KR20220010444A - 트랜스포머 및 이를 포함하는 평판 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20220010444A
KR20220010444A KR1020210092305A KR20210092305A KR20220010444A KR 20220010444 A KR20220010444 A KR 20220010444A KR 1020210092305 A KR1020210092305 A KR 1020210092305A KR 20210092305 A KR20210092305 A KR 20210092305A KR 20220010444 A KR20220010444 A KR 20220010444A
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 일 실시예에 따른 트랜스포머는, 상부 코어 및 하부 코어를 포함하는 코어부; 상기 코어부 내에 일부가 배치된 코일부; 및 상기 코어부와 상기 코일부 사이에 배치된 보빈부;를 포함하고, 상기 코일부는 제1 코일 및 상기 제1 코일의 측면에 적어도 일부가 배치된 제2 코일을 포함하고, 상기 코어부는 제1 외족부, 제2 외족부 및 상기 제1 외족부와 상기 제2 외족부 사이에 배치되는 중족부를 포함하고, 상기 제1 코일과 상기 제2 코일 간 최단 거리는 상기 제1 코일의 최외곽에서 상기 제1 외족부 및 상기 제2 외족부 중 인접한 한 외족부 간 최단 거리의 0.1배 내지 0.3 배일 수 있다.

Description

트랜스포머 및 이를 포함하는 평판 디스플레이 장치{TRANSFORMER AND FLAT PANEL DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 트랜스포머 및 이를 포함하는 평판 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로 전자 장치가 구동하기 위해서는 구동 전원이 필요하고, 이러한 구동 전원을 전자 장치에 공급하기 위해서 전원 공급 장치, 예컨대, 파워 공급 유닛(PSU: Power Supply Unit)이 필수적으로 채용된다.
특히, 평판 TV와 같은 디스플레이 장치에서는 슬림화가 디스플레이 사이즈의 대형화와 함께 요구되고 있기 때문에, 대형화된 디스플레이의 증가된 소비전력을 만족하면서도 두께를 줄여야 하는 과제가 있다.
파워 공급 유닛(PSU)에서는 다른 구성요소 대비 상대적으로 트랜스포머가 큰 부피를 차지하므로, 슬림화를 위해서는 트랜스포머 내에서 두께를 크게 차지하는 요소를 생략하거나 수량 조절 방안이 고려되는 것이 일반적이다. 예컨대, 최근 평판 디스플레이 장치의 파워 공급 유닛을 구성하는 트랜스포머에서는 1차측 코일과 2차측 코일이 권선 및 고정되는 보빈이 생략되거나, 용량이 낮은 슬림 트랜스포머를 복수개 채용하기도 한다.
이러한 PSU에서는 회로의 공진탱크 설계 및 주파수 매칭을 위해 특정 범위의 리키지 인덕턴스(예컨대, 50uH 이상)를 요구한다. 그런데, 일반적인 슬림형 트랜스포머는 1차측 코일과 2차측 코일이 상하로 적층되는 구조를 채용하기 때문에, 상하 적층에 의해 1차측 코일과 2차측 코일이 모두 두께에 기여하여 두께 감소에 한계가 있음은 물론, 리키지 인덕턴스가 현저하게 낮아지는(예컨대, 약 3uH) 문제점이 있다. 리키지 인덕턴스는 회로 내의 스위칭 모드 동작을 위해 반드시 일정 수준 이상 확보될 필요가 있다.
따라서, 더욱 슬림화가 가능하면서 리키지 인덕턴스의 확보가 가능한 트랜스포머 및 이를 이용한 평판 디스플레이 장치가 요구되고 있는 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 더욱 슬림화가 가능하면서 리키지 인덕턴스의 확보가 가능한 슬림형 트랜스포머 및 이를 이용한 평판 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 슬림하면서도 방열 성능이 우수한 슬림형 트랜스포머 및 이를 이용한 평판 디스플레이 장치를 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, 상부 코어 및 하부 코어를 포함하는 코어부; 상기 코어부 내에 일부가 배치된 코일부; 및 상기 코어부와 상기 코일부 사이에 배치된 보빈부;를 포함하고, 상기 코일부는 제1 코일 및 상기 제1 코일의 측면에 적어도 일부가 배치된 제2 코일을 포함하고, 상기 보빈부는, 상기 제1 코일을 수용하는 제1 수용부가 형성된 제1 보빈; 및 상기 제2 코일을 수용하는 제2 수용부가 형성된 제2 보빈을 포함하고, 상기 제1 보빈은 상기 제1 수용부로부터 상기 제2 보빈 방향으로 연장된 제1 연장부를 포함하고, 상기 제2 수용부는 상기 제1 연장부 상에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 하부 코어의 하면으로부터 상기 제1 코일 간 최단 거리와 상기 하부 코어의 하면으로부터 상기 제2 코일 간 최단 거리는 상이할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 외족부와 상기 중족부 사이에 상기 보빈부의 일부를 수용하도록 형성된 제1 공간; 및 상기 제2 외족부와 상기 중족부 사이에 상기 보빈부의 타부를 수용하도록 형성된 제2 공간을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 코일과 상기 제2 코일은 상기 제1 외족부로부터 상기 제2 외족부 방향인 제1 방향으로 적어도 일부가 중첩될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 코일과 상기 제2 코일 간 최단 거리는, 상기 제1 코일의 최외곽에서 상기 제1 외족부 및 상기 제2 외족부 중 인접한 한 외족부 간 최단 거리의 0.1 배 내지 0.3 배일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 공간 및 상기 제2 공간 외부에서 상기 제1 코일과 상기 제2 코일 간 최단 거리인 제1 거리 대비, 상기 제1 공간 또는 상기 제2 공간 내에서 상기 제1 코일과 상기 제2 코일 간 최단 거리인 제2 거리의 비율은 1 내지 1.3일 수 있다.
예를 들어, 상기 하부 코어의 하면으로부터 상기 제1 코일 간 최단 거리는 상기 하부 코어의 하면으로부터 상기 제2 코일 간 최단 거리의 0.3배 내지 0.7배일 수 있다.
예를 들어, 트랜스포머는 상기 제1 공간 내에서 상기 제1 외족부와 상기 보빈부 사이 및 상기 제2 공간 내에서 상기 제2 외족부와 상기 보빈부 사이에 각각 배치되는 절연부를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 보빈은 상면에 배치되는 코일 인출부를 더 포함하고, 상기 제2 보빈은 상기 코일 인출부가 관통하여 상기 코일 인출부를 노출시키는 관통홀을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 보빈은 제1 탑부; 상기 탑부 아래 배치되는 제1 바텀부; 및 상기 탑부와 상기 바텀부 사이에 배치되는 제1 미들부를 포함하고, 상기 제1 연장부는 상기 바텀부에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 보빈은 제2 탑부; 상기 탑부 아래 배치되는 제2 바텀부; 및 상기 제2 탑부와 상기 제2 바텀부 사이에 배치되는 제2 미들부를 포함하고, 상기 제1 보빈은 상기 상기 제2 탑부의 하면과 상기 제2 미들부의 내측면으로 정의되는 리세스에 적어도 일부가 수용될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 연장부는 상기 제2 바텀부의 하면과 대향할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 트랜스포머는, 상부 코어 및 하부 코어를 포함하는 코어부; 상기 코어부 내에 일부가 배치된 코일부; 및 상기 코어부와 상기 코일부 사이에 배치된 보빈부;를 포함하고, 상기 코일부는 제1 코일 및 상기 제1 코일의 측면에 적어도 일부가 배치된 제2 코일을 포함하고, 상기 코어부는 제1 외족부, 제2 외족부 및 상기 제1 외족부와 상기 제2 외족부 사이에 배치되는 중족부를 포함하고, 상기 제1 코일과 상기 제2 코일 간 최단 거리는 상기 제1 코일의 최외곽에서 상기 제1 외족부 및 상기 제2 외족부 중 인접한 한 외족부 간 최단 거리의 0.1배 내지 0.3 배일 수 있다.
예를 들어, 상기 보빈부는 상기 제1 코일을 수용하는 제1 수용부가 형성된 제1 보빈; 및 상기 제2 코일을 수용하는 제2 수용부가 형성된 제2 보빈을 포함하고, 상기 제1 보빈은 상기 제1 수용부로부터 상기 제2 보빈 방향으로 연장된 제1 연장부를 포함하고, 상기 제2 수용부는 상기 제1 연장부 상에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 하부 코어의 하면으로부터 상기 제1 코일 간 최단 거리와 상기 하부 코어의 하면으로부터 상기 제2 코일 간 최단 거리는 상이할 수 있다.
