KR102607386B1 - 변압기 및 이를 포함하는 전원공급장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시예는, 하부 자성체와 상부 자성체를 포함하는 자기코어, 상기 하부 자성체와 상기 상부 자성체 사이에 배치되며, 상기 자기코어의 중족이 관통하는 코어홀을 포함하고, 1차 코일, 2차 코일, 일단에 형성된 상기 1차 코일과 전기적으로 연결되는 1차 비아홀, 및 타단에 형성된 상기 2차 코일과 전기적으로 연결되는 2차 비아홀을 포함하는 인쇄회로기판, 1차 비아홀에 삽입되는 1차 핀 및 상기 2차 비아홀에 삽입되는 2차 핀, 상기 인쇄회로기판의 일부가 끼워지도록 형성되는 절연 블록 및 상기 인쇄회로기판 및 상기 절연 블록이 장착되는 마운트를 포함하는 변압기를 제공한다.
상기 마운트의 상기 1차 비아홀과 인접한 영역에는 상기 1차 핀이 관통하도록 형성되며, 상기 1차 핀의 관통 방향과 교차하는 일측 방향으로 개방된 형태의 고정홈이 형성될 수 있다.

Description

변압기 및 이를 포함하는 전원공급장치{Transformer and power supplying device including the same}
본 개시는 변압기 및 이를 포함하는 전원공급장치에 관한 것이다.
다양한 전자 장치에 전원을 공급하는 장치로서, 스위칭 모드 전원공급장치(Switching mode power supply; SMPS)가 알려져 있다. 스위칭 모드 전원공급장치는 모스 트랜지스터(Metal oxide semiconductor field effect transistor; MOSFET)나 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar junction transistor; BJT)와 같은 스위칭 소자와 변압기를 사용하여 안정적인 전원을 다양한 전자 장치에 제공할 수 있다.
한편, 변압기는 소형화 및 경량화되는 방향으로 개발되고 있는데, 동작 과정에서 전기적 안정성을 위해 1차 코일과 2차 코일이 소정 거리를 유지해야 하기 때문에, 소형화에 제약이 있다. 그에 따라, 종래 공개특허 제10-2017-0142261호(절연구조가 개선된 충전기용 변압기)에는 1차 코일과 2차 코일을 포함하는 인쇄회로기판과 스페이서 블록을 이용하여 절연 거리를 확보함과 동시에 변압기를 소형화하고자 하는 기술이 개시되어 있다.
본 개시에 따른 예시적인 실시예를 통해, 전기적 안정성을 향상시킨 인쇄회로기판을 포함하는 변압기 및 이를 포함하는 전원공급장치를 제공하고자 한다.
일 실시예는,
하부 자성체와 상부 자성체를 포함하는 자기코어, 상기 하부 자성체와 상기 상부 자성체 사이에 배치되며, 상기 자기코어의 중족이 관통하는 코어홀을 포함하고, 1차 코일, 2차 코일, 일단에 형성된 상기 1차 코일과 전기적으로 연결되는 1차 비아홀, 및 타단에 형성된 상기 2차 코일과 전기적으로 연결되는 2차 비아홀을 포함하는 인쇄회로기판, 상기 1차 비아홀에 삽입되는 1차 핀, 상기 2차 비아홀에 삽입되는 2차 핀, 상기 인쇄회로기판의 일부가 끼워지도록 형성되는 절연 블록 및 상기 인쇄회로기판 및 상기 절연 블록이 장착되는 마운트를 포함하는 변압기를 제공한다.
상기 마운트의 상기 1차 비아홀과 인접한 영역에는 상기 1차 핀이 관통하도록 형성되며, 상기 1차 핀의 관통 방향과 교차하는 일측방향으로 개방된 형태의 고정홈이 형성될 수 잇다.
상기 고정홈은 U자 형태를 포함할 수 있다.
상기 마운트는,
상기 인쇄회로기판의 하면과 인접하는 베이스, 상기 인쇄회로기판의 좌측면 및 우측면과 인접하도록 상기 베이스의 좌우측 양단에서 상방으로 연장되어 형성되는 제1 좌측벽과 제1 우측벽, 상기 베이스의 후방에서 상방으로 연장되어 형성되며 상기 인쇄회로기판의 일부가 삽입되는 마운트 개구를 포함하는 후벽, 상기 베이스의 전방 끝단에서 상기 전방으로 연장되어 형성되고 상기 고정홈이 형성되는 전방 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 고정홈은 상기 전방 돌출부에서 상기 전방으로 개방된 구조를 가질 수 있다.
상기 마운트는,
상기 후벽의 마운트 개구에 삽입되어 후방으로 돌출된 상기 인쇄회로기판의 일부를 수용하는 공간을 형성하도록, 상기 후벽으로부터 후방으로 연장되어 형성되는 후방 돌출부를 더 포함할 수 있다.
상기 후방 돌출부는,
상기 후벽의 좌우측에서 각각 후방으로 연장되어 형성되는 제2 좌측벽과 제2 우측벽, 상기 후벽의 상하부에서 각각 상기 후방으로 연장되어 형성되는 상벽과 하벽을 포함할 수 있다.
상기 하벽에는 상기 2차 핀이 끼워지도록 관통 형성되는 관통홀이 형성될 수 있다.
상기 상벽은 상기 후벽으로부터 하방으로 기울어지도록 형성될 수 있다.
상기 절연 블록은, 상기 코어홀과 상기 2차 비아홀 사이의 상기 인쇄회로기판의 일부 영역을 덮을 수 있다.
