KR20200069586A - 트랜스포머 및 이를 포함하는 직류 컨버터 - Google Patents

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KR20200069586A
KR20200069586A KR1020180156802A KR20180156802A KR20200069586A KR 20200069586 A KR20200069586 A KR 20200069586A KR 1020180156802 A KR1020180156802 A KR 1020180156802A KR 20180156802 A KR20180156802 A KR 20180156802A KR 20200069586 A KR20200069586 A KR 20200069586A
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KR1020180156802A
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염재훈
이상원
김성산
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스포머는, 중족을 갖는 코어 및 중족을 중심으로 수직 방향으로 서로 이격되어 정렬된 제1 군 코일부와 제2 군 코일부를 포함하는 2차 코일부를 포함하되, 상기 제1 군 코일부 및 상기 제2 군 코일부 각각은, 제1 코일 플레이트; 제3 코일 플레이트; 및 수직 방향으로 제1 코일 플레이트와 제3 코일 플레이트 사이에 배치되는 제2 코일 플레이트를 포함하고, 제1 군 코일부의 제1 코일 플레이트와 제2 군 코일부의 제1 코일 플레이트는 서로 대면할 수 있다.

Description

트랜스포머 및 이를 포함하는 직류 컨버터{TRANSFORMER AND DC-DC CONVERTER INCLUDING THE SAME}
본 발명은 인덕터 및 이를 포함하는 직류 컨버터에 관한 것이다.
최근 환경에 대한 지속적인 관심과 규제에 따라 전기 모터를 구비한 친환경 차량의 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 이러한 친환경 차량에서는 전기 모터를 구동하기 위한 고전압 배터리와 전장 부하에 전원을 공급하기 위한 보조 배터리가 함께 구비되는 것이 보통이며, 보조 배터리는 고전압 배터리의 전력을 통해 충전될 수 있다. 보조 배터리의 충전을 위해서는 고전압 배터리의 직류 전원을 보조 배터리의 전압에 해당하는 직류 전원으로 변환할 필요가 있으며, 이를 위헤 직류 컨버터(DC-DC CONVERTER)가 사용될 수 있다.
도 1은 일반적인 직류 컨버터 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 직류 컨버터(10)는 제1 배터리(Batt 1, 20)와 제2 배터리(batt 2, 30) 사이에 배치되며, 구동회로(11), 트랜스포머(12) 및 출력 회로(13)를 포함할 수 있다.
제1 배터리(20)은 직류 전압과 직류 전류를 출력하며, 트랜스포머(12)는 교류 전압과 교류 전류를 변환할 수 있다. 따라서, 구동 회로(11)는 트랜스포머 (12)에 교류 전류가 입력되도록 제1 배터리(20)가 출력하는 직류 전류를 시간에 따라 변화하는 교류 전류로 변환하여 트랜스포머(12)의 1차 코일에 공급할 수 있다. 이를 위하여 구동 회로(11)는 풀 브리지를 구성하는 복수의 구동 스위치를 포함할 수 있으며, 각 구동 스위치는 제어부(40)의 제어에 따라 동작할 수 있다.
트랜스포머(12)는 구동회로(11)로부터 교류 전력을 입력받아 제1 배터리(20)와 제2 배터리(30)의 상대적 전압 차에 대응되도록 승압 또는 강압하여 2차 코일로 변환된 전력을 출력한다. 구체적으로, 트랜스포머(12)는 절연형 전력 변환 장치로 입력단(1차 측)과 출력단(2차측)을 가진다. 각 단은 전류가 흐를 수 있는 전도성 물질로 1차 코일, 2차 코일이 구성되고, 이를 고정하는 보빈과 자속의 통로가 되는 페라이트 코어로 구성되어 있다.
출력 회로(13)는 트랜스포머(12)로부터 출력되는 교류 전류를 직류 전류로 변환하여 제2 배터리(30)로 전달할 수 있다.
출력 회로(13)는 일반적으로 출력 인덕터와 출력 캐패시터를 포함하는 저역 통과 필터(low pass filter)를 포함할 수 있다.
