로 관통되어 형성되며, 동판부(110)와 단자프레임(120)(130)이 경계하는 곳의 중앙에 수직으로 통과홀(112)(113)이 관통되어 형성된다. 상기 제 1권선기판(100)에는 띠형상의 동판(114)(115)이 상,하부면에 형성되는데, 상부면에는 도 4a 도시와 같이 단자홀(121)로부터 시작되어 동판부(110)의 원호를 따라 한바퀴 권선 되어 통과홀(112)에 까지 형성되고, 하부면에는 도 4b 도시와 같이 통과홀(112)에서부터 시작되어 동판부(110)의 원호를 따라 두바퀴 권선 되어 단자홀(122)에 까지 형성되는데, 상기 상부면의 동판(114)은 통과홀(113)의외곽으로 권선 되는 한편, 상기 하부면의 동판(115)은 통과홀(113)을 중심으로 내,외곽으로 권선 된다. 상기 상,하부면의 동판(114)(115)은 통과홀(112)에 충진되는 니켈 도금에 의해 전기적으로 접속된다.The winding substrate A is composed of a first winding substrate 100 and a second winding substrate 200 as shown in FIG. 3, insulated with insulating paper, and overlapping with each other up and down. A magnetic passage hole 111 is formed at the center thereof, and a circular copper plate portion 110 having the same center as the magnetic passage hole 111 is formed. The terminal frame 120 is formed at both sides of the copper plate portion 110. 130 is formed. One side of the terminal frame 120, the terminal holes 121 and 122 are formed side by side, it is formed to penetrate vertically, one side of the opposite terminal frame 130 in a diagonal with the terminal holes 121, 122 Terminal holes 131 and 132 to be positioned are formed, and are vertically penetrated, and are formed through the holes 112 perpendicular to the center of the boundary between the copper plate 110 and the terminal frame 120, 130. 113 is formed through. In the first winding substrate 100, strip-shaped copper plates 114 and 115 are formed on upper and lower surfaces, and the upper surface of the first winding substrate 100 starts from the terminal hole 121 as illustrated in FIG. 4A. Winding one circle along the circular arc to the through-hole 112, the lower surface starting from the through-hole 112 as shown in Figure 4b is wound two times along the arc of the copper plate 110 terminal hole 122 The copper plate 114 of the upper surface is wound to the outside of the through hole 113, while the copper plate 115 of the lower surface is wound to the inside and the outside of the through hole 113. The upper and lower copper plates 114 and 115 are electrically connected to each other by nickel plating filled in the passage holes 112.
상기 제 2권선기판(200)은 자기통과홀(211)이 형성되고, 이 자기통과홀(211)과 동일중심을 이루게 되는 원형의 동판부(210)가 형성되며, 이 동판부(210)의 양측에 단자프레임(220)(230)이 형성되는데, 상기 제 1권선기판(100)과 동일한 형상을 이루면서 형성되는 한편, 상기 자기통과홀(211)은 자기통과홀(111)과 동일중심을 이루게 된다. 상기 단자프레임(220)의 일 측에는 단자홀(221)(222)이 나란히 형성되는데, 수직으로 관통되어 형성되고, 반대편 단자프레임(230)의 일 측에는 상기 단자홀(221)(222)과 대각선으로 위치하게 되는 단자홀(231)(232)이 형성되는데, 수직으로 관통되어 형성되며, 동판부(210)와 단자프레임(220)(230)이 경계하는 곳의 중앙에 수직으로 통과홀(212)(213)이 관통되어 형성된다. 상기 제 2권선기판(200)에는 띠형상의 동판(214)(215)이 형성되는데, 상부면에는 도 4c 도시와 같이 단자홀(231)로부터 시작되어 동판부(210)의 원호를 따라 두바퀴 권선 되어 통과홀(213)에 까지 형성되고, 하부면에는 도 4d 도시와 같이 통과홀(213)에서부터 시작되어 동판부(210)의 원호를 따라 두바퀴 권선 되어 단자홀(232)에 까지 형성되는데, 상기 상부면의 동판(214)은 통과홀(212)의 외곽으로 권선 되는 한편, 상기 하부면의 동판(215) 역시 통과홀(212)의 외곽으로 권선 된다. 상기 상,하부면의 동판(214)(215)은 통과홀(213)에 충진되는 니켈 도금에 의해 전기적으로 접속된다.The second winding substrate 200 has a magnetic passage hole 211 is formed, the circular copper plate portion 210 is formed to be the same center as the magnetic passage hole 211, the copper plate portion 210 Terminal frames 220 and 230 are formed at both sides, and are formed while forming the same shape as the first winding substrate 100, while the magnetic passage hole 211 forms the same center as the magnetic passage hole 111. do. One side of the terminal frame 220, the terminal holes 221, 222 are formed side by side, it is formed through the vertical, one side of the opposite terminal frame 230 in a diagonal with the terminal holes (221, 222) Terminal holes 231 and 232 to be positioned are formed, and are vertically penetrated, and the through holes 212 perpendicular to the center of the boundary between the copper plate 210 and the terminal frame 220, 230. 213 is formed through. In the second winding substrate 200, strip-shaped copper plates 214 and 215 are formed, and the upper surface of the second winding substrate 200 starts from the terminal hole 231, as shown in FIG. 4C, along two circular arcs of the copper plate 210. Winding is formed to the through-hole 213, the lower surface is started from the through-hole 213 as shown in Figure 4d is wound two times along the arc of the copper plate portion 210 is formed to the terminal hole 232 The copper plate 214 of the upper surface is wound to the outside of the passage hole 212, while the copper plate 215 of the bottom surface is also wound to the outside of the passage hole 212. The upper and lower copper plates 214 and 215 are electrically connected to each other by nickel plating filled in the passage holes 213.
