KR20100066078A - 강압용 압전변압기를 이용한 스위칭모드 전원공급장치 - Google Patents

강압용 압전변압기를 이용한 스위칭모드 전원공급장치 Download PDF

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KR20100066078A
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김인성
송재성
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한국전기연구원
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Abstract

본 발명은 강압용 압전변압기를 이용한 스위칭모드 전원공급장치에 관한 것으로서, 교류전압을 직류전압으로 변환시키는 정류부와, 변환된 직류전압을 스위칭하는 스위칭부와, 상기 스위칭부의 스위칭주파수를 제어하는 스위칭제어부와, 스위칭주파수에 따라 교류전압을 강압시키는 변압부와, 강압된 교류전압을 직류전압으로 변환 및 평활시키는 정류필터부와, 출력전압 및 목표전압을 비교하여 그 값을 상기 스위칭제어부에 피드백시키는 피드백회로부를 포함하되, 상기 변압부는 상기 스위칭부에서 발생하는 스위칭주파수에 의해 공진현상을 일으켜 일정한 변압비가 생성되는 강압용 압전변압기로 이루어지며, 상기 강압용 압전변압기에는 압전소재 고유 특성의 공진현상에 의한 손상을 방지하는 완충수단이 구비된다.
이에 따라, 본 발명은 권선이 불필요하므로 소형, 박형 및 경량화가 가능하며, 고주파 구동시 투자율 손실이 발생하지 않으므로 고효율화가 가능한 장점이 있다. 또한, 에너지 변환 과정에서 자기에너지로 변환되는 단계가 없으므로 전자유도장애 측면에 있어서 매우 유리하며, 고장모드가 개방(open)상태이기 때문에 고장이 파급되지 않는 장점이 있다.
강압용 압전변압기, SMPS, 스위칭주파수, 공진주파수, 고주파, 직류전원장치

Description

강압용 압전변압기를 이용한 스위칭모드 전원공급장치{SWITCHING MODE POWER SUPPLY USING PIEZOELETRICS DOWN TRANSFORMER}
본 발명은 강압용 압전변압기를 이용한 스위칭모드 전원공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스위칭모드 전원공급장치(SMPS;Switching Mode Power Supply)에 권선형 변압기 대신에 압전변압기를 적용시켜 현저한 전력 효율을 얻을 수 있는 강압용 압전변압기를 이용한 스위칭모드 전원공급장치에 관한 것이다.
일반적으로 대부분의 전자 제품에는 소형화에 유리하고 효율이 높아서 소형 전자제품에 적합한 스위칭모드 전원공급장치가 주력 전원공급장치로 자리 잡고 있다.
종류별로는 110V나 220V로 공급되는 교류(AC)전압을 5~48V의 직류(DC)로 변환해 주는 AC/DC 변환기와 이를 다시 3.3~48V의 DC로 변환해 주는 DC/DC 변환기가 가장 많이 쓰이고 있다.
이와 같은 스위칭모드 전원공급장치는 외부로부터 공급되는 전원을 컴퓨터, 텔레비전, PMP, GPS, LED 등의 전원에 맞도록 변환시켜 주는 모듈형의 전원공급장치로서, 반도체 스위칭 특성을 이용해 상용 주파수 이상의 고주파에 단속 제어를 하고 충격을 완화시켜 주는 역할을 한다.
이하 도 1을 참조하여 종래의 스위칭모드 전원공급장치에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 종래의 스위칭모드 전원공급장치를 도시하는 회로도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 스위칭모드 전원공급장치는 외부의 교류전압을 직류전압으로 변환시키는 정류부(1)와, 상기 정류부(1)에서 변환된 직류전압을 스위칭하여 고주파 펄스 형태의 교류전압으로 변환시키는 스위칭부(2)와, 상기 스위칭부(2)의 스위칭주파수를 제어하는 스위칭제어부(3)와, 상기 스위칭부(2)에서 발생하는 스위칭주파수에 따라 교류전압을 강압시키는 변압부(4)와, 상기 변압부(4)에 의해 강압된 교류전압을 직류전압으로 변환 및 평활시키는 정류필터부(5)와, 출력전압 및 목표전압을 비교하여 그 값을 상기 스위칭제어부(3)에 피드백시키는 피드백회로부(6)를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성되는 종래의 스위칭모드 전원공급장치는 일반적인 직류전원공급장치에 비해 소형화에 유리하고 효율이 높은 장점이 있으나, 상기 변압부(4)가 권선형 변압기로 구성되어 고주파 전압을 변환시킬 경우 손실과 잡음에 따른 많은 문제점을 내포하고 있었다.
