KR20160141118A - 트랜스포머, 이를 포함하는 컨버터 및 트랜스포머 제조 방법 - Google Patents

트랜스포머, 이를 포함하는 컨버터 및 트랜스포머 제조 방법 Download PDF

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KR20160141118A
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 트랜스포머는, 제1권선; 제1권선과 전자기적으로 결합되는 제2권선; 제1권선과 제2권선의 사이에 배치되어 전자파간섭(Electro Magnetic Interference, EMI)을 저감시키는 차폐권선; 및 제1권선, 제2권선 및 차폐권선 중 적어도 하나에 대해 불균일하게 살포되어 층을 형성하는 유전층; 을 포함함으로써, 트랜스포머의 1차측과 2차측 사이에서 발생할 수 있는 EMI를 효과적으로 제거하면서 누설 전류를 줄일 수 있다.

Description

트랜스포머, 이를 포함하는 컨버터 및 트랜스포머 제조 방법{Transformer, converter including the same and method for manufacturing transformer}
본 발명은 트랜스포머, 이를 포함하는 컨버터 및 트랜스포머 제조 방법에 관한 것이다.
플라이백 컨버터(Flyback converter)는 회로 구성이 간단하고 소자수가 다른 컨버터에 비해 적은 장점을 지니고 있어 저가격 고밀도 어댑터 분야에서 유용하게 쓰이고 있다. 하지만 스위치와 변압기에서 높은 전류와 전압으로 인하여 변위 전류가 발생하고, 변위 전류에 의해 전자파 방해(EMI: Electromagnetic Interference)가 발생하므로, 높은 수준의 EMI 대책이 필요하다.
컨버터에서 발생할 수 있는 EMI를 저감하기 위하여, 컨버터 내에 EMI 필터를 추가하거나, 2차측의 권선과 접지 사이에 배치되는 커패시터의 용량을 증가시키는 방법이 이용되고 있다. 다만, EMI 필터의 추가는 가격적인 면에서 영향을 주고, 커패시터의 용량의 증가는 누설전류 증가를 야기하는 문제점이 있다.
미국공개특허 제2013-0113598호
본 발명의 일 실시 예는, 트랜스포머, 이를 포함하는 컨버터 및 트랜스포머 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 트랜스포머는, 제1권선; 제1권선과 전자기적으로 결합되는 제2권선; 제1권선과 제2권선의 사이에 배치되어 전자파간섭(Electro Magnetic Interference, EMI)을 저감시키는 차폐권선; 및 제1권선, 제2권선 및 차폐권선 중 적어도 하나에 대해 불균일하게 살포되어 층을 형성하는 유전층; 을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 컨버터는, 입력 전원이 인가되는 제1권선, 상기 제1권선과 전자기적으로 결합되는 제2권선 및 상기 제1권선과 상기 제2권선의 사이에 배치되는 차폐권선을 포함하는 트랜스포머; 상기 제1권선과 연결되어 상기 제1권선으로 인가되는 전원을 스위칭하는 스위치; 상기 제2권선에 연결되어 제1권선과 제2권선의 사이에서 형성되는 변위 전류를 감쇄하는 저감 커패시터; 를 포함하고, 상기 트랜스포머는 상기 저감 커패시터에 인가되는 전압의 극성에 기초하여 트랜스포머내 형성되는 유전층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 트랜스포머 제조 방법은, 제1권선과 차폐권선을 기판에 배치시키는 단계; 상기 차폐권선이 상기 제1권선과 상기 제2권선의 사이에 배치되도록 상기 기판과 제2권선을 코어에 삽입하는 단계; 및 상기 제2권선과 상기 코어의 사이 및 상기 제2권선과 상기 기판의 사이에 대해 서로 불균일하게 접착제를 살포하는 단계; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 트랜스포머의 1차측과 2차측 사이에서 발생할 수 있는 EMI를 효과적으로 제거하면서 누설 전류를 줄일 수 있다.
