KR20000076818A - Transformer - Google Patents
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Abstract
유전성과 자성을 갖는 코어로 이루어지는 전압변환부와, 전송선로를 구성하는 선로도체와 접지도체가 구비되며, 상기 전송선로의 선로 길이 (L) 가 동작주파수에서의 상기 전송선로 상의 1/4 파장과 거의 동등하게 설정된 변성기로서, 전송선로를 구성하는 선로도체와 접지도체와, 유전성과 자성을 갖는 코어로 이루어지는 전압변환부를 갖고, 전송선로의 선로 길이 (L) 가 동작주파수에서의 전송선로 상의 1/4 파장과 거의 동등하게 설정되어 접지도체는 코어와 선로도체 사이에 형성됨으로 인하여 선로도체를 조밀하게 배치해도 분포 정수 회로로서 기능하고, 더 소형화, 박형화할 수 있으며, 또한 코어에 전압이 걸림으로 인한 손실을 방지하여 승압비를 더 높게 할 수 있고 변환효율을 더 높게 할 수 있으며, 게다가 구성의 간략화가 가능한 변성기이다.A voltage converter comprising a core having dielectric and magnetic properties, a line conductor and a ground conductor constituting the transmission line, wherein the line length L of the transmission line is equal to 1/4 wavelength on the transmission line at an operating frequency. A transformer set almost equally, having a line converter and a ground conductor constituting a transmission line, and a voltage converting portion comprising a core having dielectric and magnetic properties, wherein the line length L of the transmission line is 1 / l of the transmission line at the operating frequency. Since the grounding conductor is set almost equal to 4 wavelengths, the grounding conductor is formed between the core and the line conductor, so that even if the line conductor is densely arranged, it functions as a distributed constant circuit, and can be made smaller and thinner. Transformers with higher boosting ratio and higher conversion efficiency by avoiding losses, and also simplify configuration The.
Description
본 발명은 액정표시장치의 백라이트용 인버터 등에 바람직하게 이용할 수 있는 변성기에 관한 것이다.The present invention relates to a transformer that can be preferably used for an inverter for a backlight of a liquid crystal display device.
일반적으로, 액정표시장치의 백라이트용 인버터는 승압 트랜스가 구비되어 있다고 알려져 있다. 이러한 용도로 이용되는 승압 트랜스로는, 종래부터 권선 트랜스가 사용되고 있다. 이 권선 트랜스는 밸러스트·컨덴서를 통하여 냉음극관에 접속되어 있다. 이 냉음극관에는 수은이 봉입되어 있고, 높은 전압이 인가되어 발생한 전자가 상기 수은에 충돌하여 자외선을 발생시키고, 이 자외선이 관의 내측에 도포된 형광체를 여기발광시켜 가시광으로 변환시키게 되어 있다. 이러한 냉음극관은 시동시에는 전자를 발생시키기 위해 높은 전압을 인가할 필요가 있지만, 한번 방전을 개시해버리면 방전을 유지하는 전압은 시동전압의 1/3 정도이면 된다. 이 때 냉음극관에는 5 ∼ 6 ㎃ 정도의 전류를 흘리기만 하면 충분하며 대전류는 필요없다. 따라서, 이러한 용도로 이용되는 승압 트랜스에 요구되는 특성으로는 냉음극관의 방전개시시에 출력전압을 순간적으로 상승시킬 수 있고, 정상시에는 방전유지전압까지 저하할 수 있는 것이다.In general, it is known that a backlight inverter of a liquid crystal display device is provided with a boost transformer. As a boost transformer used for such a use, a winding transformer is conventionally used. This winding transformer is connected to a cold cathode tube via a ballast capacitor. Mercury is enclosed in this cold cathode tube, and electrons generated by applying a high voltage impinge on the mercury to generate ultraviolet rays. The ultraviolet rays are excited to emit phosphors coated on the inside of the tube and are converted into visible light. Such a cold cathode tube needs to be applied with a high voltage in order to generate electrons at start-up. However, once the discharge is started, the voltage holding the discharge may be about 1/3 of the starting voltage. At this time, it is enough to flow a current of about 5 to 6 mA into the cold cathode tube, and no large current is required. Therefore, the characteristics required for the boost transformer used for such a purpose are that the output voltage can be instantaneously increased at the start of discharge of the cold cathode tube, and can be reduced to the discharge holding voltage at normal time.
그런데, 최근 액정표시장치에 대한 소형경량화 및 고성능화의 요구는 더 높아지고 있어, 이러한 요구를 만족시키기 위해 상기 백라이트용 인버터의 소형화, 박형화, 고변환효율화가 강하게 요망되게 되어 왔다.However, in recent years, the demand for miniaturization and high performance of the liquid crystal display device is increasing, and in order to satisfy such a demand, miniaturization, thinning, and high conversion efficiency of the backlight inverter have been strongly desired.
그러나, 종래의 인버터에서는 권선 트랜스를 사용하여 박형화를 실현하고자 하면 변환효율이 저하한다는 문제가 있었다. 그 이유는 권선 트랜스를 얇게 하기 위해 코어의 형상을 편평하게 하면 결과적으로 권선이 길어져 직류저항이 증가해버리기 때문이다. 또, 권선 트랜스를 사용하는 경우에는 설치면적이 커지게 되어 소형화에 제약이 있었다.However, the conventional inverter has a problem in that the conversion efficiency is lowered when the thinning is realized by using the winding transformer. The reason is that flattening the core shape to make the winding transformer thinner results in a longer winding and an increase in DC resistance. In addition, in the case of using the winding transformer, the installation area becomes large, which limits the miniaturization.
그래서, 권선 트랜스 대신에 평판상 세라믹 소자로 이루어지는 압전 트랜스를 구비한 백라이트용 인버터가 고려되고 있다. 이 압전 트랜스는 고변환효율을 유지한 채 박형화가 가능하지만, 승압비가 부족하기 때문에 권선 트랜스를 보조 트랜스로서 사용하는 경우가 있어 박형화에 제약이 있었다. 또, 압전 트랜스의 승압비나 공진주파수는 상기 소자의 형상이나 전기기기 결합계수에 의해 결정되므로, 소자의 크기를 작게 하면 공진주파수가 고주파수측에 시프트하여 승압비도 작아져버리므로 상기 소자의 크기를 그다지 작게 할 수 없어 권선 트랜스와 마찬가지로 설비면적이 커지게 되어, 인버터의 소형화에 제약이 있었다. 또, 압전 트랜스에 있어서, 고승압비와 고변환효율을 양립시키기 위해서는 적층구조로 하거나 긴 변이 20 ∼ 30 ㎜ 인 직사각형으로 할 필요가 있어 구조가 비교적 복잡해진다.Thus, an inverter for backlight having a piezoelectric transformer composed of a flat plate ceramic element instead of a winding transformer has been considered. Although the piezoelectric transformer can be thinned while maintaining high conversion efficiency, the winding transformer is sometimes used as an auxiliary transformer due to the lack of a boosting ratio, thereby limiting the thinning. In addition, since the boosting ratio and the resonance frequency of the piezoelectric transformer are determined by the shape of the device and the coupling coefficient of the electric device, if the size of the device is reduced, the resonance frequency shifts to the high frequency side and the boosting ratio is also reduced. Since it was not possible to make it small, the equipment area became large, similar to the winding transformer, and there was a limitation in miniaturization of the inverter. In addition, in the piezoelectric transformer, in order to make both the high voltage raising ratio and the high conversion efficiency compatible, the piezoelectric transformer needs to have a laminated structure or a rectangular shape having a long side of 20 to 30 mm, which makes the structure relatively complicated.
한편, 임피던스 변환작용을 응용한 변성기로는 지금까지 방전등의 점등장치용으로 분포 정수 선로로서 고주파 동축 케이블을 사용하고, 그 고주파 동축 케이블을 전압변환기로서 사용한 예가 보고되어 있다. 이 동축 케이블의 절연체로는 사용주파수에도 따라 다르지만 통상 폴리에틸렌 (ε= 2.3) 이나 테프론 (ε= 2.1) 이 사용되고 있다.On the other hand, as a transformer using an impedance conversion action, there has been reported an example of using a high frequency coaxial cable as a distributed constant line for a lighting device of a discharge lamp and using the high frequency coaxial cable as a voltage converter. As an insulator of this coaxial cable, polyethylene (ε = 2.3) and Teflon (ε = 2.1) are usually used depending on the frequency of use.
그러나 종래의 변성기에서는 동축 케이블 절연체의 유전율이 낮아, 예컨대 1 ㎒ 로 사용하기 위해서는 동축 케이블의 길이를 약 49 m 로 할 필요가 있고, 특히 액정표시장치의 백라이트용 인버터로 사용하는 경우에 60 ㎑ 정도로 사용하기 위해서는 동축 케이블의 길이를 약 884 m 로 할 필요가 있어 소형화가 곤란하였다.However, in the conventional transformer, the dielectric constant of the coaxial cable insulator is low, and for example, in order to use at 1 MHz, the length of the coaxial cable needs to be about 49 m, especially about 60 mW when used as a backlight inverter of a liquid crystal display device. In order to use, it is necessary to make the coaxial cable length about 884 m, and it was difficult to miniaturize.
상기한 바와 같은 문제를 해결하는 수단으로서, 다음과 같은 변성기가 제안되어 있다. 이 변성기는, 고저항으로 종단된 1/4 파장 전송선로의 동조시 전압·전류분포를 이용하여 고전압을 얻고 있는 것이다.As means for solving the above problems, the following transformers have been proposed. This transformer obtains a high voltage by using a voltage / current distribution when tuning a quarter-wave transmission line terminated with high resistance.
도 6 은 이러한 변성기의 예를 나타내는 개략 구성도이다. 이 변성기는 유전성과 자성을 갖는 한 쌍의 코어 (84,84) 와, 이들 코어 (84,84) 사이에 형성된 스파이럴 코일형 내부도체 (91) 와 코어 (84,84) 의 외측에 형성된 코일형 또는 막형 외부도체 (92,92) 로 이루어지는 전송선로 (100) 를 구비한 전압변환부 (102) 와, 전압변환부 (102) 의 고유 임피던스와 다른 임피던스를 갖는 냉음극관 (부하장치 ; 120) 을 구비하여 이루어지는 것이다.6 is a schematic block diagram showing an example of such a transformer. This transformer has a pair of cores 84 and 84 having dielectric and magnetic properties, and a spiral coil inner conductor 91 formed between these cores 84 and 84 and a coil type formed outside the cores 84 and 84. Or a cold cathode tube (loading device) 120 having a voltage conversion section 102 having a transmission line 100 made of film type outer conductors 92 and 92 and an impedance different from the inherent impedance of the voltage conversion section 102. It is provided.
한 쌍의 코어 (84,84) 중 내부도체 (91) 의 상측에 있는 코어 (84) 는 접속단자를 꺼내기 위해 좌우로 분할되어 있다.Of the pair of cores 84, 84, the core 84 on the upper side of the inner conductor 91 is divided left and right to take out the connecting terminal.
한 쌍의 코어 (84,84) 를 구성하는 재료로는 페라이트 등이 이용되고 있다.Ferrite or the like is used as a material for forming the pair of cores 84 and 84.