상기 권선형 변압기는 스위칭되는 고주파 영역에서 와류손, 히스테리시스손과 같은 자기 손실이 크게 발생하여 전력 효율이 80% 정도에 머무르고 있으며, 규소강판 코어에 코일을 권선되야만 하므로 부피와 무게를 줄이기에는 한계가 있는 실정이다.
또한, 권선형 변압기의 변압 단계중 자기에너지로 변환되는 과정에서 전자유도장애(EMI: ElectroMagnetic Interference)가 발생할 수 있는 문제점이 있었으며, 고장모드가 단락(short)상태로 발생하기 때문에 고장이 파급되어 화재 등이 유발할 수 있는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명의 목적은 권선이 불필요한 변압기로 대체하여 부피 및 무게를 최소화하고, 고주파 영역에서 전력의 고효율화가 가능한 스위칭모드 전원공급장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 변압과정에서 발생할 수 있는 전자유도장애를 방지하고, 고장모드가 단락상태로 발생하지 않도록 하여 고장이 파급되는 것을 미연에 방지할 수 있는 스위칭모드 전원공급장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 강압용 압전변압기를 이용한 스위칭모드 전원공급장치는 외부전원으로부터 입력되는 교류전압을 직류전압으로 변환시키는 정류부와, 상기 정류부에서 변환된 직류전압을 스위칭하여 고주파 펄스 형태의 교류전압으로 변환시키는 스위칭부와, 상기 스위칭부의 스위칭주파수를 제어하는 스위칭제어부와, 상기 스위칭부에서 발생하는 스위칭주파수에 따라 교류전압을 강압시키는 변압부와, 상기 변압부에 의해 강압된 교류전압을 직류전압으로 변환 및 평활시키는 정류필터부와, 출력전압 및 목표전압을 비교하여 그 값을 상기 스위칭제어부에 피드백시키는 피드백회로부를 포함하되, 상기 변압부는 상기 스위칭부에서 발생하는 스위칭주파수에 의해 공진현상을 일으켜 일정한 변압비가 생성되는 강압용 압전변압기로 이루어지며, 상기 강압용 압전변압기의 하부 일측에는 공진현상의 응력에 의한 손상을 방지하는 완충수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 강압용 압전변압기는 소정의 공진주파수를 가지는 압전체와, 상기 압전체의 상하면에 링-도트(Ring-Dot)형으로 형성되는 입력전극 및 출력전극과, 상기 출력전극의 중앙에 상하 관통 형성되는 홀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 강압용 압전변압기의 하부에는 다수개의 완충수단이 접착 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 완충수단은 고무재질로 형성되어 공진현상의 응력에 대항하는 탄성을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 완충수단은 소정 형상의 실리콘 고무로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위칭제어부에는 상기 강압용 압전변압기가 가지는 고유의 공진주파수에 따라 가변 공진시키는 공진주파수 제어회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되고 작용하는 본 발명의 강압용 압전변압기를 이용한 스위칭모드 전원공급장치는 권선형 변압기가 불필요하므로 소형, 박형 및 경량화가 가능하고, 대량 제조시 생산성을 향상시킬 수 있으며, 고주파 구동시 투자율 손실이 발생하지 않으므로 고효율화가 가능한 장점이 있다.
또한, 권선형 변압기의 경우처럼 에너지 변환 과정에서 자기에너지로 변환되 는 단계가 없으므로 전자유도장애 측면에 있어서 매우 유리한 장점이 있으며, 고장모드가 개방(open)상태이기 때문에 고장이 파급되지 않는 장점이 있다.