도 1은 컨버터의 EMI를 저감하기 위한 회로 구성의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 2는 트랜스포머의 일 예를 나타낸 등가 회로도이다.
도 3은 트랜스포머의 일 예를 나타난 구조도이다.
도 4는 본 발명의 비교예인 유전층이 균일하게 분포된 트랜스포머를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예인 유전층이 불균일하게 분포된 트랜스포머를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예인 유전층이 불균일하게 분포된 트랜스포머를 나타낸 도면이다.
도 7는 도 3에 도시된 트랜스포머에 있어서, 인접한 층 간에 형성되는 커패시턴스 성분을 도시한 등가 회로도이다.
도 8는 도 3에 도시된 트랜스포머에 있어서, 층을 건너서 형성되는 커패시턴스 성분을 도시한 등가 회로도이다.
도 9은 층을 건너서 형성되는 커패시턴스 성분을 설명하기 위하여 제공되는 도면이다.
도 10은 커패시터의 명명법을 설명하기 위하여 제공되는 회로도이다.
도 11(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터를 나타낸 회로도이고, 도 11(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스포머를 나타낸 회로도이다.
도 12은 도 11(a)에 도시된 트랜스포머에 형성되는 커패시턴스 성분을 도시한 등가 회로도이다.
도 13은 도 12의 실시예에 따른 시뮬레이션 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 트랜스포머 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 트랜스포머 제조 방법을 구체적으로 나타낸 순서도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 컨버터의 EMI를 저감하기 위한 회로 구성의 일 예를 나타내는 회로도이다. 구체적으로, 도 1은 차폐권선(Shield Wire)를 이용하여 플라이 백(Flyback) 컨버터에서 발생할 수 있는 EMI를 저감하기 위한 회로이다.
도 1의 컨버터는 필터부(10), 정류부(20), 트랜스포머(30), 스위치(40) 및 저감 커패시터(50)를 포함할 수 있다. 상기 트랜스포머(30)는 제1권선(Np), 제2권선(Ns) 및 차폐권선(Nsh)을 포함할 수 있다.
필터부(10)는 교류 전원(AC)가 인가되는 전원단과 연결되어, 교류 전원(AC)에 혼재되어 있는 노이즈를 제거할 수 있다. 필터부(10)는 라인 필터를 포함할 수 있는데, 필터부(10)는 일종의 로우 패스 필터로 동작할 수 있다.
정류부(20)는 필터부(10)로부터 전달받은 전원을 정류하여, 트랜스포머(30)의 1차측에 배치되는 제1권선(Np)에 전원을 전달할 수 있다. 트랜스포머(30)의 제1권선에 인가되는 전원은 스위치(40)의 스위칭 동작에 따라 트랜스포머(30)의 2차측에 배치되는 제2권선(Ns)에 전달될 수 있다. 이 때, 제1권선(Np)과 제2권선(Ns)은 전자기적 결합 또는 유도 결합할 수 있다.
도 1에 있어서, 전압 Vp는 1차측에서 발생하는 노이즈의 경로이고, 전압 Vs는 2차측에서 발생하는 노이즈의 경로이고, 전압 Vsh는 차폐권선(Nsh)에서 발생하는 노이즈의 경로이다. 도 1을 참조하면, 차폐권선(Nsh)은 1차측과 2차측에서 생성된 노이즈의 경로와 반대 경로로 노이즈의 경로를 형성하여, 1차측과 2차측에서 생성된 노이즈를 저감할 수 있다.
저감 커패시터(50)는 제2권선과 접지측에 배치되는데, 1차측과 2차측에서 생성된 노이즈를 감쇄할 수 있다. 이 때, 저감 커패시터(50)의 커패시턴스는 1차측과 2차측에서 생성된 노이즈의 크기와 비례하게 되는데, 노이즈의 크기가 커지는 경우, 저감 커패시터(50)의 커패시턴스 또한 늘어나게 되어, 부품의 제조 비용이 늘어나게 되고, 부피가 커지게 되는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 트랜스포머의 차폐권선의 권선수를 조절하거나, 제1권선, 제2권선 및 차폐권선 중 적어도 2개의 권선을 보상 커패시터로 연결함으로써, 컨버터에서 발생할 수 있는 EMI를 효과적으로 제거할 수 있다.
