KR102295096B1 - 고밀도 전원용 전력변환장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 고밀도 전원용 전력변환장치는 입력된 직류 또는 교류 전압을 소정의 주파수를 갖는 교류전압으로 만드는 인버터부, 상기 인버터부와 연결되어 상기 인버터로부터 입력되는 전압으로 유기 되어 시간에 따라서 자속을 변화시키는 1차측 변압기, 상기 1차측 변압기와 무접촉으로 연결되며, 상기 1차측 변압기로부터 제공되는 자속을 공유하는 2차측 변압기, 상기 2차측 변압기의 양단을 부하에 연결하여 상기 부하에서 필요한 정전류를 얻도록 하는 정류기, 및 상기 1차측 변압기 및 상기 2차측 변압기 사이에 위치하고, 상기 무접촉을 구현하는 인쇄회로기판(PCB) 상태의 절연수단을 포함할 수 있다.

Description

고밀도 전원용 전력변환장치{POWER CONVERTER FOR HIGH DENSITY POWER}
본 발명은 절연 및 방열효과가 증대되는 고밀도 전원용 전력변환장치에 관한 것이다.
최근 전기전자 기기의 기능, 디자인, 소형 경량화 등의 요소가 제품 판매에 중요한 역할을 담당하는 점이 부각되고 있는 실정이다. 이를 위해 전기전자 제품의 심장 역할을 하는 전원장치의 중요성은 더욱더 크게 부각되고 있으며, 제품에서의 고밀도, 고효율, 고신뢰성에 대한 요구로 인해, 소형화 및 경량화된 전원모듈에 대한 중요도가 크게 증가되고 있다.
특히, 최근 ICT 기술 등의 기술의 발전과 더불어 정보통신 기기에서의 고밀도, 고주파수, 고효율의 전원모듈에 관한 제품에 대한 수요가 크게 증대되고 있다.
기존의 전원모듈의 고밀도, 소형 및 경량화를 위해서는 고주파에서의 구동과 더불어, 전력변환을 위한 트랜스의 최적화 설계 및 제작 방열 등의 실제 운전 조건을 고려한 전원모듈의 설계 및 제작이 중요한 요인으로 작용한다. 종래의 고밀도 전원모듈의 경우 일반적으로 스위칭 주파수가 100~300kHz 구동되며 일반 권선형의 트랜스포머의 적용으로 인해서 소자 특성의 오차, 동작 특성의 편차, 양산 제작의 어려움뿐만 아니라 발열문제에 의한 방열문제 해소와 함께 신뢰성에 있어 문제가 되는 요인을 다수 포함하고 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 고주파, 고밀도, 소형경량화, 안전성의 구현을 위해 전원모듈의 고주파 구동 및 절연 및 방열효과를 극대화시킬 수 있는 고밀도 전원용 전력변환장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 고효율 운전과 더불어, 전원의 안정된 운용이 가능할 수 있는 고밀도 전원용 전력변환장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전원모듈의 안정성 및 조립성이 우수하고, 부품의 편차가 감소되는 고밀도 전원용 전력변환장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 고밀도 전원용 전력변환장치는 입력된 직류 또는 교류 전압을 소정의 주파수를 갖는 교류전압으로 만드는 인버터부, 상기 인버터부와 연결되어 상기 인버터로부터 입력되는 전압으로 유기 되어 시간에 따라서 자속을 변화시키는 1차측 변압기, 상기 1차측 변압기와 무접촉으로 연결되며, 상기 1차측 변압기로부터 제공되는 자속을 공유하는 2차측 변압기, 상기 2차측 변압기의 양단을 부하에 연결하여 상기 부하에서 필요한 정전류를 얻도록 하는 정류기, 및 상기 1차측 변압기 및 상기 2차측 변압기 사이에 위치하고, 상기 무접촉을 구현하는 인쇄회로기판(PCB) 상태의 절연수단을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 절연수단은 LTCC(low temperature cofired ceramic) 및 세라믹 레이어(ceramic layer) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 절연수단은 상기 1차측 변압기 및 상기 2차측 변압기의 권선 및 코어와 접촉되어 내부에서 발생되는 열을 외부로 전달할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 1차측 변압기 및 상기 2차측 변압기는 인쇄회로기판(PCB)의 패턴으로 형성되는 권선을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 1차측 변압기 및 상기 2차측 변압기의 권선은 미로형(meander), 나선형(spiral) 및 망형(mesh) 중 적어도 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있다.
