KR101654319B1

KR101654319B1 - 단일화된 모듈형 직류 변환기

Info

Publication number: KR101654319B1
Application number: KR1020140080046A
Authority: KR
Inventors: 김찬
Original assignee: 파워젠 주식회사
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2016-09-06
Also published as: KR20160001462A

Abstract

본 발명은 교체가 용이하고 소형화 및 경량화에 유리한 단일화된 모듈형 직류변환기에 관한 것으로, 상측에 코일 권회부가 구비되고 하측에 양측으로 지지대가 돌출 형성된 보빈이 구비되어, 상기 지지대의 하부에 복수의 핀 단자가 형성된 수직형 트랜스와, 일 측면에 복수의 삽입 돌기가 형성되어 각각 입력 회로와 출력 회로가 실장되는 제1,제2인쇄회로 기판과, 일 측면에 수직형 트랜스의 복수의 핀 단자와 수평으로 체결되는 복수의 체결 홈이 형성되고, 상면에는 제1,제2인쇄회로 기판의 복수의 삽입 돌기가 수직으로 삽입되는 복수의 삽입 홈이 형성된 제1,제2체결용 인쇄회로 기판과, 상기 체결 및 삽입에 의해 단일화된 수직형 트랜스, 제1,제2인쇄회로 기판 및 제1,제2체결용 인쇄회로 기판이 장착된 후 절연수지가 삽입되는 케이스;로 구성된다.

Description

단일화된 모듈형 직류 변환기{UNIFICATED MODULE-TYPE CURRENT CONVERTER}

본 발명은 단일화된 모듈형 직류 변환기에 관한 것으로, 특히 교체가 용이하고 소형화 및 경량화에 유리한 단일화된 모듈형 직류변환기에 관한 것이다.

일반적으로 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply)(이하 직류 변환기로 칭함)는 직류 입력 전압을 일단 구형파 형태의 전압으로 변환하는 기기로서 리니어(linear) 레귤레이터(Regulator)에 비해 효율이 높아 각종 전자기기에 널리 이용되고 있다,

그런데, 상기 직류 변환기는 회로 구성이 복잡하고, 구동소자 등이 발열할 뿐만 아니라 고주파 스위칭(High Frequency Switching)으로 인하여 고주파 노이즈(High Frequency Noise)가 발생하는 단점이 있어 다른 전자기기를 구성하기 위해서는 안정적인 전원을 만들기 위한 전원회로 부분에 많은 노력이 필요하다.

도 1 및 도 2는 종래의 모듈형 직류 변환기의 측면도 및 종단면도이다.

도 1에 도시된 바와같이, 종래의 모듈형 직류 변환기는 인쇄회로기판(1)에 트랜스(10)의 입력측 핀 단자와 출력측 핀 단자가 실장되고, 1차측 회로를 구성하는 제어용 IC(2), 전계효과트랜지스터(Field Effect Transistor : FET) (3), 그외 각종 전자부품(4)이 실장된 구성으로 되어 있다.

도 2에 도시된 바와같이, 상기 트랜스(10)는 보빈(11)의 상측부에 코일(12)과 코어(13)가 결합되고, 보빈(11)은 인쇄회로기판(14)(도 1의 1)위에 결합된다. 상기 트랜스(10)의 양측 지지대(17)에는 각각 복수의 핀 단자(20)가 고정되어 기판(14)에 실장되고, 상기 기판(14)에는 외부회로 연결용 핀 단자(21)가 실장되어 있다. 상기 트랜스(10)의 핀 단자(20)는 기판(14)의 외부회로 연결용 핀 단자(21)와 납땜으로 연결된다. 따라서, 이와 같이 구성된 직류 변환기 본체가 케이스(15)에 삽입된 후 케이스(15)에 절연 수지(16)를 투입하여 몰딩함으로써 모듈형 직류 변환기가 제조된다.

도 3은 종래의 모듈형 직류 변환기의 분해 사시도이다.

도 3에 도시된 바와같이, 종래의 모듈형 직류 변환기를 제조하기 위하여 먼저, 인쇄회로기판(200)(도 1, 2의 1 및 14에 대응)에 제어용 IC(211)를 포함한 각종 전자부품(210)을 실장한 후 트랜스(300)의 보빈(330)의 양측 지지대(333)의 하부에 형성된 복수의 일체형 핀단자(340)를 인쇄회로기판(200)의 일측에 형성된 다수의 관통홀(220)로 통과시킨 후 납땜시켜 고정한다.