도 2는 트랜스포머의 일 예를 나타낸 등가 회로도이다. 도 2를 참조하면, 트랜스포머의 등가 회로는 노드 A와 B 사이에 형성되는 제1권선(Np) 및 노드 C와 D사이에 형성되는 제2권선(Ns)를 포함할 수 있다. 이 때, 제1권선(Np)과 제2권선(Ns)은 서로 절연되고, 상호 전자기적으로 결합될 수 있다. 또한, 제1권선(Np)과 제2권선(Ns)의 전자기적 결합 또는 제1권선(Np) 및 제2권선(Ns) 각각의 기생 커패시턴스 성분에 따른 복수의 커패시터(C1-C6)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 커패시터 C1는 노드 A와 C사이에, 커패시터 C2는 노드 C와 B 사이에, 커패시터 C3는 노드 A와 D사이에, 커패시터 C4는 노드 B와 D사이에, 커패시터 C5는 노드 A와 B사이에, 커패시터 C6는 노드 C와 D사이에 형성될 수 있다.
도 2의 복수의 커패시터의 커패시턴스는 하기의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다. 이 때, C0는 1차측과 2차측 사이에 측정되는 커패시턴스를 나타낸다.
Figure pat00001
도 3은 트랜스포머의 일 예를 나타난 구조도이다. 구체적으로 도 3은 플라이백 컨버터에 채용될 수 있는 트랜스포머의 구조를 나타낸다. 도 3에 있어서, 권선 Np는 제1권선을 나타내고, 권선 Ns는 제2권선을 나타내며, 권선 Nsh는 차폐권선을 나타낸다. 각 권선은 단층으로 구성될 수 있는데, 제1권선(Np)는 제1층에, 차폐권선 (Nsh)은 제2층에, 제2권선(Ns)는 제3층(L3)에 순차적으로 형성될 수 있다. 각 권선의 일 측에 도시된 단자는 트랜스포머의 도트(dot)의 물리적 위치를 나타낸다.
제1권선(Np)은 제2권선(Ns)와 도트 극성이 서로 반대일 수 있고, 차폐권선(Nsh)는 제1권선(Np)과 제2권선(Ns) 중 하나와 도트 극성이 동일할 수 있다. 일 예로, 차폐권선(Nsh)은 제1권선(Np)과 도트 극성이 동일할 수 있다.
제1권선(Np), 차폐권선(Nsh) 및 제2권선(Ns) 중 적어도 하나의 양측에는 유전층(Ad)이 형성될 수 있다. 일반적으로 유전층(Ad)은 공기보다 유전율(permittivity)이 크므로, 제1권선(Np), 차폐권선(Nsh) 및 제2권선(Ns) 중 적어도 하나의 커패시턴스에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 제1권선(Np)과 차폐권선(Nsh)의 사이에 형성된 유전층(Ad)은 제1권선(Np)과 차폐권선(Nsh)간의 커패시턴스 및 제1권선(Np)과 제2권선(Ns)간의 커패시턴스에 영향을 줄 수 있다.
예를 들어, 상기 유전층(Ad)은 접착제와 같은 물질로서 제1권선(Np), 차폐권선(Nsh) 및 제2권선(Ns) 중 적어도 하나에 대해 살포될 수 있다. 이에 따라, 유전층(Ad)은 제1권선(Np), 차폐권선(Nsh) 및 제2권선(Ns) 중 적어도 하나의 주위에 분포하여 층을 형성할 수 있다.
