KR101121645B1 - 평면형 트랜스포머 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판에 형성된 도전체의 일부가 제거되어 발열이 개선된 평면형 트랜스포머에 관한 것으로, 서로 전자기 결합되는 한쌍의 코어를 갖는 코어부와, 상기 한쌍의 코어 사이에 배치되는 적어도 하나의 기판을 갖는 기판부와, 상기 적어도 하나의 기판에 형성되어 조정 가능한 폭을 구비한 도전체를 갖는 패턴부와, 상기 패턴부의 도전체의 폭을 가변하는 비도전체를 갖는 개방부를 갖는 평면형 트랜스포머를 제공하여, 기판에 형성된 도전체의 일부가 제거되어 발열이 개선될 수 있는 효과가 있다.

Description

평면형 트랜스포머{PLANAR TRANSFORMER}
본 발명은 평면형 트랜스포머에 관한 것으로 보다 상세하게는 기판에 형성된 도전체의 일부가 제거되어 발열이 개선된 평면형 트랜스포머에 관한 것이다.
최근 들어, 각종 전자 기기의 슬림화 추세에 따라 전원 공급 장치 또한 슬림화가 요구되고 있다.
전원 공급 장치는 기본적으로 전력단을 높은 주파수로 구동함으로써 슬림화를 이룰 수 있으나, 자기 소자 및 커패시터에 의하여 슬림화가 제한되는 경우가 많다.
이에 따라, 최근에는 슬림화된 전원 공급 장치에 적합한 낮은 높이 또는 작은 지름을 갖는 커패시터의 개발로 인하여 슬림화에 점점 다가서고 있다.
또한, 자기소자의 대표적인 소자인 트랜스포머의 경우 일반적으로 회로가 인쇄된 다층 기판을 적층하여 자기 소자의 권선을 구현함으로써 자기 소자의 슬림화를 이룰 수 있다.
이러한 평면형 트랜스포머는 각 기판에 형성된 패턴이 일반적인 트랜스포머의 코일을 대체하여 전류의 경로를 형성할 수 있다.
그러나, 상술한 패턴에 전류가 흐르면 열이 발생하고, 이러한 패턴이 형성된 복수의 기판이 적층되어 패턴에서 발생하는 열이 사용자의 요구하는 적정치를 넘어서는 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 기판에 형성된 도전체의 일부가 제거되어 발열이 개선된 평면형 트랜스포머를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면은 서로 전자기 결합되는 한쌍의 코어를 갖는 코어부와, 상기 한쌍의 코어 사이에 배치되는 적어도 하나의 기판을 갖는 기판부와, 상기 적어도 하나의 기판에 형성되어 조정 가능한 폭을 구비한 도전체를 갖는 패턴부와, 상기 패턴부의 도전체의 폭을 가변하는 비도전체를 갖는 개방부를 갖는 평면형 트랜스포머를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 기판부의 적어도 하나의 기판은 상기 코어부가 결합되는 관통공을 가질 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 패턴부는 적어도 하나의 기판의 상기 관통공을 중심으로 상기 기판의 둘레를 따라 형성될 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 패턴부는 상기 관통공을 중심으로 상기 기판의 둘레를 따라 나선으로 형성될 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 기판부는 적층된 제1 및 제2 기판을 구비하고, 상기 패턴부는 상기 제1 기판에 형성된 일차 도전체와 상기 제2 기판에 형성된 이차 도전체를 구비하며, 상기 일차 도전체와 상기 이차 도전체는 사전에 설정된 권선비를 형성할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 개방부는 상기 코어부와 상기 패턴부가 겹쳐지는 부분에 형성된 제1 개방부를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 개방부는 상기 패턴부가 개방된 부분에 형성된 제2 개방부를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제1 개방부와 상기 제2 개방부는 서로 연결될 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 개방부는 상기 패턴부의 도전체 내에 형성될 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 기판부는 적어도 하나의 그라운드 기판을 더 포함하고, 상기 그라운드 기판은 기판의 일면에 도전체로 형성되는 그라운드 패턴을 구비하고, 상기 그라운드 패턴은 상기 적어도 하나의 기판에 형성된 상기 패턴부의 접지단과 전기적으로 연결될 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면은 서로 전자기 결합되는 한쌍의 코어를 갖는 코어부와, 상기 한쌍의 코어 사이에 배치되는 적어도 하나의 기판을 갖는 기판부와, 상기 적어도 하나의 기판에 형성되는 도전체를 갖는 패턴부와, 상기 패턴부의 도전체의 일부가 제거된 개방부를 포함하는 평면형 트랜스포머를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 기판에 형성된 도전체의 일부가 제거되어 발열이 개선될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태를 나타내는 개락적인 구성도.