이때, 상기 트랜스(300)는 수평방향으로 놓여지는데, 상기 트랜스(300)에는 트랜스 코일(310)이 권회되는 코일 권회부(331)가 구비되고 그 양측에 트랜스 코어(320)가 외측으로 끼워져 결합되는 코어 지지편(332)이 형성되고 하부에 양측 지지대(333)가 일체로 형성되는 보빈(330)이 형성된다. 상기 보빈(330)의 양측 지지대(333)에는 트랜스 코일(310)의 인출선을 연결하고 신호를 입,출력시키기 위한 복수의 일체형 핀 단자(340)의 상측 일부를 매입한 형태로 고정되어 있다.

상기 복수의 일체형 핀 단자(340)는 인쇄회로기판(200)에 형성한 다수의 관통홀(220)을 관통하도록 실장하여 상기 핀 단자(340)를 트랜스(300), 제어용 IC(211) 및 전자부품(210)의 외부연결 단자로서 동시에 활용된다.

그런데, 상기와 같은 종래의 모듈형 직류변환기는 케이스(100)에 삽입되기 전에 인쇄회로기판(200)에 제어용 IC(211)를 포함한 각종 전자부품(210)을 실장하여 전원회로를 형성하기 때문에 구성이 복잡하고, 트랜스(300)가 수평방향으로 놓여져 실장되기 때문에 길이는 작지만 폭만큼 크기가 증가되어 소형화에 불리한 단점이 있다.

도 4는 모듈형 직류변환기에 실장되는 SMPS 스위칭회로의 구성도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 종래의 모듈형 직류변환기에서는 트랜스 (503, 도 3의 300에 해당))를 기준으로 SMPS 스위칭회로(500)가 인쇄회로기판(200)의 좌우에 위치한다. 그 이유는 트랜스(300)에 부착된 복수의 일체형 핀 단자(340)를 입력단자와 출력단자로 구분할 때 입력단자는 인쇄회로기판(200)의 좌측에 위치한 회로(501, 502, 504, 505, 506, 510)에 연결되고, 출력단자는 인쇄회로기판(200)의 우측에 위치한 회로(507, 508, 509)에 연결되어야 하기 때문이다. 이때, 상기 501은 정류회로, 502는 1차측 평활회로, 504는 PWM 스위칭회로, 505는 스너버 회로, 506은 전원 회로(506)이고, 상기 507은 고주파 정류회로, 508은 2차측 평활회로(508), 509는 정전압 제어회로(509) 및 510은 귀환회로(510)이다.

따라서, 소정 회로가 고장나거나 성능이 떨어지는 경우에는 전체 인쇄회로기판(200)을 교체해야 하며, 특히 인쇄회로기판(200)에 소정 회로를 실장할 경우에는 트랜스의 핀 단자(340)의 위치 및 수 그리고, SMPS 스위칭회로(500)의 각 회로의 위치를 고려하여 실장하거나 관통 홀(220)을 형성해야하는 어려움이 있다.

게다가 트랜스의 핀 단자(20)와 인쇄회로기판의 핀 단자(21)를 별도로 사용하기 때문에 구성이 복잡하고, 제조 비용이 증가됨은 물론 제조 작업성의 효율성도 떨어지게 되는 문제점이 있었다.

그리고, 복잡하고 까다로운 전원회로 부분을 외부 인쇄회로기판에 별도로 형성하여야 하므로 전원 설계 시 각종 까다로운 규격이나 노이즈 문제 및 전기적 안정성 문제가 유발되어 시스템 설계가 어려워지고, 응용회로 생산 시 불량률이 증대되어 생산성이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 각종 문제점 및 실장 제약은 제조시 소형화 및 경량화에 불리하기 때문에 모듈형 직류변환기의 생산성을 떨어 뜨리게 되고, 제조 후에는 유지 보수 및 교체가 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 소형화 및 경량화에 유리한 단일화된 모듈형 직류변환기를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 단순한 조립 구조를 채택하여 제품 생선성을 높일 수 있는 모듈형 직류변환기를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 제조 후에 각 회로의 유지보수 및 부품 교체가 용이한 단일화된 모듈형 직류변환기를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 트랜스의 복수의 핀을 전원 회로의 핀으로 공통 사용하고, 상기 트랜스의 핀을 부가적인 기능핀(기능 핀 및 모니터링 핀)으로 사용함으로써 전원 모듈을 간단화시키고 제조 비용 감소 및 제품 생성을 높일 수 있는 모듈형 직류변환기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 단일화된 모듈형 직류 변환기는, 상측에 코일 권회부가 구비되고 하측에 양측으로 지지대가 돌출 형성된 보빈이 구비되어, 상기 지지대의 하부에 복수의 핀 단자가 형성된 수직형 트랜스; 일 측면에 복수의 삽입 돌기가 형성되어 각각 입력 회로와 출력 회로가 실장되는 제1,제2인쇄회로 기판; 일 측면에 수직형 트랜스의 복수의 핀 단자와 수평으로 체결되는 복수의 체결 홈이 형성되고, 상면에는 제1,제2인쇄회로 기판의 복수의 삽입 돌기가 수직으로 삽입되는 복수의 삽입 홈이 형성된 제1,제2체결용 인쇄회로 기판; 및 상기 체결 및 삽입에 의해 단일화된 수직형 트랜스, 제1,제2인쇄회로 기판 및 제1,제2체결용 인쇄회로 기판이 장착된 후 절연수지가 삽입되는 케이스;를 포함한다.

