KR20180016850A - 통합형 자성체 장치 및 그를 포함하는 dc-dc 컨버터 - Google Patents

통합형 자성체 장치 및 그를 포함하는 dc-dc 컨버터 Download PDF

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양진영
양진명
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 단일 DC-DC 컨버터로서, 상기 단일 DC-DC 컨버터는, 입력전류전압을 스위칭하는 스위칭부; 상기 스위칭부의 출력을 변압하는 제 1 및 제 2 변압부; 상기 제 1 및 제 2 변압부 각각의 출력을 정류하는 정류부; 및 상기 정류부의 출력을 필터링하여 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.

Description

통합형 자성체 장치 및 그를 포함하는 DC-DC 컨버터{INTEGRATED MAGENTIC APPARATUS AND DC-DC CONVERTER HAVING THE SAME}
본 발명은 통합형 자성체 장치 및 그를 포함하는 DC-DC 컨버터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충전기용 단일 DC-DC 컨버터와 그의 통합형 자성체 장치에 관한 것이다.
최근 선진국들이 연비 규제 강화, 환경차 개발 및 보급을 적극 추진하면서 플러그인 하이브리드/전기차 (PHEV/EV)의 수요가 급증하고 있다. 하지만, 긴 충전시간과 짧은 주행거리로 인한 불편함 및 높은 자동차 가격 때문에 아직까지는 환경차에 대한 소비자들의 신뢰가 높지 않다. 이에, 대용량 배터리를 장착해 주행거리를 증대시키는 방향으로 개발을 진행하고 있다.
그러나 배터리 용량 증대에 따라 증가되는 충전시간을 단축시키지 위해서는 배터리 충전기의 용량 또한 증대 시킬 필요가 있는데, 충전기의 용량이 증가하게 되면 용량에 비례해서 사이즈 및 재료비도 상승하게 된다.
환경차의 경우, 내부 공간이 협소하고 일반 내연기간 차량에 비해 가격이 비싸다는 문제가 있기 때문에, 충전기의 용량을 증대 시키면서 사이즈 축소 및 재료비 절감이 중요한 과제로 떠오르고 있다.
종래의 11kW급 완속충전기의 경우, 용량이 큰 관계로 PFC단과 DC-DC단 컨버터를 2~3병렬의 구조로 구성을 하는 것이 일반적이다. 컨버터 대수가 증가함에 따라 컨버터를 제어하기 위한 마이컴이 증가하게 되고 회로가 복잡하게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 단일 마이컴을 사용할 수 있어 원가 및 사이즈를 최소화할 수 있는 DC-DC 컨버터를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 변압기와 인덕터를 결합한 통합형 자성체 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 냉각봉을 구비하여 발열 문제를 해소할 수 있는 통합형 자성체 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 단일 DC-DC 컨버터로서, 상기 단일 DC-DC 컨버터는, 입력전류전압을 스위칭하는 스위칭부; 상기 스위칭부의 출력을 변압하는 제 1 및 제 2 변압부; 상기 제 1 및 제 2 변압부 각각의 출력을 정류하는 정류부; 및 상기 정류부의 출력을 필터링하여 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.
상기 출력부는, 상기 정류부의 출력단에 연결되는 인덕터; 및 상기 인덕터의 출력단에 연결되는 캐패시터를 포함할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 변압부, 상기 인덕터를 결합하여 통합형 자성체 구조로 구성할 수 있다.
상기 통합형 자성체 구조는, 일정 면을 가지는 바닥면; 상기 바닥면상에 일정간격 이격되어 배치되고 각각 코일에 의해 감겨진 적어도 하나 이상의 기둥체; 상기 기둥체 상부에 구비되어 상기 바닥면과 평행하게 마주보는 지붕면을 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나 이상의 기둥체는, 상기 제 1 변압부로 구동되는 제 1 기둥체; 상기 제 2 변압부로 구동되는 제 2 기둥체; 및 상기 인덕터로 구동되는 제 3 기둥체를 포함할 수 있다.
