KR20120025161A

KR20120025161A - 컨버터용 트랜스포머

Info

Publication number: KR20120025161A
Application number: KR1020100087371A
Authority: KR
Inventors: 정성범; 주성용; 이진형; 우원명; 장길용
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2010-09-07
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2012-03-15
Also published as: US20120056707A1

Abstract

본 발명은 LLC 공진형 컨버터용 트랜스포머를 설계함에 있어서, 트랜스포머의 크기를 감소하고, 재료비를 저감할 수 있는 트랜스포머를 제공한다.
이를 위하여 본 발명의 일측면에 컨버터용 트랜스포머는 한 쌍의 코어(Core)와, 내부에 관통공을 구비한 보빈(Bobbin)을 포함하는 컨버터용 트랜스포머(Transformer)에 있어서, 상기 한 쌍의 코어는 각각 상기 관통공 내부에서 상호 마주하게 결합하는 제1레그(Leg)와, 상기 보빈의 외부에서 상호 마주하게 결합하는 제2레그를 포함하고, 상기 보빈은 제1차 코일이 권선되는 제1권선부와, 제2차 코일이 권선되는 제2권선부를 포함한다.

Description

컨버터용 트랜스포머{Transformer for Converter}

본 발명은 코어(Core) 및 보빈(Bobbin)의 형상 개선을 통하여 크기 저감과 재료비 저감이 가능한 디스플레이 장치용 전원장치에 사용되는 컨버터용 트랜스포머에 관한 것이다.

최근 소형, 박형 전자제품에 대한 소비자의 요구가 증가하고 있다. 이에 따라 플라스마 디스플레이(PDP, Plasma Display Pannel), 액정 디스플레이(LCD, Liquid Cristal Display) 등 디스플레이 장치용 전원장치에 대하여도 크기 저감을 위한 노력이 진행되고 있다.

이러한 전원장치는 통상 입력되는 1차 전압을 2차 전압으로 변환하는 트랜스포머를 구비하는 DC/DC 컨버터를 포함하여 구성되고, LLC 공진형 컨버터는 우수한 효율과 비교적 간단한 회로 구성으로 대부분의 디스플레이 장치용 전원장치에 사용되고 있다.

일반적으로 LLC 공진형 컨버터의 트랜스포머는 EE 코어와, 보빈 및 권선으로 구성된다. 즉, E자형을 갖는 코어가 2개가 서로 자기적으로 연결되도록 구성되고, 보빈은 코어 전체를 감싸도록 마련된다. 따라서, 트랜스포머는 전체적으로 전원장치에서 많은 공간을 차지한다.

본 발명의 일측면은 공진형 LLC 컨버터용 트랜스포머의 코어 및 보빈의 형상을 개선하여 크기가 소형화되고 그에 따라 재료비가 저감된 디스플레이 장치용 전원장치에 사용되는 컨버터용 트랜스포머를 제공한다.

본 발명의 사상에 따른 컨버터용 트랜스포머는 한 쌍의 코어(Core)와, 내부에 관통공을 구비한 보빈(Bobbin)을 포함하는 컨버터용 트랜스포머(Transformer)에 있어서, 상기 한 쌍의 코어는 각각 상기 관통공 내부에서 상호 마주하게 결합하는 제1레그(Leg)와, 상기 보빈의 외부에서 상호 마주하게 결합하는 제2레그를 포함하고, 상기 보빈은 제1차 코일이 권선되는 제1권선부와, 제2차 코일이 권선되는 제2권선부를 포함한다.

여기서, 상기 제2레그는 상기 제1레그 보다 큰 높이를 갖고, 상기 제1레그 보다 좁은 폭을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1,제2권선부는 각각 코일이 권선되도록 제1,제2슬롯부를 포함하고, 상기 제1,제2슬롯부는 상기 보빈의 외주면에서 연장되어 형성되는 양측 격벽부 간에 마련된다.

또한, 상기 격벽부는 상기 코어의 높이와 대응되는 높이를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 보빈은 상기 제1,제2권선부의 측단에서 각각 연장되어 형성되는 제1,제2지지판부를 포함하고, 상기 제1,제2지지판부는 상기 컨버터용 트랜스포머를 외부 인쇄회로기판에 고정하도록 지지핀을 포함한다.

여기서, 상기 제1,제2지지판부는 상기 제1,제2지지판부의 폭이 상기 코어의 폭과 대응되도록 상기 제1,제2권선부의 측단에서 각각 연장되어 형성된다.

