KR20100065674A - 집적형 트랜스포머 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LCD용 인버터 회로에서 복수의 램프를 구동하는 전력을 전달하는 복수의 트랜스포머를 하나의 트랜스포머 구조로 집적화하고, 특히 8개의 램프를 하나의 트랜스포머 구조로 구동시킬 수 있어 부피를 감소시킨 집적형 트랜스포머를 제공한다.

트랜스포머(Transformer), LCD(Liquid Crystal Display), 집적화(Integrated)

Description

집적형 트랜스포머{INTEGRATED TRANSFORMER}

본 발명은 집적형 트랜스포머에 관한 것으로 보다 상세하게는 LCD용 인버터 회로에서 복수의 램프를 구동하는 전력을 전달하는 복수의 트랜스포머를 하나의 트랜스포머 구조로 집적화하고, 특히 8개의 램프를 하나의 트랜스포머 구조로 구동시킬 수 있어 부피를 감소시킨 집적형 트랜스포머에 관한 것이다.

최근, LCD TV 또는 LCD 모니터 등의 LCD(Liquid Crystal Display) 제품들은 보다 대형화되고 있다. 한편, 점점 대형화되는 LCD 제품들은 보다 부피가 적어질 것을 요구받고 있다.

이러한 요구를 만족시키기 위해 LCD 제품에 채용되는 내장회로 및 부품들은 점점 소형화될 수 있는 형태로 개발되고 있다. 이와 같은 추세는 LCD 제품의 주요회로 중 하나인 구동 회로에서도 마찬가지이다.

상술한 LCD 구동회로는 일반적으로 전력변환용 트랜스포머를 채용하여 복수의 램프에 전류를 공급하는 방식을 채택한다. 이 경우 램프에 전류를 공급하는 트랜스포머의 부피를 감소시키는 것이 LCD구동 회로를 소형화할 수 있는 일반적인 방 법으로 통용된다.

상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 LCD용 인버터 회로에서 복수의 램프를 구동하는 전력을 전달하는 복수의 트랜스포머를 하나의 트랜스포머 구조로 집적화하고, 특히 8개의 램프를 하나의 트랜스포머 구조로 구동시킬 수 있어 부피를 감소시킨 집적형 트랜스포머를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면은 일정 길이의 보빈 몸체를 가지며, 상기 보빈 몸체의 내부에 길이 방향으로 형성된 관통공을 갖는 제1 보빈부와, 상기 제1 보빈부와 나란하게 형성되고 일정 길이의 보빈 몸체를 가지며, 상기 보빈 몸체의 내부에 길이방향으로 형성된 관통공을 갖는 제2 보빈부와, 상기 제1 보빈부의 관통공에 삽입되는 제1 내부 코어와, 상기 제1 내부 코어와 자기적으로 연결되고 상기 제2 보빈부의 관통공에 삽입되는 제2 내부 코어와, 제1 내부 코어와 자기적으로 연결되고 상기 제1 보빈부의 외주면 중 일면을 따라 상기 길이방향으로 형성된 제1 외부 코어와, 제2 내부 코어와 자기적으로 연결되고 상기 제2 보빈부의 외주면 중 일면을 따라 상기 길이방향으로 형성된 제2 외부코어를 갖는 코어부와, 상기 제1 보빈부의 외주면 중앙에 권선되는 제1 일차 권선과, 상기 제1 일차 권선과 전기적으로 결합하여 사전에 설정되 권선비를 형성하고 상기 제1 보빈부의 외주면 양측에 각각 권선되는 제1 및 제2 이차 권선을 갖는 제1 권선부와, 상기 제2 보빈부의 외주면 중앙에 권선되는 제2 일차 권선과, 상기 제2 일차 권선과 전기적으로 결합하여 사전에 설정되 권선비를 형성하고 상기 제2 보빈부의 외주면 양측에 각각 권선되는 제3 및 제4 이차 권선을 갖는 제2 권선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적형 트랜스포머를 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제1 및 제2 보빈부는 각각 상기 제1 및 제2 이차권선 또는 제3 및 제4 이차 권선과 전기적으로 연결되어 램프 구동용 전원을 출력하는 출력 단자 그룹을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 출력 단자 그룹은 상기 제1 및 제2 외부 코어가 각각 형성된 상기 제1 및 제2 보빈부의 각 외주면 중 상기 일면에 형성될 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제1 내지 제4 이차 권선의 양단은 각각 상기 출력 단자에 연결되어 램프에 상기 램프 구동용 전원을 전달할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제1 일차 권선과 상기 제2 일차 권선의 권선 방향을 서로 반대일 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제1 및 제2 외부 코어는 각 각 상기 제1 및 제2 내부코어와 자기적으로 연결되어 상기 제1 및 제2 일차 권선으로부터의 자기 플럭스를 상쇄할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제1 및 제2 외부 코어의 폭은 상기 제1 및 제2 내부코어의 폭보다 작을 수 있다.

