KR101030578B1 - 2인1 트랜스포머 및 이를 이용한 인버터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2인1 트랜스포머(2in1 transformer) 및 이를 이용한 인버터에 관한 것으로서, 1차 코일이 권선된 2개의 1차 코일 보빈을 2차 코일이 권선된 2차 코일 보빈과 길이 방향이 평행이 되도록 2차 코일 보빈의 양측에 배치함으로써 2차 코일 보빈 내부에서 각각의 1차 코일에서 발생된 자계의 방향이 일치되도록 하여 자속충돌로 인해 발생되던 소음을 방지하고 전류 밸런싱 오차를 줄일 수 있는 2인1 트랜스포머 및 이를 이용한 인버터에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명에 따른 2인1 트랜스포머는 2개의 1차 코일 보빈과 1개의 2차 코일 보빈이 횡방향으로 서로 평행하며 상기 2차 코일 보빈이 상기 1차코일 보빈의 사이에 배치된 2인1 트랜스포머에 있어서, 상기 각 보빈의 중심축을 따라 자속코어가 배열되되 양측 단부에서 서로 연결되어 ‘日’자 형상을 띠는 것을 특징으로 한다.

2인1 트랜스포머, 백라이트유닛, 자속충돌, 보빈, 코어

Description

2인1 트랜스포머 및 이를 이용한 인버터{2in1 transformer and inverter using this transformer}

본 발명은 2인1 트랜스포머(2in1 transformer) 및 이를 이용한 인버터에 관한 것으로서, 1차 코일이 권선된 2개의 1차 코일 보빈을 2차 코일이 권선된 2차 코일 보빈과 길이 방향이 평행이 되도록 2차 코일 보빈의 양측에 배치함으로써 2차 코일 보빈 내부에서 각각의 1차 코일에서 발생된 자계의 방향이 일치되도록 하여 자속충돌로 인해 발생되던 소음을 방지하고 전류 밸런싱 오차를 줄일 수 있도록 하는 2인1 트랜스포머 및 이를 이용한 인버터에 관한 것이다.

TV 또는 모니터 등 다양한 분야에 널리 사용되고 있는 액정표시장치는 자체 발광을 하지 않고 형광램프를 광원으로 사용하는 백라이트 유닛에 의해 화상을 표시하게 된다.

그런데 최근 액정표시장치의 대형화 추세에 따라 액정표시장치에 포함되는 광원의 개수가 증가되고 있으며 그 결과 광원에 전력을 공급하기 위한 구동장치가 대형화되고 그 구성이 복잡해지는바, 구성을 단순화화고 제작 비용을 줄이기 위해 2개의 출력단자를 갖는 2인1 트랜스포머(2 in 1 transformer)를 채용한 인버터가 널리 활용되고 있다.

도 1은 종래의 2인1 트랜스포머의 구조도이며, 도 2는 도1의 트랜스포머에서의 자계의 방향을 도시한 것이다.

종래의 트랜스포머는 도 1에 나타난 바와 같이 제1 권선부(1) 및 제2 권선부(2)를 포함한다. 이때, 각각의 권선부에는 1차 코일(3) 및 2차 코일(4)이 감겨져 있으며, 제1 및 제2 권선부(1,2) 내부에는 자속코어(5)가 삽입되어 있다. 이때 도 1과 같은 종래의 2인1 트랜스포머에서는 도 2에 나타난 바와 같이 제1 권선부(1)에서 생성된 자계와 제2 권선부(2)에서 생성된 자계가 충돌하게 되는 자속충돌구간이 존재하게 되어 심한 소음이 발생되며, 이와 같은 자속충돌구간으로 인하여 두 개의 출력단자에서 출력되는 전류의 크기가 동일하지 못하게 되어 광원의 휘도가 일정하지 못하게 되는 문제점이 있었다.