한편, 본 발명의 사상에 따른 컨버터용 트랜스포머는 단일 자속 루프가 형성된다.

또한, 상기 컨버터는 LLC 공진형 컨버터인 것이 가능하다.

한편, 상기 제1,제2레그의 단면은 원형 또는 사각형 형상으로 마련될 수 있다.

다른 측면에서 본 발명의 사상에 따른 컨버터용 트랜스포머는 내부에 마련되는 관통공과 외주면에 마련되는 권선부를 구비한 보빈과, 일단은 상기 관통공 내에서 상호 마주보게 결합하고, 타단은 상기 보빈의 외부에서 상호 마주보게 결합하여, 상기 관통공을 통과하는 단일의 자속 루프를 형성하는 한 쌍의 U자형 코어를 포함한다.

여기서, 상기 권선부는 코일이 권선되도록 외주면에 형성되는 슬롯부와, 상기 슬롯부를 제1,제2슬롯부로 구획하도록 상기 외주면에서 연장되어 형성되는 격벽부를 포함한다.

또한, 상기 보빈은 상기 권선부의 양측단에서 각각 연장되어 형성되는 제1,제2지지판부를 포함하고, 상기 제1,제2지지판부는 상기 컨버터용 트랜스포머를 외부 인쇄회로기판에 고정하도록 지지핀을 포함한다.

한편, 상기 컨버터는 LLC 공진형 컨버터인 것이 가능하다.

본 발명의 사상에 따르면 U자형 코어를 사용하여 종래 트랜스포머와 비교하여 동일한 전기적 특성을 가지면서 트랜스포머의 크기가 감소하므로 이에 따라 트렌스포머를 사용하는 디스플레이 장치용 전원장치 및 전자부품의 소형화가 가능하다.

또한, 코어 및 보빈의 크기가 감소되고, 본딩 포인트가 감소되며, 함침액 및 보빈 테이프의 사용량이 감소되므로 전체적인 재료비 저감이 가능하다.

도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 컨버터용 트랜스포머의 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 컨버터용 트랜스포머의 분해사시도이다.
도 1c는 본 발명의 일실시예에 따른 컨버터용 트랜스포머의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 컨버터용 트랜스포머의 코어를 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 컨버터용 트랜스포머의 보빈의 사시도이다.
도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 컨버터용 트랜스포머의 보빈의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 컨버터용 트랜스포머의 자속 흐름를 도시한 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 컨버터용 트랜스포머의 코어를 도시한 도면이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1a과 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 컨버터용 트랜스포머의 사시도 및 분해사시도이고, 도 1c는 본 발명의 일실시예에 따른 컨버터용 트랜스포머의 측면도이다.

도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 컨버터용 트랜스포머(10)는 한 쌍의 코어(20,30)와, 보빈(40)을 포함하여 구성된다.

코어(20,30)는 대략 U자 형상으로 마련된 페라이트코어로서, 코일에 전류가 흐르면 코어(20,30)에 플럭스(FUX)가 흐르게 된다. 한 쌍의 코어(20,30)는 서로 동일한 형상으로 대칭되게 마련된다. 이로써 코어(20,30)의 제작이 간단하고 조립시 용이한 효과가 있다.

한 쌍의 코어(20,30)는 각각 제1레그(21,31)와 제2레그(22,32)를 포함하여 구성되고, 제1레그(21,31)와 제2레그(22,32)는 연결부(23,33)에 의해서 전자기적으로 연결된다.

한 쌍의 코어(20,30)는 제1레그(21,31)끼리 마주하고, 제2레그(22,32)끼리 마주하도록 결합하고 단일의 자속 루프를 형성한다. 이때 접합면에는 합침액을 사용하여 한 쌍의 코어(20,30)를 강하게 고정한다.

보빈(40)은 코일이 권선되는 원통형의 케이스로서, 내부를 관통하는 관통공(41)이 형성된다. 보빈(40)의 외주면은 제1차 코일 및 제2차 코일을 권선하도록 권선부(50)가 마련된다.

관통공(41) 내부로 한 쌍의 코어(20,30)의 제1레그(21,31)가 삽입되고, 관통공(41)의 대략 중앙부에서 제1레그(21,31)는 상호 결합된다.