도 2는 본 발명의 패턴부 및 개방부의 일 실시형태를 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 패턴부 및 개방부의 다른 일 실시형태를 나타내는 구성도.
도 4는 도 4는 종래의 평명형 트랜스포머가 실장된 회로 기판과 본 발명의 평면형 트랜스포머가 실장된 회로 기판에서 발생되는 열을 촬상한 화면.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시형태를 나타내는 개략적인 구성도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태를 나타내는 개락적인 구성도.이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 평면형 트랜스포머(100)는 코어부(110), 기판부(120), 패턴부(130) 및 개방부(141,142)를 포함할 수 있다.
코어부(110)는 서로 전자기 결합하는 한쌍의 코어(111,112)로 구성될 수 있다.
한쌍의 코어(111,112)는 서로 전자기 결합되는 레그(leg)를 각각 포함할 수 있다.
한쌍의 코어(111,112)는 도시된 바와 같이 EE코어일 수 있으나, EI코어, UU코어, UI코어 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.
도시된 바와 같이 한쌍의 코어(111,112)는 각각 제1 내지 제3 레그(111a,112a,111b,112b,111c,112c)를 구비하여 제1 내지 제3 레그(111a,112a,111b,112b,111c,112c)의 결합을 통해 서로 전자기 결합될 수 있다.
한쌍의 코어(111,112) 사이에는 기판부(120)가 구비될 수 있다.
기판부(120)는 적어도 하나의 기판을 포함할 수 있고, 더하여 복수의 기판을 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 기판부(120)의 적어도 하나의 기판을 포함할 수 있고, 더하여 복수의 기판을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 기판은 적층될 수 있고, 각 복수의 기판에는 한쌍의 코어(111,112)의 레그가 삽입될 수 있는 관통공(H)이 형성될 수 있다.
바람직하게는 상기 복수의 기판은 표면에 회로가 인쇄될 수 있는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board;PCB)으로 구성될 수 있다.
상기 복수의 기판에는 각각 패턴부(130)가 형성될 수 있다.
패턴부(130)는 복수의 기판 각각에 형성될 수 있다.
이러한, 패턴부(130)는 전류가 흐를 수 있는 도전체로 구성될 수 있으며, 상기 도전체는 조정 가능한 폭을 가질 수 있다.
상술한 패턴부(130)는 일반적인 트랜스포머에서 일이차 권선비를 형성하는 코일의 역할을 할 수 있다.
예를 들어, 기판부(120)가 제1 기판(121)과 제2 기판(122)을 구비하는 경우, 패턴부(130)의 일차 도전체(131)은 제1 기판(121)에 형성되고, 패턴부(130)의 이차 도전체(132)는 제2 기판(122)에 형성되어 일차 도전체(131)와 이차 도전체(132)는 사전에 설정된 권선비를 형성할 수 있다.
이를 위해, 일차 및 이차 도전체(131,132)는 기판의 둘레를 따라 형성될 수 있으며, 원하는 권선 수를 갖기 위해 관통공(H)을 중심으로 나선으로 형성될 수 있다.
