KR101499720B1 - 초크코일 및 이를 구비한 전원 공급 장치 - Google Patents

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KR101499720B1 KR20130104098A KR20130104098A KR101499720B1 KR 101499720 B1 KR101499720 B1 KR 101499720B1 KR 20130104098 A KR20130104098 A KR 20130104098A KR 20130104098 A KR20130104098 A KR 20130104098A KR 101499720 B1 KR101499720 B1 KR 101499720B1
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원재선
이명철
한승호
김태훈
유승완
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Abstract

본 발명은, 제1 레그 및 제2 레그를 구비한 코어부; 상기 제1 레그에 권선된 제1 코일 및 상기 제2 레그에 권선된 제2 코일을 구비한 권선부; 상기 권선부를 복수의 권선 영역으로 구획하는 격벽부;를 포함하는 초크코일에 관한 것이다.

Description

초크코일 및 이를 구비한 전원 공급 장치{CHOKE COIL AND POSWER SUPPLY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 기생 커패시턴스 저감형 초크코일 및 이를 구비한 전원 공급 장치에 관한 것이다.
최근, 액정 디스플레이(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 유기 발광 다이오드(OLED) 등과 같은 플랫 패널 디스플레이(FPD, Flat Panel Display) 시장에서는 제품 외관의 전체 크기를 소형화, 슬림화하고, 제품의 처리속도를 고속화하는 추세에 따라 전자기파 노이즈로 인한 다양한 문제가 발생하고 있는 실정이다.
일반적으로 디스플레이 장치, 프린터, 기타 전기·전자기기에는 전원공급을 위하여 SMPS(Switching Mode Power Supply)가 사용되고 있다.
SMPS는 외부로부터 공급되는 전기를 컴퓨터, TV, 무선통신기기 등 각종 전기·전자기기에서 사용 가능하도록 변환시키는 모듈형 전원공급장치로써, 상용전원을 반도체 소자의 스위칭 및 트랜스의 전력변환 기능을 이용하여, 각종 전자제품에서 요구하는 고효율/고품질의 전력으로 변환하여 공급하는 역할을 수행한다.
그러나 SMPS는 스위칭 동작시 발생되는 전자기 간섭(ElectroMagnetic Interference; EMI) 현상에 의하여 다양한 노이즈를 발생시킨다.
특히, 플랫 패널 디스플레이 장치는 스위칭 방식에 의한 전력 컨버터, 영상보드, 반도체 소자 등에 의하여 야기되는 전자기파 노이즈가 큰 편이어서, 각종 EMI 필터를 사용하여 전자기파 노이즈를 억제하고 있다.
전자기기의 전자기파 노이즈의 종류는 크게 전도성 노이즈(Conducted Emission)와 전파성 노이즈(Radiated Emission)로 나뉠 수 있으며, 각각은 다시 차동모드 노이즈와 공통모드 노이즈로 분류될 수 있다. 이때, 차동모드 노이즈 저감을 위한 EMI 필터는 주로 노멀 모드 초크(Normal Mode Choke)　및 X-커패시터(X-capacitor)를 사용하며, 공통모드 노이즈 저감을 위해서는 공통모드 초크(Common Mode Choke) 및 Y-커패시터(Y-capacitor)를 사용한다.
특히, SMPS의 고속화로 인해 고주파대역(약 1MHz 이상)의 EMI 노이즈가 크게 발생하고 있으며, 고주파 대역의 노이즈 감쇄를 위하여 일반적으로 고주파용 공통모드 초크코일이 사용된다.
한편, 종래의 토로이달 타입(Toroidal Type)의 공통모드 초크는 기생 커패시턴스 값이 높아 공진 주파수가 낮게 분포하며, 이에 따라 고주파 대역과 저주파 대역이 별도의 공통 모드 초크로서 제어되어야 한다. 이러한 경우, EMI 회로의 간소화에 불리하다. 또한, 수작업 제작으로 인한 생산성 저하 및 품질 특성 불균일 등의 단점이 있다.