상기 제1,제2체결용 인쇄회로 기판은 수직형 트랜스의 복수의 핀 단자중에서 입력용 핀단자와 출력용 핀단자에 각각 체결된다.

상기 제1,제2체결용 인쇄회로 기판에 형성되는 복수의 체결 홈의 수는 수직형 트랜스에 형성되는 입력용 핀단자와 출력용 핀단자의 수에 의해 결정된다.

삭제

상기 보빈의 단부에는 제1,제2인쇄회로기판이 수직으로 삽입된 제1,제2체결용 인쇄회로 기판이 수직형 트랜스에 수평으로 체결될 경우, 상기 제1,제2인쇄회로기판의 수평 체결을 제한하여 수직형 트랜스 사이에 일정한 공간을 확보하기 위하여 스토퍼가 형성된다.

상기 제1,제2체결용 인쇄회로 기판에는 복수의 체결 홈사이에 절연 수지 주입 홈이 각각 형성된다.

상기 절연 수지 주입 홈의 크기는 입출력용 핀 단자에 체결되는 제1,제2체결용 인쇄회로 기판을 구별하기 위하여 서로 다른 크기를 갖는다.

상기 제1인쇄회로 기판에는 입력회로가 실장되고, 상기 제2인쇄회로 기판에는 출력회로가 실장된다.

상기 케이스에는 수직형 트랜스의 복수의 핀단자중에서 입력 핀과 출력의 핀의 수가 같을 경우 오삽을 방지하기 위하여 입출력 방향성을 나타내는 방향 표시부가 형성된다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 단일화된 모듈형 직류 변환기는, 상측에 코일 권회부가 구비되고 하측에 양측으로 지지대가 돌출 형성된 보빈이 구비되어, 상기 지지대의 하부에 복수의 핀 단자가 형성된 수직형 트랜스; 전원모듈로서 입력 회로와 출력 회로가 각각 실장되며 일 측면에 복수의 삽입 돌기가 형성된 제1,제2인쇄회로 기판; 및 상면에 형성된 복수의 삽입 홈에 대응되어 상기 제1,제2인쇄회로 기판의 복수의 삽입 돌기가 수직으로 삽입되고, 일 측면에 형성된 복수의 체결 홈에 대응되어 상기 수직형 트랜스의 복수의 핀 단자가 수평으로 체결되는 제1,제2체결용 인쇄회로 기판;으로 구성되어, 상기 수직형 트랜스의 복수의 핀 단자는 제1,제2체결용 인쇄회로 기판에 실장된 입,출력 회로의 단자와 부가 기능을 수행하기 위한 단자로 사용된다.

상기 제1인쇄회로 기판에는 입력회로가 실장되고, 제2인쇄회로기판에는 출력회로가 실장되며, 상기 부가 기능을 위한 핀은 균형을 맞추기 위한 핀, 내부회로 테스트용 핀, 내부 스위칭 상태를 모니터링 하기 위한 모니터링 핀 및 서로 다른 크기의 전압을 출력하기 위한 출력 핀을 포함한다.

상기 체결 및 삽입에 의해 수직형 트랜스, 제1,제2인쇄회로 기판 및 제1,제2체결용 인쇄회로 기판이 단일화되면 케이스내부에 장착된 후 절연수지가 삽입되는 일체형으로 형성된다.

본 발명은 이상에서 설명한 바와 같은 본 고안은 각종 전자기기에서 필요로 하는 초소형 전원 공급장치인 단일화된 모듈형 직류변환기에 관한 것으로 SMPS (Switching Mode Power Supply)에서 필요로 하는 주요 기능 부분을 작은 크기의 케이스에 집적화하였으므로 전원회로를 구성할 경우 외부의 최소 부품만으로 안정화된 고효율의 전원을 쉽게 공급할 수 있다.

