KR101760006B1

KR101760006B1 - 고전압 배압 정류모듈

Info

Publication number: KR101760006B1
Application number: KR1020150180379A
Authority: KR
Inventors: 민성기; 이홍학; 이성욱; 구현수; 전금열; 유병준
Original assignee: (주)빅텍
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2015-12-16
Publication date: 2017-07-21
Also published as: KR20170072037A

Abstract

본 발명은 고전압 배압 정류모듈에 관한 것으로, 본 발명에 따른 배압정류모듈은, 상부면의 일부가 돌출되어 형성된 장착면을 가지는 베이스 기판과; 상기 장착면의 상부에 장착되고, 상부면에 서로 이격되어 형성되는 복수의 전극들을 구비하는 중간기판과; 상기 중간기판의 상부에 장착되며, 전원입력을 위한 입력단자들 및 출력을 위한 출력단자들이 핀의 형태로 각각 관통하기 위한 복수의 관통홀들을 구비하는 상부기판과; 단부가 상기 중간기판의 상부면 또는 상기 상부기판의 하부면에 접촉 고정되고, 상기 상부기판의 상기 관통홀들 각각을 관통하도록 장착되는 입력단자들 및 출력단자들과; 상기 중간기판의 상부면에 장착되며, 상기 복수의 전극들 중 선택된 두 개의 전극들 사이를 연결하도록 장착되는 적어도 하나의 다이오드와; 상기 상부기판의 상부면에 장착되며, 상기 입력단자들 중 어느 하나의 입력단자와 상기 출력단자들 중 어느 하나의 출력단자 사이에 장착되는 적어도 하나의 커패시터와; 상기 상부기판의 하부면에 장착되며, 상기 적어도 하나의 커패시터와 병렬배치구조를 가지도록 장착되는 적어도 하나의 밸런싱 저항을 구비한다.

Description

고전압 배압 정류모듈{Multiple Voltage rectifier module for high voltage}

본 발명은 고전압 배압 정류모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 소형화, 노이즈 최소화 및 방열이 용이한 고전압 배압 정류모듈에 관한 것이다.

일반적으로 고전압 배압정류 모듈은 파워 서플라이(power supply)등으로 사용되며, 자동차, 의료기, 통신장비, 전자렌지를 포함하여 다양한 산업분야에 이용되고 있다.

이러한 고전압 배압정류모듈은 소형으로 사용되는 경우 수KV ~ 수십KV의 절연내력을 유지해야하고 저 노이즈 정류를 해야 한다. 또한 이때 발생되는 발열에 대한 방열방안을 가져야 한다. 이에 따라 고전압 배압정류모듈은 방열성능, 절연내력, 및 저 노이즈 등이 그 성능 결정에 중요한 요소로 평가되고 있다.

이에 따라 절연내력의 강화, 방열성능의 강화, 및 저 노이즈 특성을 가지면서도 소형화가 가능한 고전압 배압 정류모듈의 필요성은 더욱 더 확대되고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1002913호(2010.12.15.)

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 고전압 배압 정류모듈을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 방열성능이 우수하고, 절연내력이 강화되며, 저노이즈 특성을 가지는 고전압 배압 정류모듈을 제공하는 데 있다.

상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 구체화에 따라, 본 발명에 따른 배압정류모듈은, 상부면의 일부가 돌출되어 형성된 장착면을 가지는 베이스 기판과; 상기 장착면의 상부에 장착되고, 상부면에 서로 이격되어 형성되는 복수의 전극들을 구비하는 중간기판과; 상기 중간기판의 상부에 장착되며, 전원입력을 위한 입력단자들 및 출력을 위한 출력단자들이 핀의 형태로 각각 관통하기 위한 복수의 관통홀들을 구비하는 상부기판과; 단부가 상기 중간기판의 상부면 또는 상기 상부기판의 하부면에 접촉 고정되고, 상기 상부기판의 상기 관통홀들 각각을 관통하도록 장착되는 입력단자들 및 출력단자들과; 상기 중간기판의 상부면에 장착되며, 상기 복수의 전극들 중 선택된 두 개의 전극들 사이를 연결하도록 장착되는 적어도 하나의 다이오드와; 상기 상부기판의 상부면에 장착되며, 상기 입력단자들 중 어느 하나의 입력단자와 상기 출력단자들 중 어느 하나의 출력단자 사이에 장착되는 적어도 하나의 커패시터와; 상기 상부기판의 하부면에 장착되며, 상기 적어도 하나의 커패시터와 병렬배치구조를 가지도록 장착되는 적어도 하나의 밸런싱 저항을 구비한다.

상기 베이스 기판은 열전도성을 가지는 금속재질이고, 상기 중간기판은 세라믹 재질이고, 상기 상부기판은 인쇄회로기판일 수 있다.

상기 중간기판은 상기 전극들을 둘러싸는 형태의 홈 또는 돌기를 구비하며, 상기 상부기판은 상기 입력단자들 및 상기 출력단자들 각각을 서로 이격시키도록 형성된 이격홀들을 구비할 수 있다.

상기 배압 정류모듈은, 교류입력전원이 입력되기 위한 제1입력단자 및 제2입력단자와; 정류전원의 출력을 위한 제1출력단자 및 제2출력단자와; 상기 제1입력단자와 상기 제1출력단자 사이에 장착되는 제1다이오드와; 상기 제1입력단자와 상기 제2출력단자 사이에 장착되는 제2다이오드와; 상기 제1출력단자와 상기 제2입력단자 사이에 장착되는 제1커패시터와; 상기 제2입력단자와 상기 제2출력단자 사이에 장착되는 제2커패시터와; 상기 제1커패시터와 병렬구조를 가지도록 장착되는 제1밸런싱 저항과; 상기 제2커패시터와 병렬구조를 가지도록 장착되는 제2밸런싱 저항을 구비할 수 있다.