한국공개특허 제2006-0071170호 일본공개특허 제2004-325945호
본 명세서는 기생 커패시턴스를 저감한 초크코일을 제공하고자 한다.
또, 본 명세서는 자동 권선화가 가능하고, 생산량 증가 및 제작 비용의 절감이 가능한 초크코일을 제공하고자 한다.
또, 본 명세서는 공진 주파수를 높여, 고주파 및 저주파 대역에 동시 적용할 수 있는 EMI 필터를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 양상에 따른 초크코일은, 제1 레그 및 제2 레그를 구비한 코어부; 상기 제1 레그에 권선된 제1 코일 및 상기 제2 레그에 권선된 제2 코일을 구비한 권선부; 상기 권선부를 복수의 권선 영역으로 구획하는 격벽부;를 포함할 수 있다.
상기 권선부는, 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 중 적어도 하나가 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그와 수직인 제1 축 방향으로 중첩되어 권선될 수 있다.
상기 권선부는, 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 중 적어도 하나가 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그와 평행한 제2 축 방향으로 중첩되어 권선될 수 있다.
상기 초크코일은, 제1 권선 영역에서 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 중 적어도 하나가 제1 축 방향으로 중첩되어 권선된 제1 턴수와 제2 권선 영역에서 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 중 적어도 하나가 제1 축 방향으로 중첩되어 권선된 제2 턴수가 상이할 수 있다.
상기 초크코일은, 제1 권선 영역에서 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 중 적어도 하나가 제2 축 방향으로 중첩되어 권선된 제1 턴수와 제2 권선 영역에서 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 중 적어도 하나가 제2 축 방향으로 중첩되어 권선된 제2 턴수가 상이할 수 있다.
상기 격벽부는, 상기 제1 코일이 권선되는 영역을 복수의 권선 영역으로 구획하는 제1 격벽부를 포함하고, 상기 제2 코일이 권선되는 영역을 복수의 권선 영역으로 구획하는 제2 격벽부를 포함할 수 있다.
상기 초크코일은, 제1 권선 영역에서 권선된 상기 제1 코일과 제2 권선 영역에서 권선된 상기 제1 코일은 제1 격벽부를 가로질러 연결되고, 제1 권선 영역에서 권선된 상기 제2 코일과 제2 권선 영역에서 권선된 상기 제2 코일은 제2 격벽부를 가로질러 연결될 수 있다.
상기 초크코일은, 제1 권선 영역의 제2 축 방향의 길이와 제2 권선 영역의 제2 축 방향의 길이가 상이할 수 있다.
본 발명의 일 양상에 따른 전원 공급 장치는, 입력 전원을 제공하는 전원 입력부; 상기 입력 전원의 노이즈를 제거하는 EMI 필터부; 상기 EMI 필터부에서 제공된 전원을 변환하는 컨버터부;를 포함하며, 상기 EMI 필터부는, 제1 레그 및 제2 레그를 구비한 코어부, 상기 제1 레그에 권선된 제1 코일 및 상기 제2 레그에 권선된 제2 코일을 구비한 권선부, 상기 권선부를 복수의 권선 영역으로 구획하는 격벽부를 구비할 수 있다.
본 명세서의 개시에 의하여, 기생 커패시턴스를 저감한 초크코일을 제공할 수 있다.
또, 본 명세서의 개시에 의하여, 자동 권선화가 가능하고, 생산량 증가 및 제작 비용의 절감이 가능한 초크코일을 제공할 수 있다.
또, 본 명세서의 개시에 의하여, 공진 주파수를 높여, 고주파 및 저주파 대역에 동시 적용할 수 있는 EMI 필터를 제공할 수 있다.
도 1은 평판 디스플레이 장치의 블록도이다.
도 2는 일반적인 EMI 필터를 나타낸 도면이다.
