KR100809487B1 - 컨버터 모듈 - Google Patents

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KR100809487B1
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윤종남
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전자부품연구원
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

본 발명은 LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic) 기술로 복수의 시트에 파워 인덕터의 패턴을 형성하고, 그 파워 인덕터의 패턴이 비아 홀을 통해 상호간에 지그재그로 연결되게 복수의 시트를 적층한다.
본 발명의 컨버터 모듈에 따르면, 복수의 시트에 파워 인덕터의 패턴이 형성되어 적층되고, 적층 시트의 상부에 컨버터용 칩과, 궤환부가 실장되며, 적층 시트의 외부에는 패턴으로 형성된 파워 인덕터와 함께 상기 컨버터용 칩의 출력전압을 직류전압으로 변환하는 커패시터가 연결된다.
컨버터, LTCC, 파워 인덕터, 페라이트 시트, 모듈화,

Description

컨버터 모듈{Converter module}
도 1은 본 발명의 컨버터 모듈의 회로도,
도 2는 본 발명의 컨버터 모듈의 구성을 보인 평면도, 및
도 3a 내지 도 3m은 본 발명의 컨버터 모듈을 구성하는 각각의 시트에 형성되는 인덕터의 패턴을 보인 평면도이다.
본 발명은 직류 전압을 다른 레벨의 직류 전압으로 변환하는 직류/직류 변환용 컨버터 모듈에 관한 것이다.
보다 상세하게는 LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic) 기술을 이용하여 복수의 LTCC 시트에 파워 인덕터를 패턴으로 형성하고, 상면에 컨버터용 칩과, 저항 및 커패시터를 탑재하는 컨버터 모듈에 관한 것이다.
종래에는 직류전압을 다른 레벨의 직류전압으로 변환하는 컨버터를 제조할 경우에 컨버터용 칩 및 파워 인덕터를 비롯하여 컨버터를 구성하는 소자들을 모두 하나의 인쇄회로기판에 장착하였다.
그러나 하나의 인쇄회로기판에 컨버터를 구성하는 소자들을 장착하는 것은 컨버터의 크기가 매우 크고, 이로 인하여 컨버터를 사용하는 제품의 크기를 소형화하는데 많은 지장을 주었다.
본 발명의 목적은 LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic) 기술을 이용하여 하나의 모듈로 소형화하여 제작할 수 있는 컨버터 모듈을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 LTCC 기술을 이용하여 복수의 시트에 파워 인덕터의 패턴을 형성하여 적층하고, 적층한 시트에 컨버터용 칩과, 파워 인덕터를 제외한 저항 및 커패시터의 소자를 실장하여 하나의 모듈로 제작하는 컨버터 모듈을 제공하는데 있다.
이러한 목적을 가지는 본 발명의 컨버터 모듈은, LTCC 기술로 복수의 시트에 파워 인덕터의 패턴을 형성하고, 그 파워 인덕터의 패턴이 비아 홀을 통해 상호간에 지그재그로 연결되게 복수의 시트를 적층한다.
그리고 적층한 복수의 시트의 상면에 컨버터용 칩과, 저항 및 커패시터의 소자를 실장한다.
그러므로 본 발명의 컨버터 모듈은, 복수의 시트에 파워 인덕터의 패턴이 형성되어 적층되는 적층 시트와, 상기 적층 시트의 상부에 실장되는 컨버터용 칩과, 상기 적층 시트의 상부에 실장되는 궤환부과, 상기 적층 시트의 외부에서 연결되고, 상기 패턴으로 형성된 파워 인덕터와 함께 상기 컨버터용 칩의 출력전압을 직류전압으로 변환하는 커패시터로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 컨버터 모듈은, 제 1 내지 제 13 층의 시트로 이루어지고, 상기 제 3 내지 제 11 층의 시트에 상기 파워 인덕터의 패턴이 형성되며, 제 2 층 및 제 12 층의 시트에 접지 패턴이 형성되며, 제 1 층의 시트에 상기 컨버터용 칩 및 궤환부를 실장하기 위한 패턴이 형성되며, 제 13 층의 시트에는 상기 컨버터 모듈을 외부에 전기적으로 연결하기 위한 패턴이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 3 층 내지 제 11 층의 시트에는, 지그재그로 연속 연결되게 상기 파워 인덕터의 패턴이 형성되고, 상기 시트는, 페라이트 시트인 것을 특징으로 한다.
이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다. 따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.
도 1은 본 발명의 컨버터 모듈의 회로도이다. 여기서, 부호 100은 컨버터용 칩이다. 상기 컨버터용 칩(100)의 인에이블 단자(EN)에는 외부에서 인에이블 신호가 입력되고, 접지단자(GND)는 접지에 연결된다. 상기 컨버터용 칩(100)의 전원단자(VIN)에는 전원단자(Vdd)와, 접지 커패시터(C1)가 접속된다.
그리고 상기 컨버터용 칩(100)의 출력단자(LX)는 파워 인덕터(L1)를 통해 접지 커패시터(C2)에 접속되어 저역통과필터를 구성하고, 저역통과필터의 출력단자인 파워 인덕터(L1) 및 접지 커패시터(C2)의 접속점에서 직류-직류 변환한 전압이 출력되게 구성된다.