상기 절연 블록은,
상기 후벽과 나란하게 마련되며 상기 인쇄회로기판의 일부가 끼워지는 블록 개구를 포함하는 평판형의 수직 플레이트, 상기 수직 플레이트로부터 전방으로 연장되어 형성되며 상기 블록 개구를 둘러싸도록 마련되는 절연 상벽, 절연 하벽, 절연 좌측벽 및 절연 우측벽을 포함할 수 있다.
상기 절연 상벽은 상기 인쇄회로기판의 상면에서 상기 코어홀과 상기 2차 비아홀 사이의 제1 영역을 덮고, 상기 절연 하벽은 상기 인쇄회로기판의 하면에서 상기 코어홀과 상기 2차 비아홀 사이의 제2 영역을 덮을 수 있다.
상기 후벽의 상부에는 단차부가 형성될 수 있다.
상기 절연 블록은, 상기 단차부에 끼워지도록 상기 수직 플레이트의 후면의 상부에서 후방으로 연장되어 형성되는 제1 삽입부를 더 포함할 수 있다.
상기 후벽의 전면에는 상방에서 하방으로 연장되어 형성되는 삽입홈이 형성될 수 있다.
상기 절연 블록은, 상기 삽입홈에 끼워지도록 상기 수직 플레이트의 후면에서 후방으로 돌출되고, 상방에서 하방으로 연장되어 형성되는 제2 삽입부를 더 포함할 수 있다.
상기 2차 비아홀은 상기 인쇄회로기판의 후방으로 개방된 구조를 가질 수 있다.
상기 인쇄회로기판의 상기 1차 비아홀이 마련된 상기 일단은 상기 자기코어로부터 제1 방향으로 돌출되고, 상기 2차 비아홀이 마련된 상기 타단은 상기 자기코어로부터 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다.
상기 하부 자성체는 제1 중족, 상기 제1 중족이 마련되는 제1 자성 플레이트와 상기 제1 자성 플레이트에 상기 제1 중족을 사이에 두고 서로 이격되고 서로 마주보도록 마련되는 한 쌍의 제1 측벽부를 포함하고, 상기 상부 자성체는 제2 중족, 상기 제2 중족이 마련되는 제2 자성 플레이트와 상기 제2 자성 플레이트에 상기 제2 중족을 사이에 두고 서로 이격되고 서로 마주보도록 마련되는 한 쌍의 제2 측벽부를 포함할 수 있다.
상기 제1 자성 플레이트는 상기 절연 블록의 하부와 접하는 제1 단차부를 포함하고, 상기 제2 자성 플레이트는 상기 절연 블록의 상부와 접하는 제2 단차부를 포함할 수 있다.
일 실시예는,
외부로부터 인가되는 교류 전압을 정류하는 정류기 및
상기 정류기에 의해 정류된 전압을 변조하는 상기 변압기를 포함하는 전원공급장치를 제공한다.
상기 전원공급자장치는 상기 변압기에 대한 역률을 개선하는 역률개선회로를 더 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 예시적인 실시예를 통해, 전기적 안정성을 향상시킨 인쇄회로기판을 포함하는 변압기 및 이를 포함하는 전원공급장치를 제공할 수 있다.
본 개시에 따른 예시적인 실시예를 통해, 인쇄회로기판이 장착되는 마운트에 일측이 개방된 U자 형태의 고정홈을 마련하여, 인쇄회로기판에 고정 결합되어 있는 1차 핀이 마운트에 안정적으로 장착되도록 한 변압기 및 이를 포함하는 전원공급장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 변압기의 예시적인 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 변압기에 포함되는 하부 자성체의 예시적인 구성을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 변압기에 포함되는 자기코어의 예시적인 구성을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1의 변압기에 포함되는 인쇄회로기판의 예시적인 구성을 도시한 평면도이다.
도 5는 도 1의 변압기에 포함되는 인쇄회로기판의 다른 예시적인 구성을 도시한 평면도이다.
도 6은 도 3 자기코어와 도 4의 인쇄회로기판이 결합된 제1 조립체의 예시적인 구성을 도시한 사시도이다.도 7은 도 1의 변압기에 포함되는 절연 블록의 예시적인 구성을 도시한 사시도이다.
도 8은 도 1의 변압기에 포함되는 마운트의 예시적인 구성을 도시한 사시도이다.
도 9는 도 8의 마운트에 포함되는 후방 돌출부의 예시적인 구성을 도시한 사시도이다.
도 10은 도 6의 제1 조립체와 도 7의 절연 블록과 도 8의 마운트가 결합된 제2 조립체가 서로 결합되는 모습을 설명하기 위한 사시도이다.
도 11은 도 1의 변압기의 후방을 도시한 것이다.