상기 제1입력단자는, 상기 중간기판의 전극들 중 제1전극에 단부가 접촉 고정되어 상기 상부기판을 관통하도록 장착되고, 상기 제2입력단자는 상기 중간기판의 전극들과는 전기적 연결구조를 가지지 않도록 상기 중간기판의 전극들 사이에 단부가 접촉고정되거나 상기 상부기판의 하부면에 접촉되는 상태에서 상기 상부기판을 관통하도록 장착되고, 상기 제1출력단자는 상기 중간기판의 전극들 중 상기 제1전극과 인접된 제2전극에 단부가 접촉고정되어 상기 상부기판을 관통하도록 장착되고, 상기 제2출력단자는 상기 제1전극과 인접된 제3전극에 단부가 접촉고정되어 상기 상부기판을 관통하도록 장착되고, 상기 제1다이오드는 상기 중간기판의 상부면 중 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 장착되고, 상기 제2다이오드는 상기 중간기판의 상부면 중 제1전극과 상기 제3전극 사이에 장착되고, 상기 제1커패시터는 상기 상부기판의 상부면 중 상기 제1출력단자와 상기 제2입력단자 사이에 장착되고, 상기 제2커패시터는 상기 상부기판의 상부면 중 상기 제2입력단자와 상기 제2출력단자 사이에 장착되고, 상기 제1밸런싱 저항은 상기 상부기판의 하부면 중 상기 제1출력단자와 상기 제2입력단자 사이에 장착되고, 상기 제2밸런싱 저항은 상기 상부기판의 하부면 중 상기 제2입력단자와 상기 제2출력단자 사이에 장착될 수 있다.

상기 배압정류모듈은, 상기 제1커패시터와 병렬연결구조를 가지도록 상기 제1커패시터의 상부에 적층 장착되는 적어도 하나의 제3커패시터와; 상기 제2커패시터와 병렬연결구조를 가지도록 상기 제2커패시터의 상부에 적층 장착되는 적어도 하나의 제4커패시터를 더 구비할 수 있다.

상기 배압정류모듈은, 동일구조를 가지는 적어도 하나의 배압정류모듈과 적어도 하나의 출력단자가 전기적으로 연결됨에 의해, 복수의 배압정류모듈들이 직렬연결된 다단구조를 가질 수 있다.

상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 다른 구체화에 따라, 본 발명에 따른 배압정류모듈은, 상부면의 일부가 돌출되어 형성된 복수의 장착면들을 가지는 베이스 기판과; 상부면에 서로 이격되어 형성되는 복수의 전극들을 각각 구비하여, 상기 장착면의 개수만큼 구비되어 상기 장착면들 각각의 상부에 장착되는 복수의 중간기판들과; 상기 중간기판들의 상부에 장착되며, 전원입력을 위한 입력단자들 및 출력을 위한 출력단자들이 핀의 형태로 각각 관통하기 위한 복수의 관통홀들을 구비하는 상부기판과; 단부가 상기 중간기판의 상부면 또는 상기 상부기판의 하부면에 접촉 고정되고, 상기 상부기판의 상기 관통홀들 각각을 관통하도록 장착되는 입력단자들 및 출력단자들과; 상기 중간기판의 상부면에 각각 장착되며, 상기 복수의 전극들 중 선택된 두 개의 전극들 사이를 연결하도록 장착되는 복수의 다이오드들과; 상기 상부기판의 상부면에 장착되며, 상기 입력단자들 중 어느 하나의 입력단자와 상기 출력단자들 중 어느 하나의 출력단자 사이에 각각 장착되는 복수의 커패시터들과; 상기 상부기판의 하부면에 장착되며, 상기 커패시터들와 병렬배치구조를 가지도록 장착되는 복수의 밸런싱 저항들을 구비한다.

본 발명에 따르면, 절연내력을 강화할 수 있으며, 열전도성이 우수하여 방열성능이 강화되어 고용량 사용이 가능하다. 또한, 전압 밸런싱 및 전압 안정화 기능을 수행함과 동시에 노이즈 등을 최소화할 수 있게 된다. 그리고 다단 구조를 가질 수 있어 고전압 발생이 용이하고 소형화가 가능한 효과가 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 배압정류모듈의 분해사시도들이고,
도 4는 도 3의 결합사시도이고,
도 5는 도 4의 측면도이고,
도 6은 도 4의 등가회로도이고,
도 7은 다단구조를 가지는 배압 정류모듈의 결합사시도이고,
도 8은 도 7의 등가회로도이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 배압정류모듈(100)의 분해사시도들이다. 도 1은 기판들, 입력단자 및 출력단자만을 도시한 것이고, 도 2는 도 1에서 입력단자 및 출력단자가 중간 기판 및 상부기판에 고정된 상태를 나타낸 것이고, 도 3은 도 2에 다이오드, 커패시터, 저항 등의 장착되는 소자들이 포함된 고전압 배압 정류모듈의 분해사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 배압 정류모듈(100)은 베이스 기판(110), 중간기판(120), 상부기판(130), 입력단자(IN1,IN2), 출력단자(OUT1,OUT2), 적어도 하나의 다이오드(D1,D2), 적어도 하나의 커패시터(C1,C2), 적어도 하나의 밸런싱 저항(R1,R2)를 구비한다.