상기 제 1 권선기판(100)과 제 2권선기판(200)은 그 사이에 절연지가 개재되어 중첩되는데, 상기 프레임(120)(220)의 단자홀(121)(221),(122)(222)과, 프레임(130)(230)의 단자홀(131)(231),(132)(232)에 각각 단자핀이 접속됨으로써, 전기적으로 접속되고, 상기 1차,2차 부각권선기판(A100)은 상기와 같은 제 1 및 제 2권선기판(100)(200)이 중첩된 상태이고, 상기 1차측권선기판(A200)은 제 1 및 제 2권선기판(100)(200)이 중첩된 상태의 두 장을 사용하게 된다.The first winding substrate 100 and the second winding substrate 200 are overlapped with an insulating paper interposed therebetween, and the terminal holes 121, 221, 122, 222 of the frames 120, 220 are overlapped. ) And the terminal pins are connected to the terminal holes 131, 231, and 132, 232 of the frames 130, 230, respectively, to be electrically connected to the primary and secondary relief winding substrates A100. ) Is a state in which the first and second winding substrates 100 and 200 overlap each other, and the primary winding substrate A200 is in a state in which the first and second winding substrates 100 and 200 overlap. You will use two chapters.
상기에 있어, 동판(114)(115)(214)(215)은 150W급 이상 고출력에서는 인쇄회로기판의 한계가 있으므로, 나선형으로 배열하여 고주파 융착 집적하는 방법으로 한다.In the above description, the copper plates 114, 115, 214, and 215 have a limit of a printed circuit board at a high output of 150 이상 or more.
상기 상판 E코어(300)는 페라이트 코어로, 중심에 상기 1차,2차부가권선기판(A100)의 자기통과홀이 끼움 되게 하는 원형의 돌기(301)가 형성되고, 양측에 이탈됨을 방지하게 되는 펜스가 형성된다. 상기 하판 E코어(400)는 상기 상판 E코어(300)와 동일한 형상을 이루는 페라이트 코어로, 중심에 상기 1차측권선기판(A200)의 자기통과홀이 끼움 되게 하는 원형의 돌기(401)가 형성되고, 양측에 이탈됨을 방지하게 되는 펜스가 형성된다. 상기 I코어(500)는 페라이트 코어로, 상기 상,하판 E코어(300)(400)와 동일한 형상을 이루면서 형성되는데, 평판을 이루면서 형성된다. 상기 2차측권선(600)은 중앙에 수직으로 관통되는 홀(자기통과홀과 동일한 크기임)이 형성되는 원형판체가 두 개 한 쌍으로 하여 상,하에 나란히 형성되고, 일 측이 연결된다.The upper plate E core 300 is a ferrite core, and a circular protrusion 301 is formed at the center thereof so that the magnetic passage holes of the primary and secondary auxiliary winding substrates A100 may be fitted to each other. The fence is formed. The lower plate E core 400 is a ferrite core having the same shape as the upper plate E core 300, and a circular protrusion 401 is formed at the center thereof to fit a magnetic passage hole of the primary winding substrate A200. The fence is formed on both sides to prevent it from falling off. The I core 500 is a ferrite core and is formed in the same shape as the upper and lower E cores 300 and 400, and is formed while forming a flat plate. The secondary side winding 600 is formed by forming a pair of two circular plate body is formed in a vertically penetrating hole (the same size as the magnetic passage hole) in the center side by side, up and down, one side is connected.
이렇게 구성되는 본 발명은 도 5 및 도 6 도시와 같이 하판 E코어(400)에 1차측권선기판(A200)이 적층되게 하고, 그 위에 2차측권선(600)이 위치되게 하되,하부면이 1차측권선기판(A200)의 상부면에 면접되게 하며, 그 사이에 I코어(500)를 삽입하며, 2차측권선(600)의 상부면에 1차,2차부가권선기판(A100)이 위치되게 하는 동시에 그 상부면에 상판 E코어(300)가 안착되어 결합되게 하면 되는 것이다.5 and 6, the present invention configured as described above allows the primary winding substrate A200 to be stacked on the lower plate E-core 400, and the secondary winding 600 is positioned thereon, but the lower surface is 1 To be interviewed on the upper surface of the secondary winding substrate (A200), the I core 500 is inserted therebetween, so that the primary and secondary auxiliary winding substrate (A100) is located on the upper surface of the secondary winding (600). At the same time, the upper surface E core 300 is to be seated and coupled to the upper surface.