여기서, 상기 유전층(Ad)은 제1권선(Np), 차폐권선(Nsh) 및 제2권선(Ns)에 대해 불균일하게 살포될 수 있다.
예를 들어, 상기 유전층(Ad)은 제1권선(Np) 및 차폐권선(Nsh)에 대해 살포되고 제2권선(Ns)에 대해 살포되지 않을 수 있다. 여기서, 상기 유전층(Ad)은 제2권선(Ns)의 우측에 형성되지 않을 수 있다. 이는 제2권선(Ns)의 커패시턴스에 영향을 줄 수 있다.
예를 들어, 상기 유전층(Ad)은 제1권선(Np) 및 차폐권선(Nsh)에 대해 제2권선(Ns)보다 상대적으로 많이 살포되고 제2권선(Ns)에 대해 제1권선(Np) 및 차폐권선(Nsh)보다 상대적으로 조금 살포될 수 있다. 여기서, 상기 유전층(Ad)은 제2권선(Ns)의 좌측보다 우측에 상대적으로 얇게 형성될 수 있다. 이는 제2권선(Ns)의 커패시턴스에 영향을 줄 수 있다.
상기 유전층(Ad)이 불균일하게 살포됨으로써, 제1권선(Np), 차폐권선(Nsh) 및 제2권선(Ns) 중 적어도 하나의 커패시턴스가 정밀하게 조절될 수 있다. 커패시턴스가 정밀하게 조절된 트랜스포머는 컨버터의 보상 커패시터에 걸리는 전압을 낮출 수 있어 트랜스포머의 1차측과 2차측 사이에서 발생할 수 있는 EMI를 효과적으로 제거하면서 누설 전류를 줄일 수 있다.
도 4 내지 도 6은 트랜스포머에 대한 유전층의 살포를 구체적으로 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 비교예인 유전층이 균일하게 분포된 트랜스포머를 나타낸다. 도 4를 참조하면, 유전층(Ad)은 제2권선(Ns)을 균일하게 둘러쌀 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예인 유전층이 불균일하게 분포된 트랜스포머를 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, 유전층(Ad)은 제2권선(Ns)과 코어(Core)의 사이에 형성되고, 제2권선(Ns)과 기판(Sub)의 사이에 형성되지 않을 수 있다. 예를 들어 유전층(Ad)의 유전율이 공기보다 클 경우, 도 5에서의 제2권선(Ns)과 차폐권선(Nsh)간의 커패시턴스(C23)는 도 4에서의 제2권선(Ns)과 차폐권선(Nsh)간의 커패시턴스(C23)보다 작을 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예인 유전층이 불균일하게 분포된 트랜스포머를 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하면, 유전층(Ad)은 제2권선(Ns)과 코어(Core)의 사이에 형성되지 않고, 제2권선(Ns)과 기판(Sub)의 사이에 형성될 수 있다. 도 6에서의 제2권선(Ns)과 제1권선(Np)간의 커패시턴스(C12)는 도 4에서의 제2권선(Ns)과 제1권선(Np)간의 커패시턴스(C12)보다 작을 수 있다.
제2권선(Ns)에 걸리는 전압이 0에 가까워지도록 유전층(Ad)이 살포될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2권선에 걸리는 전압이 음의 전압일 경우, 상기 유전층은 상기 제2권선과 상기 코어의 사이에 상기 제2권선과 상기 차폐권선의 사이보다 더 많이 살포될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2권선에 걸리는 전압이 양의 전압일 경우, 상기 유전층은 상기 제2권선과 상기 차폐권선의 사이에 상기 제2권선과 상기 코어의 사이보다 더 많이 살포될 수 있다. 이에 대한 구체적인 사항은 도 12를 참조하여 후술한다.
한편, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 트랜스포머(300)는 제1권선(Np), 차폐권선(Nsh) 및 제2권선(Ns) 등을 수용하는 코어(Core)를 포함할 수 있다. 상기 코어(Core)는 제1권선(Np) 및/또는 제2권선(Ns)에서 발생되는 자속을 통과시킬 수 있으며, 투자율(permeability)이 높은 물질로 제조될 수 있다.
