KR102063459B1 - LLC Resonant Power Converter - Google Patents

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KR1020180103913A
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지상근
한상규
박철완
유동균
최흥균
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주식회사 솔루엠
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Abstract

Disclosed is a technology which is related to a switching power supply device. Coils are implemented as a pattern coil of a multi-layer printed circuit board in a plane transformer including a core having a pair of outer legs. The transformer has a pair of primary coils formed of the pattern coils wound onto each of the outer legs. Secondary coils wound onto each of the outer legs are magnetically coupled with the pattern coils of the pair of primary coils. The pattern coils wound onto one outer leg among the pattern coils of the primary coil wound onto the pair of outer legs are operated as self-inductance and the pattern coils wound onto the other outer leg are operated as resonant inductance in accordance with switching.

Description

LLC 공진형 전력 변환기{LLC Resonant Power Converter}LLC Resonant Power Converter {LLC Resonant Power Converter}

스위칭 전원 공급 장치에 관한 기술이 개시된다. A technique related to a switching power supply is disclosed.

전자기기의 슬림화 디자인 요구에 따라 전원 장치의 고전력 밀도화가 요구되고 있다. 고전력 밀도화에서 중요한 리액티브 소자의 부피 감소를 위해 고주파수 구동과 평면 변압기 적용이 채택되고 있다. 그러나 스위칭 손실이 스위칭 주파수에 비례하므로, 전 부하영역에서 영 전압 스위칭(ZVS : Zero Voltage Switching)이 가능한 LLC 공진형 전력 변환기를 채택한 전원 장치를 채택하여 이를 해결하고자 하는 시도가 있다. 특히 역률 변환기의 후단에 LLC 공진형 전력 변환기를 연결한 전원 공급 장치는 역률의 개선을 통해 고효율에 적합한 전원 공급 기술로 알려져 있다. 또 3-레벨 공진형 전력 변환기는 스위치 양단에 걸리는 전압을 떨어 뜨려 턴오프 손실을 줄이는 점에서 더 개선된 해결책을 제시하고 있다. The demand for slim design of electronic devices is required to increase the power density of the power supply. High frequency drive and planar transformer applications have been adopted to reduce the volume of reactive devices, which are important in high power density. However, since the switching loss is proportional to the switching frequency, there is an attempt to solve this problem by adopting a power supply unit employing an LLC resonant power converter capable of zero voltage switching (ZVS) in all load regions. In particular, a power supply device in which an LLC resonant power converter is connected to a rear end of a power factor converter is known as a power supply technology suitable for high efficiency through an improvement in power factor. The three-level resonant power converter also offers an improved solution in that it reduces the turn-off losses by dropping the voltage across the switch.

그러나 LLC 공진형 전력 변환기는 공진 동작에 필요한 충분한 공진 인덕턴스를 확보하기 위해 외부 인덕터가 추가로 사용된다. 또 3-레벨 공진형 전력 변환기는 2개의 변압기 1차측 전압이 보다 완전한 균형을 이루는 것이 어려워 효율에 있어서 한계를 보이고 있다.However, LLC resonant power converters use additional external inductors to ensure sufficient resonant inductance for resonant operation. In addition, the three-level resonant power converter has a limitation in efficiency because it is difficult to achieve a more perfect balance between the two transformer primary voltages.

제안된 발명은 외부 인덕터를 사용하지 않는 LLC 공진형 전력 변환기를 제공하는 것을 목적으로 한다. The proposed invention aims to provide an LLC resonant power converter that does not use an external inductor.

추가적으로 제안된 발명은 LLC 공진형 전력 변환기에서 스위칭 오프시 손실을 한층 더 줄이는 것을 목적으로 한다. The proposed invention further aims to further reduce losses in switching off in LLC resonant power converters.

제안된 발명의 일 양상에 따르면 한 쌍의 외족을 가진 코어를 포함하는 평면 변압기에서 각각의 외족에 권선된 패턴 코일들로 구성되는 일차 코일이 두 개가 구비되고, 각 외족에 이차 코일이 이 두 개의 일차 코일의 각 패턴 코일과 자기 결합된다. 스위칭에 따라 한 쌍의 외족에 권선된 일차 코일의 패턴 코일들 중 한 외족에 권선된 패턴코일들은 자기 인덕턴스로 동작하고 다른 하나의 외족에 권선된 패턴 코일들은 공진 인덕턴스로 동작한다. According to one aspect of the proposed invention, in a planar transformer including a core having a pair of outer feet, two primary coils each consisting of pattern coils wound around each outer foot are provided, and each secondary foot has two secondary coils. Magnetically coupled with each pattern coil of the primary coil. According to the switching, the pattern coils wound on one of the pattern coils of the primary coil wound around the pair of outer coils operate as magnetic inductances, and the pattern coils wound on the other outer group operate as resonance inductances.

추가적인 양상에 따르면, 한 쌍의 외족 사이에 중족을 더 포함할 수 있다. 중족에 유도된 인덕턴스는 공진 인덕턴스에 영향을 미친다. According to a further aspect, it may further comprise a midfoot between a pair of outer races. Inductance induced in the midfoot affects the resonance inductance.

추가적인 양상에 따르면, 변압기의 인쇄회로기판은 제1 일차코일이 다층에 걸쳐 형성되고, 그 하부에 한 쌍의 이차 코일이 다층에 걸쳐 형성되고, 그 하부에 제2 일차코일이 다층에 걸쳐 형성되어, 결과적으로 한 쌍의 일차 코일 사이에 이차 코일이 형성된다. According to a further aspect, a printed circuit board of a transformer may include a first primary coil formed in a multilayer, a pair of secondary coils formed in a multilayer, and a second primary coil formed in a multilayer in a lower portion thereof. As a result, a secondary coil is formed between the pair of primary coils.

추가적인 양상에 따르면, 이차 코일은 복수의 이차측 패턴 코일들이 병렬로 연결되어 하나의 이차 코일을 형성한다. According to a further aspect, the secondary coil has a plurality of secondary side pattern coils connected in parallel to form one secondary coil.

추가적인 양상에 따르면, 스위칭부가 스위칭하면 한 쌍의 일차 코일들에 흐르는 전류의 방향이 전환되고 그에 따라 한 쌍의 이차측 코일 중 하나의 출력이 출력부를 통해 부하로 공급된다.According to a further aspect, switching the switching direction redirects the current flowing through the pair of primary coils so that the output of one of the pair of secondary coils is supplied to the load through the output.

제안된 발명에 따라, LLC 공진형 전력 변환기에서 외부 인덕터가 제거되어 고전력 밀도의 달성이 가능하다. 나아가 제안된 발명에 따라 3 레벨 LLC 공진형 전력 변환기에서 출력의 밸런싱을 통해 스위칭 오프시 손실을 한층 더 줄일 수 있다.According to the proposed invention, the external inductor is eliminated in the LLC resonant power converter to achieve high power density. Furthermore, according to the proposed invention, the loss in switching off can be further reduced by balancing the output in the three-level LLC resonant power converter.