본 발명에 따르면, LCD용 인버터 회로에서 복수의 램프를 구동하는 전력을 전달하는 복수의 트랜스포머를 하나의 트랜스포머 구조로 집적화하고, 특히 8개의 램프를 하나의 트랜스포머 구조로 구동시킬 수 있어 LCD용 인버터 회로 및 이에 채용된 트랜스포머의 부피를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 집적형 트랜스포머의 등가 회로도이다.

도 1을 참조하면, 인버터로부터의 교류 전원은 트랜스포머에 의해 램프 구동용 전원을 레벨 변환되어 각 램프에 전달된다.

이때, 각 램프의 임피던스는 서로 상이할 수 있으며, 램프 점등 초기에 램프 구동용 전원의 전압 레벨보다 더 높은 전압을 인가하는 스트라이킹 모드 동작시 임피던스의 차이때문에 특정 램프만 점등되고 나머지 다른 램프는 점등되지 않을 수 있다.

이에 따라, 트랜스포머의 권선에 의한 누설 인덕턴스(Leakage Inductance)를 형성한다.

즉, 트랜스포머는 권선(Np1,Np2,Ns1~Ns4)에 의해 발생되는 플럭스(Flux)가 코어에 의한 자로를 따라 흐르며, 이때 플럭스가 자로를 따라 흐르지 않고 권선과 코어간에 누설되어 누설 인덕턴스(Lk1~Lk8)가 형성될 수 있다.

이러한 누설 인덕턴스는 램프의 구동을 일정하게 하기 위해, 누설 인덕턴스를 각 램프의 임피던스보다 크게 설정할 수 있으며, 이에 따라 램프의 임피던스에 의해 발생되는 램프의 부분적인 미점등을 해결할 수 있다. 즉, 트랜스포머에 있어서 누설 인덕턴스는 램프의 임피던스를 무시할 수 있을 정도로 램프의 임피던스보다 크고, 렘프의 부분적인 미점등 및 램프에 유입되는 전류 평형을 고려하면 누설 인덕턴스는 균일하게 형성되어야 한다.

이러한 누설 인덕턴스 설정을 고려하여 다음의 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 램프를 구동하는 트랜스포머를 하나의 트랜스포머 구조로 집적화할 수 있다.

도 2는 본 발명의 집적형 트랜스포머의 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 집적형 트랜스포머는 제1 및 제2 보빈부(B1, B2)와, 코어부(Coo1~Coo4, Coi1~Coi4)와, 제1 및 제2 코일부(Np1,Np2, Ns1~Ns4)를 포함할 수 있다.

제1 및 제2 보빈부(B1,B2)는 각각 일정 길이를 갖는 보빈 몸체를 가지며, 상기 보빈 몸체는 길이방향으로 내부가 개방된 관통공이 각각 형성될 수 있다. 제1 및 제2 보빈부는 상기 길이방향에 수직하여 나란히 배치될 수 있다.

제1 및 제2 보빈부(B1,B2)는 각각 그 외주면에 코일이 권선되는 권선 영역에 형성될 수 있다.

코어부는 제1 및 제2 외부코어(Coo1~Coo4)와 제1 및 제2 내부코어(Coi1~Coi4)를 포함할 수 있다.