도 3은 일반적인 공통 모드 초크 코일을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 공통 모드 초크 코일에서의 기생 커패시턴스를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 공통 모드 초크 코일을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 공통 모드 초크 코일에서의 기생 커패시턴스를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일의 권선 방법을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 코일의 권선 방법을 나타낸 도면이다.
도 9는 권선 영역을 구획하지 않은 초크코일과 권선 영역을 구획한 초크코일의 임피던스 특성을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 초크코일을 EMI 필터로 적용한 회로도를 나타낸 도면이다.
도 11은 종래 기술의 초크 코일이 적용된 EMI 필터의 EMI 실측결과를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 초크 코일이 적용된 EMI 필터의 EMI 실측 결과를 나타낸 그래프이다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈", "유닛" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 1은 평판 디스플레이 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 상기 평판 디스플레이 장치는 전력 품질부, 전력 변환부, 부하를 포함할 수 있다.
상기 부하는 발광 다이오드 소자를 포함할 수 있다.
상기 전력 변환부는 정류단, 역률 개선부, 스위칭 방식의 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다. 상기 스위칭 방식의 DC/DC 컨버터의 일 예로는 플라이백 컨버터 등이 있으며, 다양한 절연 컨버터 토폴로지가 적용될 수 있다.
이 때, DC/DC 컨버터에서의 급격한 전류, 전압 변화와 영상 모드 및 반도체 소자의 소형화 고속화 등에 의해 전자기 장애(EMI)가 크게 발생한다.
이를 규제하기 위하여, 정류기의 앞 단에 EMI 필터가 위치할 수 있다.
도 2는 일반적인 EMI 필터를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 EMI 필터는 저주파용과 고주파용 CM 초크(10, 20)를 구비하고, 저주파 및 고주파 대역의 노이즈를 감쇄시킬 수 있다.
상기 EMI 필터는 2개의 자기소자를 사용하여야 하므로, 제품 단가 및 제품 부피가 증가한다.
도 3은 일반적인 공통 모드 초크 코일을 나타낸 도면이다.
도 3(a)를 참조하면, 상기 공통 모드 초크 코일은 코어부(32), 권선부(35)를 포함할 수 있다.
도 3(b)는 도 3(a)의 공통 모드 초크 코일의 단면도이다.
상기 코어부(32)는 제1 레그(33), 제2 레그(34)를 포함한다. 상기 제1 레그(33), 상기 제2 레그(34)는 코일이 권선되는 영역을 의미한다.
상기 권선부(35)는 제1 코일(35-1), 제2 코일(35-2)을 포함한다.
도 3(c)는 공통 모드 초크 코일의 제1 레그(33)에 권선된 제1 코일(35-1)의 권선 순서를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 공통 모드 초크 코일에서의 기생 커패시턴스를 나타낸 도면이다.
도 4(a)는 도 3(c)의 A 영역을 확대한 도면이다.
도 4(a)에 도시되어 있는 바와 같이, 인접하는 코일 간에는 기생 커패시턴스(C)가 존재한다.
도 4(b)는 도 3(c)의 A 영역에서의 기생 커패시턴스를 모델링하여 나타낸 도면이다.
이 때, 각 영역에서의 기생 커패시턴스를 모델링하여 커패시턴스 값을 나타낼 수 있다.
도 4(c)는 각 영역에서 모델링된 기생 커패시턴스의 결합 형태를 나타낸 도면이다.
도 4(c)에 도시되어 있는 바와 같이, 각 영역에서의 기생 커패시턴스(C1, C2, C3)는 병렬로 연결되며, 상기 영역에서의 기생 커패시턴스는 이하의 수식에 의하여 계산될 수 있다.
[수학식 1]
Ctotal=C1+C2+C3
수학식 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 권선되는 코일의 턴수가 증가할 수록 병렬로 생성되는 기생 커패시턴스가 증가하고, 전체 기생 커패시턴스도 증가한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 공통 모드 초크 코일을 나타낸 도면이다.
도 5(a)를 참조하면, 상기 공통 모드 초크 코일은 코어부(110), 권선부(120, 130), 격벽부(140, 150)를 포함할 수 있다.