본 발명은 일반적인 트랜스의 구조와 다르게 수직형 트랜스를 구성하고, 보빈의 지지대의 크기를 최소화 함으로써 종래의 수평형 트랜스에 비하여 소형화 및 경량화에 유리한 장점이 있다. 특히 본 발명은 전원 모듈 내부에 고효율의 SMPS 회로를 내장하고 있으므로 외부 회로 구성이 간단화되며, 초소형화, 경량화, 저소비 전력화, 고성능, 고효율, 고 신뢰성을 갖게 되며, 전원장치에 있어서 필수적인 전기적 안전과 각종 환경시험에 필요한 신뢰성 향상을 위해 초소형 절연케이스 내부에 회로를 집적화하였으며, 케이스 내부에 절연물질을 채워 넣어 습기나 절연, 각종 외부의 기계적인 충격을 흡수하도록 하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다

그리고, 본 발명은 수직형 트랜스(300)를 별도의 2개의 체결용 인쇄회로기판(600)에 의해 수평으로 체결하고, 상기 2개의 체결용 인쇄회로기판 (600)에는 수직으로 각각 전자기기의 인쇄회로기판(600)을 체결함으로써 모듈형 직류 변환기의 전체 크기를 줄일 수 있으며, 제조시 또는 제조 후에 입력용 회로와 출력용 회로중의 어느 한쪽에 불량이 발생할 경우 용이하게 교체할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 트랜스의 복수의 핀단자를 전원 회로의 핀단자로 공통 사용하고, 상기 트랜스의 핀을 부가적인 기능핀(기능 핀 및 모니터링 핀)으로 사용함으로써 전원 모듈을 간단화시키고 제조 비용 감소 및 제품 생성을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 모듈형 직류변환기 측면도.
도 2는 모듈형 직류변환기 종단면도.
도 3은 종래의 모듈형 직류 변환기의 분해 사시도.
도 4는 모듈형 직류변환기에 실장되는 SMPS 스위칭회로의 구성도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단일화된 모듈형 직류변환기 종단면도.
도 6은 본 발명에 따른 단일화된 모듈형 직류변환기의 분해 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 단일화된 모듈형 직류변환기의 저면도.
도 8은 본 발명에 따른단일화된 모듈형 직류변환기의 외형도.
도 9a 내지 도 9d는 다양한 핀 단자 배치 형태를 보인 구조도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단일화된 모듈형 직류변환기 종단면도이고, 도 6은 분해 사시도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 단일화된 모듈형 직류변환기의 가장 큰 특징은 트랜스(300)가 종래의 수평형 트랜스가 아니라 소형화에 유리하도록 수직형 트랜스로 형성한 점이다. 이때, 종래와 동일한 부분은 동일한 번호를 부여한다.

즉, 도 6에 도시된 바와같이, 코일 권회부(331), 트랜스 코어(320)및 지지편(332)이 형성된 수직형 트랜스(300)에서 하부 보빈의 양측에는 돌출되도록 지지대(333)가 형성되고, 상기 양측 지지대(333)의 하부에는 복수의 일체형 핀 단자(340)가 형성된다. 즉, 수직형 트랜스(300)에는 트랜스(300)의 트랜스 코일(310)이 권회되는 코일 권회부(331)가 구비되고 그 양측에 트랜스 코어(320)가 외측으로 끼워져 결합되는 코어 지지편(332)이 단일화된 일체형으로 형성되며 하부에 양측 지지대(333)가 일체로 구성되는 보빈(330)의 양측 지지대(333)에 복수개의 일체형 핀단자(340)의 상측 일부를 절연수지(400)내에 매입한 형태로 고정한다.

바람직하게, 상기 트랜스 보빈(330)의 폭은 인쇄회로기판(200)과 일체형으로 하기 위해 소정의 크기, 즉 인쇄회로기판(200)에 형성되어 있는 직류전압 변환기의 체결 홈(601)의 사이즈에 맞도록 제작하고, 트랜스 코일(310)의 연결을 위한 핀 단자(340)는 인쇄회로기판(200)의 상기 체결 홈(601)의 크기와 사이즈가 일치되도록 제작하고, 핀단자(340)의 길이는 종래의 것보다 소정 길이 이상(바람직하기로는 2배 이상)을 갖도록 제작한다.

본 발명의 실시예에 따른 단일화된 모듈형 직류변환기의 다른 특징은 수직형 트랜스(300)가 종래처럼 인쇄회로기판(200)에 체결되는 것이 아니라 별도의 체결용인쇄회로기판(600)에 체결되는 점이다.

이를 위하여 본 발명은 소정 크기의 2개의 체결용 인쇄회로기판(600)을 형성하는데, 각 체결용 인쇄회로기판(600)에는 복수개의 핀 단자(340)의 위치에 대응되어 형성되어 상기 각 핀 단자(340)에 체결되는 복수의 체결 홈(601)과, 실제로 각종 회로가 실장되는 인쇄회로기판(200)을 체결하기 위한 복수의 체결 홈(602)이 형성된다. 또한, 상기 각 체결용 인쇄회로기판(600)에는 절연수지(400)를 주입하기 위한 주입 홈(203),(204)이 형성되어 있다. 상기 주입 홈(203),(204)은 입력 단자측과 출력 단자측을 용이하게 구분할 수 있도록 서로 다른 크기로 형성된다.