또한, 상기 강압용 압전변압기의 하부 일측에는 완충수단이 구비되어 공진현상으로 인해 발생하는 진동에 의한 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부된 도면에 의거한 다음의 바람직한 실시 예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
또한, 하기 설명에서 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들 없이도, 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭모드 전원공급장치의 내부 구조를 도시하는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스위칭모드 전원공급장치의 내부 구조를 도시하는 회로도이다.
첨부된 도면을 참조하면, 본 발명의 강압용 압전변압기를 이용한 스위칭모드 전원공급장치는 외부전원으로부터 입력되는 교류전압을 직류전압으로 변환시키는 정류부(10)와, 상기 정류부(10)에서 변환된 직류전압을 스위칭하여 고주파 펄스 형태의 교류전압으로 변환시키는 스위칭부(20)와, 상기 스위칭부(20)의 스위칭주파수를 제어하는 스위칭제어부(30)와, 상기 스위칭부(20)에서 발생하는 스위칭주파수에 따라 교류전압을 강압시키는 변압부(40)와, 상기 변압부(40)에 의해 강압된 교류전압을 직류전압으로 변환 및 평활시키는 정류필터부(60)와, 출력전압 및 목표전압을 비교하여 그 값을 상기 스위칭제어부(30)에 피드백시키는 피드백회로부(70)를 포함하여 구성된다.
상기 정류부(10)는 상용 교류 라인으로부터 입력되는 교류전압을 직류전압으로 변환하여 출력하는 +DC-DC 컨버터이며, 주기적으로 양과 음 두 가지 방향으로 변화하는 교류전류를 한 가지 방향만 갖는 직류전류로 변환시킨다.
상기 정류부(10)는 순방향 저항은 작고 역방향 저항은 충분히 커서 한쪽 방향으로만 전류를 통과시키는 정류 작용이 가능하며, 다이오드와 같은 소자 한 개로도 정류가 가능하지만 효과적인 정류를 위해서 브리지다이오드로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 스위칭부(20)는 정류된 직류전압을 변압부(40)에 접속 및 단절시키는 역할을 하는 스위치 소자로서 상기 변압부(40)에 변압비가 발생하도록 하여 전위를 변위시킨다.
상기 스위칭부(20)는 스위칭을 단방향 또는 양방향으로 할 수 있는데, 도 2 본 발명의 실시 예에 따른 단방향의 스위칭부(20)가 포함된 것을 나타내고 있으며, 도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 양방향의 스위칭부(20)가 포함된 것을 나타내고 있다.
상기 변압부(40)는 상기 스위칭부(20)에서 발생하는 스위칭주파수에 의해 공진현상을 일으켜 일정한 변압비가 생성되는 강압용 압전변압기로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 강압용 압전변압기는 권선이 불필요하므로 제품 제조시 소형, 박형 및 경량화가 가능하고, 대량 제조시 생산성을 향상시킬 수 있으며, 고주파 구동시 투자율 손실이 발생하지 않으므로 고효율화가 가능한 장점이 있다.
또한, 권선형 변압기의 경우처럼 에너지 변환 과정에서 자기에너지로 변환되는 단계가 없으므로 전자유도장애 측면에 있어서 매우 유리한 장점이 있으며, 고장모드가 개방(open)상태이기 때문에 고장이 파급되지 않는 장점이 있다.
상기와 같이 많은 장점을 가지는 강압용 압전변압기에 대한 상세한 사항은 본 발명의 전체적인 구성을 설명한 후 하기에서 따로 설명하도록 한다.
상기 스위칭제어부(30)에는 상기 강압용 압전변압기가 가지는 고유의 공진주파수에 따라 가변 공진시키는 공진주파수 제어회로(32)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하며, 첨부된 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭주파수 제어회로를 도시하는 회로도이다.
도 5를 참조하면 알 수 있듯이, 상기 공진주파수 제어회로(32)는 제1코일(L1) 및 제2코일(L2)를 통해 상기 강압용 압전변압기와 스위칭주파수가 가변 공 진되도록 하며, 회로의 단순화를 위해 상기 스위칭제어부(32)에 칩소자 형태로 내장시킬 수 있음은 물론이다.