또한 구조상으로 제1 권선부(1)와 제2 권선부(2)가 근접하여 배치될 수 밖에 없어서 제1 권선부(1)와 제2 권선부(2)에서 전류가 서로 반대 방향으로 흐르게 되는 소위 비동기식 타입(asynchronous type)으로 구동을 하고자 할 경우 제1 권선부(1)와 제2 권선부(2) 사이에 걸리는 고전압에 의해 스파크가 발생되어 트랜스포머가 손상되므로 비동기식 타입으로는 구동을 할 수 없는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 1차 코일이 권선된 2개의 1차 코일 보빈을 2차 코일이 권선된 2차 코일 보빈과 길이 방향이 평행이 되도록 2차 코일 보빈의 양측에 배치함으로써 자속충돌구간이 발생하는 것을 방지함과 아울러 1차 코일간의 간격을 충분히 크게 하여 1차 코일간의 전압차에 의해 발생되는 스파크를 방지함으로써 트랜스포머의 안정성을 확보하고 수명을 연장시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 2인1 트랜스포머는 2개의 1차 코일 보빈과 1개의 2차 코일 보빈이 횡방향으로 서로 평행하며 상기 2차 코일 보빈이 상기 1차코일 보빈의 사이에 배치된 2인1 트랜스포머에 있어서, 상기 각 보빈의 중심축을 따라 자속코어가 배열되되 양측 단부에서 서로 연결되어 ‘日’자 형상을 띠는 것을 특징으로 한다.

상기 1차 코일과 2차 코일은 내부자속방향이 서로 반대 방향이 되도록 권선된 것이 바람직하며, 상기 2개의 1차 코일 보빈에 감겨진 1차 코일의 권선수는 동일한 것이 바람직하다.

상기 자속코어는 ‘E'자 형상의 구조체가 맞닿아 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 인버터는 2개의 1차 코일 보빈과 1개의 2차 코일 보빈이 횡방향으로 서로 평행하며 상기 2차 코일 보빈이 상기 1차코일 보빈의 사이에 배치되고, 상기 각 보빈의 중심축을 따라 자속코어가 배열되되 양측 단부에서 서로 연결되어 '日'자 형상을 띠는 2인1 트랜스포머와, 복수의 제1극 단자에 전원을 공급하는 제1 메인트랜스포머와 복수의 제2극 단자에 전원을 공급하는 제2 메인트랜스포머를 포함하는 인버터로서, 상기 2인1 트랜스포머가 상기 제1 메인트랜스포머의 출력측과 2개의 상기 제1극 단자 사이에 연결되되, 상기 각 2인1 트랜스포머의 2차 코일은 서로 직렬로 연결되어 폐회로를 구성하며, 상기 각 2인1 트랜스포머의 1차 코일은 일단이 상기 제1극 단자와 연결되며 타단은 제1 메인트랜스포머와 연결된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 인버터는 상기 제1 및 제2 메인트랜스포머는 2개의 출력측 코일을 포함하되 상기 2개의 출력측 코일은 일단이 공통으로 접지되어 있으며, 상기 복수의 제2극 단자는 상기 제2 트랜스포머의 2개의 출력측 코일의 타단에 교호적으로 연결되며, 상기 2인1 트랜스포머의 2개의 1차 코일은 상기 제1 메인 트랜스포머의 2개의 출력측 코일의 타단에 각각 연결된 것을 특징으로 할 수도 있다.

본 발명에 따른 2인1 트랜스포머에 의하면 1차 코일이 권선된 2개의 제1 보빈이 2차 코일이 권선된 제2 보빈과 길이 방향이 평행이 되도록 제2 보빈의 양측에 배치되므로 제2 보빈 내부에서 각각의 1차 코일에서 발생된 자계의 방향이 일치되 므로 자속충돌구간이 발생하지 않게 되어 2인1 트랜스포머에서 발생되는 소음을 감소시킬 수 있게 됨과 아울러 자속충돌로 인해 발생되었던 전류 밸런싱 오차를 줄일 수 있게 된다.