일반적인 차량의 전장 부하는 12볼트 내외의 전압으로 동작하므로 친환경 차량의 제2 배터리(30) 또한 12볼트 배터리로 구성되는 것이 보통이고, 제1 배터리(20)에 해당하는 고전압 배터리는 200볼트 내지 500볼트의 전압을 가진다. 따라서, 차량용 직류 컨버터 등에 적용되는 트랜스포머는 강압폭이 크기 때문에 출력단에 해당하는 2차측 코일에 고전류가 흐르므로, 전류밀도 측면에서 동선보다 단면적이 넓은 동판을 이용한다.
한편, 트랜스포머의 1차측 코일의 턴수와 2차측 코일의 턴수가 이루는 턴비는 직류 컨버터의 입력단과 출력단이 요구하는 전력 비에 대응되므로, 10:1:1 내지 19:1:1의 턴비를 가지게 된다.
그런데, 최근 출시되는 친환경 차량에서는 구동축이 아닌 내연기관의 흡기량을 증대시키는 전동 수퍼차저(electric Supercharger)에 전력을 공급하여 연비를 향상시키려는 움직임이 있다. 이러한 전동 수퍼차저는 46볼트 내지 50볼트의 전압으로 동작하는 것이 보통이다. 따라서, 상술한 일반적인 턴비를 갖는 트랜스포머로를 구비한 직류 컨버터로는 출력단의 요구 전압을 만족하기 어렵다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 소정의 출력 전압을 만족할 수 있는 2차측 코일 구조를 갖는 트랜스포머 및 직류 컨버터를 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 트랜스포머는, 중족을 갖는 코어; 및 상기 중족을 중심으로 수직 방향으로 서로 이격되어 정렬된 제1 군 코일부와 제2 군 코일부를 포함하는 2차 코일부;를 포함하되, 상기 제1 군 코일부 및 상기 제2 군 코일부 각각은, 제1-1 단자와 제1-2 단자를 갖는 제1 코일 플레이트; 제3-1 단자와 제3-2 단자를 갖는 제3 코일 플레이트; 및 상기 수직 방향으로 상기 제1 코일 플레이트와 상기 제3 코일 플레이트 사이에 배치되며, 제2-1 단자 및 제2-2 단자를 갖는 제2 코일 플레이트를 포함하고, 상기 제1-2 단자와 상기 제2-1 단자는 상기 수직 방향으로 적어도 일부가 서로 중첩되며 전기적으로 연결되고, 상기 제2-2 단자와 상기 제3-1 단자는 상기 수직 방향으로 적어도 일부가 중첩되며 전기적으로 연결되며,상기 제1 군 코일부의 상기 제1 코일 플레이트와 상기 제2 군 코일부의 상기 제1 코일 플레이트는 서로 대면할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 군 코일부의 상기 제1-1 단자와, 상기 제2 군 코일부의 상기 제1-1 단자는 접지 터미널을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 군 코일부 및 상기 제2 군 코일부 중 어느 하나의 상기 제1-1 단자는, 상기 제1 군 코일부 및 상기 제2 군 코일부 중 다른 하나의 상기 제2 군 코일부의 상기 제2-2 단자 및 상기 제3-1 단자와 상기 수직 방향으로 정렬될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 군 코일부 및 상기 제2 군 코일부 각각의 상기 제1-2 단자와 상기 제2-1 단자는, 서로 상기 수직 방향으로 정렬될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 군 코일부의 평면 형상은 상기 제2 군 코일부의 평면 형상과 상기 중족을 기준으로 좌우 대칭일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 군 코일부 및 상기 제2 군 코일부 각각의 상기 3-1 단자는, 서로 다른 시그널 터미널과 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 트랜스포머는 상기 중족을 중심으로 권선되는 1차측 코일부를 더 포함하되, 상기 1차측 코일부와 상기 2차측 코일부의 턴비는 X:3:3(여기서, X는 10에서 20 사이의 자연수)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직류 컨버터는, 제1 직류 전력을 입력받아 제1 교류 전력으로 변환하는 구동회로; 상기 제1 교류 전력을 적어도 전압이 상이한 제2 교류 전력으로 변환하는 트랜스포머; 및 상기 제2 교류 전력을 제2 직류 전력으로 출력하되, 적어도 인덕터를 구비하는 출력 회로를 포함하되, 상기 트랜스포머는, 중족을 갖는 코어; 및 상기 중족을 중심으로 수직 방향으로 서로 이격되어 정렬된 제1 군 코일부와 제2 군 코일부를 포함하는 2차 코일부;를 포함하되, 상기 제1 군 코일부 및 상기 제2 군 코일부 각각은, 제1-1 단자와 제1-2 단자를 갖는 제1 코일 플레이트; 제3-1 단자와 제3-2 단자를 갖는 제3 코일 플레이트; 및 상기 수직 방향으로 상기 제1 코일 플레이트와 상기 제3 코일 플레이트 사이에 배치되며, 제2-1 단자 및 제2-2 단자를 갖는 제2 코일 플레이트를 포함하고, 상기 제1-2 단자와 상기 제2-1 단자는 상기 수직 방향으로 적어도 일부가 서로 중첩되며 전기적으로 연결되고, 상기 제2-2 단자와 상기 제3-1 단자는 상기 수직 방향으로 적어도 일부가 중첩되며 전기적으로 연결되며,상기 제1 군 코일부의 상기 제1 코일 플레이트와 상기 제2 군 코일부의 상기 제1 코일 플레이트는 서로 대면할 수 있다.