도 12는 일 실시예에 따른 전원공급장치의 예시적인 구성을 도시한 블록도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 다양한 실시예에 따른 변압기 및 이를 포함하는 전원공급장치에 대해 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예들은 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
“상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 한정되는 것은 아니다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 일 실시예에 따른 변압기(100)의 예시적인 구성을 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 변압기(100)에 포함되는 하부 자성체(11)의 예시적인 구성을 도시한 사시도이다. 도 3은 도 1의 변압기에 포함되는 자기코어(10)의 예시적인 구성을 도시한 사시도이다. 도 4는 도 1의 변압기(100)에 포함되는 인쇄회로기판(20)의 예시적인 구성을 도시한 평면도이다. 도 5는 도 1의 변압기에 포함되는 인쇄회로기판의 다른 예시적인 구성을 도시한 평면도이다. 도 6은 도 3 자기코어(10)와 도 4의 인쇄회로기판(20)이 결합된 제1 조립체(60)의 예시적인 구성을 도시한 사시도이다. 도 7은 도 1의 변압기(100)에 포함되는 절연 블록(30)의 예시적인 구성을 도시한 사시도이다. 도 8은 도 1의 변압기(100)에 포함되는 마운트(40)의 예시적인 구성을 도시한 사시도이다. 도 9는 도 8의 마운트(40)에 포함되는 후방 돌출부(46)의 예시적인 구성을 도시한 사시도이다. 도 10은 도 6의 제1 조립체(60)와 도 7의 절연 블록(30)과 도 8의 마운트(40)가 결합된 제2 조립체(61)가 서로 결합되는 모습을 설명하기 위한 사시도이다. 도 11은 도 1의 변압기(100)의 후방을 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 변압기(100)는 자성을 가지는 자기코어(10), 일부가 자기코어(10)의 내부에 배치되며, 외부로부터 인가되는 전류에 의해 자기장을 띄게 되는 1차 코일 및 2차 코일을 포함하는 인쇄회로기판(20), 인쇄회로기판(20)의 일부가 끼워지도록 형성되는 절연 블록(30), 인쇄회로기판(20) 및 절연 블록(30)이 장착되는 마운트(40)를 포함할 수 있다. 또한, 변압기(100)는 인쇄회로기판(20)과 결합되는 1차 핀(도 6의 fp1, fp2, fp3, fp4)과 2차 핀(도 11의 bp1, bp2)을 더 포함할 수 있다. 나아가, 마운트(40)는 1차 핀(fp1, fp2, fp3, fp4)이 관통하도록 형성되며, 1차 핀(fp1, fp2, fp3, fp4)의 관통 방향과 교차하는 일측 방향으로 개방된 U자 형태의 고정홈(도 8의 mfh1, mfh2, mfh3, mfh4)을 포함할 수 있다.
자기코어(10)는 자성을 가지는 부재로서, 인쇄회로기판(20)의 1차 코일과 2차 코일 사이의 전자기 유도 현상이 더욱 잘 일어나도록 할 수 있다. 도 3을 참조하면, 자기코어(10)는 상하 방향(도 1의 z, -z)으로 서로 마주하는 하부 자성체(11)와 상부 자성체(12)를 포함할 수 있다. 하부 자성체(11)와 상부 자성체(12)는 각각의 중족이 상하 방향(z, -z)으로 서로 마주하도록 마련될 수 있다.
도 2를 참조하면, 하부 자성체(11)는 기둥 형상의 제1 중족(c0), 제1 중족(c0)이 마련되는 제1 자성 플레이트(c1)와 제1 자성 플레이트(c1)에 제1 중족(c0)을 사이에 두고 서로 이격되고 서로 마주보도록 마련되는 한 쌍의 제1 측벽부(c2, c3)를 포함할 수 있다. 중족(c0), 제1 자성 플레이트(c1)와 한 쌍의 제1 측벽부(c2, c3)는 일체형으로 형성될 수 있다.
제1 중족(c0)은 제1 자성 플레이트(c1)의 일면의 중앙에서 수직 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 또한, 한 쌍의 제1 측벽부(c2, c3)는 제1 자성 플레이트(c1)의 일면의 가장자리에서 수직 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
한 쌍의 제1 측벽부(c2, c3)는 서로 동일한 높이를 가질 수 있다. 한 쌍의 제1 측벽부(c2, c3)의 높이는 제1 중족(c0)의 높이보다 높을 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 한 쌍의 제1 측벽부(c2, c3)의 높이는 제1 중족(c0)의 높이와 동일할 수 있다. 또한, 제1 자성 플레이트(c1)는 절연 블록(30)의 하부와 접하는 제1 단차부(c4)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 자성 플레이트(c1)의 제1 중족(c0), 한 쌍의 제1 측벽부(c2, c3)가 마련된 일면 상의 일부 영역은 다른 일부 영역에 비해 얇은 두께를 가질 수 있다. 이처럼 제1 자성 플레이트(c1)의 일면 상의 비교적 얇은 두께를 가지는 영역을 제1 단차부(c4)로 지칭할 수 있다.
상부 자성체(12)의 구조는 도 2를 참조하여 설명한 하부 자성체(11)의 구조와 실질적으로 동일할 수 있다. 다만, 하부 자성체(11)의 제1 단차부(c4)가 절연 블록(30)의 하부와 접하는 것과는 달리, 상부 자성체(12)는 하부 자성체(11)의 상부에 배치되므로, 상부 자성체(12)에 포함되는 제2 단차부는 절연 블록(30)의 상부와 접할 수 있다.
하부 자성체(11)와 상부 자성체(12)의 중족은 인쇄회로기판(20)의 중앙을 관통할 수 있다. 예를 들어, 인쇄회로기판(20)에 포함된 1차 코일에 전류가 흐르면, 1차 코일의 주변에 자속의 변화가 발생하게 된다. 1차 코일의 주변에 발생한 자속의 변화의 정도는 하부 자성체(11)와 상부 자성체(12)의 중족에 의해서 더욱 강해질 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 하부 자성체(11)와 상부 자성체(12)의 외주면을 둘러싸는 결합 테이프(15)에 의해 하부 자성체(11)와 상부 자성체(12)가 서로 결합될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 하부 자성체(11)와 상부 자성체(12) 사이에 접착 물질이 삽입됨으로써, 하부 자성체(11)와 상부 자성체(12)가 서로 결합될 수 있다.
