KR101372124B1 - Transformer with PFC - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 일체형 PFC 변압기는 변압부로 동작하는 1차 코어; 상기 1차 코어의 측면에 형성되고 PFC로 동작하는 2차 코어; 및, 상기 1차 및 2차 코어의 일측에 형성되는 3차 코어;를 포함하고, 상기 1차 및 2차 코어는 상기 제3차 코어를 기준으로 마주보도록 대응되도록 형성된다.An integrated PFC transformer according to an embodiment includes a primary core operating as a transformer; A secondary core formed on the side of the primary core and operating in PFC; And a tertiary core formed on one side of the primary and secondary cores, wherein the primary and secondary cores are formed to face each other based on the tertiary core.
Description
실시예는 일체형 PFC 변압기에 관한 것이다.Embodiments relate to an integrated PFC transformer.
최근에, 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply; SMPS)를 채용한 전원 공급 장치가 주목받고 있으며, 이러한 스위칭 모드 파워 서플라이는 모스 트랜지스터(MOS FET; Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)나 바이폴라 정션 트랜지스터(BJT; Bipolar Junction Transistor)와 같은 스위칭 소자와 변압기를 사용하여 안정적으로 전원을 제공하고 있다.Recently, a power supply employing a Switching Mode Power Supply (SMPS) has attracted attention, and such a Switching Mode Power Supply is a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOS FET) or a bipolar junction transistor (MOS FET). Switching devices such as BJTs (bipolar junction transistors) and transformers are used to provide stable power.
종래의 LED 구동 회로는 50Hz 내지 60Hz의 AC 상용 전원의 고조파 규제를 만족하기 위한 역률 개선 회로(Power Factor Correction:PFC), 안전규격을 만족하기 위한 트랜스포머 및 LED 부하의 구동을 위한 정전압 또는 정전류 제어하는 LED 드라이버로 구성된다.Conventional LED driving circuits have a power factor correction circuit (PFC) for satisfying harmonic regulation of AC commercial power from 50 Hz to 60 Hz, a transformer for satisfying safety standards, and a constant voltage or constant current control for driving an LED load. It consists of an LED driver.
한편, 가전 제품 등이 경박단소의 경향으로 개발됨에 따라, 스위칭 모드 파워 서플라이도 슬림화하게 구현되도록 요구받고 있으며, 스위칭 모드 파워 서플라이를 구성하는 회로 부품 중 큰 부피를 차지하는 역률 보상 회로 및 변압기의 부피를 줄이기 위한 연구가 지속적으로 행해지고 있다.Meanwhile, as household appliances and the like have been developed in a trend of light and short, the switching mode power supply is also required to be slimmer, and the volume of power factor correction circuit and transformer that occupies a large volume among the circuit components constituting the switching mode power supply are Research to reduce this is ongoing.
실시예에 따른 일체형 PFC 변압기 및 그 제조방법은 변압기를 슬림하게 제작할 수 있으므로, 변압기를 포함하여 제작되는 전원 공급 장치를 슬림하게 제작할 수 있다.Since the integrated PFC transformer and the manufacturing method thereof according to the embodiment can manufacture the transformer slim, the power supply device including the transformer can be manufactured slim.
또한 PFC 및 트랜스포머를 하나의 부품으로 제작하므로 생산성이 향상될 수 있다.In addition, the production of PFC and transformer in one part can improve productivity.
실시예에 따른 일체형 PFC 변압기는 변압부로 동작하는 1차 코어; 상기 1차 코어의 측면에 형성되고 PFC로 동작하는 2차 코어; 및, 상기 1차 및 2차 코어의 일측에 형성되는 3차 코어;를 포함하고, 상기 1차 및 2차 코어는 상기 제3차 코어를 기준으로 마주보도록 대응되도록 형성된다.An integrated PFC transformer according to an embodiment includes a primary core operating as a transformer; A secondary core formed on the side of the primary core and operating in PFC; And a tertiary core formed on one side of the primary and secondary cores, wherein the primary and secondary cores are formed to face each other based on the tertiary core.
실시예에 따른 일체형 PFC 변압기는 변압기를 슬림하게 제작할 수 있으므로, 변압기를 포함하여 제작되는 전원 공급 장치를 슬림하게 제작할 수 있다.Since the integrated PFC transformer according to the embodiment may make the transformer slim, the power supply device including the transformer may be made slim.
또한 PFC 및 트랜스포머를 하나의 부품으로 제작하므로 생산성이 향상될 수 있다.In addition, the production of PFC and transformer in one part can improve productivity.