제1 내부코어(Coi1,Coi2)는 제1 보빈부(B1)의 관통공에 삽입될 수 있고, 제2 내부코어(Coi3,Coi4)는 제2 보빈부(B2)의 관통공에 삽입될 수 있다. 제1 내부코어(coi1,Coi2)의 양 끝단과 제2 내부코어(Coi3,Coi4)의 양 끝단은 서로 자기적으로 연결될 수 있다.

또한, 제1 외부코어(Coo1,Coo2)는 제1 내부코어(Coi1,Coi2)와 자기적으로 연결되고, 제2 외부코어(Coo3,Coo4)는 제2 내부코어(Coi3,Coi4)와 자기적으로 연결되어 제1 및 제2 외부코어(Coo1~Coo4)와 제1 및 제2 내부코어(Coi1~Coi4)는 일체화될 수 있다. 더하여, 제1 외부코어(Coo1,Coo2)와 제2 외부코어(Coo3,Coo4)의 사이에 제1 및 제2 내부코어(Coi1~Coi4)가 배치되어 서로 자기적으로 연결되도록 배치될 수 있다.

더하여, 제1 외부코어(Coo1,Coo2)는 제1 보빈부(B1)의 외주면의 일면에 상기 길이방향에 따라 형성될 수 있고, 제2 외부코어(Coo3,Coo4)는 제2 보빈부(B2)의 외주면의 일면에 상기 길이방향에 따라 형성될 수 있다.

제1 및 제2 코일부(Np1,Np2, Ns1~Ns4)는 각각 제1 및 제2 보빈부(B1,B2)에 권선된다. 즉, 제1 코일부(Np1,Ns1,Ns2)는 제1 보빈부(B1)에 권선되고, 제2 코일부(Np2,Ns3,Ns4)는 제2 보빈부(B2)에 권선된다.

상기 제1 코일부의 제1 일차 권선(Np1)은 제1 보빈부(B1)의 외주면 중앙에 마련된 권선영역에 권선되고, 제1 및 제2 이차 권선(Ns1,Ns2)는 제1 일차 권선(Np1)을 사이에 두고 제1 보빈부(B1)의 길이방향의 양측에 마련된 권선영역에 각각 권선된다. 상기 권선 영역 사이에는 제1 일차 권선(Np1)과 제1 및 제2 이차 권선(Ns1,Ns2)을 분리하는 격벽이 형성될 수 있다.

제1 일차 권선(Np1)과 제1 및 제2 이차 권선(Ns1,Ns2)은 서로 전기적으로 결합하여 사전에 설정된 권선비를 형성하고, 이에 따라 인버터로부터의 교류 전원을 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 램프 구동용 전원으로 전압 레벨을 변압한다.

마찬가지로, 상기 제2 코일부의 제2 일차 권선(Np2)은 제2 보빈부(B2)의 외주면 중앙에 마련된 권선영역에 권선되고, 제3 및 제4 이차 권선(Ns3,Ns4)는 제2 일차 권선(Np2)을 사이에 두고 제2 보빈부(B2)의 길이방향의 양측에 마련된 권선영역에 각각 권선된다. 상기 권선 영역 사이에는 제2 일차 권선(Np2)과 제3 및 제4 이차 권선(Ns3,Ns24)을 분리하는 격벽이 형성될 수 있다.

제2 일차 권선(Np2)과 제3 및 제4 이차 권선(Ns3,Ns4)은 서로 전기적으로 결합하여 사전에 설정된 권선비를 형성하고, 이에 따라 인버터로부터의 교류 전원을 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 램프 구동용 전원으로 전압 레벨을 변압한다.

상술한 누설 인덕턴스을 균일하게 형성하기 위해 제1 및 제2 보빈부(B1, B2)와, 코어부(Coo1~Coo4, Coi1~Coi4)는 서로 대칭적으로 배치되고, 제1 일차 권선(Np1), 제1 및 제2 이차 권선(Ns1,Ns2)과 제2 일차 권선(Np2), 제3 및 제4 이차 권선(Ns3,Ns4)은 서로 권선 위치, 권선 수 및 권선의 단면적이 허용오차 범위내에서 동일한 것이 바람직하다.