상기 정류필터부(60)는 정류 및 환류 다이오드와, 평활 콘덴서 및 인덕터 지연소자(저역통과 필터)를 포함하여 구성된다.
도 2 또는 도 3을 참조하면 알 수 있듯이, 상단의 다이오드는 직류전압을 만들기 위한 정류 다이오드이며, 우측의 다이오드는 스위칭부(20)의 ON/OFF시 인덕터에 에너지를 충전 및 방전시키는 환류 다이오드이다. 직류전압을 만들기 위해 정류 다이오드를 사용하면, 상기 스위칭부(20)가 OFF되었을 때 인덕터에 충전된 에너지가 그대로 남아있어 뒤이어 변압부(40)에서 전달될 에너지를 반영하지 못하는데, 이를 환류 다이오드에서 해소하는 형태이다.
상기 평활 콘덴서는 변압부(40)를 스위칭하여 발생시킨 교류신호를 직류전압으로 평활시키며, 상기 인덕터 지연소자는 상기 변압부(40)에서 발생한 에너지를 지연시켜 출력전압의 변위를 제어 가능한 속도로 제공한다.
상기 피드백회로부(70)는 출력전압을 목표전압과 비교하여 그 결과를 절연된 방식으로 스위칭제어부(30)에 피드백(feedback)한다. 정량제어를 위해서는 항상 피드백을 하게 되는데 고압부와 저압부의 분리를 위해 절연된 신호를 전달하며, 피드백 값에 따라 스위칭제어부(30)가 스위칭주파수를 조절하는 형태이다.
이하 도 4를 참조하여 본 발명에 적용된 강압용 압전변압기에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 강압용 압전변압기를 도시하는 평면도 및 측면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 강압용 압전변압기는 소정의 공진주파수를 가지는 압전체(42)와, 상기 압전체(42)의 상하면에 링-도트(Ring-Dot)형으로 형성되는 입력전극(44) 및 출력전극(46)과, 상기 출력전극(46)의 중앙에 상하 관통 형성되는 홀(48)을 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성되는 강압용 압전변압기는 상기 출력전극(46)의 중앙에 관통 형성된 홀(48)을 통해 효과적으로 열을 방출시켜 공진주파수의 변동을 최소화할 수 있으므로 일정한 분극에 따른 현저한 전력 효율을 얻을 수 있게 된다.
이러한 강압용 압전변압기는 전압의 변환보다는 전류량이 더 중요하기 때문에 압전체(42)를 단판이 아닌 적층으로 형성시키는 것이 바람직한데, 이때 상기 압전체(42)들의 적층면 일측에는 적층면 공통전극이 형성되어 다수개의 압전체(42)를 서로 연결시켜 일정한 기준전압이 유지되도록 해야한다.
상기 입력전극(44) 및 출력전극(46)은 인바(invar) 소재로 이루어지는 것이 바람직한데, 상기 인바 소재는 열에 의한 팽창 및 수축이 거의 없는 합금 소재로서 일반적으로 모니터의 섀도우 마스크(shadow mask) 재료로 사용된다. 인바 소재로 제작된 전극은 열에 의한 형상의 변화가 억제되므로 최초에 세라믹과 부착된 상태로 유지되어 전극과 세라믹 소재간의 접촉 저항 변화가 억제되며 전극의 박리 현상이 방지된다.
상기와 같은 강압용 압전변압기는 압전체(42) 내에서 유도되는 전하량은 압전체 내에 인가되는 응력에 비례하고 또한 응력은 구동주파수에 비례하기 때문에, 좀 더 높은 전력을 구현하기 위해서는 좀 더 높은 구동주파수에서 구동되도록 하는 것이 바람직하나, 공진주파수가 높아지게 되면 강한 공진현상에 의해 응력이 일정 부분에 집중되어 기계적으로 파손되는 문제점이 있다.