도 1은 발명의 실시예에 따른 LED 구동 회로의 블럭도
도 2는 발명의 실시예에 따른 LED 구동 회로도.
도 3은 발명의 실시예에 따른 보빈의 상면도.
도 4는 발명의 실시예에 따른 코어의 단면도.1 is a block diagram of an LED driving circuit according to an embodiment of the invention.
2 is a LED driving circuit diagram according to an embodiment of the invention.
3 is a top view of a bobbin according to an embodiment of the invention.
4 is a cross-sectional view of a core according to an embodiment of the invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
도 1은 발명의 실시예에 따른 LED 구동 회로의 블럭도이다.1 is a block diagram of an LED driving circuit according to an embodiment of the invention.
도 1을 참조하면, LED 구동 회로는 AC 전원(80), 정류회로(90), 일체형 PFC 변압기(100), LED 드라이버(200) 및 LED 부하(300)로 구성되어 있다.Referring to FIG. 1, the LED driving circuit includes an
정류회로(90)는, AC 전원(80)으로부터의 AC 전압을 정류하여, 일체형 PFC 변압기(100)에 공급한다. 일체형 PFC 변압기(100)는 리플전압을 포함하는 AC 전압의 역률을 개선하여, 정류된 AC 전압보다 높은 DC 전압으로 변환한다. 그리고, 일체형 PFC 변압기(100)는 DC 전압을 변환하여 부하의 직류전력으로서 출력한다.The
종래 일반적인 PFC(역률보상회로: Power Factor Correction)의 리액터와 LLC 변압기에 포함되는 1,2차측 코일은 각각 제작되므로, 제품의 소형화에 있어서 개선의 여지가 있다. 발명의 실시예에 따른 일체형 PFC 변압기(100)는 PFC의 리액터와 변압기의 1,2차측 코일이 일체형으로 형성된 것으로, PFC의 리액터와 변압기의 1,2차측 코일에 적용되는 각각의 코어 및 보빈을 하나로 통합하여 적용할 수 있다.Since the primary and secondary coils included in conventional PFC (Power Factor Correction) reactors and LLC transformers are manufactured, there is room for improvement in miniaturization of the product. In the integrated
이에 의해 변압기를 포함하여 제작되는 전원 공급 장치를 슬림하게 제작할 수 있다. 또한 PFC 및 트랜스포머를 하나의 부품으로 제작하므로 생산성이 향상될 수 있다.As a result, a power supply device including a transformer can be manufactured slim. In addition, the production of PFC and transformer in one part can improve productivity.
도 2는 발명의 실시예에 따른 LED 구동 회로도이다. 도 3은 발명의 실시예에 따른 보빈의 상면도이다. 도 4는 발명의 실시예에 따른 코어의 단면도이다.2 is an LED driving circuit diagram according to an embodiment of the invention. 3 is a top view of a bobbin according to an embodiment of the invention. 4 is a cross-sectional view of a core according to an embodiment of the invention.
도 2에 도시된 각 노드가 도 3의 보빈에 접하도록 형성되는 단자와 대응된다.Each node shown in FIG. 2 corresponds to a terminal formed to contact the bobbin of FIG. 3.