제안된 발명에 따라, LLC 공진형 전력 변환기에서 외부 인덕터가 제거되어 고전력 밀도의 달성이 가능하다. 나아가 제안된 발명에 따라 3 레벨 LLC 공진형 전력 변환기에서 출력의 밸런싱을 통해 스위칭 오프시 손실을 한층 더 줄일 수 있다.
도 1은 제안된 발명에 따른 3-레벨 LLC 공진형 전력 변환기가 적용될 수 있는 전원공급장치의 일 예를 도시한다.
도 2는 제안된 발명의 일 실시예에 따른 LLC 공진형 전력 변환기에 적용되는 변압기의 구성을 도시한다.
도 3은 제1 일차코일을 구성하는 패턴 코일의 일부가 형성된 인쇄회로층을 도시한 도면이다.
도 4는 한 쌍의 이차코일을 구성하는 패턴 코일의 일부가 형성된 인쇄회로층(layer)을 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 코어의 외관을 도시한다.
도 6은 다른 실시예에 따른 코어의 외관을 도시한다.
도 7은 도 2 내지 도 6을 통해 설명된 실시예에 따른 변압기의 등가회로를 도시한다.
도 8은 일 실시예에 따른 변압기를 채택한 LLC 공진형 전력 변환기의 일 실시예의 구성을 도시한다.
도 9는 모드 1에서 전류의 흐름을 설명하는 도면이다.
도 10은 모드 2에서 전류의 흐름을 설명하는 도면이다.According to the proposed invention, the external inductor is eliminated in the LLC resonant power converter to achieve high power density. Furthermore, according to the proposed invention, the loss in switching off can be further reduced by balancing the output in the three-level LLC resonant power converter.
1 shows an example of a power supply to which a three-level LLC resonant power converter according to the proposed invention can be applied.
2 illustrates a configuration of a transformer applied to an LLC resonant power converter according to an embodiment of the proposed invention.
3 is a diagram illustrating a printed circuit layer in which a part of the pattern coil constituting the first primary coil is formed.
FIG. 4 is a diagram illustrating a printed circuit layer in which a part of a pattern coil constituting a pair of secondary coils is formed.
5 shows an appearance of a core according to one embodiment.
6 shows an appearance of a core according to another embodiment.
7 shows an equivalent circuit of a transformer according to the embodiment described with reference to FIGS. 2 to 6.
8 illustrates a configuration of an embodiment of an LLC resonant power converter employing a transformer according to an embodiment.
9 is a diagram illustrating the flow of current in mode 1. FIG.
10 is a diagram for describing the flow of current in mode 2. FIG.

전술한, 그리고 추가적인 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명하는 실시예들을 통해 구체화된다. 각 실시예들의 구성 요소들은 다른 언급이나 상호간에 모순이 없는 한 실시예 내에서 다양한 조합이 가능한 것으로 이해된다. The foregoing and further aspects are embodied through the embodiments described with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that the components of the embodiments may be variously combined within the embodiments as long as there are no other mentions or contradictions.

도 1은 제안된 발명에 따른 3-레벨 LLC 공진형 전력 변환기가 적용될 수 있는 전원공급장치의 일 예를 도시한다. 입력 교류 전력은 정류부(10)에서 정류되어 3-레벨 역률 변환기(3-level Power Factor Correction Converter)(20)에서 안정된 직류로 변환되고, 다시 그 출력이 제안된 발명에 따른 3-레벨 LLC 공진형 전력 변환기로전술한, 그리고 추가적인 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명하는 실시예들을 통해 구체화된다. 각 실시예들의 구성 요소들은 다른 언급이나 상호간에 모순이 없는 한 실시예 내에서 다양한 조합이 가능한 것으로 이해된다. 1 shows an example of a power supply to which a three-level LLC resonant power converter according to the proposed invention can be applied. The input AC power is rectified in the rectifier 10 and converted into a stable direct current in a 3-level Power Factor Correction Converter 20, and the output thereof is again a 3-level LLC resonant type according to the proposed invention. The foregoing and further aspects of the power converter are embodied through the embodiments described with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that the components of the embodiments may be variously combined within the embodiments as long as there are no other mentions or contradictions.

도 1은 제안된 발명에 따른 3-레벨 LLC 공진형 전력 변환기가 적용될 수 있는 전원공급장치의 일 예를 도시한다. 입력 교류 전력은 정류부(10)에서 정류되어 3-레벨 역률 변환기(3-level Power Factor Correction Converter)(20)에서 안정된 직류로 변환되고, 다시 그 출력이 제안된 발명에 따른 3-레벨 LLC 공진형 전력 변환기로 공급된다. 3-레벨 역률 변환기(20)는 한 쌍의 스위치가 턴온과 턴오프를 반복하고 그에 따라 입력단 인덕터에 에너지가 저장되거나 그 저장된 에너지가 다이오드를 통해 출력 링크 커패시터로 공급된다. 3-레벨 구조는 각각의 스위치에 걸리는 전압 스트레스가 입력 전압의 절반으로 줄어드는 장점이 있다. 1 shows an example of a power supply to which a three-level LLC resonant power converter according to the proposed invention can be applied. The input AC power is rectified in the rectifier 10 and converted into a stable direct current in a 3-level Power Factor Correction Converter 20, and the output thereof is again a 3-level LLC resonant type according to the proposed invention. Supplied to the power converter. In the three-level power factor converter 20, a pair of switches turn on and off repeatedly so that energy is stored in an input inductor or the stored energy is supplied to an output link capacitor through a diode. The three-level structure has the advantage that the voltage stress across each switch is reduced to half of the input voltage.

도 2는 제안된 발명의 일 실시예에 따른 LLC 공진형 전력 변환기에 적용되는 변압기의 구성을 도시한다. 일 실시예에 따른 변압기는 코어(251,253)와, 인쇄회로기판의 패턴 코일로 구현되는 코일들을 포함한다. 코어(251,253)는 한 쌍의 외족(outer leg)(251-1, 251-2; 253-1, 253-2)을 가진다. 인쇄회로기판에는 변압기 코일들이 패턴 코일 형태로 다층에 걸쳐 형성된다. 변압기 코일들은 한 쌍의 일차 코일(Np1, Np2; Np3,Np4)과, 한 쌍의 이차코일(Ns1, Ns2)을 포함한다. 2 illustrates a configuration of a transformer applied to an LLC resonant power converter according to an embodiment of the proposed invention. The transformer according to an embodiment includes cores 251 and 253 and coils formed of a pattern coil of a printed circuit board. The cores 251, 253 have a pair of outer legs 251-1, 251-2; 253-1, 253-2. In the printed circuit board, transformer coils are formed in multiple layers in the form of a pattern coil. The transformer coils comprise a pair of primary coils Np1, Np2 (Np3, Np4) and a pair of secondary coils Ns1, Ns2.