실시 예에 의한 트랜스포머 및 이를 포함하는 직류 컨버터는 센터탭 구조로 코일의 패턴으로 인해 유효 단면적이 증가하여 표피 효과과 완화되므로 효율이 향상된다.
본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 직류 컨버터 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 트랜스포머의 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 트랜스포머의 분해사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 1군 코일부 구성의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 1군 코일부 구성의 일례를 나타내는 분해 사시도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 1군 코일부의 평면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 1군 코일부를 구성하는 각 코일 플레이트 간의 연결 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 2차 코일부에 포함된 복수의 단자간의 연결 관계 및 정렬 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 트랜스포머의 회로도를 나타낸다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조들이 기판, 각층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 또한, 도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 트랜스포머를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 일 실시예에 따른 트랜스포머의 사시도이고, 도 3은 일 실시예에 따른 트랜스포머의 분해사시도이다.
도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 보빈(110)과, 보빈(110)에 삽입되는 복수의 코일 플레이트(120), 복수의 코일 플레이트(120) 중 적어도 일부를 전기적으로 연결시켜 복수의 코일 플레이트(120)와 함께 2차 코일부를 구성하며 트랜스포머(100)를 외부와 연결시키는 터미널부(T1, T2, T3) 및 보빈(110)의 외측의 적어도 일부를 감싸는 형태로 결합되는 코어부(140)를 포함할 수 있다.
여기서, 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 코어(140)의 중족(CL) 주변으로 권선되되, 1차 코일부를 구성하는 도전선을 더 포함할 수 있으나, 본 명세서의 도면들에서의 도시는 생략되었다. 1차 코일부(미도시)는 강성 도체 금속, 예를 들어 구리 도전선이 수회 감겨진 다중 권선(winding)이거나 플레이트 형상일 수 있다.
2차 코일부(120, T1, T2, T3)는 제1 코일부(미도시)로부터 공급 받은 전원 신호를 변압시켜 출력할 수 있다. 도 2에서는 2차 코일부(120, T1, T2, T3)를 구성함에 있어 총 6매의 코일 플레이트가 수직 방향(예를 들어, z축 방향)으로 적층된 형태로 배치될 수 있다. 각각의 코일 플레이트는 2차 코일부에서 1턴에 해당할 수 있다. 다만, 6 매의 코일 플레이트가 적용되더라도 후술할 제1 터미널부(T1)에 의한 센터 탭 구조로 인해 실제로는 두 개의 3턴 코일이 병렬 연결된 구조(즉, 3:3)를 갖는다. 이는 예시적인 것으로 실시예에 따라 더 많거나 더 적은 코일 플레이트가 적용될 수 있으며, 이러한 경우 2차 코일부의 턴수는 도전성 플레이트의 매수에 비례할 수 있다.
예를 들어, 복수의 코일플레이트(120) 각각은 보빈(110)의 관통홀(TH)을 중심으로 보빈(110)에 삽입될 수 있다.