나아가 1차 코일이 2차 코일의 양측에 배치되는 구조상 종래의 2인1 트랜스포머에 비하여 1차 코일간의 거리가 커지게 되므로 1차 코일간의 전압차에 의해 발생되던 스파크를 방지할 수 있게 된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 2인1 트랜스포머(2in1 transformer)의 구조도이며, 도 4는 2인1 트랜스포머에 포함된 ‘E'자형 구조체, 즉‘E'자형 자속코어의 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 2인1 트랜스포머(30)는 코일이 감기게 되는 3개의 보빈을 포함한다.

3개의 보빈은 2차 코일(14)이 감기는 2차 코일 보빈(12) 및 2차 코일 보빈(12)의 양측에 배치되며 1차 코일(13)이 감기는 2개의 1차 코일 보빈(11)으로 구성되며, 1차(13) 및 2차 코일(14)은 입출력 단자(15)와 연결된다. 이때 1차 코일 보빈(11)에 감기는 1차 코일(13)의 권선수는 서로 동일한 것이 바람직하다. 2개의 1차 코일 보빈(11) 및 1개의 2차 코일 보빈(12)은 도 3에 도시된 바와 같이 길이방 향이 서로 평행하도록, 즉 각 코일 보빈(11,12)이 횡방향이 서로 평행하도록 배치된다.

자속코어(20)는 도 4에 도시된 바와 같이 베이스부(21) 및 베이스부(21)와 일체로 형성되어 있는 3개의 자로형성부(22)를 포함한다.

자로형성부(22)는 보빈의 중심축을 따라 삽입되어 자로를 형성하는 부분으로서, 각 보빈(11,12)에는 자로형성부(22)가 삽입될 수 있도록 중공부가 형성되어 있다. 자로형성부(22) 중에서 베이스부(21)의 양단에 형성된 자로형성부(22)는 1차 코일 보빈(11)에 삽입되며, 베이스부(21)의 중앙부에 형성된 자로설치부는 2차 코일 보빈(12)에 삽입된다. 이때 2개의 자속코어(20)가 보빈의 상측 및 하측에 설치되므로 보빈(11,12)의 내부의 중앙부에서는 2개 자속코어(20)의 단부인 자로형성부(22)가 서로 맞닿아 ‘日’자 형상의 자로를 형성하게 된다.

이때, 1차 코일(13)과 2차 코일(14) 코일은 코일의 내부에 형성되는 자속의 방향(이하 ‘내부자속방향’이라 함)이 서로 반대가 되도록 권선된다. 그 결과 2차 코일(14) 내부에서는 자계가 일방향을 따라 형성되므로 자속충돌구간이 발생하지 않게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 2인1 트랜스포머(30)에서의 자계의 방향을 도시한 것으로서, 2개의 ‘E’자형 자속코어(20)가 접촉되어 형성된 2개의 루프를 따라 자계가 형성된 상태를 도시하고 있다. 도 5에 도시된 바와 같이 2차 코일(14), 즉 2차 코일 보빈(12)의 내부에서는 각 루프를 따라 형성된 자계가 동일한 방향을 갖게 되는바 본 발명에 따른 2인1 트랜스포머(30)에서는 자속충돌구간이 발생되지 않아 종 래의 자속 충돌로 인한 소음을 감소시킬 수 있게 되며, 자속 충돌로 인한 전류 밸런싱 오차를 줄일 수 있게 된다.

이하에서는 상기에서 설명한 2인1 트랜스포머(30)를 포함하는 인버터에 대하여 설명하도록 한다.

도 6은 본 발명 따른 2인1 트랜스포머(30)를 포함하는 인버터의 제1 실시예를 도시한 것으로서, 소위 동기식 타입(synchronous type)의 구동 방식을 도시한 것이다.

인버터는 도 6에 도시된 바와 같이 복수의 2인1 트랜스포머(30)와 제 1 및 제 2 메인트랜스포머(main transformer)(31, 32)를 포함한다.