따라서 상기 강압용 압전변압기의 하부 일측에는 공진현상의 응력에 의한 손상을 방지하는 완충수단(50)이 구비되는 것이 바람직하며, 다수개의 완충수단(50)이 접착 고정되어 일정부분에 집중되는 응력을 부분적으로 나누어 완화시킬 수 있다.
또한, 상기 완충수단(50)은 공진현상의 응력에 대항하는 탄성을 가지는 소정 형상의 실리콘 고무로 형성되는 것이 바람직하며, 당업자에 의해 적절한 고무재질이 선택될 수 있음은 물론이다.
상기 실리콘(silicone) 고무는 300℃의 고온이나 영하 60℃의 저온에도 견디고 전기 절연성도 좋기 때문에, 회로기판 위에 장착되는 강압용 압전변압기의 완충수단(50)으로서 좋은 조건을 가지고 있다.
상기와 같이 구성되는 강압용 압전변압기는 입력된 전기에너지가 역압전 효과에 의해 탄성에너지로 변환되며, 변환된 탄성에너지는 다시 전기에너지로 출력되므로, 입력측과 출력측의 에너지 변환은 곧 전압을 변화하는 압전변압기 역할을 하게 되는 것이다.
이때 탄성에너지는 응력과 변형의 곱으로 나타내며, 상기 탄성에너지는 압전 정효과에 의해 정전에너지로 변환되는데, 입력측의 정전용량에 비하여 출력측의 정전용량을 충분히 작게 함으로써 출력측에 교류전압을 얻을 수 있다.
이와 같은 강압용 압전변압기는 탄성진동을 이용하기 때문에 전력 효율이 자기식 권선형 변압기에 비해 높아 소형화가 가능하며, 코일 권선을 감는 것이 아니고 세라믹(압전체)을 이용함으로 유기 절연재료에 의존하지 않고, 세라믹에 의해 자연 절연되므로 불에 타지 않고 열에 강하기 때문에 출력단(80)에서 단락과 같은 과전류가 흘러도 소손되지 않는 장점이 있다.
또한, 에너지 변환이 세라믹 진동에 의해 변환되므로 전자파를 발생시키지 않아 정밀 전자기기의 전원으로 적합하며, 자기적 차폐가 필요없는 물리적인 장점을 갖는다.
정밀 전자기기의 고주파 전원공급장치에 이용시 권선형 변압기는 수십 kHz 이상의 주파수가 높아짐에 따라 투자율의 감소현상으로 전력 효율이 감소하지만, 강압용 압전변압기는 고주파 영역에서 고유 진동수 공진을 하기 때문에 오히려 고주파 영역에서 더 좋은 주파수 특성을 나타낸다.
따라서 30kHz 이상의 주파수를 필요로 하는 스위칭모드 전원공급장치에 강압용 압전변압기를 적용할 경우, 효율은 증대되고 손실은 감소시킬 수 있는 특성을 기대할 수 있게 된다.
전술한 내용은 후술할 발명의 특허청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다.
상술한 본 발명의 개념과 특정 실시 예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 형상의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 해당 기술분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.
또한, 상기에서 기술된 실시 예는 본 발명에 따른 하나의 실시예일 뿐이며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 다양한 수정 및 변경이 가능할 것이다.
이러한 다양한 수정 및 변경 또한 본 발명의 기술적 사상의 범위 내라면 하기에서 기술되는 본 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.