복수의 코일 플레이트(120) 각각은 터미널부(T1, T2, T3)와의 연결 및 후술할 복수의 단자 부분을 제외하면, 절연재를 통해 서로 전기적으로 절연될 수 있다. 예를 들어, 복수의 코일 플레이트 중 서로 인접한 코일 플레이트 사이에는 절연 필름이나 절연 코팅막 등의 절연재가 배치되어 서로 전기적으로 절연될 수 있다. 절연재은 케톤, 폴리이미드 등의 성분을 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 코일 플레이트(120)는 제1 군 코일부(121) 및 제2 군 코일부(122) 를 포함할 수 있으며, 각 코일부(121, 122)는 수직 방향으로 서로 이격되되, 코어부(140)의 중족(CL)을 중심으로 정렬될 수 있다. 이때, 제1 군 코일부(121)와 제2 군 코일부(122)는 동일한 구성의 코일 플레이트들로 이루어지며, 제1 군 코일부(121)를 복수의 코일 플레이트(120)의 장축 방향(예컨대, y축 방향)과 나란한 방향으로 180도 반전시키면 제2 군 코일부(122)와 동일한 형상이 된다. 따라서, 제1 군 코일부(121)의 평면 형상은 제2 군 코일부(122)의 평면 형상과 코어부(140)의 중족(CL)을 기준으로 좌우 대칭일 수 있다.
또한, 복수의 코일 플레이트(120) 각각은 도전성 금속, 예를 들어, 구리를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 복수의 도전성 플레이트는 알루미늄을 포함할 수 있다. 구리 대신 알루미늄이 적용될 경우, 도전성 플레이트의 두께는 구리 대비 약 60% 더 두꺼울 수 있으나, 반드시 이러한 두께비에 한정되는 것은 아니다.
보빈(110)은 1차 코일부를 구성하는 도전선(미도시), 2차 코일부를 구성하는 복수의 도전성 플레이트(120), 그리고 코어부(140)가 서로 절연되되, 각각(120, 140)의 적어도 일부를 수용하거나 고정시키기에 적합한 형상을 가질 수 있다.
보빈(110)은 절연성 물질, 예를 들어, 수지 물질을 포함할 수 있으며, 성형 방식으로 생산될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 보빈(110)은 복수의 코일 플레이트(120) 중 수직 방향으로 최상층 코일 플레이트의 상면 일부 및 두께방향으로 최하층 코일 플레이트의 하면 일부를 각각 노출시키는 오프닝(OP1, OP2)을 가질 수 있다.
터미널부(T1, T2, T3)의 제1 터미널부(T1)는 접지 터미널(T11), 제1 핀(T12) 및 제2 핀(T13)을 포함할 수 있다. 제1 핀(T12)은 제1 군 코일부(121)와 접지 터미널(T11)을 전기적으로 연결하며, 제2 핀(T13)은 제2 군 코일부(122)와 접지 터미널(T11)을 전기적으로 연결한다. 접지 터미널(T11)은 “T”자형 평면 형상을 가지며, 제1 군 코일부(121)와 제2 군 코일부(122)를 전기적으로 연결시켜, 제1 군 코일부(121)와 제2 군 코일부(122)가 이른 바 센터탭(center tap) 구조로 병렬 연결되도록 한다.
또한, 제2 터미널부(T2)는 제1 시그널 터미널(T21)과, 제1 시그널 터미널(T21)과 제2 군 코일부(122)를 전기적으로 연결시키는 핀(T22)을 포함할 수 있다.
아울러, 제3 터미널부(T3)는 제2 시그널 터미널(T31)과, 제2 시그널 터미널(T31)과 제1 군 코일부(121)를 전기적으로 연결시키는 핀(T32)을 포함할 수 있다.
각각의 접지/시그널 터미널(T11, T21, T31)과 핀(T12, T13, T22, T32), 그리고 제1/2 군 코일부(121, 122)는 솔더링 방식으로 서로 접합될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
자기회로의 성격을 가지는 코어부(140)는 자속의 통로 역할을 할 수 있다. 코어부는 상측에서 결합되는 상부 코어(141)와 하측에서 결합되는 하부 코어(142)를 포함할 수 있다. 두 코어(141, 142)는 서로 상하로 대칭되는 형상일 수도 있고, 비대칭 형상일 수도 있다. 코어부(140)는 자성물질, 예를 들어, 철 또는 페라이트를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 도시된 코어부(140)는 널리 알려진 바와 같은 “E” 형 코어인 바, 형상에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이하에서는 도 4 내지 도 6을 함께 참조하여, 실시예에 따른 제1 군 코일부(121) 및 제2 군 코일부(122)의 구성을 설명한다. 전술한 바와 같이, 제1 군 코일부(121) 및 제2 군 코일부(122)는 트랜스포머(100)를 구성할 때 서로 180도 반전된 배치 상태를 제외하면, 동일한 구성을 갖는 바, 제1 군 코일부(121)를 기준으로 설명하기로 한다.