도시된 실시예에서, 제1 일차코일은 좌측 외족(253-1)에 권선된 제1 좌측 일차 코일(Np1)과, 우측 외족(253-2)에 권선된 제1 우측 일차 코일(Np2)로 구성된다. 도시된 실시예에서, 제2 일차코일은 좌측 외족(253-1)에 권선된 제2 좌측 일차 코일(Np3)과, 우측 외족(253-2)에 권선된 제2 우측 일차 코일(Np4)로 구성된다. 도시된 실시예에서, 제1 일차코일의 제1 좌측 일차 코일(Np1)과 제1 우측 일차 코일(Np2)은 동일한 구성을 가진다. 또 좌측 이차 코일(Ns1)과 우측 이차 코일(Ns2)도 동일한 구성을 가진다. 여기서 동일한 구성을 가진다는 것은 자기적인 특성이 거의 동일하도록 동일한 턴수와 형상을 가진다는 것을 의미한다. In the illustrated embodiment, the first primary coil is a first left primary coil Np1 wound around the left outer foot 253-1 and a first right primary coil Np2 wound around the right outer foot 253-2. It is composed. In the illustrated embodiment, the second primary coil is the second left primary coil Np3 wound around the left outer foot 253-1, and the second right primary coil Np4 wound around the right outer foot 253-2. It is composed. In the illustrated embodiment, the first left primary coil Np1 and the first right primary coil Np2 of the first primary coil have the same configuration. The left secondary coil Ns1 and the right secondary coil Ns2 also have the same configuration. Here, having the same configuration means having the same number of turns and shapes so that the magnetic properties are almost the same.

일 양상에 따르면, 각 코일들은 인쇄회로기판에 에칭된 패턴으로 형성되는 패턴 코일로 구현된다. 턴수(number of turns)를 확보하기 위해 다층에 걸쳐 패턴 코일들이 형성되고 서로 간에 권선 방향에 맞추어 층간 도체, 예를 들면 쓰루홀 도체(through-hole conductor)로 연결된다. According to one aspect, each coil is implemented as a pattern coil formed in a pattern etched on a printed circuit board. Pattern coils are formed across the multilayer to ensure a number of turns and are connected to each other with interlayer conductors, for example through-hole conductors, in the winding direction.

일 실시예에서 인쇄회로기판은 다층 인쇄회로기판이다. 일 실시예에서, 인쇄회로기판은 회로 소자들이 실장되는 인쇄회로층과, 일차 코일이 다층에 걸쳐 형성되는 인쇄회로층과, 이차 코일이 다층에 걸쳐 형성되는 인쇄회로층을 포함한다. 일 실시예에서 회로 기판의 최상층과 최하층의 외면에는 회로 소자들이 실장되고 코일 패턴이 형성되지 않는다. 이는 일차 코일 및 이차 코일간의 절연 거리를 보장하기 어렵기 때문이다. 전력 변환기를 구현하는데 필요한 회로 소자들이 최상층과 최하층의 외면에 실장되어 추가적인 회로 기판을 필요로 하지 않게 된다. 패턴 코일들은 다층에 걸쳐 형성된다. 예를 들어 일차 코일의 경우 한 층에 한 턴씩 구현하고, 각 층의 패턴을 수직으로 뚫린 쓰루홀로 직렬로 연결하여 복수의 턴수를 가진 코일이 구현된다. 예를 들어 이차 코일의 경우 한 층에 한 턴씩 구현하고, 각 층의 패턴을 수직으로 뚫린 쓰루홀 도체로 병렬로 연결하여 구현된다. In one embodiment, the printed circuit board is a multilayer printed circuit board. In one embodiment, the printed circuit board includes a printed circuit layer on which circuit elements are mounted, a printed circuit layer on which a primary coil is formed in multiple layers, and a printed circuit layer on which a secondary coil is formed in multiple layers. In one embodiment, circuit elements are mounted on outer surfaces of the uppermost layer and the lowermost layer of the circuit board, and no coil pattern is formed. This is because it is difficult to guarantee the insulation distance between the primary coil and the secondary coil. The circuit elements needed to implement the power converter are mounted on the outermost layers of the top and bottom layers, eliminating the need for additional circuit boards. Pattern coils are formed over multiple layers. For example, in the case of the primary coil, one turn is implemented in one layer, and a coil having a plurality of turns is realized by connecting the patterns of each layer in series with vertically-through through holes. For example, the secondary coil is implemented by turning one layer per layer and connecting the patterns of each layer in parallel with vertically-through through-hole conductors.

도 3은 제1 일차코일을 구성하는 패턴 코일의 일부가 형성된 인쇄회로층을 도시한 도면이다. 이 인쇄회로층은 좌측 코어공(33) 둘레에 권선된 좌측 패턴 코일(31)과 우측 코어공(37) 둘레에 권선된 우측 패턴 코일(35)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 인쇄회로층은 한 쌍의 외족(251-1,253-1;251-2,253-2)이 관통하는 좌측 코어공(33) 및 우측 코어공(37)이 형성된다. 좌측 패턴 코일(31)은 좌측 외족(251-1, 253-1)에 권선된 좌측 일차 코일(Np1)의 한 턴을 이룬다. 우측 패턴 코일(35)은 우측 외족(251-2,253-2)에 권선된 우측 일차 코일(Np2)의 한 턴(turn)을 이룬다. 좌측 패턴 코일(31)은 우측 상부에서 패턴이 끊어지고 추가적인 턴(turn)을 이루는 다른 층(layer)의 대응되는 패턴 코일들과 수직으로 연결되기 위한 복수의 쓰루홀 도체를 포함하는 연결부들(32, 34)을 구비한다. 좌측 패턴 코일(31)은 이 연결부들(32,34)을 통해 다른 층의 대응되는 위치의 좌측 패턴 코일들과 직렬로 연결되어 복수의 턴을 가진 제1 일차 코일의 제1 좌측 일차 코일(Np1)을 구성한다. 우측 패턴 코일(35)은 우측 상부에서 패턴이 끊어지고 추가적인 턴(turn)을 이루는 다른 층(layer)의 대응하는 패턴 코일들과 수직으로 연결되기 위한 복수의 쓰루홀 도체를 포함하는 연결부들(36,38)을 구비한다. 우측 패턴 코일(35)은 이 연결부들(36,38)을 통해 다른 층의 대응되는 위치의 우측 패턴 코일들과 직렬로 연결되어 복수의 턴을 가진 제1 일차 코일의 제1 우측 일차 코일(Np2)을 구성한다. 이렇게 직렬로 연결된 제1 좌측 패턴 코일(Np1)과 제2 우측 패턴 코일(Np2)이 서로 직렬로 연결되어 제1 일차 코일을 구성한다. 3 is a diagram illustrating a printed circuit layer in which a part of the pattern coil constituting the first primary coil is formed. The printed circuit layer includes a left pattern coil 31 wound around the left core hole 33 and a right pattern coil 35 wound around the right core hole 37. As shown in the drawing, a left core hole 33 and a right core hole 37 through which a pair of outer feet 251-1, 253-1; 251-2, 253-2 pass through are formed. The left pattern coil 31 makes one turn of the left primary coil Np1 wound around the left outer legs 251-1 and 253-1. The right pattern coil 35 makes one turn of the right primary coil Np2 wound around the right outer foot 251-2, 253-2. The left pattern coil 31 has connections 32 comprising a plurality of through-hole conductors for vertical connection with corresponding pattern coils of another layer, the pattern being broken at the upper right and making an additional turn. 34). The left pattern coil 31 is connected in series with the left pattern coils of the corresponding position of the other layer through these connecting portions 32 and 34 so that the first left primary coil Np1 of the first primary coil having a plurality of turns. ). The right pattern coil 35 comprises connections 36 comprising a plurality of through-hole conductors for vertical connection with corresponding pattern coils of another layer, the pattern being broken at the upper right and making an additional turn. 38). The right pattern coil 35 is connected in series with the right pattern coils of the corresponding position of the other layer via these connecting parts 36 and 38 to connect the first right primary coil Np2 of the first primary coil having a plurality of turns. ). The first left pattern coil Np1 and the second right pattern coil Np2 connected in series are connected in series with each other to form a first primary coil.