도 5(b)는 도 5(a)의 공통 모드 초크 코일의 단면도이다.
상기 코어부(110)는 제1 레그(112), 제2 레그(114)를 포함한다. 상기 제1 레그(112), 상기 제2 레그(114)는 코일이 권선되는 영역을 의미한다. 제1 코일(120)이 권선되는 레그를 제1 레그(112)라고 정의하고, 제2 코일(130)이 권선되는 레그를 제2 레그(114)라고 정의하기로 한다.
상기 권선부는 제1 코일(120), 제2 코일(130)을 포함할 수 있다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 제1 코일(120)은 제1 축 방향으로 중첩되어 권선될 수 있다. 여기서, 제1 축 방향은 제1 레그(112), 제2 레그(114)와 수직인 방향을 의미한다.
또, 상기 제2 코일(130)은 제1 축 방향으로 중첩되어 권선될 수 있다.
또, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 제1 코일(120)은 제2 축 방향으로 중첩되어 권선될 수 있다. 여기서, 제2 축 방향은 제1 레그(112), 제2 레그(114)와 평행한 방향을 의미한다.
또, 상기 제2 코일(130)은 제2 축 방향으로 중첩되어 권선될 수 있다.
상기 격벽부는 권선부를 복수의 권선 영역으로 구획할 수 있다.
구체적으로, 제1 격벽부(140)는 제1 코일(120)이 권선되는 영역을 복수의 권선 영역으로 구획할 수 있다.
도 5(b)를 참조하면, 제1 격벽부(140)는 제1 코일(120)이 권선되는 영역을 세 개의 권선 영역(I, II, III)으로 구획할 수 있다.
예컨대, 두 개의 제1 격벽부(140-1, 140-2)에 의하여, 제1 코일(120)이 권선되는 영역이 세 개의 권선 영역(제1 권선 영역(I), 제2 권선 영역(II), 제3 권선 영역(III))으로 구획될 수 있다.
한편, 권선 영역(I, II, III)이 구획되어 있더라도, 제1 코일(120)은 제1 격벽부(140-1, 140-2)를 가로질러 연결될 수 있다.
제2 격벽부(150)는 제2 코일(130)이 권선되는 영역을 복수의 권선 영역으로 구획할 수 있다.
도 5(b)를 참조하면, 제2 격벽부(150)는 제2 코일(130)이 권선되는 영역을 세 개의 권선 영역(I, II, III)으로 구획할 수 있다.
예컨대, 두 개의 제2 격벽부(150-1, 150-2)에 의하여, 제2 코일(130)이 권선되는 영역이 세 개의 권선 영역(제1 권선 영역(I), 제2 권선 영역(II), 제3 권선 영역(III))으로 구획될 수 있다.
한편, 권선 영역(I, II, III)이 구획되어 있더라도, 제2 코일(130)은 제2 격벽부(150-1, 150-2)를 가로질러 연결될 수 있다.
도 5(c)는 공통 모드 초크 코일의 제1 레그(112)에 권선된 제1 코일(120)의 권선 순서를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 공통 모드 초크 코일에서의 기생 커패시턴스를 나타낸 도면이다.
도 6(a)는 도 5(c)의 B 영역을 확대한 도면이다.
도 6(a)에 도시되어 있는 바와 같이, 인접하는 코일 간에는 기생 커패시턴스(C)가 존재한다.
다만, 제1 권선 영역(I)에서의 권선된 코일의 일단과 제2 권선 영역(II)에서 권선된 코일의 일 단이 연결되어 있을 뿐, 대부분의 영역에서 제1 권선 영역(I)에서의 권선된 코일과 제2 권선 영역(II)에서 권선된 코일은 제1 격벽부에 의하여 절연되어 있다.
도 6(b)는 도 5(c)의 B 영역에서의 기생 커패시턴스를 모델링하여 나타낸 도면이다.