권선 수가 많이 필요한 경우 일차 및 이차 도전체(131,132)는 복수의 기판에 각각 형성되고 각 기판의 일차 도전체(131) 또는 이차 도전체(132) 끼리 비아홀을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
개방부(141,142)는 패턴부(130)에 형성될 수 있다.
즉, 개방부(141,142)는 패턴부(130)의 도전체 폭을 가변할 수 있는 비도전체로 형성될 수 있고, 폭을 가변하기 위해 패턴부(130)의 도전체의 일부가 제거됨으로써 형성될 수 있으며, 공정상 에칭(etching)에 의해 형성될 수 있다.
개방부(141,142)는 패턴부(130)의 도전체 각각에 형성될 수 있다.
일반적으로, 패턴부(130)의 도전체에는 전류가 흐르므로, 개방부(141,142)에 의해 전류가 흐르는 면적이 줄어들어 전류의 제한에 의해 발열이 심화될 수 있을 것으로 생각할 수 있으나, 도전체에 전하가 흐르면 일정 시간 후에 표면에 전하가 집중되는 표면 효과를 고려하면 도전체의 일부가 제거됨으로써 도전체 간의 전하 충돌을 억제할 수 있어 발열을 저감시킬 수 있다.
개방부(141,142)는 패턴부(130)의 도전체에 제1 개방부(141) 및 제2 개방부(142)로 구현될 수 있다.
제1 개방부(141)는 코어부(110)와 패턴부(130)의 겹치는 부분에 형성될 수 있고, 제2 개방부(142)는 코어부(110)와 패턴부(130)가 겹쳐지지 않고 패턴부(130)의 도전체가 개방되는 부분에 형성될 수 있다.
제1 개방부(141)와 제2 개방부(142)는 물리적으로 연결될 수 있다.
제1 개방부(141)는 코어부(110)의 플럭스에 의해 발생되는 열을 고려하여 코어부(110)와 패턴부(130)가 겹쳐지는 부분에 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 패턴부 및 개방부의 일 실시형태를 나타내는 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 기판부(120) 상에 형성된 패턴부(141,142)는 관통공(H)을 중심으로 나선형으로 형성될 수 있다.
패턴부(130)에 형성된 개방부(141,142)는 패턴부(130)의 도전체 일부가 제거되어 형성될 수 있으며, 도전체의 형상을 따라 직선으로 형성될 수 있다.
더하여, 패턴부(130)와 코어부(110)가 겹쳐질 수 있는 부분에 제1 개방부(141)가 형성될 수 있고, 패턴부(130)의 도전체가 개방되는 부분에 제2 개방부(142)가 형성될 수 있다. 도전체의 일단 및 타단에는 다른 기판에 형성된 도전체와의 전기적인 연결을 위해 비아홀(B)이 구비될 수 있다.
도 3은 본 발명의 패턴부 및 개방부의 다른 일 실시형태를 나타내는 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시형태에 따르면, 기판부(220) 상에 형성된 패턴부(230)는 기판부(220)의 둘레를 따라 형성될 수 있다.
패턴부(230)에 형성된 개방부(240)는 패턴부(230)의 도전체 일부가 제거되어 형성될 수 있으며, 도전체의 형상을 따라 직선으로 형성될 수 있다.
더하여, 패턴부(230)와 코어부(210)가 겹쳐질 수 있는 부분에 제1 개방부(241)가 형성될 수 있고, 패턴부(230)의 도전체가 개방되는 부분에 제2 개방부(242)가 형성될 수 있다
마찬가지로, 도전체의 일단 및 타단에는 다른 기판에 형성된 도전체와의 전기적인 연결을 위해 비아홀(B)이 구비될 수 있다.
도 4는 종래의 평명형 트랜스포머가 실장된 회로 기판과 본 발명의 평면형 트랜스포머가 실장된 회로 기판에서 발생되는 열을 촬상한 화면이다.