도 4는 일 실시예에 따른 1군 코일부 구성의 일례를 나타내는 평면도이고, 도 5는 일 실시예에 따른 1군 코일부 구성의 일례를 나타내는 분해 사시도이며, 도 6은 일 실시예에 따른 1군 코일부의 평면도이다.
도 4 내지 도 6을 함께 참조하면, 제1 군 코일부(121)는 제1 코일 플레이트(CP1), 제2 코일 플레이트(CP2) 및 제3 코일 플레이트(CP3)를 포함할 수 있다. 각각의 코일 플레이트(CP1, CP2, CP3)는 한 매의 도전성 플레이트로 구성될 수도 있고, 복수의 동일한 형상을 갖는 도전성 플레이트를 적층된 구성일 수도 있다. 복수의 도전성 플레이트로 하나의 코일 플레이트를 구성할 경우, 단일 도전성 플레이트를 이용한 구성 대비 스킨 이펙트의 경감으로 보다 우수한 효율을 보일 수 있다.
제1 코일 플레이트(CP1)는 제1-1 단자(1-1)와 제1-2 단자(1-2)를 포함하되, 중공(CH)을 중심으로 1턴을 구성하며, “p” 자형 평면 형상을 가질 수 있다.
제2 코일 플레이트(CP2)는 제2-1 단자(2-1)와 제2-2 단자(2-2)를 포함하되, 중공(CH)을 중심으로 1턴을 구성하며, “q” 자형 평면 형상을 가질 수 있으며, 수직 방향으로 제1 코일 플레이트(CP1)와 제3 코일 플레이트(CP3) 사이에 배치될 수 있다.
제3 코일 플레이트(CP3)는 제3-1 단자(3-1)와 제3-2 단자(3-2)를 포함하되, 중공(CH)을 중심으로 1턴을 구성하며, “Q” 자형 평면 형상을 가질 수 있다.
여기서 중공(CH)의 크기 및 형상은 보빈(110)의 관통홀(TH) 및 코어부(140)의 중족(CL)의 단면 형상에 대응될 수 있으며, 각각의 코일 플레이트(CP1, CP2, CP3)는 도 6에 도시된 바와 같이 수직 방향으로 중공(CH)을 중심으로 정렬될 수 있다. 또한, 제1 군 코일부(121)와 제2 군 코일부(122)는 코어부(140)의 중족(CL)을 중심으로 정렬되므로, -Z축 방향으로 2차 코일부를 바라볼 때, 제1 군 코일부(121)와 제2 군 코일부(122)는 각각의 중공(CH)을 중심으로 정렬될 수 있다. 이때, 트랜스포머(100)에서 중공(CH)은 중족(CL)이 관통하게 되는 바, 제1 군 코일부(121)와 제2 군 코일부(122)는 중족(CL)을 중심으로 정렬되는 것으로 볼 수 있다.
아울러, 제1 군 코일부(121)를 구성함에 있어 제1-2 단자(1-2)와 제2-1 단자(2-1)는 수직 방향으로 적어도 일부가 서로 중첩되며 전기적으로 연결되고, 제2-2 단자(2-2)와 제3-1 단자(3-1)는 수직 방향으로 적어도 일부가 중첩되며 전기적으로 연결될 수 있다. 각 단자간의 전기적 연결은 솔더링이나 전도성 테이프 등을 이용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 그에 따라, 제1 군 코일부(121)는 도 7과 같은 연결 관계를 갖는다.
도 7은 일 실시예에 따른 1군 코일부를 구성하는 각 코일 플레이트 간의 연결 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 상술한 단자들간의 연결로 인해, 3개의 코일 플레이트(CP1, CP2, CP3)는 직렬로 총 3턴을 형성하게 되며, 실질적으로 외부와 연결되는 단자는 제1-1 단자(1-1)와 제3-2 단자(3-2) 두 개가 된다. 또한, 제1 군 코일부(121)와 제2 군 코일부(122) 각각은 3턴을 형성하며, 제1 터미널부(T1)를 통한 연결로 센터 탭 구조가 되므로, 2차 코일부의 총 턴수는 3턴에 해당한다.