제1 및 제2 메인트랜스포머(31,32)는 외부로부터 공급되는 교류전력의 레벨을 변화시키기 위한 통상의 트랜스포머로서, 입력측 코일(33)과 출력측 코일(34)을 포함하는데, 출력측 코일(34)은 도 6에 도시된 바와 같이 제1 출력측 코일(35) 및 제2 출력측 코일(36)을 직렬로 연결하여 구성할 수도 있다.

로드(40)는 인버터로부터 공급되는 에너지를 소비하는 것으로서, 냉음극 형광램프, 외부전극 형광램프 등 기타 램프일 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.

로드(40)와 트랜스포머간의 연결 상태를 살펴보면, 각 로드(40)의 제2극 단자(38)는 제2 메인트랜스포머(32)의 출력측 코일(34)과 연결되며, 제1극 단자(37)는 2인1 트랜스포머(30)와 연결된다.

이때 각 2인1 트랜스포머(30)는 2개의 1차 코일(13)과 1개의 2차 코일(14)을 포함하는데, 각 1차 코일(13)의 일단은 제1 메인트랜스포머(31)의 출력측 코일(34)에 연결되며 타단은 로드(40)의 제1극 단자(37)와 연결된다. 2인1 트랜스포머(30)의 2차 코일(14)은 서로 직렬로 연결되어 폐회로를 형성한다.

이때, 제1 메인트랜스포머(31)는 2인1 트랜스포머(30)의 1차 코일(13)에 역전류를 인가하며, 제2 메인트랜스포머(32)는 로드(40)에 정전류를 인가한다. 이때 역전류란 메인트랜스포머(31,32)를 기준으로 일방향으로 흐르는 전류를 의미하며, 정전류란 그 반대 방향으로 흐르는 전류를 의미하며, 이는 이하에서도 동일하다.

상기에서 설명한 바와 같이 각 2인1 트랜스포머(30)의 2차 코일(14)은 서로 직렬로 연결되어 있으므로 각 2인1 트랜스포머(30)의 2차 코일(14)에는 동일한 크기의 전류가 흐른다. 이때 각 2인1 트랜스포머(30)의 1차 코일(13)에 흐르는 전류의 크기는 2인1 트랜스포머(30)의 1차 코일(13)과 2차 코일(14)간의 권선비에 따라 결정되므로 각 2인1 트랜스포머(30)들의 1차 코일(13)과 2차 코일(14)간의 권선비를 동일하게 형성하면 각 2인1 트랜스포머(30)의 1차 코일(13)에는 동일한 크기의 전류가 흐르게 되고, 그 결과 각 로드(40)에는 동일한 크기의 전류가 공급된다.

이와 같은 구성을 갖는 인버터에서는 1개의 2인1 트랜스포머(30)에 의해 2개의 로드(40)에 전류가 공급되는바 로드(40)를 구동하기 위한 트랜스포머의 개수를 줄일 수 있게 되어 인버터의 회로 구성이 간단해진다.

도 7은 본 발명 따른 2인1 트랜스포머(30)를 포함하는 인버터의 제2 실시예를 도시한 것으로서, 소위 비동기식 타입(asynchronous type)의 구동 방식을 도시 한 것이다.

도 7에 도시된 바와 같이 각 로드(40)의 제2극 단자(38)는 제2 메인트랜스포머(32)에 연결되며, 제1극 단자(37)는 2인1 트랜스포머(30)와 연결된다.

이때, 제1 및 제2 메인트랜스포머(32)에 포함된 제1 출력측 코일(35)과 제2 출력측 코일(36)은 도 7에 도시된 바와 같이 일단이 공통으로 접지되어 있으며 A단자와 B단자로 출력되는 전류는 방향이 서로 반대가 된다. 따라서 제2 메인트랜스포머(32)의 A단자 정전류가 출력되는 경우 B단자에서는 역전류가 출력된다. 제1 메인트랜스포머(31)의 경우에는 A단자에서 역전류가 출력되고 B단자에서는 정전류가 출력된다.