내부도체 (91) 와 각 코어 (84) 사이에는 절연체 (85) 가 개재되어 있다.An insulator 85 is interposed between the inner conductor 91 and each core 84.
내부도체 (91) 와 그 상측에 있는 절연체 (85) 사이, 상기 절연체 (85) 와 그 상측에 있는 코어 (84) 사이, 그 코어 (84) 와 그 상측에 있는 외부도체 (91) 사이에는 각각 접착층 (86) 이 개재되어 있다. 또, 내부도체 (91) 의 하측에 있는 절연체 (85) 와 그 하측에 있는 코어 (84) 사이, 상기 코어 (84) 와 그 하측에 있는 외부 도체 (92) 사이에는 각각 접착층 (86) 이 개재되어 있다.Between the inner conductor 91 and the insulator 85 above it, between the insulator 85 and the core 84 above it, between the core 84 and the outer conductor 91 above it, respectively. The adhesive layer 86 is interposed. In addition, an adhesive layer 86 is interposed between the insulator 85 under the inner conductor 91 and the core 84 under the inner conductor 91, and between the core 84 and the outer conductor 92 under the inner conductor 91. It is.
내부도체 (91) 의 출력측 (수신단측) 단자에는 냉음극관 (120) 이 접속되어 있고, 입력측 (송신단측) 단자에는 교류전원 (도시생략) 과 접속된 스위치 회로 (135) 가 접속되어 있다.The cold cathode tube 120 is connected to the output side (receive end side) terminal of the inner conductor 91, and the switch circuit 135 connected to an AC power supply (not shown) is connected to the input side (transmission end side) terminal.
외부도체 (92) 의 출력측 (수신단측) 단자에는 냉음극관 (120) 이 접속되어 있고, 입력측 (송신단측) 단자에는 상기 교류전원 (도시생략) 과 접속된 스위치 회로 (135) 가 접속되어 있다.The cold cathode tube 120 is connected to the output side (receive end side) terminal of the external conductor 92, and the switch circuit 135 connected to the said AC power supply (not shown) is connected to the input side (transmission end side) terminal.
외부도체 (92,92) 는 전위를 동일하게 하기 위하여 접속용 도체 (93) 에 의해 전기적으로 접속되어 있다.The outer conductors 92 and 92 are electrically connected by the connecting conductor 93 in order to make the potential equal.
전송선로 (100) 의 선로 길이 (L) 는 전송선로 (100) 에 인가하는 전압의 주파수의 1/4 파장과 거의 동등한 길이로 되어 있다.The line length L of the transmission line 100 has a length substantially equal to a quarter wavelength of the frequency of the voltage applied to the transmission line 100.
이러한 구성의 변성기는 코어 (84) 의 유전성과 자성에 의해 전송선로 (100) 의 전자계가 발생하는 부분의 투자율과 유전율 양쪽을 높일 수 있고 그 결과 높은 파장 단축 효과를 얻을 수 있어, 이로써 짧은 선로 길이로 1/4 파장 선로를 구성할 수 있다.The transformer of such a configuration can increase both the permeability and the permittivity of the portion where the electromagnetic field of the transmission line 100 is generated by the dielectric properties and magnetism of the core 84, and as a result, a high wavelength shortening effect can be obtained, and thus a short line length 1/4 wavelength line can be constructed.
그런데, 도 6 에 도시한 변성기에서는 코어 (84) 의 유전성과 자성에 의해 파장을 단축할 수 있고 이로써 코어 치수를 짧게 할 수 있기 때문에, 설치면적도 작아도 되므로 고승압비 및 고변환효율을 유지한 상태에서 소형화가 가능하지만, 이하에 서술한 바와 같은 불만이 있었다.By the way, in the transformer shown in Fig. 6, the wavelength can be shortened by the dielectric properties and magnetism of the core 84, so that the core dimensions can be shortened, so that the installation area can be small, thereby maintaining high boost ratio and high conversion efficiency. Although it is possible to miniaturize in the state, there have been complaints as described below.
도 6 에 도시한 변성기에서는 전송선로 (100) 에 의한 고주파전계가 발생하는 부분, 즉 내부도체 (91) 와 외부도체 (92) 사이에 페라이트 등으로 이루어지는 코어 (84) 가 개재되어 있기 때문에 전송선로 (100) 에 고주파전압을 인가했을 때 손실이 발생하여 변환효율 (트랜스 특성) 이 저하하므로 변환효율이 더 높은 변성기 실현의 장애가 되어 왔다. 이는, 각 코어 (84) 는 고주파에서는 절연체로서 이용하기에는 저항이 낮아 전송선로 (100) 에 고주파전압을 인가했을 때 각 코어 (84) 에 전류가 흘러 손실이 발생하기 때문이다.In the transformer shown in Fig. 6, since a portion in which a high frequency electric field is generated by the transmission line 100, that is, a core 84 made of ferrite or the like is interposed between the inner conductor 91 and the outer conductor 92, the transmission line When high frequency voltage is applied to (100), a loss occurs and the conversion efficiency (trans characteristic) is lowered, which has been an obstacle to realizing a transformer having a higher conversion efficiency. This is because each core 84 has a low resistance to be used as an insulator at a high frequency, and when a high frequency voltage is applied to the transmission line 100, current flows to each core 84 to cause a loss.
또, 이 변성기에서는 내부도체와 외부도체 사이의 정전용량을 제어하여 특성 임피던스를 내어 변환기용 소자로서 기능시키고 있었지만, 도 6 에 도시한 변성기에서는 내부도체 (91) 를 조밀하게 배치하여 더 소형화하고자 하면 내부도체 (91) 의 상호 선간의 정전용량이 커져 분포 정수 회로로서 기능하지 않게 된다는 문제가 있었다. 이는, 도 6 에 도시한 변성기에서의 정전용량은 내부도체 (91) 와 외부도체 (92) 사이의 코어 (84) 와 절연체 (85) 에 의존하기 때문이다.In the transformer, the capacitance between the inner conductor and the outer conductor was controlled to give a characteristic impedance to function as a transducer element. In the transformer shown in Fig. 6, the inner conductor 91 is densely arranged to further reduce the size. There has been a problem that the capacitance between the mutual conductors of the inner conductor 91 becomes large and does not function as a distributed constant circuit. This is because the capacitance in the transformer shown in FIG. 6 depends on the core 84 and the insulator 85 between the inner conductor 91 and the outer conductor 92.
도전성과 자성을 갖는 코어와 전송선로를 갖고, 상기 코어의 유전율과 투자율에 의해 파장 단축 효과를 얻을 수 있으며, 코어 치수를 짧게 할 수 있고, 소형화가 가능한 변성기를 전송선로형 트랜스라 한다.A transformer having a conductive and magnetic core and a transmission line, the wavelength shortening effect can be obtained by the permittivity and permeability of the core, the core size can be shortened, and the miniaturization can be made a transmission line type transformer.
도 1 은 본 발명 제 1 실시형태의 변성기의 대략 구성을 나타내는 도면BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure which shows roughly the structure of the transformer of 1st Embodiment of this invention.
도 2 는 도 1 에 도시한 변성기의 주요부를 도시한 평면도.FIG. 2 is a plan view showing the main part of the transformer shown in FIG. 1; FIG.
도 3 은 제 1 실시형태의 변성기의 분포 정수 회로를 설명하기 위한 도면.3 is a diagram for explaining a distribution constant circuit of the transformer of the first embodiment.
도 4 는 제 1 실시형태의 변성기의 전송선로의 승압작용을 설명하기 위한 도면.Fig. 4 is a diagram for explaining the step-up action of the transmission line of the transformer of the first embodiment.
도 5 는 본 발명 제 2 실시형태의 변성기의 개략 구성을 도시한 도면.5 is a diagram showing a schematic configuration of a transformer of a second embodiment of the present invention.
도 6 은 종래 변성기의 개략 구성을 도시한 도면.6 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional transformer.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of codes for main parts of drawing
2 : 전압변환부 4 : 코어2: voltage conversion unit 4: core
6a : 제 1 접착층 6b : 제 2 접착층6a: first adhesive layer 6b: second adhesive layer
6c : 제 3 접착층 10 : 운송선로6c: third adhesive layer 10: transport line
20 : 냉음극관 (부하장치) 41 : 선로도체20: cold cathode tube (load device) 41: track conductor
41a : 출력측 단자 41b : 입력측 단자41a: output terminal 41b: input terminal
42 : 접지도체 43 : 접속용 도체42: grounding conductor 43: connecting conductor
45 : 절연층 (절연체)45: insulation layer (insulator)
본 발명은 상기 사정을 감안하여 완성된 것으로, 유전성과 자성을 갖는 코어로 이루어지는 전압변환부와, 전송선로를 구성하는 선로도체와 접지도체가 구비되며, 상기 전송선로의 선로 길이 (L) 가 동작주파수에서의 상기 전송선로 상의 1/4 파장과 거의 동등하게 설정된 변성기에 있어서, 선로도체를 조밀하게 배치해도 분포 정수 회로로서 기능하고, 더 소형화, 박형화할 수 있으며, 또한 코어에 고주파전압이 걸림으로 인한 손실을 방지하여 승압비를 더 높게 할 수 있고, 변환효율을 더 높게 할 수 있으며, 게다가 구조의 간략화가 가능한 변성기의 제공을 목적으로 한다.The present invention has been completed in view of the above circumstances, and includes a voltage converting unit comprising a core having dielectric properties and magnetism, a line conductor and a ground conductor constituting a transmission line, and the line length L of the transmission line operates. In the transformer set almost equal to one-quarter wavelength on the transmission line at the frequency, even if the conductors are densely arranged, they function as distributed constant circuits, can be made smaller and thinner, and the high frequency voltage is applied to the core. It is an object of the present invention to provide a transformer in which a boosting ratio can be made higher by preventing a loss caused, a conversion efficiency can be made higher, and a structure can be simplified.
본 발명에 관련된 변성기는, 전송선로를 구성하는 선로도체와 접지도체, 및 유전성과 자성을 갖는 코어로 이루어지는 전압변환부를 갖고, 상기 전송선로의 선로 길이 (L) 가 동작주파수에서의 상기 전송선로 상의 1/4 파장과 거의 동등하게 설정되며 상기 접지도체는 상기 코어와 선로도체 사이에 형성되어 있는 것이다.The transformer according to the present invention has a voltage converting portion comprising a line conductor and a ground conductor constituting a transmission line, and a core having dielectric and magnetism, wherein the line length L of the transmission line is on the transmission line at an operating frequency. It is set almost equal to a quarter wavelength and the ground conductor is formed between the core and the line conductor.