인쇄회로기판(20)은 내부에 1차 코일과 2차 코일을 포함할 수 있다. 도 4를 참조하면, 인쇄회로기판(20)의 중앙에는 자기코어(10)의 중족이 관통하는 코어홀(20h)이 형성될 수 있다. 하부 자성체(11)와 상부 자성체(12)의 중족은 코어홀(20h)을 관통하여 서로 마주할 수 있다.
인쇄회로기판(20)은 일단에 형성된 1차 비아홀(fh1, fh2, fh3, fh4)과 타단에 형성된 2차 비아홀(bh1, bh2)을 포함할 수 있다. 1차 비아홀(fh1, fh2, fh3, fh4)은 1차 코일과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 1차 비아홀(fh1, fh2, fh3, fh4)은 제1 1차 비아홀(fh1), 제2 1차 비아홀(fh2), 제3 1차 비아홀(fh3), 제4 1차 비아홀(fh4)을 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 인쇄회로기판(20)에 포함된 1차 비아홀의 개수는 4개보다 적거나 많을 수도 있다.
2차 비아홀(bh1, bh2)은 2차 코일과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 2차 비아홀(bh1, bh2)은 제1 2차 비아홀(bh1), 제2 2차 비아홀(bh2)을 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 인쇄회로기판(20)에 포함된 2차 비아홀의 개수는 2개보다 적거나 많을 수도 있다.
인쇄회로기판(20)의 1차 비아홀(fh1, fh2, fh3, fh4)이 형성된 일단은 제1 방향(x)으로 연장되어 형성될 수 있다. 한편, 인쇄회로기판(20)의 2차 비아홀(bh1, bh2)이 형성된 타단은 제1 방향(x)과 반대인 방향(-x)으로 연장되어 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 방향(x)을 전방으로 정의하고, 제1 방향(x)과 반대인 방향(-x)은 후방으로 정의할 수 있다.
도 4를 참조하면, 1차 비아홀(fh1, fh2, fh3, fh4)은 인쇄회로기판(20)의 일단에 일정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 1차 비아홀(fh1, fh2, fh3, fh4)은 상방(z)에서 하방(-z)으로 인쇄회로기판(20)을 관통하여 형성될 수 있으며, 측면 방향으로 닫힌 구조를 가질 수 있다.
2차 비아홀(bh1, bh2)은 인쇄회로기판(20)의 일단에 일정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 2차 비아홀(bh1, bh2)은 상방(z)에서 하방(-z)으로 인쇄회로기판(20)을 관통하여 형성될 수 있다. 1차 비아홀(fh1, fh2, fh3, fh4)과 달리, 2차 비아홀(bh1, bh2)은 인쇄회로기판(20)의 후방(-x)으로 개방된 구조를 가질 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 5에 도시된 바와 같이, 다른 일 실시예에 따른 인쇄회로기판(21)은 후방(-x)을 포함하는 측면 방향으로 닫힌 구조를 가지는 2차 비아홀(bh3, bh4)을 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 자기코어(10)와 인쇄회로기판(20)이 결합하여 제1 조립체(60)가 형성될 수 있다. 인쇄회로기판(20)이 하부 자성체(11)와 상부 자성체(12) 사이에 배치될 수 있다. 하부 자성체(11)와 상부 자성체(12)의 중족이 인쇄회로기판(20)의 코어홀(20h)에 삽입되고, 하부 자성체(11)와 상부 자성체(12)의 제1 및 제2 측벽부가 인쇄회로기판(20)의 측면을 감싸도록 형성될 수 있다.
인쇄회로기판(20)의 1차 비아홀(fh1, fh2, fh3, fh4)이 마련된 일단은 자기코어(10)로부터 제1 방향(x)으로 돌출되고, 2차 비아홀(bh1, bh2)이 마련된 타단은 자기코어(10)로부터 제1 방향(x)과 반대 방향인 제2 방향(-x)으로 돌출되어 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 방향(x)은 전방으로 지칭되고, 제2 방향(-x)은 후방으로 지칭될 수 있다.
인쇄회로기판(20)의 1차 비아홀(fh1, fh2, fh3, fh4)에는 1차 핀(fp1, fp2, fp3, fp4)이 삽입될 수 있다. 예를 들어, 제1 1차 비아홀(fh1)에는 제1 1차 핀(fp1)이 삽입되고, 제2 1차 비아홀(fh2)에는 제2 1차 핀(fp2)이 삽입되며, 제3 1차 비아홀(fh3)에는 제3 1차 핀(fp3)이 삽입되고, 제4 1차 비아홀(fh4)에는 제4 1차 핀(fp4)이 삽입될 수 있다. 1차 핀(fp1, fp2, fp3, fp4)은 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 1차 비아홀(fh1, fh2, fh3, fh4)과 1차 핀(fp1, fp2, fp3, fp4) 사이의 빈 공간을 채우는 솔더 물질 등의 접착 부재가 더 형성될 수 있다.
절연 블록(30)은 마운트(40)에 장착되어 인쇄회로기판(20)의 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 절연 블록(30)은 인쇄회로기판(20)의 2차 비아홀(bh1, bh2)과 인접한 영역의 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 도 7을 참조하면, 절연 블록(30)은 인쇄회로기판(20)의 일부가 끼워지는 블록 개구(h1)를 포함하는 평판형의 수직 플레이트(31), 수직 플레이트(31)로부터 전방(x)으로 연장되어 형성되며 블록 개구(h1)를 둘러싸도록 마련되는 절연 상벽(32a), 절연 하벽(32b), 절연 좌측벽(32c) 및 절연 우측벽(32d)을 포함할 수 있다. 절연 상벽(32a), 절연 하벽(32b), 절연 좌측벽(32c) 및 절연 우측벽(32d)은 일체형으로 형성될 수 있다. 절연 상벽(32a), 절연 하벽(32b), 절연 좌측벽(32c) 및 절연 우측벽(32d)이 일체형으로 형성된 구조를 절연벽(32)이라 지칭할 수 있다.