다수의 로드(40)의 제2극 단자(38)는 제2 메인트랜스포머(32)와 연결되는데, 복수의 제2극 단자(38)는 제2 메인트랜스포머(32)의 A단자와 B단자에 교호적으로 연결된다. 예를 들어, A단자가 홀수번째 로드(40)와 연결되도록 구성하는 경우에는 B단자는 짝수번째 로드(40)와 연결된다.

제1 메인트랜스포머(31)의 A단자는 각 2인1 트랜스포머(30)의 제1 1차코일(16)에 연결되며, B단자는 제2 1차 코일(17)에 연결된다. 2인1 트랜스포머(30)의 2차 코일(14)은 도 6의 경우와 마찬가지로 서로 직렬로 연결되어 폐회로를 형성한다.

이때 본 발명에 따른 2인1 트랜스포머(30)에서는 도 3에 나타난 바와 같이 1차 코일(13)이 이격되어 있으므로 비동기식 타입으로 구동을 하는 경우에도 1차 코일(13)간의 전압차로 인해 스파크가 발생되어 트랜스포머가 손상되던 종래의 문제 점을 해결할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 2인1 트랜스포머의 구조도.

도 2는 도1의 트랜스포머에서의 자계의 방향을 도시한 개념도.

도 3은 본 발명에 따른 2인1 트랜스포머의 구조도.

도 4는 본 발명에 사용된 자속코어의 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 2인1 트랜스포머에서의 자계의 방향을 도시한 개념도.

도 6은 본 발명 따른 인버터의 구성도.

도 7은 본 발명 따른 인버터의 구성도.

<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>

11 : 제1 보빈 12 : 제2 보빈

13 : 1차 코일 14 : 2차 코일

15 : 입출력 단자 16 : 제1 1차 코일

17 : 제2 1차 코일 20 : 자속코어

21 : 베이스부 22 : 자로형성부

30 : 2인1 트랜스포머 31 : 제1 메인트랜스포머

32 : 제2 메인트랜스포머 33 : 입력측 코일

34 : 출력측 코일 35 : 제1 출력측 코일

36 : 제2 출력측 코일 37 : 제1극 단자

38 : 제2극 단자

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 2개의 1차 코일 보빈과 1개의 2차 코일 보빈이 횡방향으로 서로 평행하며 상기 2차 코일 보빈이 상기 1차코일 보빈의 사이에 배치되고, 상기 각 보빈의 중심축을 따라 자속코어가 배열되되 양측 단부에서 서로 연결되어 ‘日’자 형상을 띠는 2인1 트랜스포머와,

   복수의 제1극 단자에 전원을 공급하는 제1 메인트랜스포머와 복수의 제2극 단자에 전원을 공급하는 제2 메인트랜스포머를 포함하는 인버터로서,

   상기 2인1 트랜스포머가 상기 제1 메인트랜스포머의 출력측과 2개의 상기 제1극 단자 사이에 연결되되,

   상기 각 2인1 트랜스포머의 2차 코일은 서로 직렬로 연결되어 폐회로를 구성하며, 상기 각 2인1 트랜스포머의 1차 코일은 일단이 상기 제1극 단자와 연결되며 타단은 제1 메인트랜스포머와 연결된 것을 특징으로 하는 인버터.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 메인트랜스포머는 2개의 출력측 코일을 포함하되 상기 2개의 출력측 코일은 일단이 공통으로 접지되어 있으며,

   상기 복수의 제2극 단자는 상기 제2 트랜스포머의 2개의 출력측 코일의 타단에 교호적으로 연결되며,

   상기 2인1 트랜스포머의 2개의 1차 코일은 상기 제1 메인 트랜스포머의 2개의 출력측 코일 타단에 각각 연결된 것을 특징으로 하는 인버터.

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