이 때, 각 영역에서의 기생 커패시턴스를 모델링하여 커패시턴스 값을 나타낼 수 있다.
도 6(b)에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 권선 영역(I)에서의 기생 커패시턴스와 제2 권선 영역(II)에서의 기생 커패시턴스는 직렬로 연결된다. 또, 제2 권선 영역(II)에서의 기생 커패시턴스와 제3 권선 영역(III)에서의 기생 커패시턴스는 직렬로 연결된다.
도 6(c)는 각 영역에서 모델링된 기생 커패시턴스의 결합 형태를 나타낸 도면이다.
도 6(c)에 도시되어 있는 바와 같이, 각 영역에서의 기생 커패시턴스(C1, C2, C3)는 직렬로 연결되며, 상기 영역에서의 기생 커패시턴스는 이하의 수식에 의하여 계산될 수 있다.
[수학식 2]
1/Ctotal=1/C1+1/C2+1/C3
수학식 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 격벽부에 의한 권선 영역이 많아질수록 직렬로 생성되는 기생 커패시턴스가 많아져 전체 기생 커패시턴스는 작아질 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 초크 코일은 코일 권선 간의 권선 분포 용량(Stray Capacitance)을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 공통 모드 초크의 임피던스 그래프에서 1차 공진 주파수가 고주파 대역으로 이동할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 의한 공통 모드 초코는 임피던스의 대역폭을 넓히는 특성을 가짐으로써 1차 공진 대역 이후의 EMI 노이즈를 효율적으로 제거할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일의 권선 방법을 나타낸 도면이다.
상기 수학식 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 전체 커패시턴스(Ctotal) 값은 각 권선 영역에서 발생하는 기생 커패시턴스 중 가장 작은 값보다 작게 된다.
상기 특성을 이용하여, 특정 권선 영역의 기생 커패시턴스를 작게 설계하는 경우, 전체 기생 커패시턴스는 다른 권선 영역의 기생 커패시턴스가 충분히 크더라도 특정 권선 영역의 기생 커패시턴스보다 작을 수 있다.
도 7a는 균일하게 권선된 코일의 기생 커패시턴스를 나타낸 도면이다.
도 7b에서의 기생 커패시턴스는 이하와 같이 계산될 수 있다.
[수학식 3]
1/CPtotal1=1/Cp1+1/Cp2+1/Cp3
도 7b는 불균일하게 권선된 코일의 기생 커패시턴스를 나타내 도면이다.
도 7b를 참조하면, 제1 권선 영역에서 코일이 제1 축 방향으로 중첩되어 권선된 제1 턴수와 제2 권선 영역에서 상기 코일이 제1 축 방향으로 중첩되어 권선된 제2 턴수는 상이할 수 있다. 예컨대, 상기 제2 턴수는 상기 제1 턴수보다 클 수 있다.
도 7b에서의 기생 커패시턴스는 이하와 같이 계산될 수 있다.
[수학식 4]
1/CPtotal2=1/Cp4+1/Cp5+1/Cp6
이 때, 전체 기생 커패시턴스는 불균일하게 권선된 제1 권선 영역 또는 제3 권선 영역의 기생 커패시턴스보다 작으므로, 도 7b에 도시된 권선 방법은 도 7a에 도시된 권선 방법에 비하여 기생 커패시턴스를 저감할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 코일의 권선 방법을 나타낸 도면이다.
도 8a는 균일하게 권선된 코일의 기생 커패시턴스를 나타낸 도면이다.
도 8a에서의 기생 커패시턴스는 이하와 같이 계산될 수 있다.
[수학식 5]
1/CPtotal1=1/Cp1+1/Cp2+1/Cp3
도 8b는 불균일하게 권선된 코일의 기생 커패시턴스를 나타내 도면이다.
도 8b를 참조하면, 제1 권선 영역에서 코일이 제2 축 방향으로 중첩되어 권선된 제1 턴수와 제2 권선 영역에서 상기 코일이 제2 축 방향으로 중첩되어 권선된 제2 턴수는 상이할 수 있다. 예컨대, 상기 제2 턴수는 상기 제1 턴수보다 클 수 있다.