본 발명의 변성기에 의하면, 전송선로를 구성하는 선로도체와 접지도체, 및 유전성과 자성을 갖는 코어로 이루어지는 전압변환부를 갖고, 상기 전송선로의 선로 길이 (L) 가 동작주파수에서의 상기 전송선로 상의 1/4 파장과 거의 동등하게 설정된 변성기에 있어서, 특히 상기 접지도체가 상기 코어와 선로도체 사이에 형성됨으로 인하여 전송선로에 의한 고주파전계가 발생하지 않는 부분에 유전성과 자성을 갖는 코어가 형성되게 되어 상기 전송선로에 고주파전압을 인가해도 상기 코어에 전압이 걸리지 않아 코어에 전압이 걸림으로 인한 손실을 방지할 수 있고, 승압비를 충분히 높게 할 수 있으며 변환효율을 더 높게 할 수 있다.According to the transformer of the present invention, there is provided a voltage converting unit comprising a line conductor and a ground conductor constituting a transmission line, and a core having dielectric and magnetic properties, wherein the line length L of the transmission line is on the transmission line at an operating frequency. In a transformer set almost equal to a quarter wavelength, the ground conductor is formed between the core and the line conductor, so that a core having dielectric properties and magnetism is formed at a portion where a high frequency electric field is not generated by a transmission line. Even when a high frequency voltage is applied to the transmission line, voltage is not applied to the core, thereby preventing a loss due to voltage on the core, and a voltage raising ratio can be sufficiently high, and conversion efficiency can be higher.
또, 전송선로형 트랜스는, 코어의 유전성과 자성 양쪽의 효과에 의해 파장을 단축할 수 있고 이로써 코어 치수를 짧게 할 수 있는 것이다. 본 발명에서는 상기 전송선로에 의한 자계가 발생하는 부분에 상기 코어가 배치되어 있기 때문에 고투자율에 의한 파장 단축 효과를 얻을 수 있다. 또, 전송선로에 의한 전계가 발생하는 부분에 코어가 없기 때문에 고유전율에 의한 파장 단축 효과는 그다지 기대할 수 없지만, 도 6 에 도시한 변성기에서는 코어와 내부도체 간에는 저유전율의 폴리이미드 (ε= 4) 로 이루어지는 절연체가 배치되어 있어 거기에 전계의 대부분이 걸려, 코어의 유전성에 의한 효과가 전부 나타나지는 않아, 파장 단축 효과는 주로 코어의 고투자율에 의한 것이며, 따라서 본 발명에서 코어의 위치를 선로도체의 외측으로 변경함으로 인한 파장 단축 효과의 감소는 적다.In addition, the transmission line transformer can shorten the wavelength due to the effects of both the dielectric and magnetic properties of the core, thereby shortening the core dimension. In the present invention, since the core is disposed at the portion where the magnetic field is generated by the transmission line, the wavelength shortening effect due to the high permeability can be obtained. In addition, since there is no core in the portion where an electric field is generated by the transmission line, the wavelength shortening effect due to the high dielectric constant is not expected. However, in the transformer shown in FIG. 6, a low dielectric constant polyimide (ε = 4) is formed between the core and the inner conductor. Insulators are arranged so that most of the electric field is placed thereon, and the effects of the dielectric properties of the core do not all appear. The wavelength shortening effect is mainly due to the high permeability of the cores. The reduction of the wavelength shortening effect due to the change out of the conductor is small.
또, 본 발명의 변환기에서 상기 선로도체와 상기 접지도체 사이에는 코어가 개재되어 있지 않으므로 상기 선로도체와 상기 접지도체 간의 정전용량에 코어의 유전율은 영향을 끼치지 않고, 또 상기 선로도체 상호 선간의 정전용량에도 코어의 유전율은 영향을 끼치지 않는다. 따라서, 상기 선로도체를 조밀하게 배치하여 소형화해도 상기 선로도체 상호 선간의 정전용량이 상기 선로도체와 상기 접지도체 간의 정전용량에 대하여 상대적으로 커지는 것을 방지할 수 있기 때문에 분포 정수 회로로서 기능시킬 수 있다.In the converter according to the present invention, since a core is not interposed between the line conductor and the ground conductor, the dielectric constant of the core does not affect the capacitance between the line conductor and the ground conductor, and between the line conductors and each other. The capacitance of the core does not affect the capacitance. Therefore, even if the line conductor is densely arranged and downsized, the capacitance between the line conductors and each other can be prevented from increasing relatively to the capacitance between the line conductor and the ground conductor, so that it can function as a distributed constant circuit. .
따라서, 본 발명에 의하면 상기 선로도체를 조밀하게 배치해도 분포 정수 회로로서 기능하고, 더 소형화, 박형화할 수 있으며 코어에 전압이 걸림으로 인한 손실을 방지하여 승압비를 더 높게 할 수 있고, 변환효율을 더 높게 할 수 있으며 구조의 간략화가 가능한 변성기를 제공할 수 있다.Therefore, according to the present invention, even if the line conductor is densely arranged, it functions as a distributed constant circuit, can be further miniaturized and thinned, and can prevent the loss caused by voltage being applied to the core to increase the boost ratio. It is possible to provide a transformer with which the structure can be made higher and the structure can be simplified.
본 발명에 관련되는 변성기는, 상기 선로도체는 평면상으로 형성되고, 상기 선로도체의 적어도 한 쪽 면에 절연체를 통하여 상기 접지도체가 적층되며, 또 그 접지도체 상에 상기 코어가 적층되어 있어도 된다.In the transformer according to the present invention, the line conductor may be formed in a planar shape, the ground conductor may be laminated on at least one surface of the line conductor through an insulator, and the core may be stacked on the ground conductor. .
본 발명에 관련되는 변성기에서는, 상기 전압변성부의 고유 임피던스와 다른 임피던스를 갖는 부하장치가 구비되어 있는 것이 바람직하다.In the transformer according to the present invention, it is preferable that a load device having an impedance different from the inherent impedance of the voltage modifying portion is provided.
또, 본 발명에 관련되는 변성기에서는, 상기 절연체는 실효유전율 (ε) 이 10 보다 작은 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 변성기에 의하면, 선로도체와 접지도체 간의 정전용량은 상기 절연체만으로 결정되고, 선로도체를 조밀하게 배치하여 소형화해도 상기 선로도체 상호 선간의 정전용량이 상기 선로도체와 상기 접지도체 간의 정전용량에 대하여 상대적으로 커지는 것을 방지할 수 있기 때문에 분포 정수 회로로서 기능시킬 수 있다.In the transformer according to the present invention, the insulator is preferably made of a material having an effective dielectric constant? According to such a transformer, the capacitance between the line conductor and the ground conductor is determined only by the insulator, and the capacitance between the line conductors and the mutual conductors is equal to the capacitance between the line conductor and the ground conductor even when the conductor is densely arranged. Since it can prevent that it becomes relatively large, it can function as a distributed constant circuit.
또, 본 발명에 관련되는 변성기에서는, 상기 코어는 Mn-Zn 페라이트, Ni-Zn 페라이트, Ni-Cu 페라이트에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상으로 이루어지는 것이어도 된다. 이러한 변성기에 의하면 코어의 치수를 짧게 할 수 있어 소형화가 가능하다.Moreover, in the modification machine which concerns on this invention, the said core may consist of 1 type (s) or 2 or more types chosen from Mn-Zn ferrite, Ni-Zn ferrite, Ni-Cu ferrite. According to such a transformer, the size of the core can be shortened and miniaturization is possible.
또, 본 발명에 관련되는 변성기에서는, 상기 코어는 100 ㎑ 에서의 실효투자율 (μ) 이 10 ∼ 20000 이고, 실효유전율 (ε) 이 10 ∼ 5000 인 것이 바람직하다. 파장 단축 효과는 실효투자율 (μ), 실효유전율 (ε) 이 클수록 커지기 때문에 변성기를 소형화할 수 있다. 그러나, 전송선로의 특성 임피던스는 실효투자율 (μ) 이 클수록 높아지지만 실효유전율 (ε) 이 커지면 낮아지므로 μ와 ε 에는 최적인 범위가 존재한다. 따라서, 본 발명에서는 파장 단축 효과를 크게 하고 특성 임피던스를 소정 값으로 하기 위해서는 μ와 ε 는 상기 범위인 것이 바람직하다.In the transformer according to the present invention, it is preferable that the core has an effective permeability (μ) of 10 to 20,000 and an effective dielectric constant (ε) of 10 to 5000 at 100 kPa. Since the wavelength shortening effect increases as the effective permeability (μ) and the effective dielectric constant (ε) increase, the transformer can be miniaturized. However, the characteristic impedance of the transmission line increases as the effective permeability (μ) increases, but decreases as the effective dielectric constant (ε) increases, so an optimal range exists for μ and ε. Therefore, in the present invention, in order to increase the wavelength shortening effect and set the characteristic impedance to a predetermined value, mu and ε are preferably in the above ranges.
이하, 본 발명 변성기의 일 실시형태에 관하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, one Embodiment of this transformer of this invention is described.
이하에 서술하는 실시 형태에서는 본 발명의 변성기가 액정표시장치의 백라이트용 인버터에 적용된 경우에 관하여 서술한다.In the embodiment described below, the case where the transformer of the present invention is applied to a backlight inverter of a liquid crystal display device will be described.
도 1 은 본 발명 제 1 실시형태의 변성기의 개략 구성을 도시하는 도이고, 도 2 는 이 제 1 실시형태의 변성기의 주요부를 도시하는 평면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows schematic structure of the transformer of 1st Embodiment of this invention, and FIG. 2 is a top view which shows the principal part of the transformer of this 1st Embodiment.
이 제 1 실시형태의 변성기는 전송선로 (10) 의 외측에 코어 (4,4) 를 형성한 전압변환부 (2) 와, 부하장치로 기능하는 냉음극관 (20) 으로 개략 구성되어 있는 것이다.The transformer of this first embodiment is schematically composed of a voltage converter 2 having cores 4 and 4 formed outside the transmission line 10 and a cold cathode tube 20 functioning as a load device.
전압변환부 (2) 는 대향하는 한 쌍의 코어 (4,4) 의 대향면에 각각 접지도체 (42,42) 가 형성되고, 또한 접지도체 (42,42) 의 내측에 각각 절연층 (절연체 ; 45,45) 가 형성되며, 다시 절연층 (45,45) 의 내측에 선로도체 (41) 가 형성되어 구성되는 것이다. 제 1 실시형태에서는 선로도체 (41) 와 그 상하의 접지도체 (42,42) 에 의해 전송선로 (10) 가 구성되어 있다.The voltage converter 2 has ground conductors 42 and 42 formed on opposing surfaces of the pair of cores 4 and 4 facing each other, and an insulating layer (insulator) inside the ground conductors 42 and 42, respectively. 45, 45 are formed, and the track conductor 41 is formed inside the insulating layers 45, 45 again. In the first embodiment, the transmission line 10 is constituted by the line conductor 41 and the ground conductors 42 and 42 above and below.
한 쌍의 코어 (4,4) 의 각 대향면과 접지도체 (42) 사이에는 제 1 접착층 (6a) 이 개재되어 있고, 각 접지도체 (42) 와 절연층 (45) 사이에는 제 2 접착층 (6b) 이 개재되며, 또한 선로도체 (41) 와 이 상측 절연층 (45) 사이에는 제 3 접착층 (6c) 이 개재되어 있다.A first adhesive layer 6a is interposed between the opposing surfaces of the pair of cores 4 and 4 and the ground conductor 42, and a second adhesive layer () between the ground conductor 42 and the insulating layer 45. 6b) is interposed, and the 3rd contact bonding layer 6c is interposed between the track conductor 41 and this upper insulating layer 45. As shown in FIG.