상기 통합형 자성체 구조는, 상기 바닥면 하부에 구비되며 하부에 냉각수를 포함하는 하우징부; 상기 하우징면 중심부 상부에 구비되되, 상기 바닥면의 중심부를 통과하여 상기 적어도 하나 이상의 기둥체와 평행하게 구비되는 냉각봉을 더 포함있다.
본 발명의 실시예에 따른 통합형 자성체 장치는 일정 면을 가지는 바닥면; 상기 바닥면상에 일정간격 이격되어 배치되고 각각 코일에 의해 감겨져, 적어도 하나 이상의 변압부 또는 적어도 하나 이상의 인덕터로서 구동되는 적어도 하나 이상의 기둥체; 및 상기 적어도 하나 이상의 기둥체 상부에 구비되어 상기 바닥면과 평행하게 마주보는 지붕면을 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나 이상의 기둥체는, 상기 적어도 하나 이상의 변압부 중 제 1 변압부로 구동되는 제 1 기둥체; 상기 적어도 하나 이상의 변압부 중 제 2 변압부로 구동되는 제 2 기둥체; 및 상기 적어도 하나 이상의 인덕터 중 하나의 인덕터로 구동되는 제 3 기둥체를 포함할 수 있다.
상기 바닥면 하부에 구비되며 하부에 냉각수를 포함하는 하우징부; 및 상기 적어도 하나 이상의 기둥체에 일정 간격 이격되어 둘러싸이고, 상기 하우징면 중심부 상부에 구비되되, 상기 바닥면의 중심부를 통과하여 상기 적어도 하나 이상의 기둥체와 평행하게 구비되는 냉각봉을 더 포함할 수 있다.
상기 제 3 기둥체는, 상기 바닥면측에 접하는 측과 상기 지붕면측에 접하는 측으로 분리되어 상기 바닥면측에 접하는 측과 상기 지붕면측에 접하는 측 사이에 갭(gap)을 구비할 수 있다.
상기 적어도 하나 이상의 기둥체는, 상기 적어도 하나 이상의 변압부 중 하나의 변압부로 구동되는 제 1 및 제 2 기둥체; 상기 적어도 하나 이상의 인덕터 중 제 1 인덕터로 구동되는 제 3 기둥체; 및 상기 적어도 하나 이상의 인덕터 중 제 2 인덕터로 구동되는 제 4 기둥체를 포함할 수 있다.
상기 바닥면 하부에 구비되며 하부에 냉각수를 포함하는 하우징부; 상기 적어도 하나 이상의 기둥체에 일정 간격 이격되어 둘러싸이고, 상기 하우징면 중심부 상부에 구비되되, 상기 바닥면의 중심부를 통과하여 상기 적어도 하나 이상의 기둥체와 평행하게 구비되는 냉각봉을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 DC-DC 컨버터는 입력전류전원이 입력되는 입력부; 상기 입력부를 통해 입력된 입력전류전원을 스위칭하는 스위칭부; 상기 스위칭부의 출력을 변압하는 변압부; 상기 변압부의 출력을 정류하는 정류부; 상기 정류부의 출력을 필터링하는 출력부를 포함하고, 상기 입력부는 제 1 인덕터를 포함하고, 상기 출력부는 제 2 인덕터를 포함하며, 상기 변압부, 상기 제 1 인덕터, 상기 제 2 인덕터가 통합된 통합 자성체 구조를 포함할 수 있다.
상기 통합 자성체는, 일정 면을 가지는 바닥면; 상기 바닥면상에 일정간격 이격되어 배치되고 각각 코일에 의해 감겨져, 상기 변압부, 상기 제 1 인턱터, 상기 제 2 인덕터로서 구동되는 적어도 하나 이상의 기둥체; 및 상기 적어도 하나 이상의 기둥체 상부에 구비되어 상기 바닥면과 평행하게 마주보는 지붕면을 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나 이상의 기둥체는, 상기 적어도 하나 이상의 변압부 중 하나의 변압부로 구동되는 제 1 및 제 2 기둥체; 상기 적어도 하나 이상의 인덕터 중 제 1 인덕터로 구동되는 제 3 기둥체; 및 상기 적어도 하나 이상의 인덕터 중 제 2 인덕터로 구동되는 제 4 기둥체를 포함할 수 있다.