도 4 및 도 7을 참조하면, 절연 상벽(32a)은 인쇄회로기판(20)의 상면(20a)에서 코어홀(20h)과 2차 비아홀(bh1, bh2) 사이의 제1 영역(a1)을 덮을 수 있다. 이와 유사하게, 절연 하벽(32b)은 인쇄회로기판(20)의 상면(20a)과 마주하는 하면(20b)에서 코어홀(20h)과 2차 비아홀(bh1, bh2) 사이의 제2 영역을 덮을 수 있다. 제2 영역은 인쇄회로기판(20)의 하면(20b)의 일부 영역으로서, 제1 영역(a1)과 마주하는 영역일 수 있다. 또한, 도 5 및 도 7을 참조하면, 절연 상벽(32a)은 인쇄회로기판(21)의 상면(21a)에서 코어홀(21h)과 2차 비아홀(bh3, bh4) 사이의 제1 영역(a2)을 덮을 수 있다. 이와 유사하게, 절연 하벽(32b)은 인쇄회로기판(21)의 상면(21a)과 마주하는 하면(21b)에서 코어홀(21h)과 2차 비아홀(bh3, bh4) 사이의 제2 영역을 덮을 수 있다. 제2 영역은 인쇄회로기판(21)의 하면(21b)의 일부 영역으로서, 제1 영역(a2)과 마주하는 영역일 수 있다.
절연 좌측벽(32c)은 인쇄회로기판(20)의 좌측면에서 코어홀(20h)과 2차 비아홀(bh1, bh2) 사이의 일부 영역을 덮을 수 있다. 이와 유사하게, 절연 우측벽(32d)은 인쇄회로기판(20)의 우측면에서 코어홀(20h)과 2차 비아홀(bh1, bh2) 사이의 일부 영역을 덮을 수 있다. 예를 들어, 절연 좌측벽(32c)과 절연 우측벽(32d)은 인쇄회로기판(20)의 측면을 감싸는 자기코어(10)의 제1 및 제2 측벽부와 접할 수 있다. 이처럼, 2차 비아홀(bh1, bh2)과 자기코어(10)의 제1 및 제2 측벽부 사이에 절연 좌측벽(32c)과 절연 우측벽(32d)이 마련되므로, 인쇄회로기판(20)의 크기를 증가시키지 않고도 2차 비아홀(bh1, bh2)과 자기코어(10)의 제1 및 제2 측벽부 사이의 충분한 절연 거리를 확보할 수 있다.
절연 블록(30)은 수직 플레이트(31)의 후면의 상부에서 후방(-x)으로 연장되어 형성되는 제1 삽입부(33)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 삽입부(33)는 수직 플레이트(31)의 후면의 상부로부터 후방(-x)으로 연장되어 형성되는 평판형의 구조물일 수 있다. 또한, 수직 플레이트(31)의 후면에서 후방으로 돌출되고, 상방에서 하방으로 연장되어 형성되는 제2 삽입부(34)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 삽입부(34)는 수직 플레이트(31)의 후면에서 후방(-x)으로 돌출되어 형성되는 기둥 모양의 구조물일 수 있다.
마운트(40)는 인쇄회로기판(20)이 안착되는 소정의 공간을 형성할 수 있다. 도 8을 참조하면, 마운트(40)는 인쇄회로기판(20)의 하면과 인접하는 베이스(41), 인쇄회로기판(20)의 좌측면 및 우측면과 인접하도록 베이스(41)의 좌우측 양단에서 상방으로 연장되어 형성되는 제1 좌측벽(42)과 제1 우측벽(43), 베이스(41)의 후방(-x)에서 상방으로 연장되어 형성되며 인쇄회로기판(20)의 일부가 삽입되는 마운트 개구(h2)를 포함하는 후벽(44), 베이스(41)의 전방(x) 끝단에서 전방(x)으로 연장되어 형성되고 고정홈(mfh1, mfh2, mfh3, mfh4)이 형성되는 전방 돌출부(45)를 포함할 수 있다.
후벽(44)은 제1 좌측벽(42)과 제1 우측벽(43) 사이에 마련될 수 있다. 후벽(44)에 형성되는 마운트 개구(h2)는 인쇄회로기판(22)의 2차 비아홀(bh1, bh2)이 형성된 일단이 삽입될 수 있도록 충분한 크기를 가질 수 있다. 후벽(44)의 상부에는 단차부(t1)가 형성될 수 있다. 이 단차부(t1)에는 절연 블록(30)의 제1 삽입부(33)가 끼워질 수 있다. 단차부(t1)는 제1 삽입부(33)가 끼워질 수 있도록, 제1 삽입부(33)에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 또한, 후벽(44)의 전면에는 상방에서 하방으로 연장되어 형성되는 삽입홈(t2)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 후벽(44)의 전면에는 절연 블록(30)의 제2 삽입부(34)가 끼워질 수 있도록, 제2 삽입부(34)에 대응되는 형상을 가지는 삽입홈(t2)이 형성될 수 있다.
마운트(40)의 후벽(44)에 형성된 단차부(t1)와 삽입홈(t2)에 각각 절연 블록(30)의 제1 삽입부(33)와 제2 삽입부(34)가 끼워짐으로써, 절연 블록(30)이 마운트(40)에 안정적으로 장착될 수 있다.