상기와 같은 구성으로, 볼 발명의 실시예에 따른 컨버터용 트랜스포머(10)는 코어(20,30)의 하나의 레그(21,31)에 제1차 코일과 제2차 코일이 모두 권선되는 형태를 갖는다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 컨버터용 트랜스포머의 코어를 도시한 도면이다. 도 3a와 도 3b는 각각 본 발명의 일실시예에 따른 컨버터용 트랜스포머의 보빈의 사시도 및 정면도이다.

도 2 내지 도 3b를 참조하여 본 발며의 일실시예에 따른 컨버터용 트랜스포머의 코어(20)와 보빈(40)의 구조에 대하여 상술한다.

코어(20)는 두 개의 상호 평행하게 마련되는 제1레그(21)와 제2레그(22)가 연결부(23)에 의해 연결된 형태를 갖는다. 1레그(21)는 대략 납작한 사각형 단면을 갖도록 마련되고 보빈(40)의 관통공(41) 내로 삽입되도록 관통공(41)의 단면 형상과 대응되게 마련된다. 제2레그(22)는 대략 사각형 단면을 갖지만, 제2레그(22)의 높이(H2)는 제1레그(21)의 높이(H1) 보다 크고, 제2레그(22)의 폭(D2)은 제1레그(21)의 폭(D1) 보다 좁게 마련된다. 또한 제2레그(22)는 보빈(40)의 외부에 배치되어 나머지 코어(30)의 제2레그(32)와 마주하게 결합한다.

보빈(40)은 외주면 상에 제1차 코일과 제2차 코일이 권선되도록 권선부(50)가 마련된다.

권선부(50)는 제1차 코일이 권선되는 제1권선부(51)와 제2차 코일이 권선되는 제2권선부(52)로 구획된다. 제1권선부(51)는 제1차 코일이 권선되도록 평평하게 형성되는 제1슬롯부(61)를 포함하여 구성되고, 제1슬롯부(61)는 보빈(40)의 외주면에서 외측으로 일체로 연장되어 형성되는 격벽부(53)간에 마련된다. 제2권선부(52)는 마찬가지로 제2슬롯부(62)를 포함하여 구성된다. 제1권선부(51)와 제2권선부(52) 사이는 절연을 유지하도록 적절히 간격이 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 보빈(40)의 하부에는 양측의 격벽부(53)에서 수직하게 일체로 연장되어 형성되는 제1,제2지지판부(71,72)가 마련된다. 지지판부(71,72)에는 컨버터용 트랜스포머(10)를 외부의 인쇄회로기판 등에 고정하도록 수직,수평 방향으로 복 수개의 지지핀(73)이 마련된다.

여기서, 지지판부(71,72)의 폭(Ds)은 코어(20,30)의 폭(Dc)과 대략 같도록 마련된다.

또한, 격벽부(53)의 지지판부(71,72)로부터의 높이(Hw)는 코어(20,30)의 높이(Hc)와 대략 같도록 마련된다. 상기와 같은 구성으로 본 발명의 실시예에 따른 컨버터용 트랜스포머(10)는 대략 직육면체 형상을 가지게 되므로 전자 부품 내에서 공간 활용성이 증대되는 효과가 있다.

도 2에서 미설명부호 Lc는 코어의 길이를 나타낸다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 컨버터용 트랜스포머의 자속 흐름를 도시한 도면이다.

도 4와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 컨버터용 트랜스포머는 단일의 자속 루프를 형성한다. 종래 컨버터용 트랜스포머가 E자형 코어의 중앙 레그에 코일을 권선함으로써 두 개의 자속 루프를 형성하는 것과는 다르게 자속 루프가 하나만 형성되므로 자속 밀도의 변화에 따른 코어(20) 각 부분의 온도를 최적화하도록 코어(20)를 설계함에 있어서 유리한 효과가 있다.

상기와 같이 본 발명의 핵심적인 기술적 사상은 박형, 소형화가 요구되는 컨버터용 트랜스포머에 있어서 E자형 코어를 사용하는 종래 컨버터용 트랜스포머와 동일한 전기적 특성을 가지면서도 코어 및 보빈의 크기를 저감할 수 있는 U자형 코어와 이에 대응되는 보빈의 형상에 관한 것임을 알 수 있다.

본 발명을 특정 실시예에 의하여 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 상기 실시예에만 한정되는 것이 아니고, 도 5a 내지 도 5c에서 도시하듯이 그 단면이 사각형 이나 원형 형상을 갖는 U자형 코어와 이에 대응되는 보빈을 포함하는 컨버터용 트랜스포머 등 본 발명의 사상을 따르는 다양한 변형 역시 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다.