도 8b에서의 기생 커패시턴스는 이하와 같이 계산될 수 있다.
[수학식 6]
1/CPtotal2=1/Cp4+1/Cp5+1/Cp6
이 때, 전체 기생 커패시턴스는 불균일하게 권선된 제1 권선 영역, 제3 권선 영역의 기생 커패시턴스보다 작으므로, 도 8b에 도시된 권선 방법은 도 8a에 도시된 권선 방법에 비하여 기생 커패시턴스를 저감할 수 있다.
이 때, 제1 권선 영역의 제2 축 방향의 길이와 제2 권선 영역의 제2 축 방향의 길이는 상이하며, 제2 권선 영역의 제2 축 방향의 길이는 제1 권선 영역의 제2 축 방향의 길이보다 길다.
도 9는 권선 영역을 구획하지 않은 초크코일과 권선 영역을 구획한 초크코일의 임피던스 특성을 나타낸 도면이다.
도 9를 통하여 확인할 수 있는 바와 같이, 권선 영역을 구획한 본 발명의 일 실시예에 의한 초크코일의 임피던스 특성이 향상되었다.
표 1은 권선 영역 구획에 따른 기생 인덕턴스(Lm), 리키지 인덕턴스(Lk), 기생 커패시턴스(Cp)를 나타낸 표이다.
구분 권선 영역 구획하지 않음 3개의 권선 영역으로 구획 4개의 권선 영역으로 구획
Lm (mH)) 17.60 / 17.50 19.75/19.78 18.6/18.9
Lk (uH) 208.01 / 208.07 220.54 / 220.68 215 / 215
Cp (pF) 30.7/30.4 4.72/4.72 2.85/2.89
권선 영역 구획에 따라 각각 발생된 기생 커패시턴스는 이하의 수학식에 의하여 공통모드 초크의 첫 번째 공진주파수를 결정하는 주요인이 된다.
[수학식 7]
Figure 112013079531889-pat00001

첫 번째 공진 주파수의 위치에 따라 고주파 대역의 임피던스가 크게 좌우되며, 이에 기초하여 고주파 특성이 개선될 수 있다. 또, 이러한 특성은 CE 영역(150kHz ~ 30MHz) 및 RE 영역(30MHz~200MHz)에도 영향을 주어 EMI 개선 및 EMI 회로 간소화에 유리하다.
따라서, 고주파 대역의 노이즈 감쇄를 위한 필요 임피던스를 만족하기 위해 적절한 권선 방식을 적용하여 기생 커패시턴스를 조절함으로써 자동 권선 가능한 복수의 권선 영역을 구비한 공통모드 초코 코일을 제공할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 초크코일을 EMI 필터로 적용한 회로도를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 초크 코일은 기생 커패시턴스를 저감하여 주파수 특성이 향상된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 초크코일로 EMI 필터를 구성하는 경우, 종래의 2단 구조의 EMI 필터 대신에 하나의 초크 코일로 EMI 필터를 구성할 수 있다.
도 11은 종래 기술의 초크 코일이 적용된 EMI 필터의 EMI 실측결과를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 초크 코일이 적용된 EMI 필터의 EMI 실측 결과를 나타낸 그래프이다.
도 11과 도 12의 EMI특성을 비교해보면, 0.7MHz ~ 5MHz 및 10MHz 부근 주파수 대역에서 기생 커패시턴스 저감형 공통 모드 초크를 적용한 1단 EMI 필터 구조가 종래의 공통 모드 초크를 적용한 1단 EMI 필터 구조보다 특성이 10dB 정도 좋은 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 초크코일을 이용하여 종래 2단 구조의 EMI 필터를 1단 구조의 EMI 필터로 구성할 수 있다. 따라서 EMI 필터단의 소자 수가 저감되고, EMI 필터의 단가를 낮출 수 있다.