상기 바닥면 하부에 구비되며 하부에 냉각수를 포함하는 하우징부; 상기 적어도 하나 이상의 기둥체에 일정 간격 이격되어 둘러싸이고, 상기 하우징면 중심부 상부에 구비되되, 상기 바닥면의 중심부를 통과하여 상기 적어도 하나 이상의 기둥체와 평행하게 구비되는 냉각봉을 더 포함할 수 있다.
본 기술은 단일 마이컴을 사용하여 원가 및 사이즈를 최소화할 수 있다.
또한, 본 기술은 변압기와 인덕터를 결합하여 통합형 자성체 장치를 제공함으로써 원가 및 사이즈를 최소화할 수 있다.
또한, 본 기술은 냉각봉을 구비하여 통합형 자성체 장치의 발열 문제를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 통합형 자성체 장치가 적용되는 단일 DC-DC 컨버터의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 통합형 자성체 장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 통합형 자성체 장치의 바닥면의 상세도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 통합형 자성체 장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 통합형 자성체 장치를 제조하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 통합형 자성체 장치가 적용되는 DC-DC 컨버터의 회로도이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 통합형 자성체 장치의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 통합형 자성체 장치의 상면도이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 통합형 자성체 장치의 분리 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 통합형 자성체 장치의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 통합형 자성체 장치의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 통합형 자성체 장치의 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 통합형 자성체 장치가 적용되는 단일 DC-DC 컨버터의 회로도이다.
도 1을 참조하면 본 발명에 따른 단일 DC-DC 컨버터는 입력직류전원을 스위칭, 변압 및 정류하여 출력한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 단일 DC-DC 컨버터는 스위칭부(110), 변압부(120), 정류부(130), 출력부(140)를 포함한다.
스위칭부(110)는 입력전류전원을 스위칭하여 변압기부(120)로 출력한다. 스위칭부(110)는 복수개의 스위칭소자 (111, 112, 113, 114)를 구비한다. 스위칭소자(111, 113)는 서로 직렬연결되고, 스위칭소자(112, 114)는 서로 직렬연결되며, 스위칭소자(111, 113)와 스위칭소자(112, 114)는 병렬연결된다.
변압부(120)는 스위칭부(110)에 의해 스위칭된 전압을 변압한다. 이를 위해 변압부(120)는 제 1 트랜지스터 TR1 및 제 2 트랜지스터 TR2를 구비한다. 제 1 트랜지스터 TR1는 스위칭소자(111, 113)가 만나는 노드 N1에 연결되고, 제 2 트랜지스터 TR2는 스위칭소자(112, 114)가 만나는 노드 N2에 연결된다.
정류부(130)는 변압부(120)의 출력을 정류하며, 서로 직렬연결되는 다이오드 D1, D3와 서로 직렬연결되는 다이오드 D2, D4를 구비하고, 다이오드 D1, D3는 다이오드 D2, D4와 병렬연결된다. 다이오드 D1, D3가 만나는 노드 N3는 제 1 트랜지스터 TR1에 연결되고, 다이오드 D2, D4가 만나는 노드 N4는 제 2 트랜지스터 TR2에 연결된다.
출력부(140)는 인덕터 Lout 및 캐패시터 Co를 포함하여, 정류부(130)의 출력을 필터링한다.