한 쌍의 코어 (4,4) 는 유전성과 자성을 갖는 것이다. 각 코어 (4) 를 이루는 재로로는, Mn-Zn 페라이트, Ni-Zn 페라이트, Ni-Cu 페라이트의 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상으로 이루어지는 것을 이용하는 것이 코어의 치수를 짧게 할 수 있어 변성기의 소형화가 가능하다는 점에서 바람직하다.The pair of cores 4 and 4 are dielectric and magnetic. As the furnace constituting each core 4, one or two or more selected from the group consisting of Mn-Zn ferrite, Ni-Zn ferrite, and Ni-Cu ferrite can be used to shorten the dimensions of the core, thereby modifying the transformer. It is preferable in that it can be miniaturized.
각 코어 (4) 는 100 ㎑ 에서의 실효투자율 (μ) 이 10 ∼ 20000 인 것이 앞서 서술한 이유 때문에 바람직하며, 각 코어 (4) 는 실효유전율 (ε) 이 10 ∼ 5000 인 것이 앞서 서술한 이유 때문에 바람직하다.Each core 4 is preferable for the reason described above that the effective permeability (μ) at 100 kPa is 10 to 20000, and the reason described above that each core 4 has an effective dielectric constant (ε) of 10 to 5000. It is preferable because of that.
선로도체 (41) 는 스파이럴 코일형인 것이다.The line conductor 41 is a spiral coil type.
접지도체 (42,42) 는 스파이럴 코일형일 수도 있고, 코어 (4,4) 의 대향면 전체면에 형성된 막형 (평면형) 일 수도 있다.The ground conductors 42 and 42 may be spiral coiled or may be a film (planar) formed on the entire opposite surface of the cores 4 and 4.
선로도체 (41) 와 접지도체 (42,42) 사이의 정전용량은 선로도체 (41) 상호 선간의 정전용량에 대하여 충분히 큰 것이 바람직하고, 적어도 동등 이상이 바람직하다. 이 정전용량은 선로도체 (41) 의 선폭과 간격 및 각 절연층 (45) 의 두께에 의존한다.The capacitance between the line conductor 41 and the ground conductors 42 and 42 is preferably sufficiently large with respect to the capacitance between the line conductors 41 and each other, and preferably at least equal. This capacitance depends on the line width and spacing of the line conductor 41 and the thickness of each insulating layer 45.
각 절연층 (45) 은 ε= 4 정도의 폴리이미드로 구성되어 있다.Each insulating layer 45 is comprised with polyimide of (epsilon) = 4.
각 절연측 (45) 의 두께가 너무 두꺼우면 선로도체 (41) 와 접지도체 (42,42) 간의 정전용량이 작아지고, 두께가 너무 얇으면 상기 정전용량이 커져버린다.If the thickness of each insulation side 45 is too thick, the capacitance between the line conductor 41 and the ground conductors 42 and 42 becomes small, and if the thickness is too thin, the capacitance becomes large.
상술한 바와 같은 선로도체 (41) 의 출력측 (수신단측) 단자 (41a) 에는 냉음극관 (20) 이 접속되어 있고, 입력측 (송신단측) 단자 (41b) 에는 교류전원 (도시생략) 과 접속된 스위치 회로 (35) 가 접속되어 있다. 또, 한 쪽 접제도체 (선로도체 (41) 에 대하여 하측에 있는 접지도체; 42) 의 출력측 단자에는 냉음극관 (20) 이 접속되어 있고, 입력측 단자에는 상기 교류전원과 접속된 스위치 회로 (35) 가 접속되어 있다. 또, 한 쪽 접지도체 (선로도체 (41) 에 대하여 하측에 있는 접지도체 ; 42) 는 전위를 동일하게 하기 위해 접속용 도체 (42) 에 의해 전기적으로 접속되어 있다.The cold cathode tube 20 is connected to the output side (receive end side) terminal 41a of the line conductor 41 as mentioned above, and the switch connected to an AC power supply (not shown) to the input side (transmission end side) terminal 41b. The circuit 35 is connected. In addition, a cold cathode tube 20 is connected to an output terminal of one of the drawing conductors (a grounding conductor located below the line conductor 41; 42), and a switch circuit 35 connected to the AC power source is connected to the input terminal. Is connected. In addition, one grounding conductor (the grounding conductor located below the line conductor 41; 42) is electrically connected by the connecting conductor 42 so as to make the potential equal.
선로도체 (41) 와 접지도체 (42,42) 로 이루어지는 전송선로 (10) 의 선로 길이 (L) 는 이들 도체에 인가하는 교류전류의 주파수 (동작주파수) 에서의 전송선로 (10) 상의 1/4 파장과 거의 동등하게 설정되어 있다. 제 1 실시형태에서는, 동작주파수에서의 전송선로 상의 1/4 파장과 거의 동등하게 설정되는 것은 선로도체 (41) 의 길이이다.The line length L of the transmission line 10 consisting of the line conductor 41 and the ground conductors 42, 42 is 1 / of the transmission line 10 at the frequency (operating frequency) of the alternating current applied to these conductors. It is set almost equal to four wavelengths. In the first embodiment, the length of the line conductor 41 is set almost equal to 1/4 wavelength on the transmission line at the operating frequency.
전송선로 (10) 의 선로 길이 (L) 가 동작주파수에서의 전송선로 (10) 상의 1/4 파장과 대략 동등하지 않으면 전압변환부 (2) 의 고유 임피던스보다 큰 임피던스를 갖는 냉음극관 (20) 이 접속된 경우, 임피던스 변환 및 전압변환이 실시되지 않아 바람직하지 않다.Cold cathode tube 20 having an impedance greater than the natural impedance of voltage converter 2 if line length L of transmission line 10 is not approximately equal to a quarter wavelength on transmission line 10 at the operating frequency. In this case, impedance conversion and voltage conversion are not performed, which is undesirable.
냉음극관 (20) 으로는 상술한 바와 같은 구성의 전압변환부 (2) 의 고유 임피던스와 다른 임피던스를 갖는 것을 이용하는 것이 부하의 양단에 전압변환부 (2) 의 고유 임피던스와의 비에 따른 배율로 입력전압과 다른 전압이 가해진다는 점에서 바람직하다. 또, 이 냉음극관 (20) 은 전압변환부 (2) 의 고유 임피던스보다 큰 임피던스를 갖는 것을 이용하는 것이 부하의 양단에 전압변환부 (2) 의 고유 임피던스와의 비에 따른 배율로 입력전압보다 높은 전압이 가해진다는 점에서 더욱 바람직하다.As the cold cathode tube 20, the one having an impedance different from the natural impedance of the voltage conversion section 2 having the above-described configuration is used at a magnification according to the ratio of the natural impedance of the voltage conversion section 2 at both ends of the load. It is preferable in that a voltage different from the input voltage is applied. In addition, the cold cathode tube 20 having an impedance larger than the intrinsic impedance of the voltage converter 2 is higher than the input voltage at a magnification according to the ratio with the intrinsic impedance of the voltage converter 2 at both ends of the load. More preferred is that a voltage is applied.
상술한 바와 같은 구성의 제 1 실시형태의 변성기에서는, 기생용량 (분포 정수) 을 회로 정수에 입력하여 유전성과 자성을 갖는 한 쌍의 코어 (4,4) 와, 전송선로 (10) 를 사용한 도 3 에 나타낸 바와 같은 분포 정수 회로가 구성되어 있다. 도 3 중, 부호 V1은 입력전압, V2는 수신단전압, I1은 입력전류, I2는 수신단전류, Z1은 입력측에서 본 임피던스, Z2는 출력측에서 본 임피던스, Z0은 전송선로의 고유 임피던스, L 은 전송선로의 선로 길이이다.In the transformer of the first embodiment having the above-described configuration, a pair of cores 4 and 4 having dielectric and magnetic properties and a transmission line 10 are inputted by inputting a parasitic capacitance (distribution constant) into a circuit constant. The distributed constant circuit as shown in 3 is comprised. In Fig. 3, symbol V 1 is an input voltage, V 2 is a receiving terminal voltage, I 1 is an input current, I 2 is a receiving terminal current, Z 1 is an impedance seen from the input side, Z 2 is an impedance seen from the output side, and Z 0 is a transmission line. The intrinsic impedance of L is the line length of the transmission line.
도 3 에 나타내는 분포 정수 회로는 하기 식 (1) 으로 나타낸다.The distributed constant circuit shown in FIG. 3 is represented by following formula (1).
···식 (1) Equation (1)
상기 식 중, V1은 입력전압, V2는 수신단전압, I1은 입력전류, I2은 수신단전류, Z0은 전송선로의 고유 임피던스, L 은 전송선로의 선로 길이, β는 선로 (10) 의 전반 정수 (β=2πf/v=2π/λ···(1-a) 식) 이다. (1-a) 식에서의 v 는 전반 속도 (=fλ), λ는 전반 파장이다.Where V 1 is the input voltage, V 2 is the receiving end voltage, I 1 is the input current, I 2 is the receiving end current, Z 0 is the inherent impedance of the transmission line, L is the line length of the transmission line, and β is the line (10 ) Is a first half constant (β = 2πf / v = 2π / λ · (1-a) expression). In the formula (1-a), v is the propagation velocity (= fλ), and λ is the propagation wavelength.
본 실시형태에서는, 전송선로의 선로 길이 (L) 는 동작주파수에서의 전송선로 상의 λ/4 이므로,In this embodiment, since the line length L of the transmission line is λ / 4 on the transmission line at the operating frequency,
βL = (2π/λ)×(λ/4)=π/2βL = (2π / λ) × (λ / 4) = π / 2
가 된다.Becomes
따라서, 식 (1) 은 하기 식 (4) 으로 나타낸다.Therefore, Formula (1) is represented by following formula (4).
··· 식 (4) Equation (4)
상기 식 (4) 를 변경하여 입력측에서 본 임피던스 (Z1) 을 구하면,By changing the above equation (4) to find the impedance (Z 1 ) seen from the input side,
Z1= V1/I1= (jZ0·I2) / ((j/Z0)·V2) ···식 (5) Z 1 = V 1 / I 1 = (jZ 0 · I 2) / ((j / Z 0) · V 2) ··· formula (5)
여기에서 V2= Z2·I2이므로,Because here V 2 = Z 2 · I 2 ,
Z1= Z0/(Z2/Z0) = Z0 2/Z2···식 (6)Z 1 = Z 0 / (Z 2 / Z 0 ) = Z 0 2 / Z 2 ...
이는, 전반 파장/4 = 선로 길이인 경우에서는 고유 임피던스가 50 오옴인 선로의 출력측 단자에 100 오옴의 임피던스를 접속한 경우, 입력측에서 보면 25 오옴으로 보이는 것이 나타내고 있고, ① 수신전단에 접속된 임피던스 (Z2) 는 송신전단에서는 Z1로 변환되어 보인다. 따라서, 임피던스 변환이 되게 된다.This indicates that when the half wave / 4 = the line length, when the 100 ohm impedance is connected to the output terminal of the 50 ohm intrinsic impedance line, it appears to be 25 ohms when viewed from the input side. (Z 2 ) is converted to Z 1 at the transmission front. Thus, impedance conversion is achieved.