제2 일차 코일은 제1 일차코일과 유사하게 구성되므로 상세한 설명은 생략한다. Since the second primary coil is configured similarly to the first primary coil, detailed description thereof will be omitted.

도 4는 한 쌍의 이차코일을 구성하는 패턴 코일의 일부가 형성된 인쇄회로층(layer)을 도시한 도면이다. 인쇄회로층은 좌측 코어공(43) 둘레에 권선된 좌측 이차 패턴 코일(41)과 우측 코어공(47) 둘레에 권선된 우측 이차 패턴 코일(45)을 포함한다. 좌측 이차 패턴 코일(41)은 우측 중단에서 패턴이 끊어지고, 복수의 쓰루홀로 구성되는 연결부들(42, 44)을 구비한다. 좌측 이차 패턴 코일(41)은 다른 층의 동일하게 대응되는 위치에 형성되고, 추가적인 턴을 이루는 좌측 이차 패턴 코일들과 이 연결부(42,44)를 통해 병렬로 연결되어 좌측 이차 코일(Ns1)을 구성한다. 우측 이차 패턴 코일(45)은 우측 중단에서 패턴이 끊어지고 복수의 쓰루홀로 구성되는 연결부들(46,48)을 구비한다. 우측 이차 패턴 코일(45)은 다른 층의 동일하게 대응되는 위치에 형성되고, 추가적인 턴을 이루는 우측 이차 패턴 코일들과 이 연결부(46,48)를 통해 병렬로 연결되어 우측 이차 코일(Ns2)을 구성한다. 이차 코일의 턴들을 연결하기 위한 연결부들(42,44,46,48)은 일차 코일의 턴들을 연결하기 위한 연결부들(32,34,36,38)에 비해 더 많은 수의 쓰루홀로 구성되어 더 큰 전류를 감당할 수 있다. FIG. 4 is a diagram illustrating a printed circuit layer in which a part of a pattern coil constituting a pair of secondary coils is formed. The printed circuit layer includes a left secondary pattern coil 41 wound around a left core hole 43 and a right secondary pattern coil 45 wound around a right core hole 47. The left secondary pattern coil 41 is disconnected at the right interruption and has connecting portions 42 and 44 composed of a plurality of through holes. The left secondary pattern coil 41 is formed at the same corresponding position on the other layer, and is connected in parallel through the left secondary pattern coils and the connecting portions 42 and 44 to form an additional turn to connect the left secondary coil Ns1. Configure. The right secondary pattern coil 45 has connections 46 and 48 formed of a plurality of through holes, with patterns broken at the right interruptions. The right secondary pattern coil 45 is formed at the same corresponding position of another layer, and is connected in parallel through the right secondary pattern coils and the connecting portions 46 and 48 to form an additional turn to connect the right secondary coil Ns2. Configure. The connections 42, 44, 46, 48 for connecting the turns of the secondary coil are made up of a larger number of through holes than the connections 32, 34, 36, 38 for connecting the turns of the primary coil. Can handle large currents.

일 양상에 따르면, 스위칭부의 스위칭에 따라 제1 모드에서 제1 좌측 일차 코일(Np1)과 제2 좌측 일차 코일(Np3)은 자기 인덕턴스(magnetizing inductance)로 동작하고 제1 우측 일차 코일(Np2)과 제2 우측 일차 코일(Np4)은 공진 인덕턴스(resonant inductance)로 동작하며, 제2 모드에서 제1 우측 일차 코일(Np2)과 제2 우측 일차코일(Np4)은 자기 인덕턴스(magnetizing inductance)로 동작하고 제1 상부 일차코일(Np1)과 제2 좌측 일차 코일(Np3)은 공진 인덕턴스(resonant inductance)로 동작한다. According to an aspect, the first left primary coil Np1 and the second left primary coil Np3 operate with magnetizing inductance in the first mode according to the switching of the switching unit, and the first right primary coil Np2 The second right primary coil Np4 operates with resonant inductance, and in the second mode, the first right primary coil Np2 and the second right primary coil Np4 operate with magnetizing inductance. The first upper primary coil Np1 and the second left primary coil Np3 operate with resonant inductance.

도 5는 일 실시예에 따른 코어의 외관을 도시한다. 도시된 바와 같이 자기 코어는 상부 코어(251)와 하부 코어(253)를 포함한다. 상부 코어(251)는 인쇄회로기판의 좌측 코어공에 끼워지는 상부 좌측 외족(251-1)과, 우측 코어공에 끼워지는 상부 우측 외족(251-2) 및 상부 중족(251-3)을 포함한다. 하부 코어(253)는 인쇄회로기판의 좌측 코어공에 끼워지는 하부 좌측 외족(253-1)과, 우측 코어공에 끼워지는 하부 우측 외족(253-2) 및 하부 중족(253-3)을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이 상부 중족(251-3) 및 하부 중족(253-3)은 외족들에 비해 높이가 낮아, 인쇄회로기판에 체결시 그 사이에 더 넓은 자기 갭을 가진다. 5 shows an appearance of a core according to one embodiment. As shown, the magnetic core includes an upper core 251 and a lower core 253. The upper core 251 includes an upper left outer foot 251-1 fitted into the left core hole of the printed circuit board, an upper right outer foot 251-2 and an upper middle foot 251-3 fitted into the right core hole. do. The lower core 253 includes a lower left outer foot 253-1 that fits into a left core hole of a printed circuit board, a lower right outer foot 253-2 that fits into a right core hole, and a lower middle foot 253-3. do. As shown in FIG. 2, the upper middle foot 251-3 and the lower middle foot 253-3 have a lower height than the outer foot, and have a wider magnetic gap therebetween when fastened to the printed circuit board.

도 6은 다른 실시예에 따른 코어의 외관을 도시한다. 도 6에 도시된 실시예는 중족이 제거되었다. 그러나 두 외족에서 유기되는 자기장이 겹치는 중간 영역에서 유도되는 자기장으로 인해 물리적으로 크기의 차이만 있을 뿐 중족이 없어도 중족의 효과가 발생한다. 이에 대해서는 이후에 상세히 설명한다. 6 shows an appearance of a core according to another embodiment. In the embodiment shown in Figure 6, the midfoot was removed. However, due to the magnetic field induced in the middle region where the organic fields overlapped by the two outer races are overlapped, only the difference in size is physically effective. This will be described later in detail.