도 3 및 도 4를 참조하면, 발명의 실시예에 따른 일체형 PFC 변압기는 제1 코어(120), 제2 코어(125), 제3 코어(130) 및 보빈(110)을 포함할 수 있다.3 and 4, the integrated PFC transformer according to the embodiment of the present invention may include a
상기 보빈(110)의 일측에는 PFC가 형성될 수 있고, 타측에는 변압부가 형성될 수 있다. 도면에서 상기 PFC는 제2 코어(125)에 의해 구현될 수 있고, 변압부는 제1 코어(120)에 의해 구현될 수 있다.One side of the
상기 보빈(110)의 상면과 하면에 형성된 홀은 수직으로 중첩될 수 있다.Holes formed on the upper and lower surfaces of the
상기 보빈(110)의 상면과 하면에 대응되도록 형성된 홀을 통해 상기 제1 코어(120) 및, 제2 코어(125)의 일부가 삽입될 수 있다. A portion of the
즉, 상기 제3 코어(130)를 기준으로 상면과 하면에 상기 제1 코어(120) 및, 제2 코어(125)가 각각 마주보는 구성으로 형성될 수 있다.That is, the
상기 보빈(110)에는 상기 정류회로의 전원신호를 수신하는 1차핀(151)과 PFC 권선부(115)를 통과한 전원신호를 출력하는 2차핀(152)이 형성될 수 있고, 상기 2차핀(152)은 변압부의 전원 신호 공급부(211)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고 상기 보빈(110)의 타단에는 전원 신호 출력부(311)가 형성될 수 있다.The
전원 신호 공급부(211) 및 전원 신호 출력부(311)는 각각 인쇄회로기판과 전기적으로 연결될 수 있도록 절곡형태로 형성될 수 있고, 각각의 단자는 1차 또는 2차 코일의 일단부와 전기적으로 연결될 수 있다.The power
전원 신호 공급부(211)는 보빈(110)과 접하도록 형성되며 도전율이 높은 금속 재질로 제공되어 전원 신호를 효율적으로 원활하게 1차측 권선부(111)로 공급하도록 제공될 수 있다.The power
즉, 전원 신호 공급부(211)는 접촉핀을 통해 1차 코일의 일단부와 연결되며, 보빈(110)의 중심축에 인접하게 배치되고, 전원 신호 공급부(211)로부터 일정한 거리를 두고 전원 신호 출력부(311)가 배치될 수 있다.That is, the power
전원 신호 출력부(311)는 2차측 권선부(113)와 전기적으로 연결되어 2차측 권선부(113)에 의해 변압된 전원 신호를 출력하도록 제공될 수 있다.The power
전원 신호 출력부(311)는 도전율이 높은 금속 재질로 제공되어 2차측 권선부(113)를 통해 변압된 전원 신호를 효율적으로 원활하게 출력하도록 제공될 수 있다.The power
상기 PFC 권선부(115), 1차 권선부(111) 및 2차 권선부(113)는 등간격으로 배치된 다수의 슬릿을 구비할 수 있으며, 슬릿 사이에 코일이 권선되어 있다. 이에 의해 상기 PFC와 변압부는 전기적으로 연결될 수 있다.The
상기 보빈(110)의 재질은 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 액정폴리 에스테르(LCP), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 페놀계 수지 등을 사용할 수 있다.The
상기 보빈(110)의 몸체는 길이 방향으로 관통하는 관통공을 구비하며, 관통공으로 제3 코어(130)가 삽입될 수 있다.The body of the
상기 보빈(110)에는 제1홀(131), 제2홀(132) 및 제3홀(133)이 형성될 수 있고, 상기 홀들은 보빈(110)의 상면과 하면에 형성될 수 있다. 상기 제2홀(132)은 제1홀(131) 및 제3홀(133)에 비해 넓은 면적으로 형성될 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.The
제1홀(131)에는 상기 제2 코어(125)의 제1 사이드부(127)가 삽입될 수 있으며, 상기 제2홀(132)에는 상기 제2 코어(125)의 제2 사이드부(126) 및 제1 코어(120)의 제1 사이드부(121)가 삽입될 수 있다. 그리고 제3홀(133)에는 상기 제1 코어(120)의 제2 사이드부(122)가 삽입될 수 있다.The
상기 제1홀(131) 및 제2홀(132)이 상기 보빈(110)의 상면과 하면에 형성되고, 상기 제1 코어(120) 및 제2 코어(125)도 상기 보빈(110)의 상면과 하면에 상호 대응되도록 형성되므로, 상기 보빈(110)의 상면과 하면에 형성된 상기 제1홀(131) 및 제2홀(132)을 통해 제1 코어(120) 및 제2 코어(125)의 일부가 삽입될 수 있다.The first and
상기 제2 코어(125)의 제1 사이드부(127) 및 제2 사이드부(126)와, 제1 코어(120)의 제1 사이드부(121) 및 제2 사이드부(122)는 동일하거나 다른 길이로 형성될 수 있으며, 짧게 형성되는 사이드부에는 필름(150)이 삽입되어 인덕턴스에 의한 영향을 최소화할 수 있다. 이에 따라 1차측 및 2차측에 흐르는 전류가 감소하게 되어 코일의 굵기가 감소하게 되고 발열 손실도 감소하게 된다.The
상기 필름(150)은 절연물질로 형성될 수 있으며, 플라스틱, 예를 들어 폴리에스테르를 포함할 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 필름(150)의 두께는 상기 제1코어(120) 및 제2 코어(125)의 부피에 대응하여 형성될 수 있다.The thickness of the
상기 필름(150)이 사이드부에 형성될 때, 형성되는 부분의 코어를 연마하지 않고, 필름(150)만 삽입하는 것이므로 생산성이 향상될 수 있다.When the
상기 제3 코어(130)는 전원으로부터 교류 전압이 인가되는 1차 권선부(111)와 상기 1차 권선부(111)와 격벽(119)을 사이에 두고 배치된 2차 권선부(113)를 구비한다. 상기 1차 권선부(111)에는 1차 코일이 권선되어 있고, 2차 권선부(113)에는 2차 코일이 권선되어 있으며, 2차 코일은 1차 코일에 의해 전류가 유도될 수 있다.The
상기 격벽(119)에 의해 1차 권선부(111)와 2차 권선부(115)에 각각 권선되는 1차 코일과 2차 코일 간의 전압 영향을 최소화 할 수 있다.The influence of the voltage between the primary coil and the secondary coil wound around the primary winding
1차 권선부(111)와 2차 권선부(113)는 전압의 강압을 고려하여 1차 권선부(111)가 2차 권선부(113) 보다 길게 형성될 수 있다. The primary winding 111 and the secondary winding 113 may be formed longer than the secondary winding 113 in consideration of the voltage drop.