또한, 본 발명은 자동 권선을 이용한 기생 캐패시턴스 저감형 공통모드초크 및 EMI 필터 구조로써 설계 시간의 단축과 개발 비용의 저감을 가져온다. 즉, 기존 자동 권선 장비를 그대로 이용하여 추가 설비나 비용이 들어가지 않아 소자의 수 및 제작 비용을 절감할 수 있다.
또, 이를 통해 EMI 필터를 소형화할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
110 : 코어부
120, 130 : 권선부
140, 150 : 격벽부

Claims (11)

  1. 제1 레그 및 제2 레그를 구비한 코어부;
    상기 제1 레그에 권선된 제1 코일 및 상기 제2 레그에 권선된 제2 코일을 구비한 권선부; 및
    상기 권선부를 복수의 권선 영역으로 구획하는 격벽부를 포함하고,
    상기 제1 코일은 상기 격벽부를 가로질러 연결되고, 상기 제2 코일은 상기 격벽부를 가로질러 연결되는 초크코일.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 권선부는,
    상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 중 적어도 하나가 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그와 수직인 제1 축 방향으로 중첩되어 권선되는 초크코일.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 권선부는,
    상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 중 적어도 하나가 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그와 평행한 제2 축 방향으로 중첩되어 권선되는 초크코일.
  4. 제2 항에 있어서,
    제1 권선 영역에서 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 중 적어도 하나가 제1 축 방향으로 중첩되어 권선된 제1 턴수와 제2 권선 영역에서 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 중 적어도 하나가 제1 축 방향으로 중첩되어 권선된 제2 턴수는 상이한 초크코일.
  5. 제3 항에 있어서,
    제1 권선 영역에서 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 중 적어도 하나가 제2 축 방향으로 중첩되어 권선된 제1 턴수와 제2 권선 영역에서 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 중 적어도 하나가 제2 축 방향으로 중첩되어 권선된 제2 턴수는 상이한 초크코일.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 격벽부는,
    상기 제1 코일이 권선되는 영역을 복수의 권선 영역으로 구획하는 제1 격벽부를 포함하고,
    상기 제2 코일이 권선되는 영역을 복수의 권선 영역으로 구획하는 제2 격벽부를 포함하는 초크코일.
  7. 제6 항에 있어서,
    제1 권선 영역에서 권선된 상기 제1 코일과 제2 권선 영역에서 권선된 상기 제1 코일은 제1 격벽부를 가로질러 연결되고,
    제1 권선 영역에서 권선된 상기 제2 코일과 제2 권선 영역에서 권선된 상기 제2 코일은 제2 격벽부를 가로질러 연결되는 초크코일.
  8. 제1 항에 있어서,
    제1 권선 영역의 제2 축 방향의 길이와 제2 권선 영역의 제2 축 방향의 길이는 상이한 초크코일.
  9. 입력 전원을 제공하는 전원 입력부;
    상기 입력 전원의 노이즈를 제거하는 EMI 필터부; 및
    상기 EMI 필터부에서 제공된 전원을 변환하는 컨버터부;
    를 포함하며,
    상기 EMI 필터부는,
    제1 레그 및 제2 레그를 구비한 코어부, 상기 제1 레그에 권선된 제1 코일 및 상기 제2 레그에 권선된 제2 코일을 구비한 권선부, 상기 권선부를 복수의 권선 영역으로 구획하는 격벽부를 포함하고,
    상기 제1 코일은 상기 격벽부를 가로질러 연결되고, 상기 제2 코일은 상기 격벽부를 가로질러 연결되는 전원 공급 장치.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 권선부는,
    상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 중 적어도 하나가 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그와 수직인 제1 축 방향으로 중첩되어 권선되는 전원 공급 장치.
  11. 제9 항에 있어서, 상기 권선부는,
    상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 중 적어도 하나가 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그와 평행한 제2 축 방향으로 중첩되어 권선되는 전원 공급 장치.

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