상기 2개의 체결용 인쇄회로기판(600)의 폭은 트랜스 보빈(330)의 양 지디대(33)의 크기에 대응되어 형성된다. 즉, 2개의 체결용 인쇄회로기판(600)이 복수개의 핀 단자(340)의 위치에 체결되었을 때 상기 2개의 체결용 인쇄회로기판(600)에 수직으로 인쇄회로 기판(200, 201)이 삽입될 수 있을 정도의 크기를 갖는다.

본 발명의 실시예에 따른 단일화된 모듈형 직류변환기의 또 다른 특징은 2개로 분리된 체결용 인쇄회로기판(600) 각각에 도 4에 도시된 입력용 회로와 출력용 회로가 분리되어 실장된 2개의 전자기기의 인쇄회로기판(200, 201)을 수직으로 체결하는 점이다.

이러한 특징은 종래 수평으로 형성되는 인쇄회로기판(200, 201)에 비해 전체 크기를 줄일 수 있으며, 제조시 입력용 회로와 출력용 회로(전원 모듈 내부에 고효율의 SMPS 회로)중의 어느 한쪽에 불량이 발생할 경우 용이하게 교체할 수 있는 장점이 있다. 특히, 본 발명은 인쇄회로기판(200, 201)에 분리하여 회로(전원회로 및 전원회로 모듈)를 배치함으로써 도 4에 같이 SMPS에 사용되는 스위칭 회로 대부분을 집적화할 수 있으며, 종래보다 더 많은 회로를 실장할 수 있는 장점이 있다.

상기 인쇄회로기판(200, 201)에는 제어용 IC를 포함한 각종 전자부품(210) 및 SMPS 스위칭회로(500)가 실장된다(도 4).

이를 위하여 인쇄회로기판(200, 201)의 일측에는 체결용 인쇄회로기판(600) 의 복수의 체결 홈(602)이 형성 위치에 복수의 삽입 돌기(603)가 형성된다. 상기 각 돌기(603)가 체결 홈(602)에 체결되면 상기 인쇄회로기판(200, 201)에 실장된 회로(SMPS 스위칭회로)는각 체결용 인쇄회로기판(600)을 통하여 수직형 트랜스(300)의 복수의 핀 단자(340)와 전기적으로 연결된다.

이러한 연결 구조에 의해 본 발명은 SMPS에서 필요로 하는 주요 기능부분을 작은 크기의 케이스에 집적화시켜 최적화할 수 있기 때문에 전원회로를 구성할 경우 외부에 최소 부품만으로 구성하여 안정화된 고효율의 전원을 쉽게 공급할 수 있다.

따라서, 2개의 전자기기의 인쇄회로기판(200, 201)의 각 돌기(603)가 2개의 체결용 인쇄회로기판(600)의 복수의 체결 홈(602)에 각각 끼워진 후 해당 체결용 인쇄회로기판(600)의 체결 홈(601)이 안쪽으로 이동되어 수직형 트랜스(300)의 복수의 핀 단자(340)에 체결되면 상기 인쇄회로기판(200, 201)은 수직형 트랜스(300)에 거의 밀착되게 된다. 이때, 체결 홈(601)은 전기적 연결 및 고정을 위하여 복수의 핀 단자(340)와 납땜된다.

본 발명은 인쇄회로기판(200, 201)과의 완전 밀착을 방지하고 인쇄회로기판(200, 201)과 수직형 트랜스(300) 사이에 항상 일정한 공간을 확보할 수 있도록 보빈(330)의 단부에 스토퍼(334)를 구비한다. 상기 스토퍼(334)에는, 2개의 체결용 인쇄회로기판(600)의 체결 홈(601)이 안쪽으로 이동되어 수직형 트랜스(300)의 복수의 핀 단자(340)에 체결될 때 상기 2개의 체결용 인쇄회로기판(600)이 견고하게 고정될 수 있도록 소정의 체결 홈이 형성될 수 있다. 이 경우 2개의 체결용 인쇄회로기판(600)의 측면 즉, 두 체결 홈(601)사이의 면이 돌기가 되어 상기 스토퍼(2334)에 형성된 체결 홈에 끼워진다.

따라서, 상기와 같은 체결동작에 의해 도 6과 같이 수직형 트랜스(300)에 인쇄회로기판(200, 201) 및 인쇄회로기판(200, 201)이 체결된다.

상기 체결용 인쇄회로기판(600)의 체결 홈(601)을 이용하여 보빈(330)의 양측 지지대(330) 복수의 일체형 핀단자(340)와 체결하고 인쇄회로기판(200, 201)에 구분되어 실장된 SMPS 스위칭회로(미도시)(도 4)를 체결용 인쇄회로기판(600)의 삽입 홈(602)에 삽입되도록 실장할 때, 보빈(330)의 양측 지지대(333)에는 트랜스 코일(310)의 인출선을 연결하고 신호를 입, 출력시키기 위한 복수의 일체형 핀 단자(340)의 상측 일부가 매입한 형태로 고정된다.