예를 들어, 상기 하부 코어의 하면으로부터 상기 제1 코일 간 최단 거리는 상기 하부 코어의 하면으로부터 상기 제2 코일 간 최단 거리보다 작을 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 보빈은 상기 제2 수용부로부터 상기 제1 보빈 방향으로 연장된 제2 연장부를 포함하고, 상기 제1 수용부는 상기 제2 연장부 아래에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 사이에 상기 제2 수용부의 일부가 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 코어부는, 상기 제1 외족부와 상기 중족부 사이에 상기 보빈부의 일부를 수용하도록 형성된 제1 공간; 및 상기 제2 외족부와 상기 중족부 사이에 상기 보빈부의 타부를 수용하도록 형성된 제2 공간을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 코일과 상기 제2 코일은 상기 제1 외족부로부터 상기 제2 외족부 방향인 제1 방향으로 적어도 일부가 중첩될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 공간 및 상기 제2 공간 외부에서 상기 제1 코일과 상기 제2 코일 간 최단 거리인 제1 거리 대비, 상기 제1 공간 또는 상기 제2 공간 내에서 상기 제1 코일과 상기 제2 코일 간 최단 거리인 제2 거리의 비율은 1 내지 1.3일 수 있다.
예를 들어, 상기 하부 코어의 하면으로부터 상기 제1 코일 간 최단 거리는 상기 하부 코어의 하면으로부터 상기 제2 코일 간 최단 거리의 0.3내지 0.7배일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 공간 내에서 상기 제1 외족부와 상기 보빈부 사이 및 상기 제2 공간 내에서 상기 제2 외족부와 상기 보빈부 사이에 각각 배치되는 절연부를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 보빈은 상면에 배치되는 코일 인출부를 더 포함하고, 상기 제2 보빈은 상기 코일 인출부가 관통하여 상기 코일 인출부를 노출시키는 관통홀을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 보빈은, 제1 탑부; 상기 탑부 아래 배치되는 제1 바텀부; 및 상기 탑부와 상기 바텀부 사이에 배치되는 제1 미들부를 포함하고, 상기 제1 연장부는 상기 바텀부에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 보빈은, 제2 탑부; 상기 탑부 아래 배치되는 제2 바텀부; 및 상기 제2 탑부와 상기 제2 바텀부 사이에 배치되는 제2 미들부를 포함하고, 상기 제1 보빈은, 상기 상기 제2 탑부의 하면과 상기 제2 미들부의 내측면으로 정의되는 리세스에 적어도 일부가 수용될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 연장부는, 상기 제2 바텀부의 하면과 대향할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 평판 디스플레이 장치는 트랜스포머가 배치된 파워 공급 유닛을 포함하되, 상기 트랜스포머는, 상부 코어 및 하부 코어를 포함하는 코어부; 상기 코어부 내에 일부가 배치된 코일부; 및 상기 코어부와 상기 코일부 사이에 배치된 보빈부;를 포함하고, 상기 코일부는 제1 코일 및 상기 제1 코일의 측면에 적어도 일부가 배치된 제2 코일을 포함하고, 상기 코어부는 제1 외족부, 제2 외족부 및 상기 제1 외족부와 상기 제2 외족부 사이에 배치되는 중족부를 포함하고, 상기 제1 코일과 상기 제2 코일 간 최단 거리는 상기 제1 코일의 최외곽에서 상기 제1 외족부 및 상기 제2 외족부 중 인접한 한 외족부 간 최단 거리의 0.1배 내지 0.3 배일 수 있다.
또한, 다른 실시예에 따른 트랜스포머는, 상부 코어 및 하부 코어를 포함하는 코어부; 상기 코어부 내에 일부가 배치된 코일부; 상기 코어부와 상기 코일부 사이에 배치된 보빈부; 및 상기 코일부의 상부 및 외측부의 적어도 일부를 감싸도록 배치되어 상기 코일부를 상기 보빈부에 고정시키고 상기 코어부와 절연시키는 복수의 코일 고정부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 코일부는 제1 코일 및 상기 제1 코일의 측면에 배치된 제2 코일을 포함하고, 상기 코어부는 평면 상에서 제1 방향으로 각각 연장되고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 서로 이격되는 제1 외족부, 제2 외족부 및 상기 제1 외족부와 상기 제2 외족부 사이에 배치되는 중족부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 보빈부는 상기 제1 코일을 상측으로 지지하는 제1 플레이트와, 상기 제1 플레이트의 상면에 배치되며 상기 제1 코일이 외주면을 따라 권선되는 제1 측벽을 포함하는 제1 보빈; 및 상기 제2 코일을 상측으로 지지하는 제2 플레이트와, 상기 제2 플레이트의 상면에 배치되며 상기 제2 코일이 외주면을 따라 권선되는 제2 측벽을 포함하는 제2 보빈을 포함하고, 상기 제1 보빈은 상기 제2 측벽의 내주면으로 정의되는 관통홀 내에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 코일 고정부 중 적어도 일부는 상기 코일부의 상기 상부 및 상기 외측부 중 상기 코어부와 수직 방향으로 중첩되는 부분에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 코일 고정부 중 상기 적어도 일부는 상기 코어부의 제1 외족부와 상기 중족부 사이에 배치된 제1 수용 공간 내에서 상기 제1 방향을 따라 연장되며 상기 제1 코일의 상측과 외측면을 감싸도록 배치되는 제1-1 코일 고정부; 상기 제1 수용 공간 내에서 상기 제1 방향을 따라 연장되며 상기 제2 코일의 상측과 외측면을 감싸도록 배치되는 제2-1 코일 고정부; 상기 코어부의 제2 외족부와 상기 중족부 사이에 배치된 제2 수용 공간 내에서 상기 제1 방향을 따라 연장되며 상기 제1 코일의 상측과 외측면을 감싸도록 배치되는 제1-2 코일 고정부; 및 상기 제2 수용 공간 내에서 상기 제1 방향을 따라 연장되며 상기 제2 코일의 상측과 외측면을 감싸도록 배치되는 제2-2 코일 고정부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 코일 고정부 중 상기 적어도 일부는, 상기 코어부의 제1 외족부와 상기 중족부 사이에 배치된 제1 수용 공간 내에서 상기 제1 방향을 따라 연장되며 상기 제1 코일의 상측, 상기 제2 코일의 상측과 외측면을 감싸도록 배치되는 제3 코일 고정부; 및 상기 코어부의 제2 외족부와 상기 중족부 사이에 배치된 제2 수용 공간 내에서 상기 제1 방향을 따라 연장되며 상기 제1 코일의 상측, 상기 제2 코일의 상측과 외측면을 감싸도록 배치되는 제4 코일 고정부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 코일 고정부 중 상기 적어도 일부는, 상기 제1 방향의 양측으로 상기 코어부 대비 1 내지 10mm가 더 연장될 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 코일 고정부는 유연성을 갖는 절연 테이프를 포함하고, 상기 절연 테이프는 캡톤, 케톤 또는 폴리이미드를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 보빈부의 높이는, 상기 코일부의 높이 대비 100% 내지 140%일 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 코일 고정부 각각의 두께는 상기 제1 플레이트 또는 상기 제2 플레이트의 두께의 90% 이내일 수 있다.
아울러, 다른 실시예에 따른 평판 디스플레이 장치는 트랜스포머가 배치된 파워 공급 유닛을 포함하되, 상기 트랜스포머는, 상부 코어 및 하부 코어를 포함하는 코어부; 상기 코어부 내에 일부가 배치된 코일부; 상기 코어부와 상기 코일부 사이에 배치된 보빈부; 및 상기 코일부의 상부 및 외측부의 적어도 일부를 감싸도록 배치되어 상기 코일부를 상기 보빈부에 고정시키고 상기 코어부와 절연시키는 복수의 코일 고정부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의한 트랜스포머 및 이를 포함하는 평판 디스플레이 장치는 1차측 코일과 2차측 코일의 이격 거리를 제어함으로써 리키지 인덕턴스가 확보된다.
또한, 제1 보빈과 제2 보빈의 결합 구조로 인해 1차 코일과 코어 간의 절연거리가 확보되어 리키지 인덕턴스를 확보할 수 있다.