제1 및 제2 보빈부(B1,B2)는 램프에 유입되는 램프 구동 전류의 평형을 고려하여 각각 제1 외부코어(Coo1,Coo2)와 제2 외부코어(Coo3,Coo4)가 형성된 외주면의 일면에 복수의 출력 단자를 갖는 출력 단자 그룹(OP1~OP4)을 형성할 수 있다. 도 2에 도시된 출력 단자 그룹은 제2 보빈부(B2)의 일면에 형성되어 있으나, 램프에 램프 구동용 전원을 공급하기 위해서는 제1 보빈부(B1)의 상기 일면에 출력 단자 그룹이 형성되는 것은 당연하다.

제2 보빈부(B2)를 예로 들면, 상기 제2 코일부의 제3 및 제4 이차코일(Ns3,Ns4)는 출력 단자 그룹(OP1~OP4)의 각 출력 단자와 전기적으로 연결되어 램프 구동용 전원을 각 램프에 전달할 수 있으며, 제3 이차코일(Ns3)의 각 양단은 출력 단자(OP1,OP2)에 각각 연결되어 2개의 램프에 램프 구동용 전원을 전달할 수 있고, 제4 이차코일(Ns4)의 각 양단은 출력 단자(OP3,OP4)에 각각 연결되어 2개의 램프에 램프 구동용 전원을 전달할 수 있다. 상술한 바와 같이 제1 보빈부(B1)에 출력 단자 그룹이 형성되는 것이 당연함을 고려하면, 본 발명의 트랜스포머는 하나의 트랜스포머 구조로 8개의 램프에 각각 램프 구동용 전원을 전달할 수 있다.

더하여, 상술한 바와 같이 권선에서 발생되는 플럭스는 코어에 의해 형성된 자로를 따라 흐르며, 제1 및 제2 일차 권선(Np1,Np2)의 권선 방향은 서로 반대 방향으로 권선되어 제1 및 제2 일차 권선(Np1,Np2)에 의해 형성된 플럭스는 각각 제1 및 제2 외부코어(Coo1~Coo4)에서 상쇄될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 일차 권선(Np1,Np2)에 의해 형성된 플럭스가 흐르는 제1 및 제2 내부코어(Coi1~Coi4)의 폭에 대비하여 플럭스가 상쇄되는 제1 및 제2 외부코어(Coo1~Coo4)의 폭은 작을 수 있다.

따라서, 제1 보빈부(B1), 제1 코일부(Np1,Ns1,Ns2), 제1 외부코어(Coo1,Coo2) 및 제1 내부코어(Coi1,Coi2)의 하나의 트랜스포머 구조와, 제2 보빈부(B2), 제2 코일부(Np2,Ns3,Ns4), 제2 외부코어(Coo3,Coo4) 및 제2 내부코어(Coi3,Coi4)의 다른 하나의 트랜스포머 구조를 각각 별도의 트랜스포머로 형성하는 것에 대비하여, 본 발명의 트랜스포머와 같이 제1 및 제2 보빈부(B1, B2)와, 코어부(Coo1~Coo4, Coi1~Coi4)와, 제1 및 제2 코일부(Np1,Np2, Ns1~Ns4)를 하나의 트랜스포머 구조로 집적화하면 부피가 저감될 수 있다.

즉, 상술한 바와 같이 별도의 트랜스포머로 형성되는 경우 부피는 2638mm³ X 2 즉, 5276mm³이다. 그러나, 본 발명과 같이 하나의 트랜스포머 구조로 집적화하는 경우 제1 및 제2 내부코어(Coi1~Coi4)가 연결되는 부피가 커질 수 있으나 플럭스 상쇄에 의한 제1 및 제2 외부코어(Coo1~Coo4)의 폭을 작게하여 부피를 저감할 수 있으며, 제1 및 제2 내부코어(Coi1~Coi4)가 연결 부위와 제1 및 제2 외부코 어(Coo1~Coo4)의 폭을 제외하고 별도의 트랜스포머와 동일한 면적의 구성요소를 적용하면 3307mm³으로 약 37%의 부피를 저감시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 집적형 트랜스포머의 전기적 특성을 나타내는 그래프이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 집적형 트랜스포머는 8개의 램프를 하나의 트랜스포머 구조로 구동시킬 수 있으며, 제1 내지 제4 이차 권선(Na1~Ns4)로부터의 각 제1 내지 제8 램프 구동 전원의 전류값은 도시된 바와 같이 전류 평형을 유지하면 균일하게 출력되는 것을 볼 수 있고, 일차 권선에 의한 플럭스가 제1 및 제2 외부코어(Coo1~Coo4)에서 상쇄되어 상술한 바와 같이 별도의 트랜스포머 구조에 대비하여 부피가 저감될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

도 1은 집적형 트랜스포머의 등가 회로도.