전방 돌출부(45)는 베이스(41)의 전방(x) 끝단으로부터 연장되어 형성되는 평판형의 구조를 포함할 수 있다. 전방 돌출부(45)는 마운트 개구(h2)에 인쇄회로기판(20)의 일부가 삽입된 상태에서, 1차 비아홀(fh1, fh2, fh3, fh4)과 인접할 수 있다. 전방 돌출부(45) 상에는 인쇄회로기판(20)과 결합된 1차 핀(fp1, fp2, fp3, fp4)이 관통하는 고정홈(mfh1, mfh2, mfh3, mfh4)이 형성될 수 있다. 고정홈(mfh1, mfh2, mfh3, mfh4)은 1차 핀(fp1, fp2, fp3, fp4)의 관통 방향과 교차하는 일측 방향으로 개방된 U자 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 고정홈(mfh1, mfh2, mfh3, mfh4)은 1차 핀(fp1, fp2, fp3, fp4)이 상방(z)에서 하방(-z)으로 관통하도록 형성되며, 1차 핀(fp1, fp2, fp3, fp4)이 전방(x)에서 후방(-x)으로 끼워지도록 전방(x)으로 개방된 U자 형태를 가질 수 있다.
마운트(40)는 후벽(44)의 마운트 개구(h2)에 삽입되어 후방(-x)으로 돌출된 인쇄회로기판(20)의 일부를 수용하는 공간을 형성하도록, 후벽(44)으로부터 후방(-x)으로 연장되어 형성되는 후방 돌출부(46)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 9를 참조하면, 후방 돌출부(46)는 후벽(44)의 좌우측에서 각각 후방(-x)으로 연장되어 형성되는 제2 좌측벽(46a)과 제2 우측벽(46b), 후벽(44)의 상하부에서 각각 후방(-x)으로 연장되어 형성되는 상벽(46c)과 하벽(46d)을 포함할 수 있다.
후방 돌출부(46)의 상벽(46c)은 후벽(44)으로부터 하방으로 기울어지도록 형성될 수 있다.
후방 돌출부(46)의 하벽(46d)에는 후술하는 인쇄회로기판(20)에 포함될 수 있는 2차 핀(도 11의 bp1, bp2)이 끼워지도록 관통 형성되는 관통홀(mbh1, mbh2)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 관통홀(mbh1, mbh2)은 2차 핀(bp1, bp2) 상방(z)에서 하방(-z)으로 끼워지도록 형성될 수 있다.
도 10을 참조하면, 절연 블록(30)과 마운트(40)가 결합하여 제2 조립체(61)가 형성될 수 있다. 2차 비아홀(bh1, bh2)이 형성된 인쇄회로기판(20)의 일단이 전방(x)에서 후방(-x)으로 절연 블록(30)의 블록 개구(h1)에 삽입됨으로써 제1 조립체(60)와 제2 조립체(61)가 결합될 수 있다. 이처럼 제1 조립체(60)가 제2 조립체(61)와 결합되는 과정에서, 1차 핀(fp1, fp2, fp3, fp4)은 전방(x)에서 후방(-x)으로 고정홈(mfh1, mfh2, mfh3, mfh4)에 끼워질 수 있다.
이와 달리, 인쇄회로기판(20)이 마운트(40)에 장착된 이후에 1차 핀(fp1, fp2, fp3, fp4)이 고정홈(mfh1, mfh2, mfh3, mfh4)과 1차 비아홀(fh1, fh2, fh3, fh4)에 끼워지고, 1차 핀(fp1, fp2, fp3, fp4)에 대해 솔더링 공정이 진행될 경우, 이 솔더링 과정에서 1차 핀(fp1, fp2, fp3, fp4)과 인쇄회로기판(20) 내부에 포함되어 있는 1차 코일 간의 전기적 연결이 불안정해질 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 1차 핀(fp1, fp2, fp3, fp4)이 인쇄회로기판(20)에 솔더링 공정을 통해 결합된 상태에서 전방(x)으로 개방된 고정홈(mfh1, mfh2, mfh3, mfh4)을 통해 마운트(40)에 끼워지는 경우, 1차 핀(fp1, fp2, fp3, fp4)과 인쇄회로기판(20) 내부에 포함되어 있는 1차 코일 간의 전기적 연결을 안정적으로 형성한 상태에서 변압기(100)를 조립할 수 있다.
한편, 도 11을 참조하면, 인쇄회로기판(20)의 2차 비아홀(bh1, bh2)에는 2차 핀(bp1, bp2)이 삽입될 수 있다. 또한, 마운트(40)의 하벽(46d)에는 2차 핀(bp1, bp2)이 끼워지도록 관통 형성되는 관통홀(mbh1, mbh2)이 형성될 수 있다. 2차 핀(bp1, bp2)은 제1 조립체(60)와 제2 조립체(61)가 결합된 후에 관통홀(mbh1, mbh2)과 2차 비아홀(bh1, bh2)을 순차적으로 하방(-z)에서 상방(z)으로 관통하도록 삽입될 수 있다. 그 이후에, 2차 비아홀(bh1, bh2)과 2차 핀(bp1, bp2) 사이의 빈 공간에는 솔더 물질 등의 접착 부재가 주입될 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 전원공급장치(1000)의 예시적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 12를 참조하면, 전원공급장치(1000)는 외부로부터 인가되는 교류 전압을 정류하는 정류기(1100), 정류기(1100)에 의해 정류된 전압을 변조하는 변압기(1300) 및 변압기(1300)에 대한 역률을 개선하는 역률개선회로(1200)를 포함할 수 있다.