도 1을 참조하여 설명하면, 1차측권선기판(A200)은 하판 E코어(400)와 I코어(500)의 사이에 위치하며, 두 장의 권선기판(A)이 평행하게 연결된다.(핀 1 2) 2차측권선(600)은 1차측권선기판(300) 사이에 위치하며, 출력 인덕터 권선과 함께 동판에 연결된다.(핀 3 4) 출력 인턱터 권선은 I코어(500)와 상판 E코어(300) 사이에 위치하며, 2차측권선(600)과 함께 동판에 연결된다.(핀 3 5 또는 10) 1차,2차 부가권선기판(A100)은 I코어(500)와 출력 인덕터 권선 상단쪽의 상판 E코어(300) 사이에 위치하며, 부가 1차, 2차 권선 모두 동일 기판내에 권선 되었다.(1차측-핀 7 8, 2차측-핀 6 9)Referring to FIG. 1, the primary winding substrate A200 is positioned between the lower E core 400 and the I core 500, and two winding substrates A are connected in parallel. 2) The secondary winding 600 is located between the primary winding substrate 300 and is connected to the copper plate together with the output inductor winding. (Pin 3 4) The output inductor winding is an I core 500 and an upper E core ( 300, and is connected to the copper plate together with the secondary winding 600 (pin 3 5 or 10). The primary and secondary additional winding substrates A100 are the I core 500 and the upper end of the output inductor winding. Located between the top E cores of the 300, both the primary and secondary windings were wound in the same substrate (primary-pin 7 8, secondary-pin 6 9).
다시 설명하면, a)상기 하판 E코어(400)는 고주파용으로 재질은 PL-FL 또는 FM-4를 사용하게 된다.In other words, a) the lower plate E core 400 is made of PL-FL or FM-4 for the high frequency material.
b)상기 1차측권선기판(A200)은 하판 E코어(400)와 I코어(500)의 사이에 위치하며, 두 장의 권선기판(A)을 평행으로 하여 1차측핀(P)을 이용하여 연결된다.b) The primary winding substrate A200 is located between the lower plate E core 400 and the I core 500, and is connected by using the primary side pin P with two winding substrates A in parallel. do.
c)상기 두장의 1차측권선기판(A200)의 사이에 위치하며, 출력 인덕터 권선(Copper foil lead frame)과 함께 동판에 연결된다.c) positioned between the two primary side winding substrates A200 and connected to the copper plate together with an output inductor winding lead frame.
d)상기 출력 인덕터 권선으로 I코어(500)와 상판 E-코어(300)의 사이에 위치하며, 2차측권선(600)과 함께 동판으로 연결한다.d) The output inductor winding is positioned between the I core 500 and the upper plate E-core 300 and is connected to the copper plate together with the secondary side winding 600.
e)1차,2차 부가권선기판(A100)으로 I코어(500)와 출력 인덕터 상단쪽의 상판E코어(300) 사이에 위치하며, 1차, 2차 모두 동일 기판상에 권선 되어 있게 된다.e) The primary and secondary additional winding substrates A100 are located between the I core 500 and the upper plate E core 300 at the upper end of the output inductor, and both the primary and secondary windings are wound on the same substrate. .
이상과 같이 본 발명에 의하면, 인쇄회로기판(PCB)상에 동판을 상,하로 권선 되게 하는 한편, 다수층 또는 다수개가 되게 하고, 상,하판 E코어를 박막형으로 형성함으로써, 소형 경량화 되어 종전 보빈권선형 트랜스포머의 모든 문제점을 해결할 수 있는 것으로, 첫째, 효율성이 좋고, 둘째, 고전력 밀도 장비 설치를 위해 평면인 한편, 소형이고, 셋째, 가동 주파수의 영역이 50KHz-1MHz 까지 광범위하게 사용할 수 있고, 넷째, 무게가 가벼우며, 전자파 장애를 최소화 할 수 있는 효과가 있는 것이다.As described above, according to the present invention, the copper plate is wound up and down on a printed circuit board (PCB), and a plurality of layers or pieces are formed, and the upper and lower plate E cores are formed in a thin film, thereby reducing the size and weight of the conventional bobbin. It can solve all the problems of the wire-wound transformers. First, it is efficient, and secondly, it is flat for installation of high power density equipment, and it is small. Fourth, it is light in weight, and has the effect of minimizing electromagnetic interference.
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