도 7은 절연 수지 주입 전의 본 발명에 따른 단일화된 모듈형 직류변환기의 저면도이고, 도 8은 절연 수지 주입 후의 본 발명에 따른 단일화된 모듈형 직류변환기의 외형도이다.

도 7에 도시된 바와같이, 수직형 트랜스(300)에 인쇄회로기판(200, 201) 및 인쇄회로기판(200, 201)이 체결되면, 전체를 케이스(100)에 삽입한 후 주입홈(203),(204)에 절연수지(400)를 주입하여 도 8과 같이 일체형으로 모듈화한다.

상기 케이스(100)에는 복수의 핀단자(340)에서 입력과 출력의 핀수가 같을 경우 오삽을 방지하기 위하여 입출력 방향성을 표시하도록 방향 표시부(335)가 형성되어 있다.

도 9a 내지 도 9d는 보빈(330)의 지지대(333)의 하측부에 실장되는 핀 단자 (340)의 다양한 배치 형태를 각각 보인 평면도이다. 이때, 우측 핀은 입력 핀 좌측 핀은 출력 핀으로 가정하며, 입력 핀 및 출력 핀의 방향은 사용자가 적절히 선택하여 실장할 수 있다.

도 9a에서, 상기 핀 단자 (340)의 제1실시예로서, 5번은 입력 핀(+핀), 3번은입력 핀(-핀), 2번은 출력 핀(-핀), 4번은 출력 핀(+핀) 및 5번은 균형 핀이다. 이때, 입력 및 출력 방향은 사용자가 적절히 선택하여 실장할 수 있다.

도 9b는 상기 핀 단자 (340)의 제2실시예로서, 6번은 입력 핀(+핀), 5번은 전원 모듈 외부에서 내부 스위칭 상태를 모니터링 하기 위한 모니터링 핀, 4번은 입력 핀(-핀), 3번은 출력 핀(-핀), 2번은 출력 핀(+핀), 1번은 균형을 맞추기 위한 핀(균형핀)이다.

도 9c는 상기 핀 단자 (340)의 제3실시예로서, 7번은 입력 핀(+핀), 6번은 핀은 모니터링 핀, 5번은 입력 핀(-핀), 4번은 출력 핀(-핀), 3번은 출력 핀(+핀), 1, 2번은 서로 다른 크기의 전압을 출력하기 위한 출력핀이다.

도 9d는 상기 핀 단자 (340)의 제3실시예로서, 9번은 입력 핀(+핀), 8번은 모니터링 핀, 7번은 내부 회로 테스트용 핀, 6번은 입력 핀(-핀), 5번은 출력 핀(-핀), 4번은 출력 핀(+핀), 3번은 입, 출력 핀의 수가 같아짐으로 인한 부품 오삽을 줄이기 위하여 방향성을 고려한 핀, 1, 2번은 서로 다른 크기의 전압을 출력하기 위한 출력핀이다.

특히 도 9d는 보빈(330)에 결합되는 입출력 핀단자(340)의 위치를 표시한 것으로 입력 6,7,8,9 번과 출력 1,2,3,4,5번 핀으로 구성되어 있으며, 인쇄회로기판(200)의 패턴 상 입력으로부터 출력은 절연되어 있다.

이와같이 보빈(330)의 입출력 핀단자(340)는 도 9a와 같이 최소 5핀으로 구성되는 것으로부터 도 9d와 같이 기능성을 위한 9핀으로 구성할 수 있다.

그리고, 전원회로의 최소 구성은 높은 전압의 DC 전원 입력을 위한 입력 2핀과 안정화된 낮은 DC전압의 전원 출력을 위한 2핀이 가장 이상적이지만, 도 9a와 같이 하나의 핀을 추가하여 외부 인쇄회로기판에 장착할 경우 안정성을 높이고, 입력과 출력의 핀수를 다르게 배치하여 양산시 발생할 수 있는 작업 실수로 입력과 출력을 바꾸게 되어 전원 모듈이 파괴되는 것을 방지할 수 있다.

도 9b은 내부 스위칭 모니터링을 위한 하나의 핀을 더 추가하여 최종 전원 모듈을 구성하였을 경우 내부회로의 동작에 중요한 영향을 미치는 스위칭 파형을 볼 수 있도록 하여 전원 모듈의 신뢰성을 높이고 있다.

도 9c는 전원의 출력에 있어 멀티로 구성하기 위한 배치로서 4번과 5번 핀이 출력이며, 6번과 7번 핀이 추가되어 두 가지 크기의 전압을 동시에 사용할 수 있도록 하고 있다.