또한, 다른 실시 예에 의한 트랜스포머 및 이를 포함하는 평판 디스플레이 장치는 보빈부의 상부가 박막형의 코일 고정부로 대체되어 상부 플레이트를 갖는 일반적인 보빈 대비 슬림화가 가능하다.
아울러, 보빈부의 상측으로 코일 고정부가 배치되지 않은 부분을 통한 방열이 용이함은 물론, 코일 고정부가 배치된 부분이라 하여도 상부 플레이트를 갖는 일반적인 보빈 대비 방열에 유리하다.
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 1a는 일 실시예에 따른 트랜스포머의 사시도이다.
도 1b는 일 실시예에 따른 트랜스포머의 평면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 트랜스포머의 분해 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 보빈부의 분해 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 트랜스포IZ머를 도 1b의 B-B' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 5a는 일 실시예에 따른 트랜스포머를 도 1b의 A-A' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 5b는 도 5a의 'C' 부분을 확대한 도면이다.
도 6은 전자 제품의 전원부 회로 구성의 일례를 나타낸다.
도 7은 일 실시예에 따른 트랜스포머의 권선 이격비에 따른 리키지 인덕턴스 비율을 나타낸다.
도 8은 일 실시예의 다른 양상에 따른 트랜스포머의 단면도이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 사시도이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 분해 사시도이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 트랜스포머에서 코어를 제외한 상태를 도시한 사시도이다.
도 12는 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 평면도이다.
도 13은 다른 실시예에 따른 트랜스포머를 도 12의 D-D' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 14는 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 조립 공정의 일례를 나타낸다.
도 15는 다른 실시예의 다른 양상에 따른 트랜스포머의 조립 공정의 일례를 나타낸다.
도 16은 다른 실시예의 다른 양상에 따른 트랜스포머의 단면도이다.
도 17은 비교례에 따른 트랜스포머의 단면도이다.
도 18은 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 비교례 대비 발열 시험 결과를 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 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 실시 예는 데카르트 좌표계를 이용하여 설명되지만, 다른 좌표계를 이용하여 설명될 수 있음은 물론이다. 데카르트 좌표계에서, 각 도면에 도시된 x축과, y축과, z축은 서로 직교하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. x축과, y축과, z축은 서로 교차할 수도 있다.
아울러, 실시예와 관련된 트랜스포머가 디스플레이 장치에 실장됨을 고려할 때, 디스플레이 장치의 슬림화에 기여하기 위한 트랜스포머의 두께(수직 높이)는 14mm 이하, 바람직하게는 12mm이하, 더 바람직하게는 10mm 이하일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 트랜스포머를 상세히 설명하기로 한다.
도 1a는 일 실시예에 따른 트랜스포머의 사시도를, 도 1b는 일 실시예에 따른 트랜스포머의 평면도를 나타낸다. 또한, 도 2는 일 실시예에 따른 트랜스포머의 분해 사시도이다. 아울러, 도 3은 일 실시예에 따른 보빈부의 분해 사시도이다.
도 1a 내지 도 3을 함께 참조하면, 일 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 코어부(110), 보빈부(120, 130) 및 터미널부(TM1, TM2)를 포함할 수 있다. 이하, 각 구성 요소를 상세히 설명한다.
코어부(111, 112)는 자기회로의 성격을 가져 자속의 통로 역할을 할 수 있다. 코어부(111, 112)는 상측에서 결합되는 상부 코어(111)와 하측에서 결합되는 하부 코어(112)를 포함할 수 있다. 두 코어(111, 112)는 서로 상하로 대칭되는 형상일 수도 있고, 비대칭 형상일 수도 있다. 다만, 이하의 기재에서는 설명의 편의를 위하여 상하로 대칭되는 형상인 것으로 가정한다.
상부 코어(111)와 하부 코어(112) 각각은 평판 형태의 바디부 및 바디부로부터 두께방향(즉, Z축 방향)으로 돌출되며 소정의 방향을 따라 연장된 복수의 레그부(OL1-1, OL1-2, OL2-1, OL2-2, CL1, CL2)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상부 코어(111)의 복수의 레그부(OL1-1, OL1-2, CL1)는 평면 상에서 일 축(여기서는 Y축) 방향을 따라 연장되며 타 축(여기서는 X축) 방향을 따라 서로 이격되어 배치된 두 개의 외족(OL1-1, OL1-2)과, 두 개의 외족(OL1-1, OL1-2) 사이에 배치된 한 개의 중족(CL1)을 포함할 수 있다.
상부 코어(111)와 하부 코어(112)가 상하로 결합될 때, 상부 코어(111)의 외족(OL1-1, OL1-2)과 중족(CL1) 각각은, 하부 코어(112)의 서로 대응되는 외족(OL2-1, OL2-2)이나 중족(CL2)과 대향하게 된다. 서로 대향하는 일측 외족 쌍(OL1-1, OL2-1)은 제1 외족부, 타측 외족 쌍(OL1-2, OL2-2)은 제2 외족부, 중족쌍(CL1, CL2)은 중족부가 각각 칭할 수 있다.
서로 대향하는 외족쌍이나 중족쌍 중 적어도 일부의 사이에는 소정 거리(예컨대, 10 내지 200um이나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다)의 갭(gap)이 형성될 수 있다. 한 중족쌍과 두 외족쌍 각각의 갭 크기를 조절함에 따라 코어부(110)의 인덕턴스가 제어될 수 있으며, 갭의 개수에 따라 발열이 제어될 수 있다.
또한, 코어부(110)는 자성물질, 예를 들어, 철 또는 페라이트를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
코어부(110)는 보빈부(120, 130)의 외측 일부를 감싸게 되므로, 보빈부(120, 130)에 수용되는 1차측 코일(미도시)과 2차측 코일(미도시)의 일부가 코어부(110) 내에 배치되는 것으로 볼 수 있다.
보빈부(120, 130)는 제1 보빈(120)과 제2 보빈(130)을 포함할 수 있다.
제1 보빈(120)과 제2 보빈(130)은 각각 제1 관통홀(TH1)과 제2 관통홀(TH2)을 가지며, 코어부(110)의 중족부(CL1, CL2)가 제1 관통홀(TH1)과 제2 관통홀(TH2)을 관통하도록 정렬될 수 있다.
제1 보빈(120)은 제2 보빈(130) 내에 적어도 일부가 수용될 수 있으며, 제1 탑부(121), 제1 미들부(123) 및 제1 바텀부(122)를 포함할 수 있다.
제1 탑부(121)와 제1 바텀부(122)는 각각 모서리가 둥근 사각형 평면형상을 가질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제1 바텀부(122)는 제1 탑부(121) 대비 레그부의 이격 방향(즉, X축 방향)을 따라 외측으로 연장된 평면 형상을 가질 수 있다.
제1 미들부(123)는 수직 방향으로 제1 탑부(121)와 제1 바텀부(122) 사이에 배치되며, 1차측 코일을 구성하는 도전선(미도시)과 중족부 사이를 절연시킬 수 있다. 제1 탑부(121)의 하면, 제1 미들부(122)의 외측면 및 제1 바텀부의 상면 일부로 정의되는 공간은 1차측 코일 구성하는 도전선을 수용하는 수용 공간으로 기능할 수 있다.
제2 보빈(130)은 제2 탑부(131), 제2 미들부(133), 제2 바텀부(132) 및 기판 지지부(CBS1, CBS2)를 포함할 수 있다.
제2 미들부(133)는 수직 방향으로 제2 탑부(131)와 제2 바텀부(132) 사이에 배치되며, 2차측 코일을 구성하는 도전선(미도시)과 1차측 코일을 구성하는 도전선(미도시) 사이를 절연시킬 수 있다. 제2 탑부(131)의 하면 일부, 제2 미들부(132)의 외측면 및 제2 바텀부의 상면 일부로 정의되는 공간은 2차측 코일 구성하는 도전선을 수용하는 수용 공간으로 기능할 수 있다.
또한, 제2 바텀부(132)의 장축 방향으로 서로 이격된 기판 지지부(CBS1, CBS2)는 PSU와 같은 장치의 회로 기판(미도시) 상에 실장될 때 트랜스포머(100)를 지지하는 기능을 수행할 수 있다.