상기 베이스 기판(110)은 일정두께를 가지며, 상부면이 단차구조를 가진다. 그리고 단차구조의 장착면에 상기 중간기판(120)이 접착되는 구조를 가진다. 예를 들면, 상기 베이스 기판(110)의 상부면 중 일부인, 상기 중간기판(120)이 장착되는 장착면(112)이 일정면적으로 돌출된 형태의 단차구조를 가질 수 있다. 상기 돌출부위인 장착면(112)의 면적은 상기 중간기판(20)의 하부면적과 동일하거나 작을 수 있다. 상기 장착면(112)은 상기 중간기판(120)의 개수만큼 형성될 수 있다.

상기 베이스 기판(110)이 단차구조를 형성하는 이유는, 절연이 파괴되는 등의 원인으로 인해 상기 중간기판(120)과 상기 베이스 기판(40) 간의 전류패스(path)가 형성되는 경우 최대한 전류패스를 길게 하여 절연내력을 증가시키는 등의 효과를 위함이다.

상기 베이스 기판(110)은 열전도율이 우수한 금속재질이며, 알루미나, 구리, 구리 합금 중에서 선택된 어느 하나의 재질을 가질 수 있다. 이를 통해 내구성 및 열전도성의 향상을 도모할 수 있다. 상기 베이스 기판(120)은 열전도율이 좋고 내구성이 좋은 재질이면 어느 재질도 가능하다.

상기 중간기판(120)은 상기 장착면(112)의 상부에 장착되고, 상부면에 서로 이격되어 형성되는 복수의 전극들(122a,122b,122c)을 구비한다.

상기 중간기판(120)은 세라믹을 재질로 할 수 있다. 세라믹 기판은 고압절연 및 열전도성이 우수한 것으로 알려져 있으므로, 상기 중간기판(120)을 세라믹 재질로 하는 경우, 절연 내력 및 열전도를 통한 방열성능을 향상시킬 수 있게 된다.

상기 중간기판(120)의 상부면에는 복수의 전극들(122a,122b,122c)이 구비된다. 상기 전극들(122a,122b,122c) 중 제1전극(122a)은 상기 중간기판(120)의 후방측 상부면에 길이방향으로 길게 형성되고, 상기 전극들(122a,122b,122c) 중 제2전극(122b) 및 제3전극(122c)은 상기 길이방향으로 서로 이격되고, 상기 제1전극(122a)과 평행하게 배치되는 구조를 가질 수 있다. 복수의 전극들(122a,122b,122c)은 서로 인접되어 배치되나 서로 절연이 유지되어야 하므로 서로 이격되어 배치되게 된다.

상기 전극들(122a,122b,122c)에는 제1입력단자(IN1), 제1출력단자(OUT1), 제2출력단자(OUT2) 등의 단부가 고정되어 접촉되고, 상기 적어도 하나의 다이오드(D1,D2)가 장착 연결되게 된다. 상기 적어도 하나의 다이오드(D1,D2)는 고전압 다이오드 일 수 있다. 상기 중간기판(120)에 부착되는 고전압 다이오드(D1,D2)의 수는 필요에 따라 다양한 수로 구현 가능하다.

상기 중간기판(120)에 구비되는 전극들(122a,122b,122c)의 개수는 상기 중간기판(120)의 크기나 요구되는 다이오드(D1,D2)의 개수에 따라 달라질 수 있다.

상기 중간기판(120)의 상부면에는 상기 복수의 전극들(122a,122b,122c)을 둘러싸는 홈(125) 또는 돌기가 형성될 수 있다. 도 1 내지 도 3에서는 홈(125)이 형성된 구조를 나타내고 있으나, 이와 반대로 돌기가 형성될 수 있다.

또한 상기 중간기판(120)의 상부면에 바닥면이 넓은 형태의 리세스(recess) 또는 트렌치(trench)가 형성되고, 상기 리세스 또는 트렌치의 바닥면에 상기 전극들(122a,122b,122c)이 형성되는 구조를 가질 수도 있다. 이는 절연내력을 강화하기 위한 것으로, 절연 파괴 등의 원인에 의해 발생되는 전류 패스를 최대한 길게 하기 위함이다.

상기 상부기판(130)은 상기 중간기판(120)의 상부에 장착되며, 전원입력을 위한 입력단자들(IN1,IN2) 및 출력을 위한 출력단자들(OUT1,OUT2)이 핀의 형태로 각각 관통하기 위한 복수의 관통홀들(132a,132b132c132d)을 구비한다.

상기 상부기판(130)은 인쇄회로기판(PCB) 기판으로써, 제한된 공간내에서 상기 입력단자들(IN1,IN2) 및 상기 출력단자들(OUT1,OUT2) 각각이 최대 절연성을 유지하기 위하여, 상기 입력단자들(IN1,IN2) 및 상기 출력단자들(OUT1,OUT2) 각각의 사이에는 이격 홀(135) 또는 이격 홈이 구비된다. 이때 이격홀(135)이 구비되는 경우에는 이격홈이 구비되는 경우에 비해 절연내력을 더 강화할 수 있게 된다.