1차 또는 2차 코일은 1차 권선부(111) 또는 2차 권선부(113)의 외주면을 따라 권선될 수 있다. 1차 권선부(111) 및 2차 권선부(113)는 각각 등간격으로 배치된 다수의 슬릿을 구비할 수 있으며, 슬릿 사이에 1차 코일 또는 2차 코일이 권선되어 있다.The primary or secondary coil may be wound along the outer circumferential surface of the primary winding 111 or the secondary winding 113. The primary winding
상기 다수의 슬릿은 보빈(110)의 사출 성형시 일체로 형성될 수 있으며, 1차 코일 및 2차 코일을 균일한 간격으로 분배하기 위해 형성될 수 있고, 각각의 코일간의 쇼트 현상을 방지할 수 있고, 제품에 대한 기능적 손상을 방지할 수 있다.The plurality of slits may be integrally formed during injection molding of the
제3 코어(130)는 'I'형 구조로 형성되며 보빈(110)의 몸체를 관통하고, 제1 코어(120) 및 제2 코어(125)와 접합되도록 형성될 수 있다. 상기 제3 코어(130)는 'I'형 구조의 코어가 2개 삽입되어 형성될 수 있다. 이때, 2개의 제3 코어(130)는 상호 이격되도록 형성된다.The
제1 코어(120) 및 제2 코어(125)는 한 쌍으로 구비될 수 있으며, 상기 보빈(110)의 일면에 형성된 홀(131, 132, 133)을 통해 각각 삽입되어 서로 마주할 수 있다.The
제1 코어(120) 및 제2 코어(125)는 'U'형의 형태로 제작될 수 있으며, 고투자율, 저손실, 높은 포화자속밀도, 안정성 및 낮은 생산 비용을 갖는 Mn-Zn계 페라이트로 형성될 수 있으나, 코어의 형태나 재질에 대해서 한정하는 것은 아니다.The
이와 같이 발명의 실시예에 따른 일체형 PFC 변압기(100)는 PFC의 리액터와 변압기의 1,2차측 코일이 일체형으로 형성된 것으로, PFC의 리액터와 변압기의 1,2차측 코일에 적용되는 각각의 코어 및 보빈을 하나로 통합하여 적용하므로 소형화 및 박형화에 유리하다.As described above, the
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The features, structures, effects and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment of the present invention and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects and the like illustrated in the embodiments can be combined and modified by other persons skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.
Claims (13)
상기 1차 코어의 측면에 형성되고 PFC로 동작하는 2차 코어; 및,
상기 1차 및 2차 코어의 일측에 형성되는 3차 코어;를 포함하고,
상기 1차 및 2차 코어는 상기 3차 코어를 기준으로 마주보도록 대응되어 형성되며,
상기 3차 코어는,
상기 2차 코어와 대응되는 영역에 형성되는 PFC 권선부; 및
상기 1차 코어와 대응되는 영역에 형성되는 1차측 권선부 및 2차측 권선부를 포함하는 일체형 PFC 변압기.A primary core operating as a transformer;
A secondary core formed on the side of the primary core and operating in PFC; And
Includes; a tertiary core formed on one side of the primary and secondary cores,
The primary and secondary cores are formed to correspond to face each other based on the tertiary core,
The tertiary core,
A PFC winding formed in a region corresponding to the secondary core; And
An integrated PFC transformer comprising a primary side winding portion and a secondary side winding formed in a region corresponding to the primary core.