도 7은 도 2 내지 도 6을 통해 설명된 실시예에 따른 변압기의 등가회로를 도시한다. 도 2의 변압기 구성에서 평면변압기의 누설인덕턴스가 무시할 만큼 작다고 가정하고, Np1 = Np2 = Np, Ns1 = Ns2 = Ns 라 하면, 도 7에서 Lo1 = Lo2 = Lo 로 둘 수 있고, 우측의 회로는 좌측의 등가회로와 같이 도시될 수 있다. 이때 코어의 각 레그(Leg)별 턴수와 공극에 따른 인덕턴스 Lc와 Lo는 다음의 수식에 의해 결정된다. 여기서 Ac와 Ao는 각각 자기코어 중족(Center leg)과 외족의 단면적, gc와 go는 중족과 외족의 공극, μ 는 공기의 투자율을 의미한다.7 shows an equivalent circuit of a transformer according to the embodiment described with reference to FIGS. 2 to 6. Assuming that the leakage inductance of the planar transformer is negligibly small in the transformer configuration of FIG. 2, and N p1 = N p2 = N p , N s1 = N s2 = N s , L o1 = L o2 = L o in FIG. The circuit on the right side may be shown as an equivalent circuit on the left side. At this time, the inductance Lc and Lo according to the number of turns and the gap for each leg of the core are determined by the following equation. Where A c and A o are the cross-sectional areas of the center leg and the outer foot, g c and g o are the pores of the middle and outer foot, and μ is the permeability of air.

Figure 112018086913381-pat00001
,
Figure 112018086913381-pat00002
Figure 112018086913381-pat00001
,
Figure 112018086913381-pat00002

위 수식으로부터 중족에 유기되는 인덕턴스는 중족의 자기 갭과, 중족의 단면적, 그리고 턴수에 관계됨을 알 수 있다. 따라서 중족의 자기갭이나 단면적을 조절하여 중족에 유기되는 인덕턴스를 독립적으로 조정할수 있다. 또 외족에 유기되는 인덕턴스는 일차코일의 턴수나 외족의 단면적, 갭을 통해 설계할 있음을 알 수 있다. It can be seen from the above equation that the inductance induced in the middle foot is related to the magnetic gap of the middle foot, the cross-sectional area of the middle foot, and the number of turns. Therefore, by adjusting the magnetic gap or cross-sectional area of the midfoot can be adjusted independently of the inductance induced in the middle foot. In addition, it can be seen that the inductance induced by the outer foot can be designed through the number of turns of the primary coil, the cross-sectional area of the outer foot, and the gap.

도 8은 일 실시예에 따른 변압기를 채택한 LLC 공진형 전력 변환기의 일 실시예의 구성을 도시한다. 도 8에서 변압기는 그 자기적인 등가회로로 도시되었다. 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 LLC 공진형 전력 변환기는 스위칭부(210)와, 공진 커패시터부(230)와, 변압기(250)와, 스위칭 제어부(290)를 포함한다. 8 illustrates a configuration of an embodiment of an LLC resonant power converter employing a transformer according to an embodiment. In Fig. 8 the transformer is shown in its magnetic equivalent circuit. As illustrated, the LLC resonant power converter according to an embodiment includes a switching unit 210, a resonant capacitor unit 230, a transformer 250, and a switching control unit 290.

일 실시예에 있어서, 스위칭부(210)는 입력단에 대해 상호간에 직렬로 연결된 제1 스위치(M1), 제2 스위치(M2), 제3 스위치(M3) 및 제4 스위치(M4)를 포함한다. 스위칭부(210)는 반도체 스위치로 구현될 수 있다. 공진 커패시터부(230)는 LLC 공진형 전력 변환기의 공진을 일으키는 용량 성분을 제공한다. 일 실시예에 있어서, 공진 커패시터부(230)는 제1 스위치(M1)와 제2 스위치(M2) 사이에 직렬로 연결된 제1 공진 커패시터(Cr1) 및 제2 공진 커패시터와(Cr2)와, 제3 스위치(M3)와 제4 스위치(M4) 사이에 직렬로 연결된 제3 공진 커패시터(Cr3) 및 제4 공진 커패시터(Cr4)를 포함한다. In one embodiment, the switching unit 210 is the first switch (M 1 ), the second switch (M 2 ), the third switch (M 3 ) and the fourth switch (M 4 ) connected in series with each other with respect to the input terminal. ). The switching unit 210 may be implemented as a semiconductor switch. The resonant capacitor unit 230 provides a capacitive component that causes resonance of the LLC resonant power converter. In an embodiment, the resonant capacitor unit 230 includes a first resonant capacitor C r1 and a second resonant capacitor C r2 connected in series between the first switch M 1 and the second switch M 2 . ) And a third resonant capacitor C r3 and a fourth resonant capacitor C r4 connected in series between the third switch M 3 and the fourth switch M 4 .

제1 스위치(M1)와 제2 스위치(M2)의 연결 노드(N1)와, 제1 공진 커패시터(Cr1)와 제2 공진 커패시터(Cr2)의 연결 노드(N3) 사이에 제1 일차코일이 연결된다. 제3 스위치(M3)와 제4 스위치(M4)의 연결 노드(N2)와, 제3 공진 커패시터(Cr3)와 제4 공진 커패시터(Cr4)의 연결 노드(N4) 사이에 제2 일차코일이 연결된다. First between the first switch (M 1) and the second and the connection node (N 1) of the switch (M 2), first resonant capacitor (C r1) and the connection node (N 3) of the second resonant capacitor (C r2) The first primary coil is connected. First between the third switch (M 3) and the fourth and the connection node (N 2) of the switch (M 4), the third resonance capacitor (C r3) and a fourth resonance capacitor connected to a node (N 4) of the (C r4) The second primary coil is connected.

출력부(270)는 변압기(250)에서 출력되는 교류 전력을 안정된 직류로 변환하여 출력한다. 일 실시예에서, 출력부(270)는 좌측 이차 코일 및 제2 이차코일에 연결된 다이오드 브릿지부와, 다이오드 브릿지부의 출력을 평활시키는 평활부를 포함한다. 도시된 실시예에서 다이오드 브릿지부는 제1 이차코일(Ns1)에 연결된 다이오드(D1)와, 제2 이차코일(Ns2)에 연결된 다이오드(D2)로 구성되며, 반파 정류회로이다. 도시된 실시예에서 평활부는 대용량의 출력 커패시터(Co)와, 출력 임피던스를 표현하는 저항(Ro)으로 구성된다. 스위칭 제어부(290)는 출력부(270)의 출력 전압을 피드백하여 스위칭부(210)의 스위칭을 제어한다. 스위칭 제어부(290)는 아날로그 회로, 디지털 로직 혹은 마이크로프로세서로 구현될 수 있다. The output unit 270 converts the AC power output from the transformer 250 into a stable direct current and outputs it. In one embodiment, the output unit 270 includes a diode bridge unit connected to the left secondary coil and the second secondary coil, and a smoothing unit for smoothing the output of the diode bridge unit. In the illustrated embodiment the diode bridge portion is composed of a first secondary coil (N s1) diode (D 1) and a second secondary coil (N s2) diode (D 2) is connected to the connected to a half-wave rectifying circuit. In the illustrated embodiment, the smoothing portion is composed of a large capacity output capacitor C o and a resistor Ro representing the output impedance. The switching controller 290 feeds back the output voltage of the output unit 270 to control the switching of the switching unit 210. The switching controller 290 may be implemented as an analog circuit, digital logic, or a microprocessor.