한편, 제1권선(Np) 및 차폐권선(Nsh)은 기판(Sub)상에 배치될 수 있다. 상기 기판(Sub)은 인쇄회로기판일 수 있으며 유전층(Ad)에 의해 코어(Core)에 접착될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같은 트랜스포머의 등가 회로의 원리를 도 3의 트랜스포머의 구조에 적용하는 경우, 도 7 내지 도 8에 도시된 회로와 같이 나타낼 수 있다.
도 7은 인접한 층 간에 형성되는 커패시턴스 성분을 도시한 등가 회로도이고, 도 8은 층을 건너서 형성되는 커패시턴스 성분을 도시한 등가 회로도이다.
인접한 층 간에 형성되는 커패시턴스 성분은 해당하는 각 층의 양단을 단선한 후 측정될 수 있으나, 층을 건너서 형성되는 커패시터의 성분은 후술한 방식을 이용하여 측정될 수 있다.
도 9는 1개의 층을 건너서 형성되는 커패시턴스 성분을 설명하기 위하여 제공되는 도면이다.
A층과 C층 간에서 측정되는 커패시턴스 성분에는 B층에 관련되는 커패시턴스 성분이 포함되어 있게 마련이다. 따라서, B층과 관련된 커패시턴스 성분을 제거하기 위하여, A층과 C층 간의 커패시턴스 성분 C3은 하기의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00002
여기서 C1은 A층과 B층 사이에서 측정된 커패시턴스이고, C2는 B층과 C층 사이에서 측정된 커패시턴스이고, 그리고 C3e는 A층과 C층 사이에서 측정된 커패시턴스이다.
도 10은 이하의 설명에서 이용될 커패시터의 명명법을 설명하기 위하여 제공되는 회로도이다. 커패시터의 이름은 형성되는 층과 순서에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, X층과 Y층에 형성되는 커패시턴스 성분에 따른 커패시터는 CXY로 명명될 수 있으며, 첫 번째 커패시터의 경우 CXY _1과 같이, 두 번째 커패시터의 경우 CXY _2과 같이 명명될 수 있다.
도 11(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터를 나타낸 회로도이고, 도 11(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스포머를 나타낸 회로도이다. 도 11(a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터는 필터부(100), 정류부(200), 트랜스포머(300), 스위치(400) 저감 커패시터(500)를 포함할 수 있다. 도 11(a)에 도시된 컨버터는 플라이 백 컨버터로서, 도 1에서 설명한 컨버터와 유사하므로, 이하에서 도 11(b)에 도시된 트랜스포머를 중심으로 설명하도록 한다.
도 11(b)를 참조하면, 트랜스포머(300)는 제1권선(Np), 제2권선(Ns) 및 차폐권선(Nsh)을 포함할 수 있는데, 트랜스포머의 제1권선(Np)의 일단에는 컨버터의 동작에 따라 발생하는 EMI를 제공하기 위한 EMI 전원(EMI source)이 연결되는 것으로 가정한다.
도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같은 트랜스포머의 등가 회로의 원리를 도 11(b)의 트랜스포머에 적용하는 경우, 도 11(b)의 트랜스포머는 도 12에 도시된 회로와 같이 나타낼 수 있다.
다만, 이 경우, 트랜스포머의 누설 인덕턴스 및 스위치의 기생 커패시터의 공진은 트랜스포머의 특성을 유지하는 범위를 벗어나므로 고려하지 않도록 하고, 나아가, 직류(DC) 전압은 정상상태에서 트랜스포머에 인가될 수 없으므로 고려하지 않도록 한다.
도 12에서 트랜스포머의 누설 인덕턴스를 무시하였으므로 각 권선에 인가되는 전압은 인가된 EMI 전원의 전압과 각 권선의 권선 수에 따라 결정될 수 있다. 전압 Vp는 제1권선(Np)에, 전압 Vs는 제2권선(Ns)에, 전압 Vsh는 차폐권선(Nsh)에 인가되는 전압에 해당한다.