또, 상기 식 (4) 에서Also, in the formula (4)
V1= jZ0·I2 V 1 = jZ 0 · I 2
I1 = (j/Z0·V2···(식 (7)) I1 = (j / Z 0 · V 2 ··· ( expression 7)
이상으로부터, ② 전압은 타단의 전류에 비례하고 전류는 타단의 전압에 비례한다는 것을 알 수 있다.From the above, it can be seen that the voltage is proportional to the current at the other end and the current is proportional to the voltage at the other end.
전송선로의 선로 길이 (L) 가 전반 파장/4 일 때에만 상기 ① 및 ② 의 관계가 성립하여 전압변환이 실시된다.Only when the line length L of the transmission line is the first half wavelength / 4, the relationship between the above ① and ② is established and voltage conversion is performed.
이렇게 전송선로의 고유 임피던스와 부하저항 (부하장치의 저항) 의 비율로 승압비가 결정되기 때문에 제 1 실시형태의 변성기는 고전압이 필요한 시동시에 고저항, 점등시에 저항이 내려가는 냉음극관의 임피던스 특성이 적당하다.In this way, since the boosting ratio is determined by the ratio of the natural impedance of the transmission line and the load resistance (resistance of the load device), the transformer of the first embodiment has an impedance characteristic of a cold cathode tube in which resistance decreases at start-up and resistance at start-up requiring high voltage. This is suitable.
다음으로, 제 1 실시형태의 변성기 동작에 관하여 상기 식 (1), 식 (7) 및 도 4 를 이용하여 설명한다.Next, the transformer operation of the first embodiment will be described using the above equations (1), (7) and FIG. 4.
도 4 는 제 1 실시형태의 변성기 전송선로의 승압작용을 설명하기 위한 그래프이다. 도 4 의 그래프에서, 가로축은 출력축에서 본 임피던스 (Z2) 와 선로 (10) 의 고유 임피던스 (Z0) 의 비를 나타내고 있다.4 is a graph for explaining the step-up action of the transformer transmission line of the first embodiment. In the graph of FIG. 4, the horizontal axis represents the ratio of the impedance Z 2 seen from the output axis to the intrinsic impedance Z 0 of the line 10.
여기에서 입력전압 (V1) 이 정전압이라고 가정한다.It is assumed here that the input voltage V 1 is a constant voltage.
부하 임피던스 (Z2) 가 전송선로 (10) 의 고유 임피던스 (Z0) 와 동등한 경우 (Z2/Z0= 1) 에는 전송선로 (10) 는 정합상태로 되어 있고, 도면 중 A 점에 나타내고 있는 바와 같이 송신단과 수신단의 전압이 동등한 것이 분명하다.In the case where the load impedance Z 2 is equal to the intrinsic impedance Z 0 of the transmission line 10 (Z 2 / Z 0 = 1), the transmission line 10 is in a matched state, and is indicated at point A in the figure. As can be seen, the voltages at the transmitter and receiver are equal.
Z2〉 Z0인 부하를 접속한 경우 (Z2/Z0〉 1) 에는 상기 식 (6) 에 의해 Z1〈 Z0이 되어 입력전류 (I1) 가 증가한다. 또, 상기 식 (7) 에서 수신단 전압 (V2) 은 입력전압 (I1) 에 비례하므로 도면 중 B 점에 나타내고 있는 바와 같이 동일하게 증가한다.When a load of Z 2 > Z 0 is connected (Z 2 / Z 0 > 1), Z 1 <Z 0 is obtained according to Equation (6) above, and the input current I 1 increases. In addition, in the above formula (7), since the receiving terminal voltage V 2 is proportional to the input voltage I 1 , the receiving terminal voltage V 2 increases equally as indicated by point B in the figure.
Z2〉 Z0인 영역에서는 V2는 V1보다 커져 있고 승압되어 있다. 따라서, 선로 길이 (L) 가 동작주파수에서의 전송선로 상의 1/4 파장의 전송선로 (10) 의 부하로서 그 선로 (10) 의 고유 임피던스보다 큰 부하를 접속하면 그 부하의 양단에는 선로 (10) 의 고유 임피던스와의 비에 따른 배율로 입력전압보다 높은 전압이 가해진다.In the region where Z 2 > Z 0 , V 2 is greater than V 1 and is boosted. Therefore, when the line length L is connected to a load of the transmission line 10 of the quarter wavelength on the transmission line at the operating frequency and larger than the inherent impedance of the line 10, the line 10 is connected at both ends of the load. A voltage higher than the input voltage is applied at a magnification according to the ratio with the inherent impedance.
다음으로, 제 1 실시형태의 변성기에서, 상술한 바와 같은 코어 (4) 를 이용함으로써 파장을 단축할 수 있고 변성기를 소형화할 수 있는 이유에 관하여 설명한다.Next, in the transformer of the first embodiment, the reason why the wavelength can be shortened and the transformer can be miniaturized by using the core 4 as described above will be described.
자유 공간에서의 파장을 하기 식 (8) 으로 나타낸다.The wavelength in free space is shown by following formula (8).
λ= v/f ···식 (8)λ = v / f ... (8)
전압변환부 (2) 의 전자계가 발생하는 부분의 투자율·유전율이 크면 진행파의 전반 속도 (v) 가 느려진다. 이 전반 속도 (v) 는 하기 식 (9) 으로 나타낸다.If the permeability and dielectric constant of the portion where the electromagnetic field of the voltage conversion section 2 is generated are large, the propagation velocity v of the traveling wave becomes slow. This propagation velocity (v) is represented by following formula (9).
v[m/s] = 3 ×108×(ε1/2·μ1/2)-1···식 (9)v [m / s] = 3 × 10 8 × (ε 1 / 2μ 1/2 ) -1
따라서, 이 경우의 파장은 하기 식 (10) 으로 나타낸다.Therefore, the wavelength in this case is represented by following formula (10).
λ= (v/f)·(ε1/2·μ1/2)-1···식 (10)λ = (v / f) · (ε 1/2 · μ 1/2 ) −1
상기 (10) 식에서 알 수 있는 바와 같이 유전율, 투자율의 값에 따라 파장 단축이 발생하여, 즉 유전율, 투자율이 커지면 거기에 따라 파장도 짧아져 코어 (4) 를 유전율, 투자율이 큰 재료로 구성함으로써 파장을 단축할 수 있고 코어 치수도 단축할 수 있으며, 변성기의 소형화가 가능하다.As can be seen from the above equation (10), the wavelength shortening occurs according to the values of permittivity and permeability, that is, when the permittivity and permeability increase, the wavelength becomes shorter accordingly, and the core 4 is composed of a material having a high permittivity and permeability. The wavelength can be shortened, the core dimension can be shortened, and the transformer can be miniaturized.
본 실시형태의 변성기는 상술한 바와 같이 코어 (4,4) 의 유전성과 자성 양측의 효과에 의해 파장을 단축할 수 있고, 그로 인하여 코어 치수를 짧게 할 수 있지만, 본 실시형태에서는 특히 상기 전송선로 (10) 에 의한 자계가 발생하는 부분에 코어 (4,4) 가 배치되어 있으므로, 고투자율에 의한 파장 단축 효과를 얻을 수 있다. 이로 인하여 코어 치수를 짧게 할 수 있으므로 설치면적도 작아도 되며, 고승압비 및 고변환효율을 유지한 상태에서 변성기의 소형화가 가능하다.As described above, the transformer of the present embodiment can shorten the wavelength due to the effects of both the dielectric properties and the magnetic properties of the cores 4 and 4, thereby shortening the core dimensions. Since the cores 4 and 4 are arranged at the portion where the magnetic field is generated by (10), the effect of shortening the wavelength due to high permeability can be obtained. Because of this, the core size can be shortened, so that the installation area can be small, and the transformer can be miniaturized while maintaining the high boost ratio and high conversion efficiency.
또, 본 실시형태에서는 코어 (4,4) 와 선로도체 (41) 사이에 접지도체 (42,42) 가 형성되어 있어 전송선로 (10) 에 의한 고주파전계가 발생하지 않는 부분에 코어 (4,4) 가 형성되게 되고, 전송선로 (10) 에 고주파 전압을 인가해도 상기 코어 (4,4) 에 전압이 걸리는 일 없이 코어 (4,4) 에 전압이 걸림으로 인한 손실을 방지할 수 있고 승압비를 충분히 높게 할 수 있으며, 변환효율을 더 높게 할 수 있다.In the present embodiment, the ground conductors 42 and 42 are formed between the cores 4 and 4 and the line conductors 41, and the cores 4 and 4 are formed at portions where the high frequency electric field by the transmission line 10 does not occur. 4) is formed, and even if a high frequency voltage is applied to the transmission line 10, the loss due to the voltage applied to the cores 4 and 4 can be prevented without the voltage being applied to the cores 4 and 4, and the voltage is increased. The ratio can be made high enough and the conversion efficiency can be made higher.
또한, 본 실시형태에서는 선로도체 (41) 와 접지도체 (42,42) 사이에는 코어가 개재되어 있지 않으므로 선로도체 (41) 와 접지도체 (42,42) 사이의 정전용량에 코어의 유전율은 영향을 끼치지 않고, 또 선로도체 (41) 상호 선간의 정전용량에도 코어의 유전율은 영향을 끼치지 않는다. 이로 인하여, 선로도체 (41) 를 조밀하게 배치하여 소형화해도 선로도체 (41) 상호 선간의 정전용량이 선로도체 (41) 와 접지도체 (42,42) 사이의 정전용량에 대하여 상대적으로 커지는 것을 방지할 수 있기 때문에, 분포 정수 회로로서 기능시킬 수 있다.In the present embodiment, since the core is not interposed between the track conductor 41 and the ground conductors 42 and 42, the dielectric constant of the core affects the capacitance between the track conductor 41 and the ground conductors 42 and 42. The dielectric constant of the core does not affect the capacitance between the wire conductors 41 and the wires. This prevents the capacitance between the line conductors 41 from mutually increasing relative to the capacitance between the line conductors 41 and the ground conductors 42 and 42 even when the line conductors 41 are densely arranged and downsized. As a result, it can function as a distributed constant circuit.
또, 본 실시형태의 변성기에서는 권선 트랜스 등의 보조 트랜스를 사용하지 않아도 고승압비와 고변환효율을 양립시킬 수 있기 때문에, 보조 트랜스를 이용하는 압전 트랜스에 비해 박형화가 가능하다.Further, in the transformer of the present embodiment, it is possible to achieve both high boost ratio and high conversion efficiency without using an auxiliary transformer such as a winding transformer, so that the thickness can be reduced compared to the piezoelectric transformer using the auxiliary transformer.