정류기(1100)는 외부의 교류 전원 장치로부터 인가되는 교류 전압을 정류하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 정류기(1100)는 브릿지 정류기를 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 정류기(1100)는 교류 전압을 정류할 수 있는 다양한 종류의 정류 장치를 포함할 수 있다.
역률개선회로(1200)는 변압기(1300)의 변압 효율을 최대화하기 위해, 변압기(1300)에 대한 역률을 개선할 수 있는 코일 구조체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 역률개선회로(1200)는 복수 개의 코일 구조체를 포함할 수도 있고, 하나의 코일 구조체를 포함할 수도 있다. 역률개선회로(1200)에 포함되는 코일 구조체는 소정의 인덕턴스를 가지는 인덕터 코일과, 인덕터 코일의 전류 변화를 검출하는 검출 코일 및 인덕터 코일과 검출 코일이 장착되는 보빈을 포함할 수 있다. 또한, 코일 구조체는 인덕터 코일과 검출 코일의 중심을 지나는 자성체를 더 포함할 수 있다. 역률개선회로(1200)는 소정의 인덕턴스를 가지며, 변압기(1300)와 전기적으로 연결되어 변압기(1300)에 대한 역률을 개선할 수 있다.
한편, 인덕터 코일에 전류 변화가 발생하면, 자성체에 자속의 변화가 발생하고, 이 자속의 변화가 검출 코일에 유도 기전력을 발생시킬 수 있다. 검출 코일에 발생된 유도 기전력을 측정함으로써 인덕터 코일의 전류 변화를 검출할 수 있다.
역률개선회로(1200)는 정류기(1100) 및 변압기(1300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, 정류기(1100)와 변압기(1300) 사이에 배치될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 역률개선회로(1200)는 변압기(1300)를 사이에 두고 정류기(1100)와 이격되어 마련될 수도 있다.
변압기(1300)는 외부의 교류 전원 장치로부터 인가되어 정류기(1100)에 의해 정류된 교류 전압을 변조하여 출력할 수 있다. 변압기(1300)는 도 1 내지 도 11을 참조하여 설명한 변압기(100)를 포함할 수 있다.
변압기(1300)는 1차 코일과 2차 코일을 포함할 수 있다. 변압기(1300)의 1차 코일과 2차 코일은 동일한 자성체에 권취될 수 있다. 1차 코일에 흐르는 전류에 의해 발생하는 자속의 변화는 자성체를 통해 2차 코일에 영향을 줄 수 있고, 이에 따라, 2차 코일에 유도 기전력이 발생하게 된다. 1차 코일과 2차 코일의 권취 비율에 따라서 2차 코일에서 발생하는 유도 기전력의 크기가 달라질 수 있다. 이와 같이, 변압기(1300)는 권취 비율이 서로 다른 1차 코일과 2차 코일을 포함함으로써 출력 전압의 크기를 조절할 수 있다.
LED(1400)는 전원공급장치(1000)로부터 출력되는 전압이 인가되는 부하의 한 예로서, 발광 소자일 수 있다. 예를 들어, LED(1400)는 복수 개의 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 전원공급장치(1000)는 외부로부터 인가되는 교류 전압을 소정 레벨의 직류 전압으로 변환하여 LED(1400)로 출력할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 전원공급장치(1000)로부터 출력되는 전압은 LED(1400) 이외의 다양한 종류의 부하에 전달될 수 있다.
상기한 다양한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있다. 따라서, 예시적인 다양한 실시예에 따른 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
10: 자기코어
11: 하부 자성체
12: 상부 자성체
20, 21: 인쇄회로기판
30: 절연 블록
40: 마운트
60: 제1 조립체
61: 제2 조립체
100, 1300: 변압기
1100: 정류기
1200: 역률개선회로
1300: 변압기
1400: LED
1000: 전원공급장치
fh1, fh2, fh3, fh4: 1차 비아홀
bh1, bh2: 2차 비아홀
fp1, fp2, fp3, fp4: 1차 핀
bp1, bp2: 2차 핀
mbh1, mbh2: 관통홀
mfh1, mfh2, mfh3, mfh4: 고정홈

Claims (18)

  1. 하부 자성체와 상부 자성체를 포함하는 자기코어;
    상기 하부 자성체와 상기 상부 자성체 사이에 배치되며, 상기 자기코어의 중족이 관통하는 코어홀을 포함하고, 1차 코일, 2차 코일, 일단에 형성된 상기 1차 코일과 전기적으로 연결되는 1차 비아홀, 및 타단에 형성된 상기 2차 코일과 전기적으로 연결되는 2차 비아홀을 포함하는 인쇄회로기판;
    상기 1차 비아홀에 삽입되는 1차 핀;
    상기 2차 비아홀에 삽입되는 2차 핀;
    상기 인쇄회로기판의 일부가 끼워지도록 형성되는 절연 블록; 및
    상기 인쇄회로기판 및 상기 절연 블록이 장착되는 마운트; 를 포함하며,
    상기 마운트의 상기 1차 비아홀과 인접한 영역에는 상기 1차 핀이 관통하도록 형성되며, 상기 1차 핀의 관통 방향과 교차하는 일측방향으로 개방된 형태의 고정홈이 형성되는, 변압기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 고정홈은 U자 형태를 포함하는, 변압기.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 마운트는,
    상기 인쇄회로기판의 하부면과 인접하는 베이스, 상기 인쇄회로기판의 좌측면 및 우측면과 인접하도록 상기 베이스의 좌우측 양단에서 상방으로 연장되어 형성되는 제1 좌측벽과 제1 우측벽, 상기 베이스의 후방에서 상방으로 연장되어 형성되며 상기 인쇄회로기판이 삽입되는 마운트 개구를 포함하는 후벽, 상기 베이스의 전방 끝단에서 상기 전방으로 연장되어 형성되고 상기 고정홈이 형성되는 전방 돌출부를 포함하는, 변압기.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 고정홈은 상기 전방 돌출부에서 상기 전방으로 개방된 구조를 가지는, 변압기.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 마운트는,
    상기 후벽의 마운트 개구에 삽입되어 후방으로 돌출된 상기 인쇄회로기판의 일부를 수용하는 공간을 형성하도록, 상기 후벽으로부터 후방으로 연장되어 형성되는 후방 돌출부; 를 더 포함하는, 변압기.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 후방 돌출부는,
    상기 후벽의 좌우측에서 각각 후방으로 연장되어 형성되는 제2 좌측벽과 제2 우측벽, 상기 후벽의 상하부에서 각각 상기 후방으로 연장되어 형성되는 상벽과 하벽을 포함하고,
    상기 하벽에는 상기 2차 핀이 끼워지도록 관통 형성되는 관통홀이 형성되는, 변압기.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 상벽은 상기 후벽으로부터 하방으로 기울어지도록 형성되는, 변압기.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 절연 블록은, 상기 코어홀과 상기 2차 비아홀 사이의 상기 인쇄회로기판의 일부 영역을 덮는, 변압기.