일 양상에 따르면, 스위칭 제어부(290)는 제1 스위치(M1)와 제3 스위치(M3)를 턴온하고 제2 스위치(M2)와 제4 스위치(M4)를 턴오프하는 제1 동작 모드와, 제1 스위치(M1)와 제3 스위치(M3)를 턴오프하고 제2 스위치(M2)와 제4 스위치(M4)를 턴온하는 제2 동작 모드를 교대로 반복하여 제어한다. According to one aspect, the switching controller 290 turns on the first switch M 1 and the third switch M 3 and turns off the second switch M 2 and the fourth switch M 4 . The operation mode and the second operation mode in which the first switch M 1 and the third switch M 3 are turned off and the second switch M 2 and the fourth switch M4 are turned on in turn are repeatedly controlled. do.

도 9는 모드 1에서 전류의 흐름을 설명하는 도면이다. 9 is a diagram illustrating the flow of current in mode 1. FIG.

모드 1에서, 스위칭 제어부(290)는 제1 스위치(M1)와 제3 스위치(M3)를 턴온하고 제2 스위치(M2)와 제4 스위치(M4)를 턴오프한다. 모드 1에서 제안된 발명에 따른 변압기에 AC 구형파 입력전압의 양의 극성이 인가된다. 회로 내의 전류흐름과 등가모델은 도시된 바와 같다. 이 구간에서 노드a와 노드b 사이 및 노드c와 노드d 사이에 양의 전압이 인가됨에 따라 변압기 1차측 권선의 점(Dot) 방향으로 양의 전압이 인가되고 출력 다이오드 브릿지부의 다이오드(D1)를 통해 부하로 전력 전달이 이루어진다. 이 때 스위칭부의 출력전압은 도 8에서 좌측 외족의 권선 코일들인 2Lo1에 인가된다. 따라서, 2Lo1전류는 스위칭부의 출력전압에 따라 선형적으로 전류가 증가하며, 공진동작에는 관여하지 않는다. 한편 출력 다이오드 브릿지부의 다이오드(D2)는 도통하지 않고, 인덕터 Lc 와 Lo2는 병렬로써 공진 캐패시터 Cr1+Cr2와 공진동작을 시작한다. 따라서, 공진주파수는 Cr1+Cr2와 Lo//Lc값에 의하여 결정된다. 따라서 2Lo1은 일반적인 LLC 공진형 전력 변환기의 자화 인덕터의 역할과 동일하며, Lo//Lc는 누설인덕터와 동일한 역할로 동작한다. In mode 1, the switching controller 290 turns on the first switch M 1 and the third switch M 3 and turns off the second switch M 2 and the fourth switch M 4 . The positive polarity of the AC square wave input voltage is applied to the transformer according to the invention proposed in mode 1. The current flow and equivalent model in the circuit is shown. In this section, as positive voltage is applied between node a and node b and between node c and node d, positive voltage is applied in the direction of the dot of the transformer primary winding and diode D 1 of the output diode bridge portion. Power is delivered to the load via. At this time, the output voltage of the switching unit is applied to 2Lo1 of the winding coils of the left outer foot in FIG. 8. Therefore, the current 2Lo1 increases linearly with the output voltage of the switching unit and does not participate in the resonance operation. On the other hand, the diode D 2 of the output diode bridge portion does not conduct, and the inductors Lc and Lo2 start the resonance operation with the resonant capacitor Cr1 + Cr2 in parallel. Therefore, the resonance frequency is determined by Cr1 + Cr2 and Lo // Lc values. Thus, 2Lo1 is the same as the magnetizing inductor of a typical LLC resonant power converter, and Lo // Lc acts as the leakage inductor.

도 10은 모드 2에서 전류의 흐름을 설명하는 도면이다. 모드 2에서 제1 스위치(M1)와 제3 스위치(M3)를 턴오프하고 제2 스위치(M2)와 제4 스위치(M4)를 턴온한다. 모드 1과는 반대로 변압기에 AC구형파 입력전압이 음의 극성으로 인가된다. 회로 내의 전류흐름 및 등가모델은 도시된 바와 같다. 스위치 (M2)와 스위치(M4)가 턴 온되며 노드 a와 노드 b사이의 전압은 0이 되고 모드 1에서 공진 캐패시터(Cr)에 저장되었던 전압이 변압기 1차측으로 인가된다. 따라서, 모드 1과는 반대로 변압기 1차측 권선의 점(Dot) 반대 방향으로 양의 전압이 인가되고 다이오드 브릿지부의 다이오드(D2)를 통해 출력부로 전력전달이 이루어진다. 이때 출력전압은 변압기의 턴비를 고려하여 도 8에서 우측 인덕터 성분인 2Lo2에 인가되게 되며, 점(Dot) 반대 방향으로 전압이 인가되기 때문에 인덕터 성분 2Lo2에 흐르는 전류는 출력전압에 따라 선형적으로 감소하게 된다. 이때 다이오드 브릿지부의 다이오드(D1)은 도통하지 않고 Lo1은 Lc와 함께 병렬로써 공진 캐패시터 Cr3+Cr4과 공진동작을 시작하며, 공진주파수는 Lo2//Lc와 Cr3+Cr4 값에 의하여 결정된다. 따라서, 모드 2에서는 2Lo2가 일반적인 공진형 LLC 전력 변환기의 자화 인덕터 Lp의 역할과 동일하며, Lo2//Lc는 공진 인덕터 Ls 와 동일한 역할로 동작한다.10 is a diagram for describing the flow of current in mode 2. FIG. In mode 2, the first switch M 1 and the third switch M 3 are turned off and the second switch M 2 and the fourth switch M 4 are turned on. In contrast to mode 1, the AC square wave input voltage is applied to the transformer with negative polarity. The current flow and equivalent model in the circuit is as shown. The switch M 2 and the switch M 4 are turned on, and the voltage between the node a and the node b becomes 0 and the voltage stored in the resonant capacitor Cr in mode 1 is applied to the transformer primary side. Therefore, in contrast to the mode 1, a positive voltage is applied in a direction opposite to the dot of the transformer primary winding, and power is transferred to the output through the diode D 2 of the diode bridge part. At this time, the output voltage is applied to the right inductor component 2Lo2 in FIG. 8 in consideration of the turn ratio of the transformer, and since the voltage is applied in the opposite direction to the dot, the current flowing in the inductor component 2Lo2 decreases linearly with the output voltage. Done. At this time, the diode D 1 of the diode bridge portion does not conduct, and Lo1 starts resonant operation with the resonant capacitor Cr3 + Cr4 in parallel with Lc, and the resonant frequency is determined by Lo2 // Lc and Cr3 + Cr4 values. Therefore, in mode 2, 2Lo2 is the same as the magnetizing inductor Lp of the general resonant LLC power converter, and Lo2 // Lc operates in the same role as the resonant inductor Ls.