제2 탑부(132)의 장축 방향 양측단에는 터미널부(TM1, TM2)가 배치될 수 있다. 터미널부(TM1, TM2)는 트랜스포머(100)를 파워 공급 유닛(PSU)의 기판(미도시)에 고정시키는 기능 및 트랜스포머(100)의 1차측 코일 및 2차측 코일(미도시)과 파워 공급 유닛(PSU)의 기판(미도시)의 전기적 연결 통로 기능을 수행할 수 있다.
보다 상세히, 제1 터미널부(TM1)는 서로 이격된 복수의 핀을 포함할 수 있으며, 복수의 핀 중 적어도 일부에는 1차측 코일을 구성하는 도전선의 양단 중 어느 하나가 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 터미널부(TM2)는 서로 이격된 복수의 핀을 포함할 수 있으며, 복수의 핀 중 적어도 일부에는 2차측 코일을 구성하는 도전선의 양단 중 어느 하나가 전기적으로 연결될 수 있다.
트랜스포머(100)를 구성할 때, 제1 보빈(120)의 적어도 일부는 제2 보빈(130)의 제2 탑부(131) 하면과 제2 미들부(133) 내측면으로 정의되는 리세스(RC)에 수용될 수 있다. 또한, 제1 보빈(120)과 제2 보빈(130)이 결합된 상태에서, 제1 탑부(121)의 상면은 제2 탑부(131)의 하면과 대향하게 되고, 제1 바텀부(122)의 상면 중 수직방향으로 제1 탑부(121)와 중첩되지 않는 부분(즉, 외측으로 연장된 부분)은 제2 바텀부(132)의 하면과 대향하게 된다. 아울러, 또한, 제1 탑부(121)의 코일 인출부(124)는 결합 상태에서 제2 탑부(131)의 제3 관통홀(TH3)을 관통하여 상부로 노출될 수 있다. 코일 인출부(124)는 1차측 코일을 구성하는 도전선의 양단이 제2 탑부(131) 상면으로의 인출 및 고정을 용이하게 하여, 바로 제1 터미널부(TM1)로 연결을 가능하게 한다.
상술한 보빈부(120, 130)의 결합 구조로 인한 1차측 코일과 2차측 코일 각각의 수용 상태를 도 4 내지 도 5b를 참조하여 설명한다.
도 4는 일 실시예에 따른 트랜스포머를 도 1b의 B-B' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 코어부(110)와 코일부(140, 150) 사이에 보빈부(120, 130)가 배치된다.
보다 상세히, 코일부(140, 150)와 보빈부(120, 130)는 코어부(110) 내의 제1 공간(SP1)과 제2 공간(SP2)에 걸쳐 일부가 배치된다. 제1 공간(SP1)과 제2 공간(SP2)은 각각 중족부(CL1, CL2)를 사이에 두고 레그부가 서로 이격되는 방향(즉, X축 방향)을 따라 이격되고, 사격형 단면 형상이 Y축 방향을 따라 연장되는 형태를 가질 수 있다. 또한, 제1 공간(SP1)은 코어부(110)의 중족부(CL1, CL2)와 일측 외족부(OL1-1, OL2-1) 사이에 위치하며, 제2 공간(SP2)은 중족부(CL1, CL2)와 타측 외족부(OL1-2, OL2-2) 사이에 위치할 수 있다.
제1 보빈(120)은 1차측 코일(140)을 수용하는 제1 수용부(RP1)와, 제1 수용부(RP1)에서 제2 보빈(130) 방향으로 연장된 제1 연장부(EP1)를 가질 수 있다. 즉, 제1 수용부(RP1)는 제1 탑부(121), 제1 미들부(123) 및 제1 바텀부(122)에서 제1 연장부(EP1)를 제외한 부분에 해당할 수 있다.
제2 보빈(130)은 2차측 코일(150)을 수용하는 제2 수용부(RP2)와, 제2 수용부(RP2)에서 제1 보빈(120) 방향으로 연장된 제2 연장부(EP2)를 가질 수 있다. 즉, 제2 수용부(RP2)는 제2 탑부(131)에서 제2 연장부(EP2)를 제외한 부분, 제2 미들부(133) 및 제2 바텀부(132)를 포함할 수 있다.
또한, 제2 수용부(RP2)는 제1 연장부(EP1) 상에 배치되며, 제1 수용부(RP1)는 제2 연장부(EP2) 아래에 배치된다. 이로 인해, 하부 코어(112)의 하면으로부터 1차측 코일(140)까지의 최단 거리(h1)는 하부 코어(112)의 하면으로부터 2차측 코일(150)까지의 최단 거리(h2)와 상이하게 된다. 즉, 하부 코어(112)의 하면으로부터 1차측 코일(140)까지의 최단 거리(h1)는 하부 코어(112)의 하면으로부터 2차측 코일(150)까지의 최단 거리(h2)보다 작게 된다. 예를 들어, 하부 코어(112)의 하면으로부터 1차측 코일(140) 간 최단 거리(h1)는 하부 코어(112)의 하면으로부터 2차측 코일(150) 간 최단 거리(h2)의 0.3배 내지 0.7배일 수 있다.
아울러, 상술한 보빈부(120, 130)의 결합 구조로 인해, 1차측 코일(140)과 2차측 코일(150)은 일측 외족부에서 타측 외족부 방향으로 일부만 중첩되고 나머지 일부는 중첩되지 않게 된다. 수직 방향으로, 1차측 코일(140)과 2차측 코일(150)은 서로 중첩되지 않을 수 있다.
1차측 코일(140)의 측면에는 2차측 코일(150)의 적어도 일부가 배치되며, 수평 방향으로 1차측 코일(140)과 2차측 코일(150) 사이에는 제2 수용부(RP2)의 일부, 즉, 제2 미들부(133)가 배치된다.
1차측 코일(140)과 2차측 코일(150) 각각은 강성 도체 금속, 예를 들어 구리 도전선이 수회 감겨진 다중 권선(winding)일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 2차측 코일(150)을 구성하는 도전선의 두께는 1차측 코일(140)을 구성하는 도전선의 두께 대비 50% 내지 150%일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 보빈부(120, 130)와 양측 외족 사이에는 절연부(161, 162)가 각각 배치될 수 있다. 절연부(161, 162)는 제2 수용부(RP2) 상면에서 외측으로 연장된 후 절곡되어 다시 제2 수용부(RP2)와 제1 연장부(EP1)의 외측을 감싸도록 연장되고, 다시 제1 연장부(EP1)의 하면으로 절곡되어 연장될 수 있다. 이를 통해, 2차측 코일(150)과 1차측 코일(140) 모두가 코어부(110)의 외족부로부터 절연될 수 있다. 절연부(161, 162)는 절연성이 우수한 케톤, 폴리이미드 등의 성분을 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 구조를 가짐으로 인해, 1차측 코일(140)의 코어부(110)에 대한 절연 거리가 크게 증가될 수 있다. 예컨대, 1차측 코일(140) 상측으로의 제1 절연 거리(PATH1)는 제2 연장부(EP2)가 없었다면 상부 보빈의 하면에 바로 도달하게 되나, 제2 연장부(EP2)가 있음으로 인해 적어도 제2 연장부의 x축 방향 길이만큼 연장된다. 또한, 1차측 코일(140) 하측으로의 제2 절연 거리(PATH2)는 제1 연장부(EP1)의 x축 방향 길이 및 동일 방향으로 절연부(161, 162)의 길이만큼 연장되는 효과를 얻을 수 있게 된다.
또한, 단순히 1차측 코일과 2차측 코일 간의 1차측 코일(140)과 2차측 코일(150)간 최단 거리(β)에 의해 획보되는 리키지 인덕턴스와 함께, 제1 수용부(RP1)와 제2 수용부(RP2)가 수평 방향으로 어긋남에 의해 추가적인 리키지 인덕턴스가 확보될 수 있다.
이하에서는 도 5a 및 도 5b를 참조하여, 코어부(110)에 의해 감싸지지 않는 부분의 단면을 살펴본다.
도 5a는 일 실시예에 따른 트랜스포머를 도 1b의 A-A' 선을 따라 절개한 단면도이고, 도 5b는 도 5a의 'C' 부분을 확대한 도면이다.