이하에서는 도 8을 참조하여 2차 코일부(120, T1, T2, T3)의 구조를 보다 상세히 설명한다. 도 8은 일 실시예에 따른 2차 코일부에 포함된 복수의 단자간의 연결 관계 및 정렬 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 전술된 바와 같이 제1 군 코일부(121)와 제2 군 코일부(122)는 Y축을 따라 서로 180도 반전된 형태로 수직 방향(즉, Z축 방향)으로 서로 이격되어 배치된다. 따라서, 제1 군 코일부(121)의 상기 제1 코일 플레이트(CP1)와 제2 군 코일부의 제1 코일 플레이트(CP1)는 서로 대면하게 된다.
또한, 제1 군 코일부(121)와 제2 군 코일부(122)는 수직 방향으로 중공(CH)을 따라 정렬된다.
핀(T12, T13, T22, T32)들과의 연결에 있어서, 제1 군 코일부(121)의 제1-1 단자(1-1)는 제1 핀(T12)과 연결되며, 제2 군 코일부(122)의 제1-1 단자(1-1)는 제2 핀(T13)과 연결된다. 또한, 제1 군 코일부(121)의 제3-2 단자(3-2)는 제3 터미널부(T3)의 핀(T32)과 연결되며, 제2 군 코일부(122)의 제3-2 단자(3-2)는 제2 터미널부(T2)의 핀(T22)과 연결된다.
또한, 제1 군 코일부(121)의 제1-1 단자(1-1)는 제2 군 코일부(122)의 제2-2 단자(2-2) 및 제3-1 단자(3-1)와 수직 방향으로 적어도 일부가 서로 중첩되도록 정렬되고, 제2 군 코일부(122)의 제1-1 단자(1-1)는 제1 군 코일부(121)의 제2-2 단자(2-2) 및 제3-1 단자(3-1)와 수직 방향으로 적어도 일부가 서로 중첩되도록 정렬된다. 또한, 제1 군 코일부(121) 및 제2 군 코일부(122) 각각의 제2-1 단자(2-1) 및 제1-2 단자(1-2)들은 수직 방향으로 적어도 일부가 서로 중첩되도록 정렬될 수 있다.
한편, 각 터미널부(T1, T2, T3)의 핀 길이와 터미널 형상은 실시예에 따른 트랜스포머(100)를 부품으로 갖는 장치 내의 다른 부품들과의 상대적 배치 관계에 따라 다양하게 변경될 수 있음은 당업자에 자명하다.
상술한 구조의 트랜스포머(100)의 구성에 대응되는 회로도를 도 9를 참조하여 설명한다.
도 9는 일 실시예에 따른 트랜스포머의 회로도를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 제1 군 코일부(121), 제2군 코일부(122)와 터미널부(T1, T2, T3)는 2차 코일부를 구성한다. 여기서, 제1 군 코일부(121)와 제2 군 코일부(122)의 제1-1 단자(1-1)가 제1 터미널부(T1)와 연결되어, 제1 군 코일부(121)와 제2 군 코일부(122)는 센터탭 구조로 병렬 연결된다. 전술한 실시예에서 제1 군 코일부(121)와 제2 군 코일부(122) 각각은 3턴을 구성하므로, 2차 코일부의 총 턴수는 3턴(3:3)이 된다. 이때, 1차 코일부(150)의 턴수가 12턴에 해당할 경우, 해당 트랜스포머는 12:3:3의 턴비를 갖게 된다. 따라서, 이러한 트랜스포머를 구비하는 직류 변환기는 입력단 전원의 전압이 200 내지 500볼트일 때, 출력단 전원의 목표 전압인 46볼트 내지 50볼트를 만족시킬 수 있다.
물론, 이러한 12:3:3의 턴비는 예시적인 것으로, 1차 코일부(150)의 턴비는 이와 상이할 수도 있다. 예컨대, 1차 코일부(150)의 턴비를 X라 하고, 트랜스포머의 1차 코일부 대 2차 코일부의 턴비를 X:3:3이라 하면, X는 10 내지 20 사이의 자연수에 해당할 수 있다.