  9. 제3 항에 있어서,
    상기 절연 블록은,
    상기 후벽과 나란하게 마련되며 상기 인쇄회로기판의 일부가 끼워지는 블록 개구를 포함하는 평판형의 수직 플레이트, 상기 수직 플레이트로부터 전방으로 연장되어 형성되며 상기 블록 개구를 둘러싸도록 마련되는 절연 상벽, 절연 하벽, 절연 좌측벽 및 절연 우측벽을 포함하는, 변압기.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 절연 상벽은 상기 인쇄회로기판의 상면에서 상기 코어홀과 상기 2차 비아홀 사이의 제1 영역을 덮고, 상기 절연 하벽은 상기 인쇄회로기판의 하면에서 상기 코어홀과 상기 2차 비아홀 사이의 제2 영역을 덮는, 변압기.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 후벽의 상부에는 단차부가 형성되고,
    상기 절연 블록은, 상기 단차부에 끼워지도록 상기 수직 플레이트의 후면의 상부에서 후방으로 연장되어 형성되는 제1 삽입부; 를 더 포함하는, 변압기.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 후벽의 전면에는 상방에서 하방으로 연장되어 형성되는 삽입홈이 형성되고,
    상기 절연 블록은, 상기 삽입홈에 끼워지도록 상기 수직 플레이트의 후면에서 후방으로 돌출되고, 상방에서 하방으로 연장되어 형성되는 제2 삽입부; 를 더 포함하는, 변압기.
  13. 제3 항에 있어서,
    상기 2차 비아홀은 상기 인쇄회로기판의 후방으로 개방된 구조를 가지는, 변압기.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 상기 1차 비아홀이 마련된 상기 일단은 상기 자기코어로부터 제1 방향으로 돌출되고, 상기 2차 비아홀이 마련된 상기 타단은 상기 자기코어로부터 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 돌출되어 형성되는, 변압기.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 하부 자성체는 제1 중족, 상기 제1 중족이 마련되는 제1 자성 플레이트와 상기 제1 자성 플레이트에 상기 제1 중족을 사이에 두고 서로 이격되고 서로 마주보도록 마련되는 한 쌍의 제1 측벽부를 포함하고,
    상기 상부 자성체는 제2 중족, 상기 제2 중족이 마련되는 제2 자성 플레이트와 상기 제2 자성 플레이트에 상기 제2 중족을 사이에 두고 서로 이격되고 서로 마주보도록 마련되는 한 쌍의 제2 측벽부를 포함하는, 변압기.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 자성 플레이트는 상기 절연 블록의 하부와 접하는 제1 단차부를 포함하고, 상기 제2 자성 플레이트는 상기 절연 블록의 상부와 접하는 제2 단차부를 포함하는, 변압기.
  17. 외부로부터 인가되는 교류 전압을 정류하는 정류기; 및
    상기 정류기에 의해 정류된 전압을 변조하는 변압기; 를 포함하며,
    상기 변압기는,
    하부 자성체와 상부 자성체를 포함하는 자기코어, 상기 하부 자성체와 상기 상부 자성체 사이에 배치되며, 상기 자기코어의 중족이 관통하는 코어홀을 포함하고, 1차 코일, 2차 코일, 일단에 형성된 상기 1차 코일과 전기적으로 연결되는 1차 비아홀, 및 타단에 형성된 상기 2차 코일과 전기적으로 연결되는 2차 비아홀을 포함하는 인쇄회로기판, 상기 1차 비아홀에 삽입되는 1차 핀, 상기 2차 비아홀에 삽입되는 2차 핀, 상기 인쇄회로기판의 일부가 끼워지도록 형성되는 절연 블록 및 상기 인쇄회로기판 및 상기 절연 블록이 장착되는 마운트를 포함하며,
    상기 마운트의 상기 1차 비아홀과 인접한 영역에는 상기 1차 핀이 관통하도록 형성되며, 상기 1차 핀의 관통 방향과 교차하는 일측 방향으로 개방된 U자 형태의 고정홈이 형성되는, 전원공급장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 변압기에 대한 역률을 개선하는 역률개선회로; 를 더 포함하는, 전원공급장치.
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