상기 입력단자들(IN1,IN2) 및 상기 출력단자들(OUT1,OUT2)은 단부가 상기 중간기판의 상부면 또는 상기 상부기판의 하부면에 접촉 고정되고 상기 상부기판(130)의 상기 관통홀들 각각을 관통하는 구조로 장착 배치되게 된다.

우선 제1입력단자(IN1)는 상기 중간기판(120)의 전극들 중 제1전극(122a)에 단부가 접촉 고정되어 상기 상부기판(130)의 대응되는 관통홀(132a)을 관통하는 구조로 장착된다.

상기 제2입력단자(IN2)는 상기 중간기판(120)의 전극들(122a,122b,122c)과는 전기적 연결구조를 가지지 않도록 상기 중간기판(120)의 전극들(122a,122b,122c) 사이에 단부가 접촉고정되거나, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 상부기판(130)의 하부면에 접촉되는 상태에서 상기 상부기판(130)의 대응되는 관통홀(132b)을 관통하는 구조로 장착된다.

상기 중간기판(120)이 전극들(122a,122b,122c) 중 제2전극(122b)과 제3전극(122c) 사이의 공간이 넓어 상기 제2입력단자(IN2)의 단부가 고정 접촉되어도 제2전극(122b) 및 제3전극(122c)과 절연이 가능한 경우에는, 상기 제2입력단자(IN2)가 제2전극(122b)과 제3전극(122c) 사이에 단부가 고정접촉된 상태에서 상기 상부기판(130)의 대응 관통홀(132b)을 관통하는 구조로 장착되는 것이 용이하나, 상기 제2전극(122b)과 제3전극(122c) 사이의 공간이 넓어 좁은 경우에는 상기 제2입력단자(IN2)는 단부가 상기 상부기판(130)의 하부면에 접촉되는 상태에서 상기 상부기판(130)의 대응되는 관통홀(132b)을 관통하는 구조로 장착된다.

상기 제1출력단자(OUT1)는 상기 중간기판(120)의 전극들(122a,122b,122c) 중 상기 제2전극에 단부가 접촉고정된 상태에서 상기 상부기판(130)의 대응되는 관통홀(132c)을 관통하는 구조로 장착되게 된다.

상기 제2출력단자(OUT2)는 상기 중간기판(120)의 전극들(122a,122b,122c) 중 제3전극에 단부가 접촉고정된 상태에서 상기 상부기판(130)의 대응되는 관통홀(132d)을 관통하는 구조로 장착되게 된다.

상기 적어도 하나의 다이오드(D1,D2)는 상기 중간기판(120)의 상부면에 장착되며, 상기 복수의 전극들(122a,122b,122c) 중 선택된 두 개의 전극들 사이를 연결하도록 장착되게 된다. 또한 상기 적어도 하나의 다이오드(D1,D2) 중 제1다이오드(D1)은 상기 제1입력단자(IN1)와 상기 제1출력단자(OUT1) 사이를 전기적으로 연결하도록 장착될 수 있고, 제2다이오드(D2)는 상기 제1입력단자(IN1)와 상기 제2출력단자(OUT2) 사이를 전기적으로 연결하도록 장착될 수 있다.

구체적으로, 상기 제1다이오드(D1)는 상기 중간기판(120)의 상부면 중 상기 제1전극(122a)과 상기 제2전극(122b) 사이에 장착되고, 상기 제2다이오드(D2)는 상기 중간기판(120)의 상부면 중 제1전극(122a)과 상기 제3전극(122c) 사이에 장착되는 구조를 가질 수 있다. 상기 다이오드(D1,D2)는 솔더링이나 브레이징 등의 방법이나 기타 실장 방식으로 상기 중간기판(120)에 장착될 수 있다.

상기 적어도 하나의 커패시터(C1,C2)는 상기 상부기판(130)의 상부면에 장착되며, 상기 입력단자들(IN1,IN2) 중 어느 하나의 입력단자와 상기 출력단자들(OUT1,OUT2) 중 어느 하나의 출력단자 사이에 장착된다.

구체적으로, 상기 적어도 하나의 커패시터(C1,C2) 중 제1커패시터(C1)은 상기 상부기판(130)의 상부면 중 상기 제1출력단자(OUT1)와 상기 제2입력단자(IN2) 사이에 장착되고, 제2커패시터는 상기 상부기판(130)의 상부면 중 상기 제2입력단자(IN2)와 상기 제2출력단자(OUT2) 사이에 장착되게 된다. 상기 커패시터(C1,C2)는 솔더링이나 브레이징 등의 방법이나 기타 실장 방식으로 상기 상부기판(130)에 장착될 수 있다.

추가적으로, 도시되지는 않았지만, 상기 제1커패시터(C1)와 병렬연결구조를 가지도록 상기 제1커패시터(C1)의 상부에 적어도 하나의 제3커패시터가 적층되는 형태로 장착될 수 있다. 또한 상기 제2커패시터(C2)와 병렬연결구조를 가지도록 상기 제2커패시터(C2)의 상부에 적어도 하나의 제4커패시터(C4)가 적층되는 형태로 장착될 수 있다.

상기 적어도 하나의 밸런싱 저항(R1,R2)은 상기 상부기판(130)의 하부면에 장착되며, 상기 적어도 하나의 커패시터(C1,C2)와 병렬배치구조를 가지도록 장착되게 된다.