또, 선로도체 (41) 와 접지도체 (42,42) 로 이루어지는 전송선로 (10) 의 외측에 코어 (4,4) 를 형성하기만 하면 고승압비와 고변환효율을 양립시킬 수 있으며, 구조의 간략화가 가능하다.In addition, by simply forming the cores 4 and 4 on the outside of the transmission line 10 composed of the line conductor 41 and the ground conductors 42 and 42, the high boost ratio and the high conversion efficiency can be achieved. Simplification of is possible.
또, 선로도체 (41) 는 절연층 (45) 상에 도금 또는 스퍼터 등의 방법으로 형성할 수 있기 때문에 두께가 얇은 도체를 형성할 수 있어 박형 변성기의 제공이 가능하다.In addition, since the line conductor 41 can be formed on the insulating layer 45 by a method such as plating or sputtering, a conductor having a small thickness can be formed, thereby providing a thin transformer.
따라서, 제 1 실시형태의 변성기에 의하면, 선로도체 (41) 를 조밀하게 배치하더라도 분포 정수 회로로서 기능하여 보다 소형화, 박형화가 가능하고, 또 코어에 전압이 걸림으로 인한 손실을 방지하여 승압비를 더 높게 할 수 있고, 변환효율을 더 높게 할 수 있으며, 더구나 구조의 간략화가 가능한 변성기를 제공할 수 있다.Therefore, according to the transformer of the first embodiment, even if the line conductor 41 is densely arranged, it functions as a distributed constant circuit, which makes it possible to further reduce the size and thickness, and to prevent the loss caused by the voltage applied to the core, thereby increasing the boost ratio. The transformer can be made higher, conversion efficiency can be made higher, and the structure can be simplified.
본 실시형태의 변성기에서는, 한 쌍의 코어 (4,4) 를 이루는 재료로서 Fc, Co, Ni 의 군에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 원소 T 와, Hf, Zr, W, Ti, V, Nb, Mo, Cr, Mg, Mn, Al, Si, Ca, Sr, Ba, Cu, Ga, Ge, As, Se, Zn, Cd, In, Sn, Sb, Te, Pb, Bi, 희토류 원소의 군에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 원소 M 과, O, C, N, B 의 군에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 원소 D 를 포함하는 연자성 합금 분말과, 합성 수지로 이루어지는 것을 이용하는 것이 한 쌍의 코어 (4,4) 의 투자율 및 유전율을 크게 할 수 있고 파장 단축 효과가 충분해져 변성기를 소형화할 수 있다는 점에서 바람직하다.In the transformer of the present embodiment, one or two or more elements T selected from the group of Fc, Co, and Ni, and Hf, Zr, W, Ti, V, and Nb as materials forming a pair of cores 4 and 4 , Mo, Cr, Mg, Mn, Al, Si, Ca, Sr, Ba, Cu, Ga, Ge, As, Se, Zn, Cd, In, Sn, Sb, Te, Pb, Bi, Rare Earth Elements It is a pair of cores using what consists of a synthetic resin and the soft magnetic alloy powder containing 1 type (s) or 2 or more types of elements M selected, 1 type (s) or 2 or more types of elements D selected from the group of O, C, N, and B. The permeability and dielectric constant of (4,4) can be increased, and the wavelength shortening effect is sufficient, so that the transformer can be miniaturized.
상기 연자성 합금 분말로는 예컨대 이하의 조성식으로 나타내는 것이 바람직하게 이용된다.As said soft magnetic alloy powder, what is represented by the following composition formulas is used preferably, for example.
TaMbDc T a M b D c
(상기 조성식 중, T 는 Fe, Co, Ni 의 군에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 원소를 나타내고, M 은 Hf, Zr, W, Ti, V, Nb, Mo, Cr, Mg, Mn, Al, Si, Ca, Sr, Ba, Cu, Ga, Ge, As, Se, Zn, Cd, In, Sn, Sb, Te, Pb, Bi, 희토류 원소의 군에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 원소를 나타내며, D 는 O, C, N, B 의 군에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 원소를 나타낸다. 또한, 조성식 중 조성비를 나타내는 a, b, c 는, 원자% 로 40 ≤a 〈 87, 0 〈 b ≤20, 0 〈 c ≤50 인 관계를 만족하는 것이다.)(In the above formula, T represents one or two or more elements selected from the group of Fe, Co, Ni, and M represents Hf, Zr, W, Ti, V, Nb, Mo, Cr, Mg, Mn, Al, Si, Ca, Sr, Ba, Cu, Ga, Ge, As, Se, Zn, Cd, In, Sn, Sb, Te, Pb, Bi, represents one or two or more elements selected from the group of rare earth elements, D represents 1 type, or 2 or more types of elements selected from the group of O, C, N, and B. In addition, a, b, and c which represent a composition ratio in a composition formula are 40 <= a <87, 0 <b <= in atomic% 20, 0 <c ≤ 50 is satisfied.)
상기 합성 수지로는 유전손실이 작은 재료 (즉 Q 가 큰 재료로서 Q 가 400 이상인 것) 가 이용되고, 예컨대 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 파라핀, 폴리테트라 플루오로 에틸렌, 폴리카보네이트, 실리콘수지 등을 들 수 있다.As the synthetic resin, a material having a low dielectric loss (that is, a material having a large Q and having a Q of 400 or more) is used. For example, polypropylene, polyethylene, polystyrene, paraffin, polytetrafluoroethylene, polycarbonate, silicone resin, or the like is used. Can be mentioned.
상술한 바와 같은 연자성 합금 분말과 합성 수지로 이루어지는 각 코어 (4) 는 예컨대 아래와 같은 방법으로 제조할 수 있다.Each core 4 made of the soft magnetic alloy powder and the synthetic resin as described above can be produced, for example, by the following method.
먼저, 조성식이 TaMbDc으로 표시되는 연자성 합금 분말의 조성이 되도록 각 원료를 칭량한다. 여기서의 원료는 T 의 분말, M 의 분말이 이용된다. T 의 분말로는 Fe, Co, Ni 의 군에서 선택된 1 종 이상의 원소의 단체, 산화물, 탄화물, 탄산염, 질소화물, 붕화물 중에서 선택된 분말이 이용된다. M 의 분말로는 Hf, Zr, W, Ti, V, Nb, Mo, Cr, Mg, Mn, Al, Si, Ca, Sr, Ba, Cu, Ga, Ge, As, Se, Zn, Cd, In, Sn, Sb, Te, Pb, Bi, 희토류 원소의 군에서 선택된 1 종 이상의 원소의 단체, 산화물, 탄화물, 탄산염, 질소화물, 붕화물 중에서 선택된 분말이 이용된다. 상기 희토류 원소로는 주기율표의 3A 족에 속하는 Sc, Y, 또는 La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Td, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 등의 랜터노이드의 군에서 선택되는 1 종 이상의 원소 또는 그것들의 혼합물을 들 수 있다.First, each raw material is measured so that a composition formula may be a composition of the soft magnetic alloy powder represented by T a M b D c . As a raw material here, the powder of T and the powder of M are used. As the powder of T, a powder selected from the group consisting of one or more elements selected from the group of Fe, Co, and Ni, oxides, carbides, carbonates, nitrides and borides is used. Powders of M include Hf, Zr, W, Ti, V, Nb, Mo, Cr, Mg, Mn, Al, Si, Ca, Sr, Ba, Cu, Ga, Ge, As, Se, Zn, Cd, In A powder selected from the group consisting of one or more elements selected from the group of, Sn, Sb, Te, Pb, Bi, and rare earth elements, oxides, carbides, carbonates, nitrides and borides is used. Examples of the rare earth elements include Lanthanoids such as Sc, Y, or La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Td, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, etc. belonging to Group 3A of the periodic table. One or more types of elements or mixtures thereof selected from the group can be mentioned.
이 때, T 의 분말은 입경이 100 ㎛ 이하, M 의 분말은 입경이 2 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the powder of T is 100 micrometers or less, and the powder of M is 2 micrometers or less.
이어서, D 중, O, C, N 을 첨가하는 경우에는 상술한 T 의 분말과 M 의 분말을 스테인리스강으로 제조된 포트 내에 포트와 동일한 재질의 스테인리스 볼과 함께 밀봉하여 O, C, N 의 군에서 선택된 1 종 이상의 원소의 단체 가스, 산화물 가스, 탄화물 가스 중에서 선택된 D 의 가스를 가득차게 한다. 그리고, 고에너지형 유성식 (遊星式) 볼 밀을 이용하여 소정 시간 분쇄, 교반하는 메카니컬 얼로잉에 의해 조성식이 TaMbDc으로 표시되는 연자성 합금 분말을 얻을 수 있다.Subsequently, in the case of adding O, C, or N out of D, the above-described powder of T and M powder are sealed together with a stainless ball of the same material as the pot in a pot made of stainless steel, and the group of O, C, N The gas of D selected from a single gas, an oxide gas, and a carbide gas of at least one element selected from the above is filled. In addition, a soft magnetic alloy powder in which the composition formula is represented by T a M b D c can be obtained by mechanical alloying which is pulverized and stirred for a predetermined time using a high energy type planetary ball mill.
메카니컬 얼로잉 시간은 bcc 구조 또는 fcc 구조, 또는 이들이 혼재된 T 의 결정의 미세화를 충분하게 할 수 있다는 점에서 2 시간 이상으로 하는 것이 바람직하다.The mechanical pulling time is preferably 2 hours or more in terms of being able to sufficiently refine the crystal of the bcc structure or the fcc structure, or the T in which they are mixed.
여기에서 얻은 연자성 합금 분말은 평균 결정 입경이 수 ㎚ ∼ 수 10 ㎚ 순의 bcc 구조의 T 의 미결정상이 M, D 를 다량으로 포함하는 비정질상으로 둘러싸인 구조를 갖는 평균 입경이 1 ∼ 2 ㎛ 정도인 응집 입자가 된다. 이 연자성 합금 분말은 응집 입자를 구성하는 bcc 구조 또는 fcc 구조, 또는 이들이 혼재된 T 의 미결정의 평균 입경이 미세하기 때문에 우수한 연자기 특성을 나타내고, 또 bcc 구조 또는 fcc 구조, 또는 이들이 혼재된 T 의 미결정이 고저항의 비정질상에 의해 둘러싸여 있기 때문에 와전류 손실을 작게 억제할 수 있다는 특징이 있다.The soft magnetic alloy powder obtained here has an average particle diameter of about 1 to 2 µm having a structure in which the microcrystalline phase of T having a bcc structure in the order of several nm to several 10 nm is surrounded by an amorphous phase containing a large amount of M and D. Phosphorus aggregated particles. This soft magnetic alloy powder exhibits excellent soft magnetic properties because the average particle diameter of the bcc structure or fcc structure constituting the aggregated particles or the microcrystals of T in which they are mixed is fine, and the bcc structure or fcc structure or T in which these are mixed Since the microcrystals are surrounded by a high resistance amorphous phase, the eddy current loss can be suppressed to be small.