상기 3차 코어는,
상기 1차측 권선부와 상기 2차측 권선부 사이의 격벽을 더 포함하는 일체형 PFC 변압기.The method of claim 1,
The tertiary core,
And a partition wall between the primary winding and the secondary winding.
상기 PFC 권선부, 1차 및 2차측 권선부는 각각 등간격으로 배치된 다수의 슬릿을 포함하는 일체형 PFC 변압기.The method of claim 1,
The PFC windings, the primary and secondary windings are integral PFC transformer comprising a plurality of slits each disposed at equal intervals.
상기 1차 및 2차 코어는 제1 사이드부 및 제2 사이드부를 포함하고, 상기 사이드부의 적어도 일측에 형성되는 필름;을 포함하는 일체형 PFC 변압기.The method of claim 1,
And the primary and secondary cores include a first side portion and a second side portion, and a film formed on at least one side of the side portion.
상기 3차 코어가 삽입되는 보빈;을 더 포함하고, 상기 보빈은 PFC 권선부의 일단과 연결되며, 전원신호를 수신하는 1차핀과, PFC 권선부의 일단과 연결되며, 전원신호를 수신하는 1차핀; 및, 상기 PFC 권선부의 타단과 연결되며 PFC 권선부를 통과한 전원신호를 출력하는 2차핀;을 포함하는 일체형 PFC 변압기.The method of claim 1,
And a bobbin into which the tertiary core is inserted, wherein the bobbin is connected to one end of the PFC winding unit and is connected to one end of a PFC winding unit and one end pin is connected to one end of the PFC winding unit and receives a power signal; And a secondary pin connected to the other end of the PFC winding unit and outputting a power signal passing through the PFC winding unit.
상기 보빈에 형성되고 상기 2차핀 및 1차 권선부와 연결되는 전원 신호 공급부; 및, 상기 보빈에 형성되고 2차 권선부와 연결되는 전원 신호 출력부;를 포함하는 일체형 PFC 변압기.6. The method of claim 5,
A power signal supply part formed on the bobbin and connected to the secondary pin and the primary winding part; And a power signal output part formed on the bobbin and connected to the secondary winding part.
상기 전원 신호 공급부 및 전원 신호 출력부는 절곡되어 형성되는 일체형 PFC 변압기.The method according to claim 6,
The power signal supply unit and the power signal output unit is integrally formed PFC transformer.
상기 보빈은 상면과 하면에 홀이 형성되는 일체형 PFC 변압기.6. The method of claim 5,
The bobbin has an integrated PFC transformer having a hole formed in the upper and lower surfaces.
상기 홀을 통해 상기 1차 코어 및 2차 코어는 상기 3차 코어와 접하도록 형성되는 일체형 PFC 변압기.9. The method of claim 8,
And the primary and secondary cores are formed to contact the tertiary core through the holes.
상기 보빈의 상면과 하면에 형성된 홀은 수직으로 중첩하는 일체형 PFC 변압기.9. The method of claim 8,
The integrated PFC transformer holes vertically overlapping the upper and lower surfaces of the bobbin.
상기 3차 코어가 삽입되도록 길이 방향으로 관통하는 관통공을 구비하는 보빈;
상기 1차측 권선부 및 2차측 권선부와 대응되는 영역에 형성되는 1차 코어; 및,
상기 PFC 권선부와 대응되는 영역에 형성되는 2차 코어;를 포함하고, 상기 1차 코어 및 2차 코어는 상기 3차 코어의 상부와 하부에 각각 쌍으로 형성되는 일체형 PFC 변압기.A tertiary core having a PFC winding, a primary winding, and a secondary winding;
A bobbin having a through hole penetrating in the longitudinal direction to insert the tertiary core;
A primary core formed in an area corresponding to the primary winding portion and the secondary winding portion; And
And a secondary core formed in a region corresponding to the PFC winding part, wherein the primary core and the secondary core are formed in pairs on the upper and lower portions of the tertiary core, respectively.
상기 1차 및 2차 코어는 'ㄷ' 형상으로 형성되고, 상기 3차 코어는 'I' 형상으로 형성되는 일체형 PFC 변압기.12. The method of claim 11,
The primary and secondary cores are formed in a 'c' shape, the tertiary core is an integral PFC transformer is formed in an 'I' shape.
상기 보빈은 상면과 하면에 홀이 형성되는 일체형 PFC 변압기.12. The method of claim 11,
The bobbin has an integrated PFC transformer having a hole formed in the upper and lower surfaces.
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