도 5a 및 도 5b를 함께 참조하면, 보빈부(120, 130)가 코어부(110)에 의해 감싸지지 않는 부분에는 제1 보빈(120)에서 제1 연장부(EP1)가 배치되지 않을 수 있다. 또한, 보빈부(120, 130)가 코어부(110)에 의해 감싸지지 않는 부분, 즉, 제1 공간(SP1)과 제2 공간(SP2)의 외부에서 1차측 코일부(140)와 2차측 코일부(150) 간의 최단 거리(α)는, 보빈부(120, 130)가 코어부(110)에 의해 감싸지는 부분에서 1차측 코일부(140)와 2차측 코일부(150) 간의 최단 거리(β)와 같을 수도 있고, 상이할 수 있다.
바람직하게, 최단 거리 비율 (β/α)은 1 내지 1.3일 수 있다. 최단 거리 비율 (β/α) 1 미만일 경우, 전체적인 트랜스포머(100)의 사이즈 증대를 야기하며, 리키지 인덕턴스 변화 크지 않다. 반대로, 최단 거리 비율 (β/α)이 1.3을 초과할 경우, 트랜스포머(100)의 에너지 변환 효율이 떨어지게 된다. 다만, 이러한 범위는 도 1b의 A-A' 절개선과 B-B' 절개선이 평면 상에서 중족부 중앙에서 교차할 때 해당하는 것으로, 최단 거리 비율 (β/α)은 제1 미들부(123)와 제2 미들부(133)의 권선 방향으로의 곡률 반경에 따라 상이할 수 있다.
이하에서는 도 6을 참조하여 실시예에 따른 트랜스포머(100)를 트랜스포머(100)가 실장될 수 있는 회로 구성과 함께 설명한다.
도 6은 전자 제품의 전원부 회로 구성의 일례를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 구형파 발생부(210), 공진부(220) 및 정류부(230)를 포함하는 전자 제품, 예컨대, 평판형 TV의 전원부(즉, PSU) 회로 구성이 도시된다. 평판형 TV는 일반적으로 노멀 모드 외에 저전력 모드 등 다른 동작 모드들을 지원하며, 동작 모드마다 고효율이 요구되므로 LLC 공진 컨버터 형태로 공진부(220)가 구현된다. LLC 공진 컨버터는 제1 인덕터(Lr, 221), 제2 인덕터(Lm, 222)와 캐패시터(Cr, 223)를 포함하는데, 제2 인덕터(222)의 인덕턴스(Lm)가 회로를 동작시키는 인덕턴스로 볼 수 있다. PSU의 동작 주파수에 따라 공진 주파수는 달라지게 되며, 동작 주파수를 결정하는 요인으로는 제1 인덕터(221)의 인덕턴스(Lr)와 캐패시터(223)의 캐패시턴스(Cr)를 들 수 있다. 제1 인덕터(221)의 인덕턴스(Lr)와 캐패시터(223)의 캐패시턴스(Cr)가 적절한 값으로 매칭되지 않을 경우 전체 회로의 효율이 떨어지거나, 정상동작이 불가한 상황이 발생한다.
실시예에 따른 트랜스포머(100)와 같은 리키지 인덕턴스 일체형 트랜스포머의 인덕턴스(L) 값은 공진부(220)에서 Lm에 해당하며, 리키지 인덕턴스(Lk) 값은 Lr에 해당한다.
일반적인 평판형 TV의 PSU에서 요구되는 Lk/Lm 비율은 10 내지 20% 수준이나, 종래의 트랜스포머는 Lk 값이 너무 낮아 이를 만족시키기 어려웠다.
보다 상세히, 트랜스포머의 리키지 인덕턴스는 아래 수학식 1과 같이 구할 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1에서 Lk는 리키지 인덕턴스를, k는 결합 계수를, Lm은 트랜스포머의 인덕턴스를 각각 나타낸다. 여기서, 결합 계수(k)는 실험에 의해 구해질 수 있는데, 일례로 아래 수학식 2와 같이 구해질 수 있다.
Figure pat00002
수학식 2에서 X는 권선 이격비로, 2차측 코일이 권선 가능한 공간(이하, 편의상 "권선 공간"이라 칭함)을 정의하는 1차측 코일 최외곽과 인접한 외족부 사이의 최단 거리 대비 1차측 코일과 2차측 코일의 이격 거리를 의미한다.
보다 상세히, 제1 보빈(120)과 제2 보빈(130)이 모두 존재할 때, 1차측 코일(140)과 2차측 코일(150)의 최단 거리(즉, 도 4의 β)는 1차측 코일(140)의 최외곽과 2차측 코일(150)의 최내곽 사이의 거리에 해당한다. 또한, 제1 보빈(120)만 존재한다고 가정했을 때, 2차측 코일(150)이 존재할 수 있는 권선 공간 내에서 1차측 코일(140)과 이룰 수 있는 거리의 최대 값은 1차측 코일(140)의 최외곽에서 인접한 외족부까지의 최단 거리(즉, 도 4의 d1)가 된다.
트랜스포머의 리키지 인덕턴스는 결합 계수에 따라 변화하며, 결합 계수는 특히 코어부(110) 내부에서 1차측 코일(140)과 2차측 코일(150) 간의 최단 거리에 영향을 받는다.
그런데, 1차측 코일(140)과 2차측 코일(150) 간의 최단 거리(β)는 2차측 코일(150)의 최내곽이 권선 공간 내에서의 어디에 위치하는지에 따라 결정되며, 최단 거리(β)의 증대만을 고려한다면 권선 공간이 고정될 때 2차측 코일(150)의 턴수가 제한되며, 권선 공간이 커지려면 코어부(110)의 크기가 커져야 하므로 권선 공간의 확장 관점에서 접근하기도 어렵다.
따라서, 본 실시예에서는 1차측 코일(140)의 최외곽에서 인접한 외족부까지의 최단 거리(d2) 대비 1차측 코일(140)과 2차측 코일(150) 간의 최단 거리(β)의 비율, 즉, 권선 이격비(gap ratio)를 제어하여 리키지 인덕턴스를 확보한다.
도 7과 아래 표 1은 실험에 따른 1차측 코일(140)과 2차측 코일(150) 간의 최단 거리(β)와 권선 이격비에 따른 리키지 인덕턴스의 변화를 나타낸다. 실험에서 1차측 코일(140)은 0.1Ψ * 40 가닥의 2층 권선으로 0.75mm 두께를 갖는 도전선이 사용되었으며, 2차측 코일(150)은 0.08Ψ * 210 가닥으로 1.4mm 두께를 갖는 도전선이 사용되었다.
β[mm] β/d1 L m [uH] L L [uH] L L /L m
1.3 6.80% 299 35.5 11.90%
2.9 15.30% 299 50.3 16.80%
5.7 30.00% 299 59.9 20.00%
8.4 44.20% 299 67 22.40%
도 7에서 가로축은 권선 이격비(gap ratio)를, 세로축은 트랜스포머(100)의 자체 인덕턴스(Lm) 대비 리키지 인덕턴스(LL)의 비율(LL ratio)을 각각 나타낸다. 도 7과 표 1을 참조하면, 갭 비율이 커질수록 트랜스포머(100)의 자체 인덕턴스(Lm) 대비 리키지 인덕턴스(LL)의 비율이 로그함수 형태(예컨대, 0.997 근접도로 y=0.0556ln(x)+0.2693와 같이 모델링 가능)로 증가함을 알 수 있다.
다만, 1차측 코일(140)과 2차측 코일(150)간 최단 거리(β)는, d1 의 0.1배 내지 0.3배인 것이 바람직하다. 이는 비율이 0.1배 미만이면 트랜스포머가 실장되는 회로(예컨대, PSU) 보드의 LLC 매칭이 어긋나 동작 주파수가 상승하여 보드 제어가 불가한 문제를 야기할 수 있으며, 0.3배를 초과하면 트랜스포머(100)의 효율이 저하되고 보드 상에서 발진을 야기할 수 있기 때문이다. 다만 이는 일반적인 PSU를 가정한 예시적인 것으로 실장 회로에 따라 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
결국, 수학식 1과 수학식 2를 참조하면 리키지 인덕턴스는 결합 계수(k)의 영향을 받으며, 결합 계수는 1차측 코일과 2차측 코일간의 거리와 중첩 면적에 영향을 받게 된다. 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 리키지 인덕턴스의 증대를 위해 1차측 코일과 2차측 코일의 이격 거리를 제어하여 결합 계수를 낮추며, 1차측 코일의 수용 공간과 2차측 코일의 수용 공간을 수평 방향으로 어긋나게 함으로써 리키지 인덕턴스를 추가로 확보하였다.