또한 상기 파워 인덕터(L1) 및 접지 커패시터(C2)의 접속점에 저항(R1, R2)이 직렬 접속되고, 저항(R1)에 커패시터(C3)가 병렬 접속되어 궤환부가 구성되며, 그 궤환부의 궤환단자인 상기 저항(R1, R2) 및 커패시터(C3)의 접속점이 상기 컨버터용 칩(100)의 궤환단자(FB)에 접속된다.
이러한 구성을 가지는 본 발명의 컨버터 모듈은 전원단자(Vdd)에 동작전원이 인가된 상태에서 그 동작전원이 접지 커패시터(C1)에 의해 안정화되고, 컨버터용 칩(100)의 전원단자(Vin)에 공급되어 컨버터용 칩(100)이 동작하게 된다.
이와 같은 상태에서 컨버터용 칩(100)의 인에이블 단자(EN)로 인에이블 신호가 인가될 경우에 컨버터용 칩(100)이 인에이블되어 정상으로 동작하게 된다. 즉, 컨버터용 칩(100)에 내장되어 있는 발진기가 발진하여 발진신호를 발생하고, 발생한 발진신호를 승압하여 출력단자(LX)로 출력하게 된다.
상기 출력단자(LX)로 출력하는 신호는 파워 인덕터(L1) 및 접지 커패시 터(C2)로 이루어지는 저역통과필터에 의해 직류전압으로 변환되어 출력된다.
그리고 상기 저역통과필터의 출력전압이 저항(R1, R2)에 의해 분할되고, 그 분할된 전압이 컨버터용 칩(100)의 궤환단자(FB)로 궤환되는 것으로서 컨버터용 칩(100)은 궤환단자(FB)로 궤환되는 전압에 따라 상기 출력단자(LX)로 출력하는 전압의 레벨을 조절하여 파워 인덕터(L1) 및 접지 커패시터(C2)로 이루어지는 저역통과필터에서 일정한 레벨의 직류전압이 출력되게 한다.
도 2는 본 발명의 컨버터 모듈의 구성을 보인 평면도이다. 여기서, 부호 200은 복수의 시트기 적층된 적층 시트이다. 상기 적층 시트(200)는 복수의 시트에 파워 인덕터(L1)의 패턴이 형성되어 적층된다.
상기 적층 시트(200)의 상면에는 상기 컨버터용 칩(100)과, 상기 저항(R1, R2) 및 커패시터(C3)가 실장되며, 적층 시트(200)의 외부에 상기 접지 커패시터(C1, C2)가 연결된다.
도 3a 내지 도 3m은 본 발명의 컨버터 모듈을 구성하는 각각의 시트에 형성되는 인덕터의 패턴을 보인 평면도이다. 도 3a 내지 도 3m을 참조하면, 본 발명은 모두 13장의 시트(310∼430)로 이루어진다. 상기 13장의 시트(310∼430)는 예를 들면, 페라이트 시트를 사용한다.
최상위층인 제 1 층의 시트(310)에는 도 3a에 도시된 바와 같이 상면에 컨버터용 칩(100), 저항(R1, R2) 및 커패시터(C3)를 실장하고, 전기적으로 연결하기 위 한 복수의 패턴(311∼316)이 형성된다. 상기 복수의 패턴(311∼315)의 사이에는 컨버터용 칩(100)이 실장되어 컨버터용 칩(100)의 인에이블 단자(EN), 접지단자(GNA), 전원단자(VIN), 출력단자(LX) 및 궤환단자(FB)가 연결된다. 상기 패턴(312, 315)의 사이에는 저항(R2)이 실장되어 연결되고, 상기 패턴(315, 316)의 사이에는 저항(R1) 및 커패시터(C3)가 실장되어 연결된다.
제 2 층의 시트(320)와, 제 12 층의 시트(420)에는 각기 접지패턴(321)(421)이 형성된다.
상기 제 2 층의 시트(320)와 상기 제 12 층의 시트(420)의 사이에 위치하는 제 3 층 내지 제 11 층의 시트(330, 340, …, 410)에는 각기 파워 인덕터(L1)의 패턴(331, 341, …, 411)이 형성되고, 그 파워 인덕터(L1)의 패턴(331, 341, …, 411)들은 비아 홀(333, 343, …, 403)을 통해 연속적으로 연결되게 한다.
여기서, 상기 제 3 층 내지 제 11 층의 시트(330, 340, …, 410)에 형성되는 파워 인덕터(L1)의 패턴(331∼411)들은 지그재그로 형성하여 상기 파워 인덕터(L1)의 패턴(331∼411)들이 지그재그로 연결되게 한다.
그리고 상기 제 11 층의 시트(410)에 형성된 패턴(411)은 비아 홀(413)을 통해 제 1 층의 시트(310)의 패턴(316)과 연결되고, 패턴(316)은 저항(R1) 및 커패시터(C3)를 통해 컨버터용 칩(100)의 궤환단자(FB)와 연결됨과 아울러 저항(R2)을 다시 통해 접지 패턴(312)과 연결된다.
최하층인 제 13 층의 시트(430)에는 인에이블 단자 패턴(431), 전원단자 패턴(433), 출력단자 패턴(435) 및 접지 패턴(437)이 형성된다. 상기 인에이블 단자 패턴(431)은 제 1 층의 시트(310)의 패턴(311)이 제 2 층 내지 제 12 층의 시트(320, 330, …, 420)에 각기 형성된 비아 홀(431-1)을 통해 연결되고, 전원단자 패턴(433)에는 제 1 층의 시트(310)의 패턴(313)이 제 2 층 내지 제 12 층의 시트(320, 330, …, 420)에 각기 형성된 비아 홀(433-1)을 통해 연결되며, 출력단자 패턴(435)에는 제 12 층의 시트(310)의 패턴(411)이 제 12 층의 시트(420)에 형성된 비아 홀(423)을 통해 연결된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 컨버터 모듈은 복수의 시트에 파워 인덕터(L1)의 패턴을 형성하여 적층하고, 적층한 시트의 상부에 컨버터용 칩과, 저항 및 커패시터를 실장하며, 접지와 연결되는 커패시터는 외부에서 연결한다.
그러므로 컨버터 모듈의 크기를 소형화하여 제작할 수 있고, 컨버터 모듈을 사용하는 제품에 적용할 경우에 제품의 크기를 소형화하여 제작할 수 있다.
한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