도 4를 참조하면, 종래의 평면형 트랜스포머(A)에서 발생되는 열을 비교하면 본 발명에 따른 평면형 트랜스포머(A`)는 패턴부의 도전체를 일부 제거한 개방부를 형성하여 발열이 저감되는 것을 볼 수 있다.
특히 코어부와 패턴부가 겹쳐지는 부분에서 발열 차이가 확연한 것을 볼 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시형태를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 평면형 트랜스포머(200)는 그라운드 기판(221)을 더 포함할 수 있다. 그라운드 기판(221)은 적층되는 복수의 기판(220)의 사이 또는 최상층 또는 최하층에 구비될 수 있다.
그라운드 기판(221)의 기판 일면에는 도전체로 형성되는 그라운드 패턴(233)이 형성될 수 있고, 그라운드 패턴(233)는 패턴부(230)의 접지단과 전기적으로 연결되어 패턴부(230)에 전류가 흐르면서 발생되는 열을 그라운드 기판(221)의 일면에 넓은 면적으로 형성된 그라운드 패턴(233)으로 방출하여 평판형 트랜스포머(200)의 발열을 더 저감시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 패턴의 도전체 일부가 제거되어 패턴에 전류가 흐르는 본연의 기능을 유지하면서 도전체에 전류가 흐르면서 발생하는 발열 면적을 감소시키고, 더하여 그라운드 패턴을 갖는 그라운드 기판을 채용하여 트랜스포머의 온도 특성을 소비자가 요구하는 기준에 적합하도록 유지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100,200...평면형 트랜스포머 110,210...코어부
120,220...기판부 130,230...패턴부
141,142,241,242...개방부 221...그라운드 기판
233...그라운드 패턴

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  11. 서로 전자기 결합되는 한쌍의 코어를 갖는 코어부;
    상기 한쌍의 코어 사이에 배치되는 적어도 하나의 기판을 갖는 기판부;
    상기 적어도 하나의 기판에 형성되는 도전체를 갖는 패턴부; 및
    상기 패턴부의 도전체의 일부가 제거된 개방부
    를 갖는 평면형 트랜스포머.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기판부의 적어도 하나의 기판은 상기 코어부가 결합되는 관통공을 갖는 것을 특징으로 하는 평면형 트랜스포머.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 패턴부는 적어도 하나의 기판의 상기 관통공을 중심으로 상기 기판의 둘레를 따라 형성되는 것을 특징으로 평면형 트랜스포머.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 패턴부는 상기 관통공을 중심으로 상기 기판의 둘레를 따라 나선으로 형성되는 것을 특징으로 하는 평면형 트랜스포머.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 기판부는 적층된 제1 및 제2 기판을 구비하고,
    상기 패턴부는 상기 제1 기판에 형성된 일차 도전체와 상기 제2 기판에 형성된 이차 도전체를 구비하며,
    상기 일차 도전체와 상기 이차 도전체는 사전에 설정된 권선비를 형성하는 것을 특징으로 하는 평면형 트랜스포머.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 개방부는 상기 코어부와 상기 패턴부가 겹쳐지는 부분에 형성된 제1 개방부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면형 트랜스포머.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 개방부는 상기 패턴부가 개방된 부분에 형성된 제2 개방부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면형 트랜스포머.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 개방부와 상기 제2 개방부는 서로 연결된 것을 특징으로 하는 평면형 트랜스포머.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 개방부는 상기 패턴부의 도전체 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 평면형 트랜스포머.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 기판부는 적어도 하나의 그라운드 기판을 더 포함하고,
    상기 그라운드 기판은 기판의 일면에 도전체로 형성되는 그라운드 패턴을 구비하고,
    상기 그라운드 패턴은 상기 적어도 하나의 기판에 형성된 상기 패턴부의 접지단과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 평면형 트랜스포머.
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