상기 적어도 하나의 밸런싱 저항(R1,R2) 중 제1밸런싱 저항(R1)은 상기 상부기판(130)의 하부면 중 상기 제1출력단자(OUT1)와 상기 제2입력단자(IN2) 사이에 장착되고, 상기 적어도 하나의 밸런싱 저항(R1,R2) 중 제2밸런싱 저항(R2)은 상기 상부기판(130)의 하부면 중 상기 제2입력단자(IN2)와 상기 제2출력단자(OUT2) 사이에 장착될 수 있다.

도 4는 도 3의 결합사시도를 나타낸 것이고, 도 5는 도 4의 측면도를 나타낸 것이다. 도 5에서 제1입력단자(IN1)는 제2입력단자(IN2)와의 혼동 방지를 위해 도시하지 아니하였다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 배압정류모듈(100)은, 베이스기판(110)의 상부에 상기 중간기판(120)이 장착된다. 그리고 상기 중간기판(120) 상에 다이오드(D1,D2)가 장착되고, 상기 중간기판(120) 상부면에 형성된 상기 제1전극(122a)에 상기 제1입력단자(IN1)의 단부가 고정되어 전기적으로 연결되고, 상기 제2전극(122b)에 상기 제1출력단자(OUT1)의 단부가 고정되어 전기적으로 연결되고, 상기 제3전극(122b)에 상기 제2출력단자(OUT2)의 단부가 고정되어 전기적으로 연결되도록 장착되게 된다.

상기 상부기판(130)은 상기 상부기판(130)에 형성된 관통홀(132a,132b,132c,132d)에, 대응되는 입력단자(IN1,IN2) 및 출력단자(OUT1,OUT2)를 하부에서 상부방향으로 관통시킴에 의해 상기 중간기판(120)과 결합되게 된다.

이때 상기 제2입력단자(IN2)는 상기 상부기판(130)의 하부에 단부가 고정된 상태로 관통홀(132b)을 관통하여 상기 상부기판(130)의 상부로 노출되게 된다.

상기 상부기판(130)과 상기 중간기판(120) 사이의 간격은 상기 중간기판(120) 상에 장착되는 다이오드(D1,D2)의 사이즈 및 상기 상부기판(130)의 상부로 노출되는 입력단자(IN1,IN2) 및 출력단자(OUT1,OUT2)를 고려하여 결정될 수 있다.

상기 상부기판(130)은 상기 커패시터(C1,C2) 및 상기 밸런싱 저항(R1,R2)이 먼저 장착된 상태에서 상기 중간기판(120)과 결합되는 것도 가능하고, 상기 중간기판(120)과 결합된 이후에 상기 커패시터(C1,C2) 및 상기 밸런싱 저항(R1,R2)을 장착하는 것이 가능하다. 이와 달리 상기 밸런싱 저항(R1,R2)를 장착한 상태에서 상기 상부기판(130)과 결합하고, 이후에 상기 커패시터(C1,C2)를 장착하는 것도 가능하다.

이후 상기 고전압 배압정류모듈(100)은, 상기 상부기판(130)의 입력단자(IN1,IN2) 및 출력단자(OUT1,OUT2) 만을 노출시키는 상태로 상기 상부기판(130), 상기 중간기판(120), 상기 베이스기판(110)을 둘러싸는 외부 케이스(미도시)를 더 구비할 수 있다.

이후 상기 외부케이스(80) 내부공간은 포팅액으로 포팅하는 것이 가능하다. 상기 포팅액은 경질의 포팅제(예를 들면, KE1204) 또는 연질의 포팅제(예를 들면, Ke106)가 사용될 수 있다. 이때 상기 고전압 배압정류모듈의 열팽창이나 외부 충격시에 상기 기판(110,120,130)과 포팅제 사이에 이격이 발생하지 않도록 하기 위해 경질의 포팅제보다는 연질의 포팅제가 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이 상기 배압 정류모듈(100)은 방열성능, 절연내력, 및 내구성이 우수한 구조를 가지게 된다. 또한 회로구조상 전압 밸런싱 및 전압 안정화 기능을 수행함과 동시에 노이즈 등을 최소화할 수 있게 된다. 또한 다단 구조를 가질 수 있어 고전압 발생이 용이하고 소형화가 가능한 효과가 있다.

도 6은 도 4의 등가회로도이다.

도 6을 통해 상술한 바와 같은 장착구조를 가지는 고전압 배압정류 모듈의 회로구조 및 동작을 설명하기로 한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 배압정류모듈(100)은 입력부(IN1,IN2), 출력부(OUT1,OUT2), 제1다이오드(D1), 제2다이오드(D2), 제1커패시터(C1), 제2커패시터(C2), 제1밸런싱 저항(R1) 및 제2밸런싱 저항(R2)을 구비한다.

상기 입력부(IN1,IN2)는 제1입력단자(IN1)와 제2입력단자(IN2)를 구비하며, 교류입력전원이 입력되기 위한 것이다.

상기 출력부(OUT1,OUT2)는 제1출력단자(OUT1)와 제2출력단다(OUT2)를 구비하며, 상기 배압정류회로(100)에 의해 배압정류된 출력전원이 출력되기 위한 것이다.

상기 제1다이오드(D1)는 상기 제1입력단자(IN1)와 상기 제1출력단자(OUT1) 사이에 배치된다. 상기 제1다이오드(D1)는 애노드가 상기 제1입력단자(IN1)와 연결되고 캐소드가 상기 제1출력단자(OUT1)와 연결되는 구조를 가질 수도 있고, 애노드가 상기 제1출력단자(OUT1)에 연결되고 캐소드가 상기 제1입력단자(IN1)와 연결되는 구조를 가질 수 있다.