전압 평형 측면에서 모드 1 동작과 함께 고려해보면, VCB = VCr1 + VCr2 = VCr3 + VCr4 가 성립하므로, 각 공진 캐패시터의 공차(Tolerance)와 상관없이 스위치의 전압 평형을 보장 할 수 있다. 또한, 파라미터를 설계할 때 2Lo1, 2Lo2가 서로 같은 값을 갖도록 설계하면 각 모드에서의 공진주파수는 서로 동일하게 된다. 모드 2 동작은 Lo2//Lc와 Cr의 공진동작이 끝나고 스위치(M2)와 스위치(M4)가 턴 오프되며 종료되며, 이후 모드 1의 동작을 반복한다.Considering mode 1 operation in terms of voltage balance, VCB = VCr1 + VCr2 = VCr3 + VCr4 holds, which ensures the voltage balance of the switch regardless of the tolerance of each resonant capacitor. In addition, when designing parameters so that 2Lo1 and 2Lo2 have the same value, the resonance frequencies in each mode are the same. Mode 2 operation is the end of the resonant operation of Lo2 / / Lc and Cr, the switch (M 2 ) and switch (M 4 ) is turned off and ends, the operation of Mode 1 is repeated.

이상에서 본 발명을 첨부된 도면을 참조하는 실시예들을 통해 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 이들로부터 당업자라면 자명하게 도출할 수 있는 다양한 변형예들을 포괄하도록 해석되어야 한다. 특허청구범위는 이러한 변형예들을 포괄하도록 의도되었다. Although the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited thereto, and it should be interpreted to cover various modifications that will be apparent to those skilled in the art. The claims are intended to cover these modifications.

10 : 정류부 20 : 3-레벨 역률 변환기
30 : 3-레벨 LLC 공진형 전력 변환기
210 : 스위칭부 230 : 공진 커패시터부
250 : 변압기
251 : 상부 코어
251-1 : 좌측 상부 외족 251-2 : 우측 상부 외족
251-3 : 상부 중족
253 : 하부 코어
253-1 : 좌측 하부 외족 253-2 : 우측 하부 외족
253-3 : 하부 중족
270 : 출력부
290 : 스위칭 제어부10 rectifier 20 three-level power factor converter
30: 3-level LLC resonant power converter
210: switching unit 230: resonant capacitor unit
250: transformer
251: upper core
251-1: Upper left alien 251-2: Upper right alien
251-3: Upper Midfoot
253: lower core
253-1: Lower Left Outer 253-2: Lower Right Outer
253-3: Lower Midfoot
270 output section
290: switching control

Claims (12)