따라서, 실시예에 따른 트랜스포머는 전술한 보빈부 결합 구조로 인해 슬림하면서도 높은 Lk 값을 확보할 수 있기 때문에 평판형 TV의 전원부를 구성함에 있어 적합하다.
지금까지 설명한 일 실시예에 따른 트랜스포머(100)는 보빈부(120, 130)의 결합 구조로 인해 적어도 코어부(110)에 의해 감싸지는 부분에서는 제2 수용부(RP2)가 제1 연장부(EP1) 위에 배치되고, 제1 수용부(RP1)가 제2 연장부(EP2) 아래에 배치되어 제1 수용부(RP1)와 제2 수용부(RP2)가 수평 방향으로 적어도 일부가 중첩되지 않았다. 그러나, 일 실시예의 다른 양상에 의하면, 1차측 코일(140)이 수용되는 공간과 2차측 코일(150)이 수용되는 공간이 평행할 수도 있다. 이를 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8은 일 실시예의 다른 양상에 따른 트랜스포머의 단면도이다.
도 8에서는 트랜스포머(100')에서 1차측 코일(140), 2차측 코일(150), 제1 보빈(120') 및 제2 보빈(130')이 코어부(110)에 의해 감싸지는 부분의 단면도가 도시된다. 또한, 도 8에서는 간명한 이해를 돕기 위해 절연부(161, 162)의 도시가 생략되었으나, 다른 양상에 따른 트랜스포머(100')도 절연부(161, 162)를 포함할 수 있음은 물론이다.
제1 보빈(120')은 1차측 코일(140)을 수용하는 제1 수용공간(RS1)을 제공하고, 제2 보빈(130')은 2차측 코일(150)을 수용하는 제2 수용공간(RS2)을 제공한다.
제2 보빈(130')은 중족부(CL1, CL2)에서 제1 외족부(OL1-1, OL1-2) 사이 및 중족부(CL1, CL2)에서 제2 외족(OL2-1, OL2-2) 사이에서 제1 보빈(120')의 외측에 배치될 수 있다.
또한, 제1 수용공간(RS1)과 제2 수용공간(RS2)은 코어부(110)의 제1 외족부(OL1-1, OL1-2)에서 제2 외족부(OL2-1, OL2-2) 방향으로 적어도 일부가 중첩될 수 있다. 예를 들어, 제1 수용공간(RS1)과 제2 수용공간(RS2)은 평행할 수도 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
수용 공간(RS1, RS2)의 중첩에 따라, 1차측 코일(140)과 2차측 코일(150)도 제1 외족부(OL1-1, OL1-2)에서 제2 외족부(OL2-1, OL2-2) 방향으로 적어도 일부가 중첩될 수 있다.
바람직하게, 다른 양상에 따른 트랜스포머(100')에서도 권선 이격비, 즉, 1차측 코일(140)의 최외곽에서 인접한 외족부까지의 최단 거리(d2) 대비 1차측 코일(140)과 2차측 코일(150) 간의 최단 거리(β')의 비율(β'/d2)는 0.1 내지 0.3일 수 있다.
또한, 일 실시예의 트랜스포머(100)와 유사하게, 다른 다른 양상에 따른 트랜스포머(100')에서도 보빈부(120', 130')가 코어부(110)에 의해 감싸지지 않는 부분에서 1차측 코일부(140)와 2차측 코일부(150) 간의 최단 거리는, 보빈부(120', 130')가 코어부(110)에 의해 감싸지는 부분에서 1차측 코일부(140)와 2차측 코일부(150) 간의 최단 거리(β')와 같을 수도 있고, 상이할 수 있다. 바람직하게, 최단 거리 비율 (β/α)은 1 내지 1.3일 수 있다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 다른 실시예들에 따른 트랜스포머(300, 300')를 상세히 설명하기로 한다.
도 9는 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 사시도이고, 도 10은 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 분해 사시도이다.
도 9 및 도 10을 함께 참조하면, 다른 실시예에 따른 트랜스포머(300)는 코어부(310), 보빈부(320, 330), 제1 코일(340), 제2 코일(350), 제1 코일 고정부(361, 362, 363, 364) 및 제2 코일 고정부(371, 372, 373, 374)를 포함할 수 있다. 이하, 각 구성 요소를 상세히 설명한다.
코어부(311, 312)는 일 실시예에서 전술한 코어부(111, 112)의 구성과 유사하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
다른 실시예에 따른 코어부(311, 312)는 상부 코어(311)와 하부 코어(312)가 상하로 결합될 때, 제1 외족부와 중족부 사이에는 제1 수용공간이 배치되고, 제2 외족부와 중족부 사이에는 제2 수용공간이 배치될 수 있다.
보빈부(320, 330)는 제1 보빈(320)과 제2 보빈(330)을 포함할 수 있다.
제1 보빈(320)과 제2 보빈(330)은 각각 제1 관통홀(TH1)과 제2 관통홀(TH2)을 가지며, 코어부(310)의 중족부(CL1, CL2)는 제1 관통홀(TH1)을 관통하고, 제1 보빈(120)은 제2 관통홀(TH2) 내에 수용되도록 정렬될 수 있다.
제1 보빈(320)과 제2 보빈(330) 각각은 평면 상에서 중족부와 외족부 각각이 연장되는 방향(즉, Y축 방향)을 따라 연장되는 장축을 가지며, 평면 상에서 중족부와 외족부가 서로 이격되는 방향(즉, X축 방향)으로 연장되는 단축을 가질 수 있다.
제1 보빈(320)은 제1 측벽(321)과 제1 측벽(321)의 하단에 배치되는 제1 플레이트(322)를 포함할 수 있다.
제1 측벽(321)은 모서리가 둥근 사각형 평면 형상을, 제1 플레이트(322)는 모서리가 둥근 사각 고리형 평면 형상을 각각 가질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 측벽(321)은 중족부(CL1, CL2)와 제1 코일(340)을 절연시킬 수 있다. 또한, 제1 측벽(321)의 내주면은 제1 관통홀(TH1)을 정의하며, 외주면을 따라 제1 코일(340)이 권선될 수 있다.
제1 플레이트(322)는 하부 코어(322)와 제1 코일(340)을 절연시킬 수 있으며, 제1 코일(340)을 상측으로 지지할 수 있다.
제2 보빈(330)은 제2 측벽(131)과 제2 측벽(131)의 하단에 배치되는 제2 플레이트(132)를 포함할 수 있다.
제2 측벽(331)은 모서리가 둥근 사각형 평면 형상을, 제2 플레이트(332)는 모서리가 둥근 사각 고리형 평면 형상을 각각 가질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 측벽(331)은 제1 코일(340)과 제2 코일(350)을 절연시킬 수 있다. 또한, 제2 측벽(331)의 내주면은 제2 관통홀(TH2)을 정의하며, 외주면을 따라 제2 코일(350)이 권선될 수 있다.
제2 플레이트(332)는 하부 코어(322)와 제2 코일(350)을 절연시킬 수 있으며, 제2 코일(350)을 상측으로 지지할 수 있다.
제1 코일(340)과 제2 코일(350) 각각은 강성 도체 금속, 예를 들어 구리 도전선이 수회 감겨진 다중 권선(winding)일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제2 코일(350)을 구성하는 도전선의 두께는 제1 코일(340)을 구성하는 도전선의 두께 대비 50% 내지 150%일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예에 따른 트랜스포머(300)에서 제1 코일(340)은 1차측 코일에 해당할 수 있고, 제2 코일(150)은 2차측 코일에 해당할 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 아울러, 제1 코일(340)을 구성하는 도전선의 두 단부와 제2 코일(350)을 구성하는 도전선의 두 단부는 각각 서로 대향하는 방향으로 인출될 수 있으나, 이러한 인출 방향은 예시적인 것으로 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 제1 코일(140) 및 제2 코일(350) 각각의 상부와 외주면 중 적어도 일부에는 코일 고정부(361, 362, 363, 364, 371, 372, 373, 374)가 배치될 수 있다. 코일 고정부(361, 362, 363, 364, 371, 372, 373, 374)는 절연성과 유연성(flexibility)을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 코일 고정부는 캡톤, 케톤, 폴리이미드 등을 포함하는 절연 테이프를 포함할 수 있다. 다른 예로, 코일 고정부는 에폭시와 같은 고분자 몰딩이나 접착제 본딩으로 이루어질 수도 있으나, 제1 코일(340)과 제2 코일(350) 각각을 고정시키며, 적어도 코어부(310)와 절연시킬 수 있다면 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
코일 고정부는 제1 코일 고정부(361, 362, 363, 364)와 제2 코일 고정부(371, 372, 373, 374)를 포함할 수 있다.