도 9d는 도 9b와 비교하여 전원 모듈의 내부회로에서 중요한 스위치 파형 외에 스위칭을 구성하는 IC와 동작 상태를 살필 수 있도록 3번 핀을 추가하였으며, 이때 입력이 4번 핀이고 5번 핀이 출력이 되어 입출력이 바뀔 수 있으므로 작업성을 위하여 6번 핀을 추가하여 외부 인쇄회로기판에 장착 시 핀 구멍이 서로 달라 입출력이 바뀌어 불량이 될 수 없는 구조로 되어 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 이상에서 설명한 바와 같은 본 고안은 각종 전자기기에서 필요로 하는 초소형 전원 공급장치인 단일화된 모듈형 직류변환기에 관한 것으로 SMPS에서 필요로 하는 주요 기능 부분을 작은 크기의 케이스에 집적화하였으므로 전원회로를 구성할 경우 외부의 최소 부품만으로 안정화된 고효율의 전원을 쉽게 공급할 수 있다. 특히 본 발명은 일반적인 트랜스의 구조와 다르게 수직형 트랜스를 구성하고, 보빈의 지지대의 크기를 최소화 함으로써 종래의 수평형 트랜스에 비하여 소형화 및 경량화에 유리한 장점이 있다.

따라서, 본 제품을 사용하게 되면 기존의 부피가 큰 트랜스 정류방식을 사용할 때와 비교하여 그 크기와 무게를 1/10으로 줄일 수 있으며, 스위칭 방식을 사용하기 때문에 기존의 30% 미만의 효율이 70% 이상 증가되기 때문에 초소형의 크기를 유지하면서도 출력 파워를 약 10배 이상 증가시킬 수 있다.

본 발명은 수직형 트랜스(300)를 별도의 2개의 체결용 인쇄회로기판(600)에 의해 수평으로 체결하고, 상기 2개의 체결용 인쇄회로기판(600)에 는 수직으로 각각 전자기기의 인쇄회로기판(600)을 체결함으로써 모듈형 직류 변환기의 전체 크기를 줄일 수 있으며, 제조시 또는 제조 후에 입력용 회로와 출력용 회로중의 어느 한쪽에 불량이 발생할 경우 용이하게 교체할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 전원 모듈 내부에 고효율의 SMPS 회로를 내장하고 있으므로 외부 회로 구성이 간단화되며, 초소형화, 경량화, 저소비 전력화, 고성능, 고효율, 고 신뢰성을 갖게 되며, 전원장치에 있어서 필수적인 전기적 안전과 각종 환경시험에 필요한 신뢰성 향상을 위해 초소형 절연케이스 내부에 회로를 집적화하였으며, 케이스 내부에 절연물질을 채워 넣어 습기나 절연, 각종 외부의 기계적인 충격을 흡수하도록 하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다

또한, 본 발명은 보빈에 고정되는 일체형 핀단자로 전원 모듈의 내부에서 사용하는 트랜스의 핀과 전원 모듈 외부핀을 공통으로 사용하여 전원 모듈을 간단화 시키고 제조 비용이 감소되어 제조 작업성을 향상시킬 수 있다.

그리고, 본 발명은 복잡하고 까다로운 전원회로 부분을 모듈화하였으므로 전원 설계 시 각종 까다로운 규격이나 노이즈 문제 및 전기적 안정성 문제를 생각할 필요가 없으며, 하나의 검증된 부품을 쓰는 것이므로 시스템 설계가 쉬워지고, 응용회로 생산 시 불량률이 감소됨으로 인한 생산성 향상의 효과를 얻을 수 있다.

상기와 같이 설명된 단일화된 모듈형 직류 변환기는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

100 : 케이스 200, 201 : 인쇄회로기판
203, 204 : 주입홀 210 : 전자부품
300 : 수직형 트랜스 310 : 트랜스코일
320 : 트랜스코어 330 : 보빈
331 : 코일권회부 332 : 코어지지편
333 : 지지대 334 : 스토퍼
335 : 방향 표시부 340 : 일체형 핀단자
400 : 절연수지 600 : 체결용 인쇄회로기판
601 : 체결홈 602 : 삽입 홈
603 : 삽입돌기