전압 Vp, Vs, Vsh에 의해서 생성되는 전류는 중첩에 원리에 의해서 계산될 수 있는데, 도 11(a)의 저감 커패시터(500)의 커패시턴스를 이용하여, 저감 커패시터(500)의 양단 전압 VY-cap을 하기의 수학식 3과 같이 계산할 수 있다.
Figure pat00003
여기서, Vp는 제1권선에 걸리는 전압, Np는 제1권선의 권선수, Cp는 제1권선의 커패시턴스, Vcoupling은 제2권선에 걸리는 전압, Ns는 제2권선의 권선수, Cs는 제2권선의 커패시턴스, Nsh는 차폐권선의 권선수, Csh는 차폐권선의 커패시턴스를 나타낸다.
수학식 3을 참조하면, 저감 커패시터(500)의 양단 전압 VY-cap을 낮추기 위한 차폐권선의 권선 수를 도출할 수 있는데, 차폐권선(Nsh)의 권선 수가 같다고 가정하는 경우, 차폐권선(Nsh)의 권선수 Nsh는 하기의 수학식 4에 따라 도출될 수 있다.
Figure pat00004
상기의 수학식 4를 살펴보면, 차폐권선의 권선 수 Nsh는 제1권선의 권선 수 Np, 제2권선의 권선 수 Ns 및 제1권선, 상기 제2권선 및 상기 차폐권선의 기생 커패시턴스 성분 Cp, Cs, Csh에 따라 결정될 수 있다.
이 때, 상기의 수학식 3을 살펴보면 커패시턴스 성분 Cp는 제1권선과 제2권선 사이의 커패시턴스 성분 및 제1권선과 차폐권선의 커패시턴스 성분의 합에 해당하고, 커패시턴스 성분 Cs는 제2권선과 차폐권선 사이의 커패시턴스 성분, 제2권선과 제1권선 사이의 커패시턴스 성분의 합에 해당하고, 커패시턴스 성분 Csh는 차폐권선과 제2권선의 커패시턴스 성분과 차폐권선과 제1권선의 커패시턴스 성분의 합에 해당함을 확인할 수 있다.
다만, 수학식 4에 따라 산출되는 차폐권선의 권선 수 Nsh는 정수로 산출되지 않을 수 있으므로, EMI가 완벽히 제거되지 않을 수 있다. 이 때, 보상 커패시터 Ccomp를 추가하여, 저감 커패시터(500)에 인가되는 전압 VY-cap의 크기를 감소시킬 수 있다.
저감 커패시터(500)의 전압 VY-cap이 음의 값으로 나타나면 하기의 수학식 5 및 6과 같이 커패시턴스 Cp 및 Cs와 관계된 커패시터에 보상 커패시터 Ccomp를 병렬로 연결하여, 저감 커패시터(500)에 인가되는 전압의 크기를 감소시킬 수 있다.
Figure pat00005
Figure pat00006
또한, 저감 커패시터(500)의 전압 VY-cap이 양의 값으로 나타나면 하기의 수학식 7 및 8과 같이 커패시턴스 Csh와 관계된 커패시터에 보상 커패시터 Ccomp를 병렬로 연결하여, 저감 커패시터(500)에 인가되는 전압의 크기를 감소시킬 수 있다.
Figure pat00007
Figure pat00008
도 13은 도 11의 실시예에 따른 시뮬레이션 그래프이다. 도 13(a)는 보상 커패시터 Ccomp를 구비하지 않은 경우의 저감 커패시터(500)의 전압 그래프이고, 도 13(b)는 보상 커패시터 Ccomp를 구비한 경우의 저감 커패시터(500)의 그래프이다.