제1 코일 고정부(361, 362, 363, 364)는 제1 코일(340)의 상면과 외주면(또는 상부와 외측부)의 적어도 일부에 배치되어 제1 코일(340)을 고정 및 절연시킬 수 있다.
또한, 제2 코일 고정부(371, 372, 373, 374)는 제2 코일(350)의 상면과 외주면(또는 상부와 외측부)의 적어도 일부에 배치되어 제2 코일(350)을 고정 및 절연시킬 수 있다.
이하에서는 도 11 내지 도 13을 참조하여 코일 고정부를 보다 상세히 설명한다. 도 11은 다른 실시예에 따른 트랜스포머에서 코어를 제외한 상태를 도시한 사시도이다.
도 11을 참조하면, 제1 코일 고정부(361, 362, 363, 364)는 제1 보빈(320)의 장축 방향(즉, Y축 방향)을 따라 연장되며 서로 대향하는 제1-1 코일 고정부(361) 및 제 1-2 코일 고정부(362)와, 제1 보빈(320)의 단축 방향(즉, X축 방향)을 따라 연장되며 서로 대향하는 제1-3 코일 고정부(363) 및 제1-4 코일 고정부(364)를 포함할 수 있다.
또한, 제2 코일 고정부(371, 372, 373, 374)는 제2 보빈(330)의 장축 방향(즉, Y축 방향)을 따라 연장되며 서로 대향하는 제2-1 코일 고정부(371) 및 제 2-2 코일 고정부(372)와, 제2 보빈(330)의 단축 방향(즉, X축 방향)을 따라 연장되며 서로 대향하는 제2-3 코일 고정부(373) 및 제2-4 코일 고정부(374)를 포함할 수 있다.
도 12는 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 평면도이며, 도 13은 다른 실시예에 따른 트랜스포머를 도 12의 D-D' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 12에 도시된 평면도에서는 이해를 돕기 위해 다른 실시예에 따른 트랜스포머(300)에서 상부 코어(311)가 제거된 형상이 도시된다. 도 12를 참조하면, 코어부(310)와의 확실한 절연을 위해, 제1-1 코일 고정부(361), 제2-1 코일 고정부(371), 제1-2 코일 고정부(362) 및 제2-2 코일 고정부(372) 각각은, 코어부(310)로부터 연장 방향(즉, Y축)으로 일정 길이(d4)만큼 더 연장되는 것이 바람직하다. 예컨대, d1은 1mm 내지 10mm일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 제1 보빈(320) 및 제2 보빈(330)의 단축 방향(즉, X축)을 따라 연장되는 코일 고정부(363, 364, 373, 374)의 연장 방향(즉, X축 방향)으로의 길이는, 대응되는 코일의 폭에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 제2-3 코일 고정부(373)의 연장 방향 길이(d5)는 제2 코일(150)의 해당 방향 폭(d6) 대비 1/5 내지 1/3일 수 있다. 이는 d5/d6 비율이 1/5 미만일 경우 코일 고정이 약해지며, 1/3을 초과할 경우 코일 고정부에 의한 코일의 커버 면적이 증가하여 방열을 저해하기 때문이다. 다만, 상술한 비율은 예시적인 것으로 방열 성능과 고정성을 확보 가능한 범위 내에서 변경이 가능함은 당업자에 자명하다.
도 11 및 12를 참조하여 상술한 코일 고정부의 개수 및 배치 위치는 예시적인 것으로, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제1-3 코일 고정부(363), 제2-3 코일 고정부(373), 제1-4 코일 고정부(364) 및 제2-4 코일 고정부(374)는 제1 보빈(320)과 제2 보빈(330) 각각의 단축 방향 중앙에 배치되나, 각 코일 고정부(363, 364, 373, 374) 중 적어도 일부는 둘 이상으로 분할되어 서로 단축 방향을 따라 이격되어 배치될 수도 있다.
다만, 제1 코일(340)과 제2 코일(350)이 코어부(110)와 절연될 수 있도록, 제1 코일(340)과 제2 코일(350) 중 코어부(310)와 수직 방향으로 중첩되는 부분에 대해서는 반드시 코일 고정부가 배치되는 것이 바람직하다. 이를 도 13을 참조하여 설명한다.
도 13을 참조하면, 제1 외족부(OL1-1, OL2-1)와 중족부(CL1, CL2) 사이의 제1 수용공간에 배치되는 제1-1 코일 고정부(361)와 제2-1 코일 고정부(371), 그리고 제2 외족부(OL1-2, OL2-2)와 중족부(CL1, CL2) 사이의 제2 수용공간에 배치되는 제1-2 코일 고정부(362)와 제2-2 코일 고정부(372)는 반드시 구비되는 것이 바람직하다.
한편, 코일 고정부(361, 362, 363, 364, 371, 372, 373, 374) 각각의 두께는, 제1 플레이트(322)나 제2 플레이트(332) 두께(t)의 90%이하일 수 있다. 또한, 보빈부(320, 330)의 높이(h3)는 1차 코일(340) 또는 2차 코일(350)의 높이(h4)와 동일하거나 140%이하일 수 있다. 예컨대, 코일(340, 350)의 높이(h4)가 1.8㎝라면 보빈의 높이는 1.8 내지 2.52㎝일 수 있다.
도 14는 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 조립 공정의 일례를 나타낸다.
도 14에는 제2-2 코일 고정부(372)가 배치되는 형태를 나타낸다. 구체적으로, 제2-2 코일 고정부(372)는 제2 보빈(130)의 제2 측벽(331) 상면에서부터 제2 코일(350)의 상면과 외주면을 순서대로 거쳐 제2 플레이트(331)의 측면을 순서대로 감싸도록 부착될 수 있다. 부착 순서는 도 14에 도시된 순서와 상이하여도 무방하며, 보다 강한 고정과 절연을 위해, 제2-2 코일 고정부(372)는 제2 측벽(331)의 상면에서 제2 측벽의 내주면의 적어도 일부까지 연장되거나, 제2 플레이트(332)의 측면에서 저면의 적어도 일부까지 연장될 수도 있다.
다른 실시예의 다른 양상에 의하면, 하나의 코일 고정부가 제1 코일(340)과 제2 코일(350)을 함께 고정 및 절연시킬 수도 있다. 이를 도 15 및 도 16을 참조하여 설명한다.
도 15는 다른 실시예의 다른 양상에 따른 트랜스포머의 조립 공정의 일례를 나타내고, 도 16은 다른 실시예의 다른 양상에 따른 트랜스포머(300')의 단면도이다.
도 15 및 도 16을 함께 참조하면, 보빈부(320, 330), 제1 코일(340) 및 제2 코일(350)까지 조립된 상태에서 하나의 코일 고정부(382)가 제2 보빈(330)의 제1 측벽(321) 상면에서부터 제1 코일(340)의 상면, 제2 측벽(331)의 상면, 제2 코일(350)의 상면, 제 2 코일(350) 외주면을 순서대로 거쳐 제2 플레이트(331)의 측면을 순서대로 감싸도록 부착될 수 있다. 부착 순서는 도 15에 도시된 순서와 상이하여도 무방하며, 보다 강한 고정과 절연을 위해, 코일 고정부(382)는 제1 측벽(131)의 상면에서 제1 측벽의 내주면의 적어도 일부까지 연장되거나, 제2 플레이트(332)의 측면에서 저면의 적어도 일부까지 연장될 수도 있다.
도 15에 도시된 바와 같이 하나의 코일 고정부가 제1 코일(340)과 제2 코일(350)을 함께 고정시키는 방식은 도시된 코일 고정부(382)와 보빈부(320, 330)의 단축 방향을 따라 서로 대향하는 위치(즉, 361, 371의 위치)와, 보빈부(320, 330)의 장축 방향을 따라 서로 대향하는 두 장축단 위치(즉, 363, 373 및 364, 374의 위치)에도 적용될 수 있음은 물론이다. 예컨대, 도 15에 도시된 코일 고정부(382)와 보빈부(320, 330)의 단축 방향을 따라 서로 대향하는 위치(즉, 361, 371의 위치)에 하나의 코일 고정부(381)가 배치된 형태는 도 16에 도시된 바와 같다.