실시 예에 있어서, 코어의 삽입을 위해, PCB 레이어를 커팅(cutting)하여 PCB 레이어 중 코어부분만 노출시키고, 접착제를 이용하거나 또는 클립 형태를 포함하는 추가적인 기구물을 이용하여, 상기 코어를 고정시킬 수 있다.
본 발명에 따른 고밀도 전원용 전력변환장치의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 고주파, 고밀도, 소형경량화, 안전성의 구현을 위해 전원모듈의 고주파 구동 및 절연 및 방열효과를 극대화 시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 고효율 운전과 더불어, 전원의 안정된 운용이 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 전원모듈의 안정성 및 조립성이 우수하고, 부품의 편차가 감소될 수 있다.
도 1은 기존의 일반 전원 및 모듈형 전원을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고밀도 전원용 전력변환장치의 트랜스 부분을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고밀도 전원용 전력변환장치의 전력회로 및 내부 개념을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고밀도 전원용 전력변환장치가 다층의 PCB로 구현되는 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고밀도 전원용 전력변환장치에서 접착제를 사용하거나 또는 추가의 기구물을 통하여 코어를 고정하는 형태를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 1은 기존의 일반 전원 및 모듈형 전원을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 기존의 일반 전원 및 모듈형 전원에서 권선형 트랜스 등이 사용되고, 이와 함께 일반 소자들이 사용됨에 따라, 고밀도 전원을 구현하기 위해 다양한 노력으로 플래너(planer) 트랜스를 사용하여, 전원의 소형 및 경량화를 달성하기도 하였다.
그러나, 이러한 기술의 경우 트랜스를 공기 중에 노출시켜야 하기 때문에, 방열문제가 발생하였고, 플래너 트랜스를 적용함에 따라 전력밀도는 다소 개선의 여지가 있었으나, 여러 개의 권선 PCB를 적층해야 하므로, 조립성의 문제가 여전히 존재하였다.
특히, PCB로 결합되어 있으나, 트랜스 또는 관련 주변회로가 고전압에서 저전압으로 변환시키는 전력 모듈의 경우에는 절연파괴가 발생할 수 있었다.
이에, 본 발명은 전기전자 기기의 가장 주요 부품인 전원모듈의 구현에 있어 고주파, 고밀도, 소형경량화, 안전성의 구현을 위해 전원모듈의 고주파 구동 및 절연 및 방열효과를 극대화시키며 고효율 운전과 더불어 안정된 전원 운용동작이 가능하도록 하는 고밀도 전원용 전력변환장치에 관한 기술을 제안한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고밀도 전원용 전력변환장치의 트랜스 부분을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 고밀도 전원용 전력변환장치의 트랜스 부분은 코어(200), 1차 및 2차 변압기의 권선(201) 및 절연수단(210)을 포함할 수 있다.
1차 및 2차 변압기는 절연수단(210)을 중심으로 상하로 분리되어 있어, 전기적 절연 특정이 증가될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 고밀도 전원용 전력변환장치에 포함되는 절연수단(210)은 LTCC(low temperature cofired ceramic) 및 세라믹 레이어(ceramic layer) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
그리고, 이러한 LTCC 또는 세라믹 레이어는 인쇄회로기판(PCB) 상태로 형성되기 때문에, 본 발명에 따른 고밀도 전원용 전력변환장치는 소형화 및 경량화가 가능할 수 있다.
그리고, 1차 및 2차 변압기의 권선(201) 및 코어(200)는 절연수단(210)에 접촉되어 내부에서 발생되는 열을 외부로 전달할 수 있다. 즉, 절연수단(210)이 히트파이프 역할을 수행하는 것이다. 이를 통해서, 변압기 코어의 내부에서 발생되는 열을 감소시킬 수 있기 때문에, 코어의 소형화가 가능할 수 있다.