상기 제2다이오드(D2)는 상기 제1입력단자(IN1)와 상기 제2출력단자(OUT2) 사이에 배치된다. 상기 제2다이오드(D2)는 애노드가 상기 제2출력단자(OUT2)에 연결되고 캐소드가 상기 제1입력단자(IN1)와 연결되는 구조를 가지거나, 애노드가 상기 제1입력단자(IN1)와 연결되고 캐소드가 상기 제2출력단자(OUT2)와 연결되는 구조를 가질 수 있다.

상기 제1커패시터(C1)는 상기 제1출력단자(OUT1)와 상기 제2입력단자(IN2) 사이에 배치된다.

상기 제2커패시터(C2)는 상기 제2입력단자(IN2)와 상기 제2출력단자(OUT2) 사이에 배치된다.

상기 제1커패시터(C1) 및 상기 제2커패시터(C2)는 동일한 용량값을 가지며, 전압 및 전류값을 고려하여 용량값이 정해질 수 있다.

다른 실시예로 상기 출력단자(OUT1,OUT2)의 전류량을 확대하기 위해 상기 제1커패시터(C1)와 병렬로 적어도 하나의 제3커패시터(C3)가 연결될 수 있으며, 상기 제2커패시터(C2)와 병렬로 적어도 하나의 제4커패시터(C4)가 연결될 수 있다. 여기서 상기 제3커패시터(C3)와 상기 제4커패시터(C4)의 용량값을 동일할 수 있다.

상기 제1밸런싱 저항(R1)은 상기 제1커패시터(C1)와 병렬배치되는 구조를 가진다. 즉 상기 제1출력단자(OUT1)와 상기 제2입력단자(IN2) 사이에 배치된다.

상기 제2밸런싱 저항(R1)은 상기 제2커패시터(C2)와 병렬배치되는 구조를 가진다. 즉 상기 제2입력단자(IN2)와 상기 제2출력단자(OUT2) 사이에 배치된다.

상기 제1밸런싱 저항(R1) 및 상기 제2밸런싱 저항(R2)은 동일한 저항값을 가질 수 있다. 예를 들면, 수MΩ의 저항값을 동일하게 가질 수 있다.

상기 제1밸런싱 저항(R1) 및 상기 제2밸런싱 저항(R2)은 정류커패시터 즉 상기 제1커패시터(C1) 및 상기 제2커패시터(C2)의 전압 밸런싱 및 안정화를 위한 것이며 더미저항 기능도 가지게 된다.

상술한 배압 정류모듈(100)은 고전압 전원장치 등(예를 들면, 수 kV 급에서 수십 kV 급)에 적용할 경우에 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 다단 연결구조를 가져야 한다. 즉 복수의 배압정류모듈(100)들의 출력단자들(OUT1,OUT2)을 서로 직렬연결함에 의해 고전압의 직류전압이 발생되도록 하게 된다.

이 경우에 배압정류모듈(100)들을 구성하는 각 커패시터(C1,C2)에 균일한 전압이 걸려야 하지만, 임피던스 차이 등으로 인해 실제 각 커패시터(C1,C2) 마다 양단에 걸리는 전압이 다를 수 있고, 각단의 커패시터(C1,C2)들 모두에서 전압을 균등한 수준으로 유지시키기가 어렵다. 또한 각 커패시터(C1,C2)들에 걸리는 전압들이 변동성이 확대되는 문제도 있다.

이에 따라 고전압 적용시의 경우 배압정류모듈(100)을 구성하는 커패시터(C1,C2)에 동일한 수준의 전압이 걸릴 수 있도록 전압 밸런스(balance)를 맞춰주는 부가적인 회로 구성이 필요하다.

이러한 전압밸런스 및 안정화를 위해 상기 제1밸런싱 저항(R1) 및 상기 제2밸런싱 저항(R2)이 구비되게 된다. 상기 제1밸런싱 저항(R1) 및 상기 제2밸런싱 저항(R2)은 이러한 전압 밸런싱 및 전압 안정화 기능을 수행함과 동시에 더미(Dummy) 저항의 기능도 수행하게 됨에 따라 노이즈 등을 최소화할 수 있게 된다.

도 6의 배압정류모듈 등가회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.

우선 전압레벨 'V' 레벨을 피크값으로 가지는 교류입력신호(VIN)가 입력되면 상기 교류입력신호(VIN)의 양(+)의 구간에서는 상기 제1다이오드(D1)가 온되고 상기 제2다이오드(D2)가 오프된다. 이에 따라 상기 제1입력단자(IN1), 상기 제1다이오드(D1), 상기 제1커패시터(C1), 상기 제2입력단자(IN2)의 방향으로 전류경로가 형성되게 되어 상기 제1커패시터(C1)에 'V' 레벨의 전압이 걸리게 된다(인가되게 된다).

다음으로 상기 교류입력신호(VIn)의 음(-)의 구간에서는 상기 제2다이오드(D2)가 온되고 상기 제1다이오드(D1)가 오프된다. 이에 따라 상기 제1입력단자(IN1), 상기 제2다이오드(D2), 상기 제2커패시터(C2), 상기 제2입력단자(IN2)의 방향으로 전류경로가 형성되게 되어 상기 제2커패시터(C2)에 'V' 레벨의 전압이 걸리게 된다(인가되게 된다).

이에 따라 상기 제1출력단자(OUT1)(+)와 상기 제2출력단자(OUT2)(-) 사이에는 '2V'에 해당되는 직류형태의 전압이 인가되게 된다.