다음으로, 얻은 연자성 합금 분말을 유기용제를 용매로 하는 합성 수지액에 분산하여 슬러리를 얻은 후, 이 슬러리를 3 개형 롤에 반복하여 통과시켜 상기 슬러리가 분말형상이 될 때까지 혼련해서 혼련물을 얻는다. 이 합성 수지를 용해시키는 유기용제로는 크실렌, 톨루엔, 벤젠 등을 들 수 있다.Next, the obtained soft magnetic alloy powder is dispersed in a synthetic resin liquid containing an organic solvent as a solvent to obtain a slurry, and the slurry is repeatedly passed through three rolls, and kneaded until the slurry becomes powder. Get Xylene, toluene, benzene, etc. are mentioned as an organic solvent which melt | dissolves this synthetic resin.
합성 수지에 연자성 합금 분말을 첨가하는 비율은 목적으로 하는 코어의 자성과 유전성에 의해서 적절히 변경할 수 있지만, 슬러리 중의 부피비율로 50 ∼ 80 vol% 정도가 되도록 첨가하는 것이 바람직하다.Although the ratio which adds a soft magnetic alloy powder to synthetic resin can be suitably changed with the magnetism and dielectric property of the target core, it is preferable to add so that it may become about 50-80 vol% by the volume ratio in a slurry.
연자성 합금 분말의 부피비율이 50 vol% 미만이면 투자율이 낮아지는 문제가 생길 우려가 있고, 한편, 80 vol% 를 넘으면 사출성형 등에 의해 성형하는 것이 곤란해진다는 문제가 생길 우려가 있다.If the volume ratio of the soft magnetic alloy powder is less than 50 vol%, the permeability may be lowered. On the other hand, if it is more than 80 vol%, there may be a problem that it is difficult to mold by injection molding or the like.
상기 연자성 합금 분말은 합성 수지액에 분산, 혼련하기 전에 공기, 산소, 질소, 수증기 중에서 선택되는 분위기 중 또는 이들의 혼합분위기 중에서 열처리하는 것이 바람직하다. 여기서의 가열온도는 25 ℃ ∼ 300 ℃ 정도, 가열시간은 0.5 시간 ∼ 48 시간 정도가 바람직하다. 이렇게 하면 상기 연자성 합금 분말의 표면에 산화물로 이루어지는 절연층이 형성되기 때문에 연자성 합금 분말의 고유저항이 올라가, 고주파에서의 유전율을 더 낮게 할 수 있다. 또, 여기서의 절연층은 산화막에 한하지 않고 다른 절연막을 이용해서 형성해도 된다.The soft magnetic alloy powder is preferably heat-treated in an atmosphere selected from air, oxygen, nitrogen, water vapor, or a mixed atmosphere thereof before dispersing and kneading the synthetic resin liquid. As for the heating temperature here, about 25 degreeC-about 300 degreeC, and as for heating time, 0.5 hour-about 48 hours are preferable. In this case, since an insulating layer made of an oxide is formed on the surface of the soft magnetic alloy powder, the resistivity of the soft magnetic alloy powder is increased, and the dielectric constant at high frequency can be lowered. In addition, the insulating layer here may be formed using not only an oxide film but another insulating film.
이어서, 상기 혼련물을 건조기 등에 넣어 가열하여 유기용제를 증발시킨 후, 프레스 성형기, 사출 성형기, 압출장치 등을 이용해서 원하는 형상으로 성형하여 성형체를 제작한다. 이 다음, 이 성형체를 150 ∼ 400 ℃ 정도, 1 시간 정도 가열함으로써 목적으로 하는 자성과 유전성을 갖는 코어 (4) 를 얻을 수 있다.Subsequently, the kneaded product is put into a dryer or the like, heated to evaporate the organic solvent, and then molded into a desired shape using a press molding machine, an injection molding machine, an extrusion apparatus, or the like to produce a molded body. Subsequently, the core 4 having the target magnetic properties and dielectric properties can be obtained by heating the molded product at about 150 to 400 ° C. for about 1 hour.
또, 연자성 합금 분말과 합성 수지로 이루어지는 코어 (4) 는, T 의 분말과 M 의 분말을 혼합한 후 D 의 가스분위기 중에서 분쇄, 교반하는 대신, T 의 분말, M의 분말, 및 D 의 분말을 혼합한 후 불활성가스 분위기 중, 또는 O, C, N 의 군에서 선택된 1 종 이상의 원소의 단체 가스, 산화물 가스, 탄화물 가스 중에서 선택된 D 의 가스분위기 중에서 분쇄, 교반하는 것 이외에는 앞서 서술한 제조예와 마찬가지 방법으로 제조할 수도 있다.The core 4 made of the soft magnetic alloy powder and the synthetic resin is mixed with the powder of T and the powder of M, and then pulverized and stirred in the gas atmosphere of D, instead of the powder of T, the powder of M, and the powder of D. After the powder is mixed, pulverization and stirring in the inert gas atmosphere or in the gas atmosphere of D selected from the group gas, oxide gas, and carbide gas of at least one element selected from the group of O, C, and N are prepared as described above. It can also manufacture by the method similar to an example.
상기 D 의 분말로는 카본과 B 중에서 선택된 1 종 이상 또는 혼합물이 이용된다.As the powder of D, one or more or a mixture selected from carbon and B is used.
또, 이 예에서는 상기 T 의 분말, M 의 분말 및 D 의 분말의 분쇄, 교반을 D 의 가스 분위기하에서, 또는 Ar 가스 등의 불활성가스 분위기하에서, 또는 상기 D 의 가스와 Ar 가스 등의 불활성가스를 혼합한 혼합가스 분위기하에서 실시하며, 상기 혼합가스 분위기하에서 실시하는 경우에는 재료 중의 산소, 탄소, 질소의 양을 조정할 수 있다.In this example, the pulverization and stirring of the powder of T, the powder of M and the powder of D are carried out under a gas atmosphere of D, or under an inert gas atmosphere such as Ar gas, or an inert gas such as gas of D and Ar gas. In the mixed gas atmosphere mixed with the above, in the mixed gas atmosphere, the amount of oxygen, carbon and nitrogen in the material can be adjusted.
또, 연자성 합금 분말과 합성 수지로 이루어지는 코어 (4) 는, T 의 분말과 M 의 분말 대신에 액체급랭법에 의해 얻어진 T-M 합금 박대의 분쇄물 분말을 이용하는 것 이외에는 앞서 서술한 제조예와 마찬가지 방법으로 제조할 수도 있다.The core 4 made of the soft magnetic alloy powder and the synthetic resin is the same as the above-described manufacturing example except that the powder of TM alloy thin ribbon obtained by the liquid quenching method is used instead of the powder of T and the powder of M. It can also manufacture by a method.
또, 연자성 합금 분말과 합성 수지로 이루어지는 코어 (4) 는, T 의 분말, M 의 분말, D 의 분말 및/또는 D 의 가스에 더하여 액체급랭법에 의해 얻어진 T-M 합금 박대의 분쇄물 분말도 이용하는 것 이외에는 앞서 서술한 제조예와 마찬가지 방법으로 제조할 수도 있다.In addition, the core 4 made of a soft magnetic alloy powder and a synthetic resin is a powder of a TM alloy thin ribbon obtained by the liquid quenching method in addition to the powder of T, the powder of M, the powder of D and / or the gas of D. Except for using it, it can also manufacture by the method similar to the manufacture example mentioned above.
유전손실이 작은 합성 수지와 조성식이 TaMbDc로 표시되는 연자성 합금 분말로 코어 (4) 를 구성하면, 코어 (4) 의 고유저항이 108Ω·㎝ 이상이 되며, 합성 수지가 갖는 절연체 (유전체) 로서의 유전특성과 연자성 합금 분말이 갖는 연자성 특성을 겸비할 수 있다.When the core 4 is composed of a synthetic resin having a low dielectric loss and a soft magnetic alloy powder represented by T a M b D c , the resistivity of the core 4 becomes 10 8 Ω · cm or more, and the synthetic resin Dielectric properties as an insulator (dielectric) that can have, and soft magnetic properties that the soft magnetic alloy powder has.
상술한 바와 같이 조성식이 TaMbDc으로 표시되는 연자성 합금 분말과 합성 수지로 구성한 한 쌍의 코어 (4,4) 는, 투자율 및 유전율이 충분히 크고, 따라서 전송선로 (10) 의 외측에 한 쌍의 코어 (4,4) 를 형성한 변성기에서는 파장 단축 효과가 충분하고 코어 치수를 짧게 할 수 있어, 변성기의 소형화가 가능하다.As described above, the pair of cores 4 and 4 composed of the soft magnetic alloy powder and the synthetic resin represented by the composition formula T a M b D c have a sufficiently high permeability and permittivity, and thus the outer side of the transmission line 10. In the transformer in which a pair of cores 4 and 4 are formed in the groove, the wavelength shortening effect is sufficient and the core dimension can be shortened, and the transformer can be miniaturized.
다음으로, 본 발명 변성기의 제 2 실시형태에 관해 설명한다. 도 5 는 제 2 실시형태의 변성기의 개략 구성을 나타내는 도면이다.Next, a second embodiment of the transformer of the present invention will be described. It is a figure which shows schematic structure of the transformer of 2nd Embodiment.
제 2 실시형태의 변성기가 도 1 및 도 2 에 나타낸 제 1 실시형태의 변성기와 다른 부분은 선로도체 (41) 의 양면이 아니라 선로도체 (41) 의 한 쪽 면 (도면에서는 하면) 에 절연층 (45) 을 통하여 접지도체 (42) 가 형성되고, 상기 접지도체 (42) 의 하면에 유전성과 자성을 갖는 코어 (4) 가 형성된 점이다.Parts of the transformer of the second embodiment different from the transformer of the first embodiment shown in Figs. 1 and 2 are not formed on both sides of the track conductor 41, but on one side (lower surface in the drawing) of the track conductor 41. The ground conductor 42 is formed through the 45, and the core 4 having dielectric and magnetism is formed on the lower surface of the ground conductor 42.
코어 (4) 와 접지도체 (42) 사이에는 제 1 접착층 (6a) 이 개재되어 있고, 또 접지도체 (42) 와 절연층 (45) 사이에는 제 2 접착층 (6b) 이 개재되어 있다.A first adhesive layer 6a is interposed between the core 4 and the ground conductor 42, and a second adhesive layer 6b is interposed between the ground conductor 42 and the insulating layer 45.
상술한 바와 같이 선로도체 (41) 의 출력측 (수신단측) 단자 (도시생략) 에는 냉음극관 (20) 이 접속되어 있고, 입력측 (송신단측) 단자 (도시생략) 에는 교류전원 (도시생략) 과 접속된 스위치 회로 (35) 가 접속되어 있다.As described above, a cold cathode tube 20 is connected to the output (receive end) terminal (not shown) of the line conductor 41, and is connected to an AC power supply (not shown) to the input side (transmission end side) terminal (not shown). The switch circuit 35 is connected.
또, 접지도체 (42) 의 출력측 단자 (도시생략) 에는 냉음극관 (20) 이 접속되어 있고, 입력측 단자에는 상기 교류전원과 접속된 스위치 회로 (35) 가 접속되어 있다.The cold cathode tube 20 is connected to the output terminal (not shown) of the ground conductor 42, and the switch circuit 35 connected to the AC power source is connected to the input terminal.