10 : 컨버터용 트랜스포머 20,30 : 코어
21,31 : 제1레그 22,32 : 제2레그
23,33 : 연결부 40 : 보빈
41 : 관통홀 50 : 권선부
51,52 : 제1,제2권선부 53 : 격벽부
61,62 : 제1,제2슬롯부 71,72 : 제1,제2지지판부
73 : 지지핀 Hc,Dc,Lc : 코어의 높이,폭,길이
H1,D1 : 제1레그의 높이,폭 H2,D2 : 제2레그의 높이,폭
Hw : 격벽부의 높이 Ds : 지지판부의 폭

Claims

한 쌍의 코어(Core)와, 내부에 관통공을 구비한 보빈(Bobbin)을 포함하는 컨버터용 트랜스포머(Transformer)에 있어서,
상기 한 쌍의 코어는 각각 상기 관통공 내부에서 상호 마주하게 결합하는 제1레그(Leg)와, 상기 보빈의 외부에서 상호 마주하게 결합하는 제2레그를 포함하고,
상기 보빈은 제1차 코일이 권선되는 제1권선부와, 제2차 코일이 권선되는 제2권선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨버터용 트랜스포머.
제1항에 있어서,
상기 제2레그는 상기 제1레그 보다 큰 높이를 갖고, 상기 제1레그 보다 좁은 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 컨버터용 트랜스포머.
제1항에 있어서,
상기 제1,제2권선부는 각각 코일이 권선되도록 제1,제2슬롯부를 포함하고,
상기 제1,제2슬롯부는 상기 보빈의 외주면에서 연장되어 형성되는 양측 격벽부 간에 마련되는 것을 특징으로 하는 컨버터용 트랜스포머.
제3항에 있어서,
상기 격벽부는 상기 코어의 높이와 대응되는 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 컨버터용 트랜스포머.
제1항에 있어서,
상기 보빈은 상기 제1,제2권선부의 측단에서 각각 연장되어 형성되는 제1,제2지지판부를 포함하고,
상기 제1,제2지지판부는 상기 컨버터용 트랜스포머를 외부 인쇄회로기판에 고정하도록 지지핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 컨버터용 트랜스포머.
제5항에 있어서,
상기 제1,제2지지판부는 상기 제1,제2지지판부의 폭이 상기 코어의 폭과 대응되도록 상기 제1,제2권선부의 측단에서 각각 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 컨버터용 트랜스포머.
제1항에 있어서,
단일 자속 루프가 형성되는 것을 특징으로 하는 컨버터용 트랜스포머.
제1항에 있어서,
상기 컨버터는 LLC 공진형 컨버터인 것을 특징으로 하는 컨버터용 트랜스포머.
제1항에 있어서,
상기 제1,제2레그의 단면은 원형 또는 사각형 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 컨버터용 트랜스포머.
내부에 마련되는 관통공과 외주면에 마련되는 권선부를 구비한 보빈과,
일단은 상기 관통공 내에서 상호 마주보게 결합하고, 타단은 상기 보빈의 외부에서 상호 마주보게 결합하여, 상기 관통공을 통과하는 단일의 자속 루프를 형성하는 한 쌍의 U자형 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨버터용 트랜스포머.
제10항에 있어서,
상기 권선부는 코일이 권선되도록 외주면에 형성되는 슬롯부와, 상기 슬롯부를 제1,제2슬롯부로 구획하도록 상기 외주면에서 연장되어 형성되는 격벽부를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨버터용 트랜스포머.
제11항에 있어서,
상기 격벽부는 상기 코어의 높이와 대응되는 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 컨버터용 트랜스포머.
제10항에 있어서,
상기 보빈은 상기 권선부의 양측단에서 각각 연장되어 형성되는 제1,제2지지판부를 포함하고,
상기 제1,제2지지판부는 상기 컨버터용 트랜스포머를 외부 인쇄회로기판에 고정하도록 지지핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 컨버터용 트랜스포머.
제13항에 있어서,
상기 제1,제2지지판부는 상기 제1,제2지지판부의 폭이 상기 코어의 폭과 대응되도록 상기 제1,제2권선부의 측단에서 각각 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 컨버터용 트랜스포머.
제10항에 있어서,
상기 컨버터는 LLC 공진형 컨버터인 것을 특징으로 하는 컨버터용 트랜스포머.