Claims

상측에 코일 권회부가 구비되고 하측에 양측으로 지지대가 돌출 형성된 보빈이 구비되어, 상기 지지대의 하부에 복수의 핀 단자가 형성된 수직형 트랜스;
일 측면에 복수의 삽입 돌기가 형성되어 각각 입력 회로와 출력 회로가 실장되는 제1,제2인쇄회로 기판;
일 측면에 수직형 트랜스의 복수의 핀 단자와 수평으로 체결되는 복수의 체결 홈이 형성되고, 상면에는 제1,제2인쇄회로 기판의 복수의 삽입 돌기가 수직으로 삽입되는 복수의 삽입 홈이 형성된 제1,제2체결용 인쇄회로 기판; 및
상기 체결 및 삽입에 의해 단일화된 수직형 트랜스, 제1,제2인쇄회로 기판 및 제1,제2체결용 인쇄회로 기판이 장착된 후 절연 수지가 삽입되는 케이스;로 구성된 것을 특징으로 하는 단일화된 모듈형 직류 변환기.
제1항에 있어서, 상기 제1,제2체결용 인쇄회로 기판은
수직형 트랜스의 복수의 핀 단자중에서 입력용 핀단자와 출력용 핀단자에 각각 체결되는 것을 특징으로 하는 단일화된 모듈형 직류 변환기.
제1항에 있어서, 상기 제1,제2체결용 인쇄회로 기판에 형성되는 복수의 체결 홈의 수는 수직형 트랜스에 형성되는 입력용 핀단자와 출력용 핀 단자의 수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 단일화된 모듈형 직류 변환기.
삭제
제1항에 있어서, 상기 보빈의 단부에는
제1,제2인쇄회로기판이 수직으로 삽입된 제1,제2체결용 인쇄회로 기판이 수직형 트랜스에 수평으로 체결될 경우, 상기 제1,제2인쇄회로기판의 수평 체결을 제한하여 수직형 트랜스 사이에 일정한 공간을 확보하기 위하여 스토퍼가 형성되는 것을 특징으로 하는 단일화된 모듈형 직류 변환기.
제1항에 있어서, 상기 제1,제2체결용 인쇄회로 기판에는
복수의 체결 홈사이에 절연 수지 주입 홈이 각각 형성되고,
상기 절연 수지 주입 홈의 크기는
입출력용 핀 단자에 체결되는 제1,제2체결용 인쇄회로 기판을 구별하기 위하여 서로 다른 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 단일화된 모듈형 직류 변환기.
제1항에 있어서, 상기 제1인쇄회로 기판에는
입력회로가 실장되고, 상기 제2인쇄회로 기판에는 출력회로가 실장되는 것을 특징으로 하는 단일화된 모듈형 직류 변환기.
제1항에 있어서, 상기 케이스에는
수직형 트랜스의 복수의 핀단자중에서 입력 핀과 출력의 핀의 수가 같을 경우 오삽을 방지하기 위하여 입출력 방향성을 나타내는 방향 표시부가 형성되는 것을 특징으로 하는 단일화된 모듈형 직류 변환기.
제1항에 있어서, 상기수직형 트랜스의 복수의 핀 단자는
제1,제2체결용 인쇄회로 기판에 실장된 입,출력 회로의 단자와 부가 기능을 수행하기 위한 단자로 사용되며, 상기 부가 기능을 위한 단자는 균형을 맞추기 위한 핀, 내부회로 테스트용 핀, 내부 스위칭 상태를 모니터링 하기 위한 모니터링 핀 및 2가지 크기의 전압을 멀티 출력하기 위한 출력핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일화된 모듈형 직류 변환기.
상측에 코일 권회부가 구비되고 하측에 양측으로 지지대가 돌출 형성된 보빈이 구비되어, 상기 지지대의 하부에 복수의 핀 단자가 형성된 수직형 트랜스;
전원모듈로서 입력 회로와 출력 회로가 각각 실장되며 일 측면에 복수의 삽입 돌기가 형성된 제1,제2인쇄회로 기판; 및
상면에 형성된 복수의 삽입 홈에 대응되어 상기 제1,제2인쇄회로 기판의 복수의 삽입 돌기가 수직으로 삽입되고, 일 측면에 형성된 복수의 체결 홈에 대응되어 상기 수직형 트랜스의 복수의 핀 단자가 수평으로 체결되는 제1,제2체결용 인쇄회로 기판;으로 구성되어,
상기 수직형 트랜스의 복수의 핀 단자는 제1,제2체결용 인쇄회로 기판에 실장된 입,출력 회로의 단자와 부가 기능을 수행하기 위한 단자로 사용되는 것을 특징으로 하는 단일화된 모듈형 직류 변환기.
제10항에 있어서, 상기 제1인쇄회로 기판에는
입력회로가 실장되고, 제2인쇄회로기판에는 출력회로가 실장되며, 상기 부가 기능을 위한 핀은 균형을 맞추기 위한 핀, 내부회로 테스트용 핀, 내부 스위칭 상태를 모니터링 하기 위한 모니터링 핀 및 서로 다른 크기의 전압을 출력하기 위한 출력 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일화된 모듈형 직류 변환기.
제10항에 있어서, 상기 수직형 트랜스, 제1,제2인쇄회로 기판 및 제1,제2체결용 인쇄회로 기판이 단일화되면 케이스 내부에 삽입된 후 절연수지가 삽입되어 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 단일화된 모듈형 직류 변환기.