한편, 위와 같은 구성을 통한 토폴로지 개발과 임피던스 매칭의 설계로 작은 자화인덕턴스를 공진 회로의 설계에 적극 반영할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.
그리고, 1차 및 2차 변압기의 권선(201)은 인쇄회로기판(PCB)의 패턴으로 형성될 수 있으며, 해당 권선(201)의 형태는 미로형(meander), 나선형(spiral) 및 망형(mesh) 중 적어도 어느 하나의 형상으로 다양하게 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고밀도 전원용 전력변환장치의 전력회로 및 내부 개념을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 고밀도 전원용 전력변환장치는 인버터부(310), 트랜스부(320) 및 정류부(330)를 포함할 수 있으며, 인버터부(310) 및 트랜스부(320) 사이에 입력 임피던스 정합 회로(301)를 추가적으로 포함할 수 있으며, 트랜스부(320) 및 정류부(330) 사이에 출력 입피던스 정합 회로(302)를 추가적으로 포함할 수 있다.
인버터부(310)는 높은 고주파 스위칭을 통하여 입력된 직류 또는 교류 전압을 소정의 주파수를 갖는 교류전압으로 변환하여 출력할 수 있다.
트랜스부(320)는 1차측 변압기(321), 2차측 변압기(322) 및 절연수단(323)을 포함할 수 있다.
여기서, 1차측 변압기(321)는 인버터부(310)와 연결되어 인버터부(310)로부터 입력되는 교류전압으로 유기되어 시간에 따라서 자속을 변화시킬 수 있다.
그리고, 2차측 변압기(322)는 1차측 변압기(321)와 무접촉으로 연결되고, 1차측 변압기(321)로부터 제공되는 자속을 공유할 수 있다.
특히, 본 발명은 1차측 변압기(321) 및 2차측 변압기(322) 사이에 위치하여, 1차측 변압기(321) 및 2차측 변압기(322) 간의 무접촉을 구현하는 절연수단(323)을 포함할 수 있는데, 여기서, 절열수단(323)은 앞서 설명한 바와 같이 인쇄회로기판(PCB) 상태의 LTCC 및 세라믹 레이어 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있음은 앞서 설명한 바와 같고, 절연수단(323)은 히트파이프 역할을 수행하고, 그에 따라 코어의 내부에서 발생되는 열을 감소시킬 수 있기 때문에, 코어의 소형화가 가능하다.
정류부(330)는 2차측 변압기(322)의 양단을 부하에 연결하여 부하에서 필요한 정전류를 공급하는 기능을 수행할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 포함되는 인버터부(310), 트랜스부(320) 및 정류부(330)는 고주파에서 해당 기능을 수행할 수 있도록 구현되고, LTCC 또는 세라믹 레이어가 인쇄회로기판(PCB) 상태로 형성되기 때문에, 그에 따라 본 발명에 따른 고밀도 전원용 전력변환장치가 포함되는 전원모듈은 고주파, 고밀도, 소형화, 경량화가 가능하고, 높은 안정성을 구현할 수 있도록, 방열 및 절연 효과를 극대화할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고밀도 전원용 전력변환장치가 다층의 PCB로 구현되는 예를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 가장 하단의 적층된 PCB(510)는 그 상부에 도시된 복수의 PCB의 조립(또는 적층)으로 구현될 수 있다.
복수의 PCB는 탑 사이드(top side), 무선 전력 전달층(wireless power transfer layer) 및 바텀 사이드(bottom side)로 구분될 수 있으며, 이들이 순차적으로 조립되어 하나의 적층된 PCB(401) 형태의 전력변환장치가 구현된다.
먼저, 탑 사이드를 살펴보면, 탑 사이드는 전력변환에 필요한 소자들이 장착된 제1 소자층(401), 제1 절연층(402) 및 제1 노이즈 차단층(403)을 포함할 수 있다. 탑사이드는 도 2 및 도 3을 통해서 설명한 인버터부에 해당할 수 있다.