도 7은 다단구조를 가지는 고전압 배압정류모듈(200)을 나타낸 것이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 다단구조를 가지는 고전압 배압 정류모듈(200)은 도 4에 도시된 바와 같은 구조를 가지는 배압정류모듈(100)들이 적어도 하나의 출력단자가 서로 전기적으로 연결됨에 의해, 배압정류모듈들이 직렬연결된 다단구조를 가질 수 있다. 이는 원하는 레벨의 고전압 정류신호를 얻기 위한 것이다.

상기 다단구조를 가지는 고전압 배압정류모듈(200)은 도 4의 구조를 가지는 배압 정류모듈(100)이 복수의 장착면들을 가지는 하나의 베이스기판(210) 및 복수의 관통홀들을 구비하는 하나의 상부기판(130) 사이에 복수의 중간기판(120)들이 장착된 구조를 가지게 된다.

상기 베이스 기판(210)은 도 1 내지 4의 베이스기판(210)이 동일구조로 반복되면서 길이방향으로 연장된 형상을 가진다. 즉 상부면의 일부가 돌출되어 형성된 복수의 장착면들을 가지는 구조를 가지게 된다.

상기 중간기판(120)은 도 1 내지 도 4와 동일구조로 상기 베이스 기판(210)의 장착면의 개수만큼 구비되어 상기 장착면들 각각의 상부에 장착되게 된다.

상기 상부기판(230)은 상기 중간기판(120)들의 상부에 장착되며, 전원입력을 위한 입력단자들 및 출력을 위한 출력단자들이 핀의 형태로 각각 관통하기 위한 복수의 관통홀들을 구비하는 구조를 가진다. 즉 도 1 내지 4의 상부기판(130)을 하나의 단위로 하여 동일구조로 반복되면서 길이방향으로 연장된 형상을 가진다.

도시되지는 않았지만 상기 상부기판(230)에는 일정개수의 단자들로 분리가능하도록 하고 절연성의 증가를 위해 일정개수의 터미널 단위마다 일자형 분리홀 또는 분리홈을 구비될 수 있다. 상기 중간기판(120)이 복수로 구비되는 경우에, 일자형 분리홀 또는 분리홈은 하나의 중간기판(120) 단위로 구비될 수 있다. 이와 달리 일정수(예를 들면 4 개)의 단자 단위로 하나의 분리홀 또는 분리홈이 구비될 수 있다.

도 8은 도 7의 등가회로도를 나타낸 것이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 원하는 레벨의 고전압 정류신호를 얻기위해, 도 4 의 배압정류모듈을 필요한 개수 만큼 배치하여, 출력단자(OUT1,OUT2)들을 서로 직렬로 연결하여 고전압 배압 정류회를 구성하는 것이 가능하다.

도 6의 등가회로를 가지는 도 4의 배압정류모듈을 도 7과 같이 구성하고 배치하여, 어느 하나의 배압정류회로(예를 들면, 100a)의 제2출력단자(OUT2)가 다른 하나의 배압정류회로(예를 들면, 100b)의 제1출력단자(OUT1)와 연결되는 직렬연결방식으로 연결되어 다단 연결되는 구조를 가지도록 할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 배압정류모듈가 1개인 경우에는 '2V' 레벨이 가능하지만, 도 7에 도시된 바와 같이, 다단 구조로 2개가 직렬연결되는 경우는 '4V'의 전압레벨이 가능하고, 10개의 배압정류모듈이 다단 직렬연결구조를 가지는 경우에는 '20V' 전압레벨의 전압을 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 절연내력을 강화할 수 있으며, 열전도성이 우수하여 방열성능이 강화되어 고용량 사용이 가능하다. 또한, 전압 밸런싱 및 전압 안정화 기능을 수행함과 동시에 노이즈 등을 최소화할 수 있게 된다. 그리고 다단 구조를 가질 수 있어 고전압 발생이 용이하고 소형화가 가능한 효과가 있다.

상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다.