이와 같이 본 발명은 11kw급 완속충전기형 DC-DC 컨버터의 경우 3.3kw, 6.6kw급 완속 충전기형 컨버터 복수개를 구비하여 구성되는데, 복수개의 컨버터 각각에 마이컴을 구비하여 제어하여야 하는 종래의 문제점을 해결하고 단일 DC-DC 컨버터로 구현함으로써 단일의 마이컴만을 구비하면 되므로 원가 및 사이즈를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 단일 DC-DC 변압기를 구현함으로써 변압기의 1,2차측 결선 방식에 따라 변압기 간의 전류 불균형을 방지할 수 있고 복수개의 DC-DC 컨버터의 전류 불균형 문제를 해소할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 통합형 자성체 장치의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 통합형 자성체 장치는 도 1의 변압부(120) 및 인덕터(141)을 통합한 구조이다. 즉, 바닥면(102)과 지붕면(101) 사이에 복수개의 기둥체(104)가 일정 간격 이격되어 배치된다. 이때, 복수개의 기둥체(104a, 104b, 104c)는 권선으로 감겨 있으며, 복수개의 기둥체(104a, 104b, 104c)는 3개이고, 하나는 인덕터(141)로 구동되고 나머지 2개의 기둥체는 제 1 트랜지스터 TR1, 제 2 트랜지스터 TR2로 구동된다. 이때, 도 2에서는 각 기둥체(104a, 104b, 104c)가 각각 단일형으로 구현되어 있으나, 인덕턴스의 조절을 위해, 기둥체(104b)를 지붕면(101)측과 바닥면(102) 측으로 분리하여 기둥체(104b) 중간에 공간(gap)이 형성되도록 구현할 수 있다.
도 3은 도 2의 통합형 자성체 장치의 바닥면(102)의 상세도이다.
통합형 자성체 장치의 바닥면(102)의 각 모서리에 복수개의 기둥체(104a, 104b, 104c)가 접속되는 홀(102a, 102b, 102c)이 구비되고, 바닥면(102)의 중심부의 각 홀(102a, 102b, 102c)과 이격되는 위치에 홀(103)이 구비된다. 이 홀(103)은 추후 본 발명의 제 2 실시예에 따른 통합형 자성체 장치의 냉각봉을 구비하기 위한 홀이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 통합형 자성체 장치의 단면도이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 통합형 자성체 장치는 바닥면(102) 하부에 하우징부(107)가 구비되고, 하우징부(107)와 연결되며 바닥면(102)의 홀(103)을 통과하여 바닥면(102) 중심부 상부에 구비되는 냉각봉(108)이 구비되고, 하우징(107) 하면에 냉각수(109)가 구비된다.
이러한 냉각봉(108)은 자성체 내부에 발생하는 열을 방열시켜 자성체 온도를 저감하고, 이러한 구조를 통해 별도의 냉각을 위한 부품이 필요없게 되어 자성체 사이즈를 축소시킬 수 있다.
이때 도 4에서는 기둥체(104b)를 지붕면(101)측과 바닥면(102) 측으로 분리하여 기둥체(104b) 중간에 공간(gap)이 형성되도록 구현한 예를 개시하고 있으나, 이에 한정되지 않고 공간(gap)이 형성되지 않은 단일형의 기둥체로 구현될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 통합형 자성체 장치를 제조하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 도 2의 통합 자성체(100)를 하우징부(107)와 연결된 냉각봉(108)과 결합시킨다. 냉각봉(108)이 통합 자성체(100)의 바닥면(102)의 홀(103)을 통과함으로써 결합하게 된다.
이와 같이, 냉각봉을 이용한 통합형 자성체 장치는 변압기와 인덕터를 하나의 구조로 통합하여 사이즈를 축소함으로써 냉각 시 필요한 부품을 축소할 수 있어 전체적인 부피, 원가, 중량을 절감할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 통합형 자성체 장치가 적용되는 DC-DC 컨버터의 회로도이다.
도 6을 참조하면 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터는 입력부(210), 스위칭부(220), 변압부(230), 정류부(240), 출력부(250)를 구비한다.