도 13(a) 및 13(b)를 비교하면, 보상 커패시터 Ccomp를 구비하지 않은 경우에 저감 커패시터(500)의 오실레이션 전압은 1.95V이나, 보상 커패시터 Ccomp를 구비한 경우에 저감 커패시터(500)의 오실레이션 전압은 0.2V로써, 저감 커패시터(500)의 전압이 감소한 것을 확인할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스포머 제조 방법을 설명한다. 상기 트랜스포머 제조 방법과 관련하여 전술한 트랜스포머(300)에 관한 설명과 동일하거나 그에 상응하는 내용에 대해서는 중복적으로 설명하지 아니한다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 트랜스포머 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 14를 참조하면, 트랜스포머는 제1권선과 차폐권선을 기판에 배치시키는 단계(S10), 상기 차폐권선이 상기 제1권선과 상기 제2권선의 사이에 배치되도록 상기 기판과 제2권선을 코어에 삽입하는 단계(S20) 및 상기 제2권선과 상기 코어의 사이 및 상기 제2권선과 상기 기판의 사이에 대해 서로 불균일하게 접착제를 살포하는 단계(S30)에 의해 제조될 수 있다.
이에 따라, 트랜스포머의 1차측과 2차측 사이에서 발생할 수 있는 EMI를 효과적으로 제거하면서 누설 전류를 줄일 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 트랜스포머 제조 방법을 구체적으로 나타낸 순서도이다.
도 15를 참조하면, 상기 트랜스포머 제조 방법은 제2권선에 걸리는 전압을 측정하는 단계(S40) 및 상기 제2권선에 걸리는 전압이 음의 전압일 경우 상기 접착제를 상기 제2권선과 상기 코어의 사이에 더 살포하고(S41), 상기 제2권선에 걸리는 전압이 양의 전압일 경우 상기 접착제를 상기 제2권선과 상기 차폐권선의 사이에 더 살포하는(S42) 단계를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 제2권선에 걸리는 전압은 기준 전압과 비교(S43)될 수 있다. 여기서, 제2권선에 걸리는 전압이 기준 전압보다 낮을 경우에 트랜스포머 제조 방법은 종료되고, 제2권선에 걸리는 전압이 기준 전압보다 클 경우에 접착제의 살포는 반복될 수 있다.
이에 따라, 트랜스포머의 1차측과 2차측 사이에서 발생할 수 있는 EMI는 더욱 효과적으로 제거될 수 있고, 누설 전류는 더욱 줄어들 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
100: 필터부
200: 정류부
300: 트랜스포머
400: 스위치
500: 저감 커패시터

Claims (16)

  1. 제1권선;
    상기 제1권선과 전자기적으로 결합되는 제2권선;
    상기 제1권선과 상기 제2권선의 사이에 배치되어 전자파간섭(Electro Magnetic Interference, EMI)을 저감시키는 차폐권선; 및
    상기 제1권선, 제2권선 및 차폐권선 중 적어도 하나에 대해 살포되고, 상기 제1권선, 제2권선 및 차폐권선에 대해 불균일하게 살포되어 층을 형성하는 유전층; 을 포함하는 트랜스포머.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1권선, 제2권선, 차폐권선 및 유전층을 수용하는 코어를 더 포함하는 트랜스포머.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유전층은 상기 제2권선과 상기 코어의 사이 및 상기 제2권선과 상기 차폐권선의 사이에 대해 서로 불균일하게 살포되는 트랜스포머.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2권선에 걸리는 전압이 음의 전압일 경우, 상기 유전층은 상기 제2권선과 상기 코어의 사이에 상기 제2권선과 상기 차폐권선의 사이보다 더 많이 형성되고,
    상기 제2권선에 걸리는 전압이 양의 전압일 경우, 상기 유전층은 상기 제2권선과 상기 차폐권선의 사이에 상기 제2권선과 상기 코어의 사이보다 더 많이 형성되는 트랜스포머.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 유전층은 상기 제1권선, 제2권선 및 차폐권선 중 적어도 하나를 상기 코어에 접착시키는 접착제를 포함하는 트랜스포머.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1권선 및 차폐권선이 실장되는 인쇄회로기판(PCB)을 더 포함하고,
    상기 인쇄회로기판은 상기 접착제에 의해 상기 코어에 접착되는 트랜스포머.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유전층은 하기의 수학식:
    Figure pat00009

    에 의해 결정되는 제2권선에 걸리는 전압이 0에 가까워지도록 살포되며,
    여기서, Vp는 제1권선에 걸리는 전압, Np는 제1권선의 권선수, Cp는 제1권선의 커패시턴스, Vcoupling은 제2권선에 걸리는 전압, Ns는 제2권선의 권선수, Cs는 제2권선의 커패시턴스, Nsh는 차폐권선의 권선수, Csh는 차폐권선의 커패시턴스를 나타내는 트랜스포머.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 차폐권선은 상기 제1권선 및 제2권선 중 하나와 도트 극성이 동일하고 나머지 하나와 도트 극성이 서로 반대인 트랜스포머.