스위칭부와;
스위칭부에 연결된 공진 커패시터부와;
상기 스위칭부 및 공진 커패시터부에 연결되는 변압기와;
상기 변압기의 출력을 안정된 직류로 변환하여 출력하는 출력부와;
상기 스위칭부를 제어하는 스위칭 제어부;
를 포함하는 LLC 공진형 전력 변환기에 있어서, 변압기가 :
좌측 외족(upper outer leg)과 우측 외족(lower outer leg)을 가진 코어와,
좌측 외족이 관통하는 좌측 코어공 및 우측 외족이 관통하는 우측 코어공이 표면에 형성되고, 좌측 코어공 둘레에 권선된 제1 좌측 일차 코일과 우측 코어공 둘레에 권선된 제1 우측 일차 코일이 연결되어 구성되는 제1 일차 코일(primary coil)과, 좌측 코어공 둘레에 권선된 제2 좌측 일차 코일과 우측 코어공 둘레에 권선된 제2 우측 일차 코일이 연결되어 구성되는 제2 일차 코일(primary coil)과, 좌측 코어공 둘레에 권선된 좌측 이차 코일(a first secondary coil)과 우측 코어공 둘레에 권선된 우측 이차 코일(a second secondary coil)이 인쇄 회로 패턴으로 다층에 걸쳐 형성되는 인쇄회로기판을 포함하는 LLC 공진형 전력 변환기(LLC resonant power converter).
A switching unit;
A resonance capacitor unit connected to the switching unit;
A transformer connected to the switching unit and the resonant capacitor unit;
An output unit converting the output of the transformer into a stable direct current;
A switching controller for controlling the switching unit;
In an LLC resonant power converter comprising: a transformer:
A core with a left outer leg and a lower outer leg,
A left core hole through which the left outer foot penetrates and a right core hole through which the right outer foot penetrates are formed on the surface, and the first left primary coil wound around the left core hole and the first right primary coil wound around the right core hole are connected. A second primary coil configured by connecting a first primary coil configured, a second left primary coil wound around a left core hole, and a second right primary coil wound around a right core hole, respectively. And a printed circuit board on which a left secondary coil wound around the left core hole and a right secondary coil wound around the right core hole are formed in multiple layers in a printed circuit pattern. LLC resonant power converter.
청구항 1에 있어서, 스위칭부의 스위칭에 따라 제1 모드에서 제1 좌측 일차 코일과 제2 좌측 일차 코일은 자기 인덕턴스(magnetizing inductance)로 동작하고 제1 우측 일차 코일과 제2 우측 일차 코일은 공진 인덕턴스(resonant inductance)로 동작하며, 제2 모드에서 제1 우측 일차 코일과 제2 우측 일차코일은 자기 인덕턴스(magnetizing inductance)로 동작하고 제1 상부 일차코일과 제2 좌측 일차 코일은 공진 인덕턴스(resonant inductance)로 동작하는 LLC 공진형 전력 변환기.
The method of claim 1, wherein the first left primary coil and the second left primary coil in the first mode according to the switching of the switching unit operates in the magnetizing inductance (magnetizing inductance) and the first right primary coil and the second right primary coil is the resonance inductance ( resonant inductance, and in the second mode, the first right primary coil and the second right primary coil operate in magnetizing inductance, and the first upper primary coil and the second left primary coil operate in resonant inductance. LLC resonant power converter.
청구항 1에 있어서, 상기 코어는 :
좌측 코어공에 끼워지는 상부 좌측 외족과, 우측 코어공에 끼워지는 상부 우측 외족을 가진 상부 코어와;
좌측 코어공에 상부 좌측 외족과 제1 갭을 사이에 두고 대면하도록 끼워지는 하부 좌측 외족과, 우측 코어공에 상부 좌측 외족과 제2 갭을 사이에 두고 대면하도록 끼워지는 하부 우측 외족을 가진 하부 코어;
를 포함하는 LLC 공진형 전력 변환기.
The method of claim 1, wherein the core is:
An upper core having an upper left outer foot fitted to the left core hole and an upper right outer foot fitted to the right core hole;
A lower left foot that is fitted to face the upper left foot with the first gap interposed in the left core hole, and a lower core with a lower right foot that is fitted to face the upper left foot with the second gap in the right core hole. ;
LLC resonant power converter comprising a.
청구항 3에 있어서, 상기 코어는 :
상부 코어가 상부 좌측 외족과 상부 우측 외족 사이에 상부 중족(center leg)을 더 포함하고,
하부 코어는 상부 중족과 인쇄회로기판을 사이에 두고 대면하는 하부 중족을 하부 좌측 외족과 하부 우측 외족 사이에 더 포함하는 LLC 공진형 전력 변환기.
The method of claim 3, wherein the core is:
The upper core further comprises an upper center leg between the upper left foot and the upper right foot;
The lower core further comprises a lower middle foot facing between the upper middle foot and the printed circuit board between the lower left outer foot and the lower right outer foot LLC resonant power converter.
청구항 3에 있어서, 상기 인쇄회로기판은 :
소자들이 실장되는 제1 인쇄회로층과;
제1 인쇄회로층 하부에 적층되며, 좌측 코어공 주위로 권선되는 제1 좌측 패턴 코일과, 우측 코어공 주위로 권선되는 제1 우측 패턴 코일을 포함하는 제1 일차코일 패턴이 다층에 걸쳐 형성되는 제2 인쇄회로층(2-4층, a-b);
제2 인쇄회로층의 하부에 적층되며, 좌측 코어공 주위로 권선되는 좌측 이차 패턴 코일과 우측 코어공 주위로 권선되는 우측 이차 패턴 코일이 형성된 인쇄회로층이 복수로 적층된 제3 인쇄회로층(5-10층);
제3 인쇄회로층 하부에 적층되며, 좌측 코어공 주위로 권선되는 제2 좌측 패턴 코일과, 우측 코어공 주위로 권선되는 제2 우측 패턴 코일을 포함하는 제2 일차코일 패턴이 다층에 걸쳐 형성되는 제4 인쇄회로층(11-13층, c-d);
을 포함하는 LLC 공진형 전력 변환기.
The method of claim 3, wherein the printed circuit board is:
A first printed circuit layer on which elements are mounted;
A first primary coil pattern including a first left pattern coil wound around the left core hole and a first right pattern coil wound around the right core hole is stacked over the first printed circuit layer and is formed over the multilayer. Second printed circuit layers (2-4 layers, ab);
A third printed circuit layer stacked on a lower portion of the second printed circuit layer and having a plurality of printed circuit layers having a left secondary pattern coil wound around the left core hole and a right secondary pattern coil wound around the right core hole; 5-10 layers);
A second primary coil pattern stacked below the third printed circuit layer and including a second left pattern coil wound around the left core hole and a second right pattern coil wound around the right core hole is formed over the multilayer. Fourth printed circuit layers 11-13 (cd);
LLC resonant power converter comprising a.
청구항 5에 있어서, 제2 인쇄회로층은 :
각 층에 형성된 제1 좌측 패턴 코일들이 쓰루홀 도체를 통해 직렬로 연결되어 제1 좌측 일차 코일을 구성하고,
각 층에 형성된 제1 우측 패턴 코일들이 쓰루홀 도체 통해 직렬로 연결되어 제1 우측 일차 코일을 구성하며,
제1 좌측 일차 코일과 제1 우측 일차 코일이 직렬로 연결되어 제1 일차코일을 구성하는 LLC 공진형 전력 변환기.
The method of claim 5, wherein the second printed circuit layer is:
The first left pattern coils formed in each layer are connected in series through the through hole conductor to form the first left primary coil,
The first right pattern coils formed in each layer are connected in series through the through hole conductor to form a first right primary coil,
The LLC resonant power converter of which the first left primary coil and the first right primary coil are connected in series to form a first primary coil.
청구항 5에 있어서, 제3 인쇄회로층은 :
좌측 이차 패턴 코일들이 병렬로 연결되어 좌측 이차 코일을 구성하고, 우측 이차 패턴 코일들이 병렬로 연결되어 우측 이차 코일을 구성하는 LLC 공진형 전력 변환기.
The method of claim 5, wherein the third printed circuit layer is:
An LLC resonant power converter in which left secondary pattern coils are connected in parallel to form a left secondary coil, and right secondary pattern coils are connected in parallel to form a right secondary coil.
청구항 1에 있어서, 상기 스위칭부는 :
입력단에 대해 상호간에 직렬로 연결된 제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치 및 제4 스위치를 포함하는 LLC 공진형 전력 변환기.
The method according to claim 1, wherein the switching unit:
LLC resonant power converter comprising a first switch, a second switch, a third switch and a fourth switch connected in series with each other to an input stage.
청구항 8에 있어서, 상기 공진 커패시터부는 :
제1 스위치와 제2 스위치 사이에 직렬로 연결된 제1 공진 커패시터 및 제2 공진 커패시터와;
제3 스위치와 제4 스위치 사이에 직렬로 연결된 제3 공진 커패시터 및 제4 공진 커패시터;
를 포함하는 LLC 공진형 전력 변환기.
The method of claim 8, wherein the resonant capacitor portion:
A first resonant capacitor and a second resonant capacitor connected in series between the first switch and the second switch;
A third resonant capacitor and a fourth resonant capacitor connected in series between the third switch and the fourth switch;
LLC resonant power converter comprising a.
청구항 9에 있어서, 제1 스위치와 제2 스위치의 연결 노드와, 제1 공진 커패시터와 제2 공진 커패시터의 연결 노드 사이에 제1 일차코일이 연결되고,
제3 스위치와 제4 스위치의 연결 노드와, 제3 공진 커패시터와 제4 공진 커패시터의 연결 노드 사이에 제2 일차코일이 연결되는 LLC 공진형 전력 변환기.
The method of claim 9, wherein the first primary coil is connected between the connection node of the first switch and the second switch, and the connection node of the first resonant capacitor and the second resonant capacitor,
The LLC resonant power converter having a second primary coil connected between the connection node of the third switch and the fourth switch, and the connection node of the third resonant capacitor and the fourth resonant capacitor.
청구항 1에 있어서, 상기 출력부는 :
좌측 이차 코일 및 제2 이차코일에 연결된 다이오드 브릿지부와;
상기 다이오드 브릿지부의 출력을 평활시키는 평활부;
를 포함하는 LLC 공진형 전력 변환기.
The method of claim 1, wherein the output unit:
A diode bridge portion connected to the left secondary coil and the second secondary coil;
A smoothing part for smoothing an output of the diode bridge part;
LLC resonant power converter comprising a.
청구항 10에 있어서, 상기 스위칭 제어부는 :
제1 스위치와 제3 스위치를 턴온하고 제2 스위치와 제4 스위치를 턴오프하는 제1 동작 모드와, 제1 스위치와 제3 스위치를 턴오프하고 제2 스위치와 제4 스위치를 턴온하는 제2 동작 모드를 교대로 반복하여 제어하는 LLC 공진형 전력 변환기.
The method of claim 10, wherein the switching control unit:
A first operation mode for turning on the first switch and the third switch and turning off the second switch and the fourth switch; and a second for turning off the first switch and the third switch and turning on the second switch and the fourth switch. LLC resonant power converter that alternately controls the operating mode repeatedly.
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