여기서, 제1 절연층(402) 및 제1 노이즈 차단층(403)은 무선 전력 전달층에 포함되는 변압기(특히, 1차측 변압기)에서 발생되는 노이즈 등이 제1 소자층(401)에 전달되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 무선 전력 전달층은 앞서 도 2 및 도 3을 통해서 설명한 트랜스부에 해당하는 층으로, 1차측 변압기층(404), 절연수단(405) 및 2차측 변압기층(406)을 포함할 수 있다.
여기서, 1차측 변압기층(404) 및 2차측 변압기층(406) 각각은 도 4에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(PCB)의 패턴으로 형성되는 권선을 포함할 수 있고, 절연수단(405)은 인쇄회로기판(PCB) 상태의 LTCC 또는 세라믹 레이어을 포함할 수 있다. 1차측 변압기층(404), 절연수단(405) 및 2차측 변압기층(406)은 앞서, 도 2 및 도 3을 통하여 구체적으로 설명하였으므로 중복되는 설명은 생략한다.
그리고, 바텀 사이드는 제2 노이즈 차단층(407), 제2 절연층(408) 및 제2 소자층(409)을 포함할 수 있다. 바텀 사이드는 도 2 및 도 3을 통해서 설명한 정류기에 해당할 수 있다.
여기서, 제2 노이즈 차단층(407), 제2 절연층(408)은 무선 전력 전달층에 포함되는 변압기(특히 2차측 변압기)에서 발생되는 노이즈 등이 제2 소자층(409)에 전달되는 것을 방지할 수 있다.
이후, 위와 같은 복수의 PCB를 조립하고 코어를 고정하여 조립을 완성할 수 있다.
즉, 위와 같은 복수의 구성들이 모두 PCB 형태로 구현되기 때문에, 이들을 조립(또는 적층)하는 공정을 통하여, 본 발명에 따른 고밀도 전원용 전력변환장치는 절연, 방열 효과가 극대화되고, 조립성이 우수하고, 부품의 편차가 감소되는 다양한 효과와 함께, 소형화 및 경량화를 달성할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 고밀도 전원용 전력변환장치는 무선전력전송 기반의 트랜스를 제작함에 있어 1차측과 2차측을 LTCC 또는 세라믹의 레이어를 사용하여 절연회로를 구성하고, 코어의 삽입을 위해 PCB 보드를 커팅(cutting)하는 구성을 가질 수 있다.
그리고, 코어와 1차측 및 2차측의 고정을 위한 기구물 또는 접착제를 붙여서 사용할 수 있는 부품의 구성을 가질 수 있으며, 또한 1차측 및 2차측의 권선에 해당하는 PCB 패턴은 코어의 형상대로 제작이 될 수 있고, 코어 사이에 단지 LTCC 또는 세라믹 레이어만이 삽입되어있는 구성을 가질 수 있기 때문에, 소형화 및 경량화를 구현하면서도 절연 및 방열 효과를 극대화할 수 있게 된다.
즉, 본 발명에 따른 고밀도 전원용 전력변환장치는 고주파 구동과 더불어 전원모듈 자체를 고절연, 저가격의 몰딩제로 Package하는 구성으로 구현될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고밀도 전원용 전력변환장치에서 접착제를 사용하거나 또는 추가의 기구물을 통하여 코어를 고정하는 형태를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 앞서 설명한 기구물이 없는 경우, 접착제를 사용하거나 아니면 추가적인 기구물을 사용하여 코어를 고정하는 형태(501)를 확인할 수 있다.
한편, 트랜스부의 자성코어가 적층된 PCB 내부에 삽입이 불가능하므로, Embedded PCB 레이어 중 코어부분만 노출시키고, 노출된 해당 코어부분을 추가적인 전도성 또는 비전도성 재질로 고정하도록 하는 기구물을 포함할 수도 있다.
또한 본 발명에 따른 고밀도 전원용 전력변환장치는 DC를 입력 받아 DC를 출력하는 회로 구성을 가질 수 있으며, 1차 및 2차의 2개의 권선뿐만 아니라 3차 및 4차의 추가적인 권선이 요구될 때에는 각 구분된 레이어별 절연 레이어 구성을 포함하는 다층의 PCB로 구현될 수 있다.