  9. 입력 전원이 인가되는 제1권선, 상기 제1권선과 전자기적으로 결합되는 제2권선 및 상기 제1권선과 상기 제2권선의 사이에 배치되는 차폐권선을 포함하는 트랜스포머;
    상기 제1권선과 연결되어 상기 제1권선으로 인가되는 전원을 스위칭하는 스위치; 및
    상기 제2권선에 연결되어 제1권선과 제2권선의 사이에서 형성되는 변위 전류를 감쇄하는 저감 커패시터; 를 포함하고,
    상기 트랜스포머는 상기 저감 커패시터에 인가되는 전압의 극성에 기초하여 트랜스포머내 형성되는 유전층을 더 포함하는 컨버터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 트랜스포머는 제1권선, 제2권선, 차폐권선 및 유전층을 수용하는 코어를 더 포함하는 컨버터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2권선에 걸리는 전압이 음의 전압일 경우, 상기 유전층은 상기 제2권선과 상기 코어의 사이에 상기 제2권선과 상기 차폐권선의 사이보다 더 많이 형성되고,
    상기 제2권선에 걸리는 전압이 양의 전압일 경우, 상기 유전층은 상기 제2권선과 상기 차폐권선의 사이에 상기 제2권선과 상기 코어의 사이보다 더 많이 형성되는 컨버터.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 유전층은 상기 제1권선, 제2권선 및 차폐권선 중 적어도 하나를 상기 코어에 접착시키는 접착제를 포함하는 컨버터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 트랜스포머는 상기 제1권선 및 차폐권선이 실장되는 인쇄회로기판(PCB)을 더 포함하고,
    상기 인쇄회로기판은 상기 접착제에 의해 상기 코어에 접착되는 컨버터.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 차폐권선은 상기 제1권선 및 제2권선 중 하나와 도트 극성이 동일하고 나머지 하나와 도트 극성이 서로 반대인 컨버터.
  15. 제1권선과 차폐권선을 기판에 배치시키는 단계;
    상기 차폐권선이 상기 제1권선과 상기 제2권선의 사이에 배치되도록 상기 기판과 제2권선을 코어에 삽입하는 단계; 및
    상기 제2권선과 상기 코어의 사이 및 상기 제2권선과 상기 기판의 사이에 대해 서로 불균일하게 접착제를 살포하는 단계; 를 포함하는 트랜스포머 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2권선에 걸리는 전압을 측정하는 단계; 및
    상기 제2권선에 걸리는 전압이 음의 전압일 경우 상기 접착제를 상기 제2권선과 상기 코어의 사이에 더 살포하고, 상기 제2권선에 걸리는 전압이 양의 전압일 경우 상기 접착제를 상기 제2권선과 상기 차폐권선의 사이에 더 살포하는 단계; 를 더 포함하는 트랜스포머 제조 방법.
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