도 2는 본 발명의 집적형 트랜스포머의 구성도,

도 3은 본 발명의 집적형 트랜스포머의 전기적 특성을 나타내는 그래프.

<도면의 주요 부호에 대한 상세한 설명>

B1...제1 보빈부

B2...제2 보빈부

Np1...제1 일차권선

Np2...제2 일차권선

Ns1...제1 이차권선

Ns2...제2 이차권선

Ns3...제3 이차권선

Ns4...제4 이차권선

OP1~OP4...출력 단자 그룹

Coo1,Coo2...제1 외부코어

Coo3,Coo4...제2 외부코어

Coi1,Coi2...제1 내부코어

Coi3,Coi4...제2 내부코어

Claims (7)

1. 일정 길이의 보빈 몸체를 가지며, 상기 보빈 몸체의 내부에 길이 방향으로 형성된 관통공을 갖는 제1 보빈부;

   상기 제1 보빈부와 나란하게 형성되고 일정 길이의 보빈 몸체를 가지며, 상기 보빈 몸체의 내부에 길이방향으로 형성된 관통공을 갖는 제2 보빈부;

   상기 제1 보빈부의 관통공에 삽입되는 제1 내부 코어와, 상기 제1 내부 코어와 자기적으로 연결되고 상기 제2 보빈부의 관통공에 삽입되는 제2 내부 코어와, 제1 내부 코어와 자기적으로 연결되고 상기 제1 보빈부의 외주면 중 일면을 따라 상기 길이방향으로 형성된 제1 외부 코어와, 제2 내부 코어와 자기적으로 연결되고 상기 제2 보빈부의 외주면 중 일면을 따라 상기 길이방향으로 형성된 제2 외부코어를 갖는 코어부;

   상기 제1 보빈부의 외주면 중앙에 권선되는 제1 일차 권선과, 상기 제1 일차 권선과 전기적으로 결합하여 사전에 설정되 권선비를 형성하고 상기 제1 보빈부의 외주면 양측에 각각 권선되는 제1 및 제2 이차 권선을 갖는 제1 권선부; 및

   상기 제2 보빈부의 외주면 중앙에 권선되는 제2 일차 권선과, 상기 제2 일차 권선과 전기적으로 결합하여 사전에 설정되 권선비를 형성하고 상기 제2 보빈부의 외주면 양측에 각각 권선되는 제3 및 제4 이차 권선을 갖는 제2 권선부

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적형 트랜스포머.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 보빈부는 각각 상기 제1 및 제2 이차권선 또는 제3 및 제4 이차 권선과 전기적으로 연결되어 램프 구동용 전원을 출력하는 출력 단자 그룹을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집적형 트랜스포머.
3. 제2항에 있어서,

   상기 출력 단자 그룹은 상기 제1 및 제2 외부 코어가 각각 형성된 상기 제1 및 제2 보빈부의 각 외주면 중 상기 일면에 형성되는 것을 특징으로 하는 집적형 트랜스포머.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제1 내지 제4 이차 권선의 양단은 각각 상기 출력 단자에 연결되어 램프에 상기 램프 구동용 전원을 전달하는 것을 특징으로 하는 집적형 트랜스포머.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제1 일차 권선과 상기 제2 일차 권선의 권선 방향을 서로 반대인 것을 특징으로 하는 집적형 트랜스포머.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 외부 코어는 각각 상기 제1 및 제2 내부코어와 자기적으로 연결되어 상기 제1 및 제2 일차 권선으로부터의 자기 플럭스를 상쇄하는 것을 특징으로 하는 집적형 트랜스포머.
7. 제6항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 외부 코어의 폭은 상기 제1 및 제2 내부코어의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 집적형 트랜스포머.

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