입력부(210)는 입력전류전원을 인가받아 스위칭부(220)로 제공한다. 입력부(210)는 복수개의 다이오드 및 인덕터(211)를 구비한다.
스위칭부(220)는 입력전류전원을 스위칭하여 변압기부(230)로 출력하며 복수개의 스위칭소자를 구비한다.
변압부(230)는 스위칭부(220)에 의해 스위칭된 전압을 변압한다. 이때, 변압부(230)는 하나의 스위칭부(220)에 대응되는 하나의 트랜지스터 TR3을 구비한다.
정류부(240)는 변압부(120)의 출력을 정류하며, 서로 직렬연결되는 다이오드 D11, D13와 서로 직렬연결되는 다이오드 D12, D14를 구비한다.
출력부(140)는 인덕터(251) 및 캐패시터 C1를 포함하여, 정류부(240)의 출력을 필터링한다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 통합형 자성체 장치의 사시도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 통합형 자성체 장치는 도 6의 변압부(230)의 단일 트랜지스터 TR3과 입력부(210)의 인덕터(211) 및 출력부(250)의 인덕터(251)을 결합하여 하나의 통합형으로 구성된다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 통합형 자성체 장치는
지붕면(201)과 바닥면(202)이 마주보고 지붕면(201)과 바닥면(202)을 연결해주는 하나의 벽면부(203)가 구비되고, 지붕면(201)과 바닥면(202) 사이에 복수개의 기둥체(204a, 204b, 204c, 204d)가 일정 간격 이격되어 배치된다.
또한, 각 기둥체(204a, 204b, 204c, 204d)는 권선(205a, 205b, 205c 205d)으로 감겨져 있으며, 기둥체(204a, 204b)는 하나의 변압부(230)로서 구동되고, 기둥체(204c, 204d)는 각각 인덕터(211, 251)로서 구동된다. 이때, 인덕터(211, 251)로서 구동되는 기둥체(204c, 204d)는 페라이트 재질로 형성될 수 있다. 이때, 기둥체(204c, 204d)가 분리된 구조로 구현되어 있으나, 인덕턴스에 따라 분리되지 않은 형태로 구현될 수도 있다. 즉, 인덕터는 페라이트 재질로 포화가 되기 쉬어 분리된 구조로 공간(갭)만들어줌으로써 포화 현상을 회피할 수 있다.
이때, 인덕터의 포화자속 밀도의 계산을 아래 수학식 1과 같고 변압기의 포화자속 밀도는 수학식 2와 같다.
Figure pat00001
Bmax 는 포화 자속 밀도, NL은 인덕터의 권선 수, △IL는 인덕터전류리플, u는비 투자율, MPL은= 인덕터 코어의 둘레길이, F는 갭(Gap)에 의해서 흐름(flux)이 방해되는 팩터(factor), lg는 갭의 크기(mm)를 의미한다.
Figure pat00002
Bmax는: 포화 자속 밀도, Vin 은 변압기 인가 전압, Kf는 코어 상수, Npri는 변압기 일차측 권선수, fs는 스위칭 주파수, Ac는 코어 단면적이다.
도 8은본 발명의 제 3 실시예에 따른 통합형 자성체 장치의 상면도이다.
도 8을 참조하면 본 발명의 제 3 실시예에 따른 통합형 자성체 장치의 지붕면(201)은 사각 구조로 각 모서리에 기둥체(204a, 204b, 204c, 204d)가 연결된다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 통합형 자성체 장치의 분리 사시도이고, 도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 통합형 자성체 장치의 단면도로서, 도 7에서 X-X'방향을 자른 단면도이다.
이처럼 서로 다른 에너지(전류)가 하나의 자성체(코어)에 합쳐지고 에너지 흐름을 용이하게 하기 위해 벽면부를 구비함으로써 벽면부를 통해 일종의 경로가 형성되도록 한다.
도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 통합형 자성체 장치의 사시도이다.