전술한 실시 예 각각에 대한 설명은 서로 내용이 상충되지 않는 한, 다른 실시 예에 대해서도 적용될 수 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 트랜스포머
110: 보빈
120: 복수의 코일 플레이트
121: 제1 군 코일군
122: 제2 군 코일군
140: 코어부

Claims (8)

  1. 중족을 갖는 코어; 및
    상기 중족을 중심으로 수직 방향으로 서로 이격되어 정렬된 제1 군 코일부와 제2 군 코일부를 포함하는 2차 코일부;를 포함하되,
    상기 제1 군 코일부 및 상기 제2 군 코일부 각각은,
    제1-1 단자와 제1-2 단자를 갖는 제1 코일 플레이트;
    제3-1 단자와 제3-2 단자를 갖는 제3 코일 플레이트; 및
    상기 수직 방향으로 상기 제1 코일 플레이트와 상기 제3 코일 플레이트 사이에 배치되며, 제2-1 단자 및 제2-2 단자를 갖는 제2 코일 플레이트를 포함하고,
    상기 제1-2 단자와 상기 제2-1 단자는 상기 수직 방향으로 적어도 일부가 서로 중첩되며 전기적으로 연결되고,
    상기 제2-2 단자와 상기 제3-1 단자는 상기 수직 방향으로 적어도 일부가 중첩되며 전기적으로 연결되며, 상기 제1 군 코일부의 상기 제1 코일 플레이트와 상기 제2 군 코일부의 상기 제1 코일 플레이트는 서로 대면하는 트랜스포머.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 군 코일부의 상기 제1-1 단자와, 상기 제2 군 코일부의 상기 제1-1 단자는 접지 터미널을 통해 서로 전기적으로 연결되는, 트랜스포머.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 군 코일부 및 상기 제2 군 코일부 중 어느 하나의 상기 제1-1 단자는, 상기 제1 군 코일부 및 상기 제2 군 코일부 중 다른 하나의 상기 제2 군 코일부의 상기 제2-2 단자 및 상기 제3-1 단자와 상기 수직 방향으로 정렬되는, 트랜스포머.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 군 코일부 및 상기 제2 군 코일부 각각의 상기 제1-2 단자와 상기 제2-1 단자는, 서로 상기 수직 방향으로 정렬되는, 트랜스포머.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 군 코일부의 평면 형상은 상기 제2 군 코일부의 평면 형상과 상기 중족을 기준으로 좌우 대칭인, 트랜스포머.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 군 코일부 및 상기 제2 군 코일부 각각의 상기 3-1 단자는, 서로 다른 시그널 터미널과 전기적으로 연결되는, 트랜스포머.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 중족을 중심으로 권선되는 1차측 코일부를 더 포함하되,
    상기 1차측 코일부와 상기 2차측 코일부의 턴비는 X:3:3인(여기서, X는 10에서 20 사이의 자연수), 트랜스포머.
  8. 제1 직류 전력을 입력받아 제1 교류 전력으로 변환하는 구동회로;
    상기 제1 교류 전력을 적어도 전압이 상이한 제2 교류 전력으로 변환하는 트랜스포머; 및
    상기 제2 교류 전력을 제2 직류 전력으로 출력하되, 적어도 인덕터를 구비하는 출력 회로를 포함하되,
    상기 트랜스포머는,
    중족을 갖는 코어; 및
    상기 중족을 중심으로 수직 방향으로 서로 이격되어 정렬된 제1 군 코일부와 제2 군 코일부를 포함하는 2차 코일부;를 포함하되,
    상기 제1 군 코일부 및 상기 제2 군 코일부 각각은,
    제1-1 단자와 제1-2 단자를 갖는 제1 코일 플레이트;
    제3-1 단자와 제3-2 단자를 갖는 제3 코일 플레이트; 및
    상기 수직 방향으로 상기 제1 코일 플레이트와 상기 제3 코일 플레이트 사이에 배치되며, 제2-1 단자 및 제2-2 단자를 갖는 제2 코일 플레이트를 포함하고,
    상기 제1-2 단자와 상기 제2-1 단자는 상기 수직 방향으로 적어도 일부가 서로 중첩되며 전기적으로 연결되고,
    상기 제2-2 단자와 상기 제3-1 단자는 상기 수직 방향으로 적어도 일부가 중첩되며 전기적으로 연결되며, 상기 제1 군 코일부의 상기 제1 코일 플레이트와 상기 제2 군 코일부의 상기 제1 코일 플레이트는 서로 대면하는 트랜스포머.
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