도 1은 종래의 스위칭모드 전원공급장치의 내부 구조를 도시하는 회로도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭모드 전원공급장치의 내부 구조를 도시하는 회로도.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스위칭모드 전원공급장치의 내부 구조를 도시하는 회로도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 강압용 압전변압기를 도시하는 평면도 및 측면도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭주파수 제어회로를 도시하는 회로도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1: 정류부 2: 스위칭부
3: 스위칭제어부 4: 변압부
5: 정류필터부 6: 피드백회로부
7: 출력단
10: 정류부 20: 스위칭부
30: 스위칭제어부 32: 공진주파수 제어회로
40: 변압부(강압용 압전변압기) 42: 압전체
44: 입력전극 46: 출력전극
48: 홀 50: 완충수단
60: 정류필터부 70: 피드백회로부
80: 출력단

Claims (6)

  1. 외부전원으로부터 입력되는 교류전압을 직류전압으로 변환시키는 정류부(10)와, 상기 정류부(10)에서 변환된 직류전압을 스위칭하여 고주파 펄스 형태의 교류전압으로 변환시키는 스위칭부(20)와, 상기 스위칭부(20)의 스위칭주파수를 제어하는 스위칭제어부(30)와, 상기 스위칭부(20)에서 발생하는 스위칭주파수에 따라 교류전압을 강압시키는 변압부(40)와, 상기 변압부(40)에 의해 강압된 교류전압을 직류전압으로 변환 및 평활시키는 정류필터부(60)와, 출력전압 및 목표전압을 비교하여 그 값을 상기 스위칭제어부(30)에 피드백시키는 피드백회로부(70)를 포함하는 스위칭모드 전원공급장치에 있어서,
    상기 변압부(40)는 상기 스위칭부(20)에서 발생하는 스위칭주파수에 의해 공진현상을 일으켜 일정한 변압비가 생성되는 강압용 압전변압기로 이루어지며,
    상기 강압용 압전변압기의 하부 일측에는 공진현상의 응력에 의한 손상을 방지하는 완충수단(50)이 구비되는 것을 특징으로 하는 강압용 압전변압기를 이용한 스위칭모드 전원공급장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 강압용 압전변압기는
    소정의 공진주파수를 가지는 압전체(42)와,
    상기 압전체(42)의 상하면에 링-도트(Ring-Dot)형으로 형성되는 입력전 극(44) 및 출력전극(46)과,
    상기 출력전극(46)의 중앙에 상하 관통 형성되는 홀(48)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 압전변압기를 이용한 스위칭모드 전원공급장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 강압용 압전변압기의 하부에는 다수개의 완충수단(50)이 접착 고정되는 것을 특징으로 하는 강압용 압전변압기를 이용한 스위칭모드 전원공급장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 완충수단(50)은 고무재질로 형성되어 공진현상의 응력에 대항하는 탄성을 가지는 것을 특징으로 하는 강압용 압전변압기를 이용한 스위칭모드 전원공급장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 완충수단(50)은 소정 형상의 실리콘 고무로 형성되는 것을 특징으로 하는 강압용 압전변압기를 이용한 스위칭모드 전원공급장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 스위칭제어부(30)에는
    상기 강압용 압전변압기가 가지는 고유의 공진주파수에 따라 가변 공진시키 는 공진주파수 제어회로(32)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 강압용 압전변압기를 이용한 스위칭모드 전원공급장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105869570A (zh) * 2016-05-25 2016-08-17 广西东显电子有限公司 一种节能型led显示屏
KR101672527B1 (ko) 2015-06-16 2016-11-04 주식회사 솔루엠 전원 공급 장치
KR20160134363A (ko) 2015-05-15 2016-11-23 삼성전기주식회사 압전 변압기 및 이를 구비하는 전자 기기
KR20170031605A (ko) 2015-09-11 2017-03-21 주식회사 에이엠씨에너지 압전변압장치를 이용한 전원공급회로
KR20170053952A (ko) 2015-11-09 2017-05-17 삼성전기주식회사 전원 공급 장치

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160134363A (ko) 2015-05-15 2016-11-23 삼성전기주식회사 압전 변압기 및 이를 구비하는 전자 기기
KR101672527B1 (ko) 2015-06-16 2016-11-04 주식회사 솔루엠 전원 공급 장치
KR20170031605A (ko) 2015-09-11 2017-03-21 주식회사 에이엠씨에너지 압전변압장치를 이용한 전원공급회로
KR20170053952A (ko) 2015-11-09 2017-05-17 삼성전기주식회사 전원 공급 장치
US10128759B2 (en) 2015-11-09 2018-11-13 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Power supplying apparatus with piezoelectric transformers
CN105869570A (zh) * 2016-05-25 2016-08-17 广西东显电子有限公司 一种节能型led显示屏

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