도 11을 참조하며 본 발명의 제 4 실시예에 따른 통합형 자성체 장치는 도 7의 통합형 자성체 장치의 바닥면(302) 중심부에 복수개의 기둥체(305a, 305b, 305c, 305d)와 일정 간격 이격되는 위치에 냉각봉(308)이 구비된다. 바닥면(302) 하부에 하우징부(307)가 구비되고 하우징부(307) 하부에 냉각수(309)가 흐른다.
도 12는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 통합형 자성체 장치의 단면도로서, 도 11의 사시도에서 Y-Y'자른 단면을 개시하고 있다.
인덕터와 변압부를 개별 부품으로 사용하는 경우 개별 부품마다의 방열을 위한 몰드 구조가 적용됨으로써 몰드물 및 케이스, 볼팅부 등 조립을 위한 구조물로 인해 전체적인 부피 및 원가 상승이 발생했던 종래의 문제점을 해결하고자, 본 발명에서는 인덕터와 변압부를 통합하여 하나의 자성체구조로 구현함으로써 개별 부품을 위한 불필요한 몰드 구조 등을 삭제하여 전체적인 부피 및 원가 상승을 최소화하고 사이즈 증가 없이 냉각봉을 구비함으로써 방열효과를 증대시킬 수 있다.
이와 같이 본 발며에서는 AE EV 및 JF/AE PHEV OBC(On-Board charger)에 적용된 인덕터 및 변압부의 통합화 설계를 개시한다. 변압기 및 인덕터를 한 개의 코어로 통합하여 보다 최적화 설계를 할 수 있고, 개별 부품에 적용 되어 있던 몰딩 재, 케이스 및 볼팅 체결부 등을 축소하여 구조 적인 면에서도 전체 적인 사이즈/중량/원가 저감을 기대 할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110 : 스위칭부
120 : 변압부
130 : 정류부
140 : 출력부
100 : 통합형 자성체
104a, 104b, 104c, 104d : 기둥체
101 : 지붕면
102 : 바닥면

Claims (16)

  1. 단일 DC-DC 컨버터로서,
    상기 단일 DC-DC 컨버터는,
    입력전류전압을 스위칭하는 스위칭부;
    상기 스위칭부의 출력을 변압하는 제 1 및 제 2 변압부;
    상기 제 1 및 제 2 변압부 각각의 출력을 정류하는 정류부; 및
    상기 정류부의 출력을 필터링하여 출력하는 출력부;
    를 포함하는 DC-DC 컨버터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 출력부는,
    상기 정류부의 출력단에 연결되는 인덕터; 및
    상기 인덕터의 출력단에 연결되는 캐패시터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 변압부, 상기 인덕터를 결합하여 통합형 자성체 구조로 구성하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 통합형 자성체 구조는,
    일정 면을 가지는 바닥면;
    상기 바닥면상에 일정간격 이격되어 배치되고 각각 코일에 의해 감겨진 적어도 하나 이상의 기둥체;
    상기 기둥체 상부에 구비되어 상기 바닥면과 평행하게 마주보는 지붕면;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 기둥체는,
    상기 제 1 변압부로 구동되는 제 1 기둥체;
    상기 제 2 변압부로 구동되는 제 2 기둥체; 및
    상기 인덕터로 구동되는 제 3 기둥체;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 통합형 자성체 구조는,
    상기 바닥면 하부에 구비되며 하부에 냉각수를 포함하는 하우징부;
    상기 하우징면 중심부 상부에 구비되되, 상기 바닥면의 중심부를 통과하여 상기 적어도 하나 이상의 기둥체와 평행하게 구비되는 냉각봉;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
  7. 일정 면을 가지는 바닥면;
    상기 바닥면상에 일정간격 이격되어 배치되고 각각 코일에 의해 감겨져, 적어도 하나 이상의 변압부 또는 적어도 하나 이상의 인덕터로서 구동되는 적어도 하나 이상의 기둥체; 및
    상기 적어도 하나 이상의 기둥체 상부에 구비되어 상기 바닥면과 평행하게 마주보는 지붕면
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 자성체 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 기둥체는,