제 2 실시형태의 변성기에 의하면, 상술한 바와 같은 구성으로 함으로써 제 1 실시형태의 변성기와 대략 동일한 작용효과를 나타낼 수 있고, 또 선로도체 (41) 의 양면이 아니라 한 쪽 면에 절연층 (45) 을 통하여 접지도체 (42) 가 형성되고 또 상기 접지도체 (42) 의 하면에 유전성과 자성을 갖는 코어 (4) 가 형성된 것이기 때문에, 제 1 실시형태에서 제조된 것보다도 더 구조를 간략화할 수 있다.According to the transformer of the second embodiment, the configuration as described above can exhibit substantially the same effect as the transformer of the first embodiment, and the insulating layer 45 is not provided on both sides of the line conductor 41 but on one side thereof. ), The ground conductor 42 is formed, and since the core 4 having dielectric and magnetism is formed on the lower surface of the ground conductor 42, the structure can be simplified more than that manufactured in the first embodiment. have.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention concretely, this invention is not limited only to these Examples.
(실험예 1)Experimental Example 1
도 1 내지 도 2 에 나타낸 제 1 실시형태의 변성기와 동일한 변성기 (실시예 1) 를 제작하였다.A transformer (Example 1) similar to the transformer of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 2 was produced.
여기서 제작한 변성기의 전압변환부 (2) 에서 Mn-Zn 페라이트로 이루어지는 각 코어 (4) 의 두께는 0.5 ㎜, 투자율의 실수부 (μ') 는 1500, 투자율의 허수부 (μ") 는 20, 유전율 (εF) 는 1.O ×105, 비저항 (ρ) 은 3.0 Ωm 로 설정한다. 이러한 코어 (4,4) 의 안쪽에 형성된 스파이럴 코일형 전송선로 (10) 의 선로 길이 (L) 는 동작주파수에서의 전송선로 상의 1/4 파장과 거의 동등하고, 선로도체 (41) 의 두께는 35 ㎛, 폭은 0.23 ㎜, 턴 수는 19.5, 도체 간격 0.30 ㎜, 각 접지도체 (42) 의 두께는 38 ㎛ 로 설정하며, 폴리이미드 (ε= 4) 로 이루어지는 절연층 (45,45) 중 선로도체 (41) 의 하측 절연층 (45) 의 두께는 70 ㎛, 선로도체 (41) 의 상측 절연층 (45) 의 두께는 7 ㎛ 에 설정하며, 제 1 ∼ 제 3 접착층 (6a∼6c) 의 합계 두게는 236 ㎛ 로 설정하였다.The thickness of each core 4 made of Mn-Zn ferrite in the voltage converting section 2 of the transformer thus manufactured is 0.5 mm, the real part (μ ') of permeability is 1500, and the imaginary part (μ ") of permeability is 20. The dielectric constant (ε F ) is set to 1.O × 10 5 and the specific resistance (ρ) is set to 3.0 Ω m The line length L of the spiral coil transmission line 10 formed inside the cores 4 and 4. Is almost equivalent to a quarter wavelength on the transmission line at the operating frequency, the thickness of the line conductor 41 is 35 µm, the width is 0.23 mm, the number of turns is 19.5, the conductor spacing is 0.30 mm, and each of the ground conductors 42 The thickness is set to 38 μm, and among the insulating layers 45 and 45 made of polyimide (ε = 4), the thickness of the lower insulating layer 45 of the line conductor 41 is 70 μm and the upper side of the line conductor 41. The thickness of the insulating layer 45 was set to 7 micrometers, and the total thickness of the 1st-3rd contact bonding layers 6a-6c was set to 236 micrometers.
또, 비교를 위해 도 6 과 깥은 변성기 (비교예 1) 를 제작하였다.6 and the outer transformer (Comparative Example 1) were produced for comparison.
여기서 제작한 변성기의 전압변환부 (102) 에서 Mn-Zn 페라이트로 이루어지는 각 코어 (84) 의 두께는 0.5 ㎜, 투자율의 실수부 (μ') 는 1500, 투자율의 허수부(μ") 는 20, 유전율 (εF) 은 1.0 ×105, 비저항 (ρ) 은 3.0 Ωm 로 설정하고, 스파이럴 코일형 전송선로 (100) 의 선로 길이 (L) 는 동작주파수에서의 전송선로 상의 1/4 파장과 거의 동등하고, 내부도체 (91) 의 두께는 35 ㎛, 폭은 0.23 ㎜, 턴 수는 19.5, 도체간격 0.30 ㎜, 각 외부도체 (92) 의 두께는 38 ㎛ 로 설정하고, 폴리이미드 (ε= 4) 로 이루어지는 절연층 (85,85) 중 내부도체 (91) 하측의 절연체 (85) 의 두께는 70 ㎛, 내부도체 (91) 상측의 절연체 (85) 의 두께는 7 ㎛ 로 설정하며, 접착층 (86) 5 층의 합계 두께는 236 ㎛ 로 설정하였다.The thickness of each core 84 made of Mn-Zn ferrite in the voltage converter 102 of the transformer thus manufactured is 0.5 mm, the real part (μ ') of permeability is 1500, and the imaginary part (μ ") of permeability is 20. The dielectric constant (ε F ) is set to 1.0 × 10 5 , the specific resistance (ρ) is set to 3.0 Ωm, and the line length L of the spiral coil transmission line 100 is equal to 1/4 wavelength on the transmission line at the operating frequency. Almost equivalent, the thickness of the inner conductor 91 was 35 µm, the width was 0.23 mm, the number of turns was 19.5, the conductor spacing 0.30 mm, and the thickness of each outer conductor 92 was set to 38 µm, and the polyimide (ε = 4) The thickness of the insulator 85 below the inner conductor 91 among the insulating layers 85 and 85 composed of 4) is set to 70 µm, and the thickness of the insulator 85 above the inner conductor 91 is set to 7 µm. (86) The sum total thickness of 5 layers was set to 236 micrometers.
여기서 제작한 실시예 1 의 변성기와 비교예 1 의 변성기 전압변환부의 트랜스 부하 특성을 측정하였다.The transformer load characteristics of the transformer of Example 1 and the transformer voltage converter of Comparative Example 1 were measured.
여기서의 측정에는 임피던스 분석기 HP4194A (상품명 : 니혼 휴렛패커드 가부시키가이샤 제조) 를 이용하여 이득 (Gv) 의 측정을 출력측 단자에 접속하는 종단저항을 100 kΩ, 47 kΩ, 10 kΩ 으로 변화시켜 실시하였다. 측정주파수 범위는 0.01∼1 ㎒ 로 하였다. 종단저항 (RL) 에는 탄소피막 저항을 이용하였다. 측정 결과를 표 1 에 함께 나타낸다.The measurement here was carried out using an impedance analyzer HP4194A (trade name: manufactured by Nippon Hewlett-Packard Co., Ltd.) with the termination resistances connecting the measurement of the gain (Gv) to the output terminal at 100 kΩ, 47 kΩ, and 10 kΩ. The measurement frequency range was 0.01-1 MHz. The carbon film resistor was used for the terminal resistance (RL). The measurement results are shown in Table 1 together.
표 1 중 Gv 는 이득을 나타낸다.In Table 1, Gv represents a gain.
표 1 에 나타낸 결과로부터 코어와 선로도체 사이에 접지도체를 형성한 (전송선로의 외측에 코어를 형성한) 실시예 1 의 변성기는 내부도체와 외부도체 사이에 코어가 개재된 비교예 1 의 변성기에 비해 이득 (승압비) 이 높아져 있고, 또 종단저항이 커질수록 높은 이득 (승압비) 을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.From the results shown in Table 1, the transformer of Example 1 having a ground conductor formed between the core and the line conductor (with the core formed outside of the transmission line) has a transformer of Comparative Example 1 having a core interposed between the inner conductor and the outer conductor. It is understood that the gain (step-up ratio) is higher than that of the circuit, and that the higher the terminal resistance, the higher the gain (step-up ratio) can be obtained.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 변성기에서는, 전송선로를 구성하는 선로도체와 접지도체와, 유전성과 자성을 갖는 코어로 이루어지는 전압변환부를 구비하며, 상기 전송선로의 선로 길이 (L) 가 동작주파수에서의 상기 전송선로상의 1/4 파장과 거의 동등하게 설정되고 상기 접지도체는 상기 코어와 선로도체 사이에 형성되어 전송선로에 의한 고주파 전계가 발생하지 않는 부분에 유전성과 자성을 갖는 코어가 형성되게 되고, 상기 전송선로에 고주파 전압을 인가하더라도 상기 코어에 전압이 걸리는 일이 없어 코어에 전압이 걸림으로 인한 손실을 방지할 수 있으며, 승압비를 충분히 높게 할 수 있어, 변환효율을 더 높게 할 수 있다.As described above, the transformer of the present invention includes a voltage converting unit comprising a line conductor and a ground conductor constituting a transmission line, and a core having dielectric and magnetism, wherein the line length L of the transmission line is at the operating frequency. The ground conductor is set substantially equal to a quarter wavelength on the transmission line, and the ground conductor is formed between the core and the line conductor to form a core having dielectric properties and magnetism in a portion where no high frequency electric field is generated by the transmission line. Even when a high frequency voltage is applied to the transmission line, voltage is not applied to the core, thereby preventing a loss due to voltage on the core, and a boosting ratio can be sufficiently high, resulting in higher conversion efficiency.
또, 본 발명의 변환기에서는 상기 선로도체와 상기 접지도체 사이에는 코어가 개재되어 있지 않아 코어의 유전율은 상기 선로도체와 상기 접지도체 사이의 정전용량에 영향을 미치지 않고, 또 상기 선로도체 상호 선간의 정전용량에도 코어의 유전율은 영향을 미치지 않는다. 이로써 상기 선로도체를 조밀하게 배치하여 소형화하더라도 상기 선로도체 상호 선간의 정전용량이 상기 선로도체와 상기 접지도체 사이의 정전용량에 대하여 상대적으로 커지는 것을 방지할 수 있기 때문에 분포 정수 회로로서 기능시킬 수 있다.Further, in the converter of the present invention, no core is interposed between the line conductor and the ground conductor, so the dielectric constant of the core does not affect the capacitance between the line conductor and the ground conductor, and between the line conductors and each other. The capacitance does not affect the dielectric constant of the core. This makes it possible to function as a distributed constant circuit because it is possible to prevent the capacitance between the line conductors from increasing relative to the capacitance between the line conductor and the ground conductor even when the line conductor is densely arranged and downsized. .
따라서, 본 발명에 의하면 상기 선로도체를 조밀하게 배치하더라도 분포 정수 회로로서 기능하며 더 소형화, 박형화가 가능하고, 또 코어에 전압이 걸림으로 인한 손실을 방지하여 승압비를 더 높일 수 있으며 변환효율을 더 높게 할 수 있으며, 게다가 구조의 간략화가 가능한 변성기를 제공할 수 있다.Therefore, according to the present invention, even if the line conductor is densely arranged, it functions as a distributed constant circuit and can be further miniaturized and thinned, and can further increase the boost ratio by preventing loss due to voltage applied to the core, and improve conversion efficiency. It is possible to provide a transformer which can be made higher and further simplify the structure.
Claims (6)
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