110 ; 베이스 기판 120 : 중간기판
130 : 상부기판 D1,D2 : 다이오드
C1,C2 : 커패시터 R1,R2 : 밸런싱 저항

Claims

배압정류모듈에 있어서:
상부면의 일부가 돌출되어 형성된 장착면을 가지는 베이스 기판과;
상기 장착면의 상부에 장착되고, 상부면에 서로 이격되어 형성되는 복수의 전극들을 구비하는 중간기판과;
상기 중간기판의 상부에 장착되며, 전원입력을 위한 입력단자들 및 출력을 위한 출력단자들이 핀의 형태로 각각 관통하기 위한 복수의 관통홀들을 구비하는 상부기판과;
단부가 상기 중간기판의 상부면 또는 상기 상부기판의 하부면에 접촉 고정되고, 상기 상부기판의 상기 관통홀들 각각을 관통하도록 장착되는 입력단자들 및 출력단자들과;
상기 중간기판의 상부면에 장착되며, 상기 복수의 전극들 중 선택된 두 개의 전극들 사이를 연결하도록 장착되는 적어도 하나의 다이오드와;
상기 상부기판의 상부면에 장착되며, 상기 입력단자들 중 어느 하나의 입력단자와 상기 출력단자들 중 어느 하나의 출력단자 사이에 장착되는 적어도 하나의 커패시터와;
상기 상부기판의 하부면에 장착되며, 상기 적어도 하나의 커패시터와 병렬배치구조를 가지도록 장착되는 적어도 하나의 밸런싱 저항을 구비함을 특징으로 하는 배압 정류모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 베이스 기판은 열전도성을 가지는 금속재질이고, 상기 중간기판은 세라믹 재질이고, 상기 상부기판은 인쇄회로기판임을 특징으로 하는 배압 정류모듈.
청구항 2에 있어서,
상기 중간기판은 상기 전극들을 둘러싸는 형태의 홈 또는 돌기를 구비하며, 상기 상부기판은 상기 입력단자들 및 상기 출력단자들 각각을 서로 이격시키도록 형성된 이격홀들을 구비함을 특징으로 하는 배압 정류모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 배압 정류모듈은,
교류입력전원이 입력되기 위한 제1입력단자 및 제2입력단자와;
정류전원의 출력을 위한 제1출력단자 및 제2출력단자와;
상기 제1입력단자와 상기 제1출력단자 사이에 장착되는 제1다이오드와;
상기 제1입력단자와 상기 제2출력단자 사이에 장착되는 제2다이오드와;
상기 제1출력단자와 상기 제2입력단자 사이에 장착되는 제1커패시터와;
상기 제2입력단자와 상기 제2출력단자 사이에 장착되는 제2커패시터와;
상기 제1커패시터와 병렬구조를 가지도록 장착되는 제1밸런싱 저항과;
상기 제2커패시터와 병렬구조를 가지도록 장착되는 제2밸런싱 저항을 구비함을 특징으로 하는 배압 정류모듈.
청구항 4에 있어서,
상기 제1입력단자는, 상기 중간기판의 전극들 중 제1전극에 단부가 접촉 고정되어 상기 상부기판을 관통하도록 장착되고,
상기 제2입력단자는 상기 중간기판의 전극들과는 전기적 연결구조를 가지지 않도록 상기 중간기판의 전극들 사이에 단부가 접촉고정되거나 상기 상부기판의 하부면에 접촉되는 상태에서 상기 상부기판을 관통하도록 장착되고,
상기 제1출력단자는 상기 중간기판의 전극들 중 상기 제1전극과 인접된 제2전극에 단부가 접촉고정되어 상기 상부기판을 관통하도록 장착되고,
상기 제2출력단자는 상기 제1전극과 인접된 제3전극에 단부가 접촉고정되어 상기 상부기판을 관통하도록 장착되고,
상기 제1다이오드는 상기 중간기판의 상부면 중 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 장착되고,
상기 제2다이오드는 상기 중간기판의 상부면 중 제1전극과 상기 제3전극 사이에 장착되고,
상기 제1커패시터는 상기 상부기판의 상부면 중 상기 제1출력단자와 상기 제2입력단자 사이에 장착되고,
상기 제2커패시터는 상기 상부기판의 상부면 중 상기 제2입력단자와 상기 제2출력단자 사이에 장착되고,
상기 제1밸런싱 저항은 상기 상부기판의 하부면 중 상기 제1출력단자와 상기 제2입력단자 사이에 장착되고,
상기 제2밸런싱 저항은 상기 상부기판의 하부면 중 상기 제2입력단자와 상기 제2출력단자 사이에 장착됨을 특징으로 하는 배압 정류모듈.
청구항 5에 있어서, 상기 배압 정류모듈은,
상기 제1커패시터와 병렬연결구조를 가지도록 상기 제1커패시터의 상부에 적층 장착되는 적어도 하나의 제3커패시터와;
상기 제2커패시터와 병렬연결구조를 가지도록 상기 제2커패시터의 상부에 적층 장착되는 적어도 하나의 제4커패시터를 더 구비함을 특징으로 하는 배압 정류모듈.
청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
상기 배압정류모듈은, 동일구조를 가지는 적어도 하나의 배압정류모듈과 적어도 하나의 출력단자가 전기적으로 연결됨에 의해, 복수의 배압정류모듈들이 직렬연결된 다단구조를 가짐을 특징으로 하는 배압 정류모듈.
배압 정류모듈에 있어서:
상부면의 일부가 돌출되어 형성된 복수의 장착면들을 가지는 베이스 기판과;
상부면에 서로 이격되어 형성되는 복수의 전극들을 각각 구비하여, 상기 장착면의 개수만큼 구비되어 상기 장착면들 각각의 상부에 장착되는 복수의 중간기판들과;
상기 중간기판들의 상부에 장착되며, 전원입력을 위한 입력단자들 및 출력을 위한 출력단자들이 핀의 형태로 각각 관통하기 위한 복수의 관통홀들을 구비하는 상부기판과;
단부가 상기 중간기판의 상부면 또는 상기 상부기판의 하부면에 접촉 고정되고, 상기 상부기판의 상기 관통홀들 각각을 관통하도록 장착되는 입력단자들 및 출력단자들과;
상기 중간기판의 상부면에 각각 장착되며, 상기 복수의 전극들 중 선택된 두 개의 전극들 사이를 연결하도록 장착되는 복수의 다이오드들과;
상기 상부기판의 상부면에 장착되며, 상기 입력단자들 중 어느 하나의 입력단자와 상기 출력단자들 중 어느 하나의 출력단자 사이에 각각 장착되는 복수의 커패시터들과;
상기 상부기판의 하부면에 장착되며, 상기 커패시터들와 병렬배치구조를 가지도록 장착되는 복수의 밸런싱 저항들을 구비함을 특징으로 하는 배압 정류모듈.