    상기 적어도 하나 이상의 변압부 중 제 1 변압부로 구동되는 제 1 기둥체;
    상기 적어도 하나 이상의 변압부 중 제 2 변압부로 구동되는 제 2 기둥체; 및
    상기 적어도 하나 이상의 인덕터 중 하나의 인덕터로 구동되는 제 3 기둥체;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 자성체 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 바닥면 하부에 구비되며 하부에 냉각수를 포함하는 하우징부; 및
    상기 적어도 하나 이상의 기둥체에 일정 간격 이격되어 둘러싸이고, 상기 하우징면 중심부 상부에 구비되되, 상기 바닥면의 중심부를 통과하여 상기 적어도 하나 이상의 기둥체와 평행하게 구비되는 냉각봉
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 자성체 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제 3 기둥체는,
    상기 바닥면측에 접하는 측과 상기 지붕면측에 접하는 측으로 분리되어 상기 바닥면측에 접하는 측과 상기 지붕면측에 접하는 측 사이에 갭(gap)을 구비하는 것을 특징으로 하는 통합형 자성체 장치.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 기둥체는,
    상기 적어도 하나 이상의 변압부 중 하나의 변압부로 구동되는 제 1 및 제 2 기둥체;
    상기 적어도 하나 이상의 인덕터 중 제 1 인덕터로 구동되는 제 3 기둥체; 및
    상기 적어도 하나 이상의 인덕터 중 제 2 인덕터로 구동되는 제 4 기둥체;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 자성체 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 바닥면 하부에 구비되며 하부에 냉각수를 포함하는 하우징부;
    상기 적어도 하나 이상의 기둥체에 일정 간격 이격되어 둘러싸이고, 상기 하우징면 중심부 상부에 구비되되, 상기 바닥면의 중심부를 통과하여 상기 적어도 하나 이상의 기둥체와 평행하게 구비되는 냉각봉
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 자성체 장치.
  13. 입력전류전원이 입력되는 입력부;
    상기 입력부를 통해 입력된 입력전류전원을 스위칭하는 스위칭부;
    상기 스위칭부의 출력을 변압하는 변압부;
    상기 변압부의 출력을 정류하는 정류부;
    상기 정류부의 출력을 필터링하는 출력부를 포함하고,
    상기 입력부는 제 1 인덕터를 포함하고,
    상기 출력부는 제 2 인덕터를 포함하며,
    상기 변압부, 상기 제 1 인덕터, 상기 제 2 인덕터가 통합된 통합 자성체 구조를 포함하는 DC-DC 컨버터.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 통합 자성체는,
    일정 면을 가지는 바닥면;
    상기 바닥면상에 일정간격 이격되어 배치되고 각각 코일에 의해 감겨져, 상기 변압부, 상기 제 1 인턱터, 상기 제 2 인덕터로서 구동되는 적어도 하나 이상의 기둥체; 및
    상기 적어도 하나 이상의 기둥체 상부에 구비되어 상기 바닥면과 평행하게 마주보는 지붕면
    을 포함하는 DC-DC 컨버터.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 기둥체는,
    상기 적어도 하나 이상의 변압부 중 하나의 변압부로 구동되는 제 1 및 제 2 기둥체;
    상기 적어도 하나 이상의 인덕터 중 제 1 인덕터로 구동되는 제 3 기둥체; 및
    상기 적어도 하나 이상의 인덕터 중 제 2 인덕터로 구동되는 제 4 기둥체;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 통합 자성체는,
    상기 바닥면 하부에 구비되며 하부에 냉각수를 포함하는 하우징부;
    상기 적어도 하나 이상의 기둥체에 일정 간격 이격되어 둘러싸이고, 상기 하우징면 중심부 상부에 구비되되, 상기 바닥면의 중심부를 통과하여 상기 적어도 하나 이상의 기둥체와 평행하게 구비되는 냉각봉
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
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