결국, 본 발명에 따른 고밀도 전원용 전력변환장치는, 고주파, 고밀도, 소형경량화, 안전성의 구현을 위해 전원모듈의 고주파 구동 및 절연 및 방열효과를 극대화시킬 수 있고, 전원의 안정된 운용이 가능하고, 전원모듈의 안정성 및 조립성이 우수하고, 부품의 편차가 감소될 수 있다.
따라서, 이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (6)

  1. 복수의 인쇄회로기판(PCB)이 적층되어 구현된 고밀도 전원용 전력변환장치에 있어서,
    전력변환에 필요한 소자가 장착된 제1소자층, 제1절연층, 및 제1노이즈 차단층을 포함하는 인버터부;
    상기 인버터부와 연결되어 상기 인버터부로부터 입력되는 전압으로 유기되어 시간에 따라서 자속을 변화시키는 1차측 변압기층, 상기 1차측 변압기층과 무접촉으로 연결되며 상기 1차측 변압기층으로부터 제공되는 자속을 공유하는 2차측 변압기층, 및 상기 1차측 변압기층과 상기 2차측 변압기 사이에 위치하고 상기 무접촉을 구현하는 절연수단을 포함하는 트랜스부; 및
    제2노이즈 차단층, 제2절연층, 및 제2소자층을 포함하는 정류기부를 포함하고,
    상기 제1소자층, 상기 제1절연층, 상기 제1노이즈 차단층, 상기 1차측 변압기층, 상기 절연수단, 상기 2차측 변압기층, 상기 제2노이즈 차단층, 상기 제2절연층, 및 상기 제2소자층은 인쇄회로기판(PCB) 형태로 상부에서 하부 방향으로 순차적으로 배치되고,
    상기 인버터부는 입력된 직류 또는 교류 전압을 소정의 주파수를 갖는 교류전압으로 변환하고,
    상기 제1절연층 및 상기 제1노이즈 차단층은 상기 1차측 변압기층에서 발생되는 노이즈가 상기 제1소자층에 전달되는 것을 방지하고,
    상기 제2노이즈 차단층 및 상기 제2절연층은 상기 2차측 변압기층에서 발생되는 노이즈가 상기 제2소자층에 전달되는 것을 방지하는 고밀도 전원용 전력변환장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연수단은,
    LTCC(low temperature cofired ceramic) 및 세라믹 레이어(ceramic layer) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 고밀도 전원용 전력변환장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연수단은,
    상기 1차측 변압기층 및 상기 2차측 변압기층의 권선 및 코어와 접촉되어 내부에서 발생되는 열을 외부로 전달하는 고밀도 전원용 전력변환장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차측 변압기층 및 상기 2차측 변압기층은,
    인쇄회로기판(PCB)의 패턴으로 형성되는 권선을 포함하는 고밀도 전원용 전력변환장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차측 변압기층 및 상기 2차측 변압기층의 권선은,
    미로형(meander), 나선형(spiral) 및 망형(mesh) 중 적어도 어느 하나의 형상으로 형성되는 고밀도 전원용 전력변환장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    코어의 삽입을 위해, PCB 레이어를 커팅(cutting)하여 PCB 레이어 중 코어부분만 노출시키고, 접착제를 이용하거나 또는 클립 형태를 포함하는 추가적인 기구물을 이용하여, 상기 코어를 고정시키는 고밀도 전원용 전력변환장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102047245B1 (ko) * 2018-02-19 2019-11-21 청주대학교 산학협력단 박형 dc-dc 컨버터
KR102063754B1 (ko) * 2018-02-23 2020-01-08 한양대학교 에리카산학협력단 무선전력전송 트랜스포머를 포함한 무선전력전송 시스템 및 그 방법
JP2022062571A (ja) * 2020-10-08 2022-04-20 株式会社東芝 電気機器及び電力変換装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011154993A1 (ja) * 2010-06-08 2011-12-15 株式会社日立製作所 絶縁トランスおよび電源装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050064024A (ko) * 2003-12-23 2005-06-29 최병조 Pdp 응용시스템을 위한 고효율 박형 서스테인 전원회로

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011154993A1 (ja) * 2010-06-08 2011-12-15 株式会社日立製作所 絶縁トランスおよび電源装置

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