Claims (4)

  1. 복수의 시트에 파워 인덕터(L1)의 패턴이 형성되어 적층되는 적층 시트(200);
    상기 적층 시트(200)의 상부에 실장되어 출력단자(LX)가 상기 파워 인덕터(L1)의 일측단자에 접속되는 컨버터용 칩(100);
    상기 적층 시트(200)의 상부에 실장되고, 상기 파워 인덕터(L1)의 타측단자와 상기 컨버터용 칩(100)의 궤환단자(FB)의 사이에 병렬 접속되는 저항(R1) 및 커패시터(C3);
    상기 적층 시트(200)의 상부에 실장되고, 상기 컨버터용 칩(100)의 궤환단자(FB)와 접지의 사이에 접속되는 저항(R2);
    상기 적층 시트(200)의 외부에서 상기 컨버터용 칩(100)의 궤환단자(FB), 저항(R1) 및 커패시터(C3)의 접속점과 접지의 사이에 접속되는 커패시터(C2); 및
    상기 적층 시트(200)의 외부에서 연결되고, 상기 컨버터용 칩(100)의 전원단자(VIN) 및 접지단자(GND)의 사이에 접속되는 커패시터(C1)로 구성된 컨버터 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 적층 시트(200)는;
    제 1 내지 제 13 층의 시트로 이루어지고, 상기 제 3 내지 제 11 층의 시트에 상기 파워 인덕터(L1)의 패턴이 형성되며, 제 2 층 및 제 12 층의 시트에 접지 패턴이 형성되며, 제 1 층의 시트에 상기 컨버터용 칩(100), 저항(R1, R2) 및 커패시터(C3)를 실장하기 위한 패턴이 형성되며, 제 13 층의 시트에는 상기 컨버터 모듈(100)을 외부에 전기적으로 연결하기 위한 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 컨버터 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 3 층 내지 제 11 층의 시트에는;
    지그재그로 연속 연결되게 상기 파워 인덕터의 패턴이 형성되는 것을 특징으 로 하는 컨버터 모듈.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 시트는;
    페라이트 시트인 것을 특징으로 하는 컨버터 모듈.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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