이하에서는 도 17 및 도 18을 참조하여 비교례에 따른 트랜스포머(300")와의 비교를 통해 다른 실시예에 따른 트랜스포머(300, 300')의 효과를 설명한다.
도 17는 비교례에 따른 트랜스포머의 단면도이다.
도 17을 참조하면, 다른 실시예에 따른 트랜스포머(300, 300')는 제1 코일(340)과 제2 코일(350)의 적어도 일부 상면이 코일 고정부(361, 362, 363, 364, 371, 372, 373, 374, 381, 382)에 의해 고정 및 절연되었으나, 비교례에 따른 트랜스포머(300")는 보빈부(320", 330")에 상부 플레이트(333")가 배치되어 제1 코일(340)과 제2 코일(350)이 고정 및 절연된다.
이러한 경우, 비교례에 따른 트랜스포머(300")의 제1 코일(340)과 제2 코일(350)이 다른 실시예에 따른 트랜스포머(300)와 동일한 구성을 가져, 내부에서 동일한 수용 공간을 갖는 상황을 가정할 때, 비교례에 따른 트랜스포머(300")의 크기가 더 커질 수 밖에 없다.
예를 들어, 도 13에서 제1 코일(340)이 수용되는 공간(RS1)과 제2 코일(350)이 수용되는 공간(RS2)의 크기가, 도 17에서 제1 코일(340)이 수용되는 공간(RS1")과 제2 코일(350)이 수용되는 공간(RS2")의 크기가 각각 동일하다고 가정하고, 상부 플레이트(333")의 두께가 제1 플레이트(322) 및 제2 플레이트(332)의 두께(t)와 동일하다고 가정한다. 이러한 경우 동일한 크기의 수용 공간(RS1, RS2)을 확보하기 위해 다른 실시예에 따른 트랜스포머(300)에서는 수직 방향으로 보빈부(320, 330) 높이(h3)와 코일 고정부의 두께의 합에 해당하는 코어부(310) 내의 수용 공간 높이가 최소한으로 요구된다. 반면에, 비교례에 따른 트랜포머(300")에서는 동일 크기의 수용 공간(RS1", RS")이 확보되기 위해서는 h3+t 만큼의 코어부(310") 내의 수용 공간 높이가 최소한으로 요구된다.
다시 말해, 다른 실시예에 따른 트랜스포머(300)의 코어부(310) 내에 요구되는 수용 공간의 높이는 비교례에 따른 트랜스포머(300")의 코어부(310") 내에 요구되는 수용 공간의 높이 대비 "t- 코어 고정부 두께"만큼 낮다. 여기서, 코어 고정부의 두께는 전술한 바와 같이 t 대비 90% 이하이므로, 다른 실시예에 따른 트랜스포머(300)의 높이가 적어도 0.1t만큼 비교례 대비 감소될 수 있어 더욱 슬림화가 가능하다.
또한, 비교례에 따른 보빈부(320", 330")의 상부 플레이트(예컨대, 333")는 보빈부의 나머지 부분과 일체형으로 형성되므로 동일한 경질 고분자 수지로 구성된다. 따라서, 제1 코일(340)과 제2 코일(150)의 수용 공간(RS1", RS2") 의 유연한 변화가 어려워 보빈부(320", 330") 규격에 따라 제1 코일(340)과 제2 코일(350)의 규격이 엄격히 제한된다.
반면에, 다른 실시예에 따른 트랜스포머(300)에서는 코일 고정부가 유연성을 가짐으로 인해 제1 코일(340)과 제2 코일(350)의 규격이 다소 변경되더라도 권선 및 고정이 가능하다.
아울러, 제1 코일(340)과 제2 코일(350)에 전류가 흐르면 열이 발생하면서 저항이 증가하는데, 비교례에 따른 트랜스포머(300")에서는 보빈부(320", 330")에 의해 제1 코일(340)과 제2 코일(350)의 상면 전체가 상부 플레이트(예컨대, 333")로 덮이기 때문에 방열이 어렵다. 방열이 어려워짐에 따라 발열이 증가하고, 발열 증가는 코일의 저항 증가로 이어지며, 저항 증가는 손실 증가를 야기하여 효율이 떨어진다.
반면에, 다른 실시예에 따른 트랜스포머(300, 300')는 유연성을 가지면서도 제1 코일(340)과 제2 코일(350)의 상면 전체를 커버하지 않기 때문에 코어부(310) 내의 수용공간에서의 열 전달 경로(heating pass)를 증가시키며 방열에도 유리하다.
우수한 방열성에 따른 효과는 도 18 및 표 2를 함께 참조하여 설명한다.
도 18은 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 비교례 대비 발열 시험 결과를 나타낸다. 도 18의 (a), (c) 및 (e)에서는 이해를 돕기 위해 상부 코어(311)가 제거된 모습이 도시되나, 실험은 상부 코어(311)도 결합된 상태로 진행하였음을 유념해야 한다.
도 18의 (a)에는 비교례에 따른 트랜스포머(300") 가 도시되고, 도 18의 (b)에는 도 18의 (a)에 도시된 트랜스포머의 열화상 영상이 도시된다. 또한, 도 18의 (c)에는 비교례에 따른 트랜스포머에서 제1 보빈(320")의 상부 플레이트만 코어 고정부로 대체한 변형 비교례 형태가 도시되고, 도 18의 (d)에는 도 18의 (c)에 도시된 트랜스포머의 열화상 영상이 도시된다. 아울러, 도 18의 (e)에는 다른 실시예에 따른 트랜스포머(300)가 도시되고, 도 18의 (f)에는 다른 실시예에 따른 트랜스포머(300)의 열화상 영상이 각각 도시된다.
아래 표 2에서는 도 18에 도시된 각 케이스별 실험 결과가 정리되어 있다.
Sample No. 비교례 변형 비교례 다른 실시예
코어 Size(mm) 60 x 50 60 x 50 60 x 50
Inductance(uH) 298.6 311.9 323.2
Leakage Inductance 41.8 48.28 40
Q (quality factor) 119　 122　 140　
코어부 상면 67.1 60.9 58
코어부 측면 69 62 61.2
제1 코일 61.9 60.9 58.3
도 18 및 표 2를 함께 참조하면, 동일 동작 조건 하에서 비교례에서 다른 실시예로 갈수록 코어부 및 제1 코일의 온도가 모두 하락함을 알 수 있다. 또한, 온도 하강으로 인해 손실이 줄어들면서 Q 팩터는 상승함을 알 수 있다.
이상에서 실시 예들을 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 예들에 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: 코어부
120: 제1 보빈 130: 제2 보빈
140: 1차측 코일 150: 2차측 코일
161, 162: 절연부
300, 300': 트랜스포머 310: 코어부
320: 제1 보빈 330: 제2 보빈
340: 제1 코일 350: 제2 코일
361, 362, 363, 364, 371, 372, 373, 374, 381, 382: 코일 고정부

Claims (16)

  1. 상부 코어 및 하부 코어를 포함하는 코어부;
    상기 코어부 내에 일부가 배치된 코일부; 및
    상기 코어부와 상기 코일부 사이에 배치된 보빈부;를 포함하고,
    상기 코일부는,
    제1 코일 및 상기 제1 코일의 측면에 적어도 일부가 배치된 제2 코일을 포함하고,
    상기 코어부는,
    제1 외족부, 제2 외족부 및 상기 제1 외족부와 상기 제2 외족부 사이에 배치되는 중족부를 포함하고,
    상기 제1 코일과 상기 제2 코일 간 최단 거리는,
    상기 제1 코일의 최외곽에서 상기 제1 외족부 및 상기 제2 외족부 중 인접한 한 외족부 간 최단 거리의 0.1배 내지 0.3 배인, 트랜스포머.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 보빈부는,
    상기 제1 코일을 수용하는 제1 수용부가 형성된 제1 보빈; 및
    상기 제2 코일을 수용하는 제2 수용부가 형성된 제2 보빈을 포함하고,
    상기 제1 보빈은 상기 제1 수용부로부터 상기 제2 보빈 방향으로 연장된 제1 연장부를 포함하고,
    상기 제2 수용부는 상기 제1 연장부 상에 배치된, 트랜스포머.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 하부 코어의 하면으로부터 상기 제1 코일 간 최단 거리와 상기 하부 코어의 하면으로부터 상기 제2 코일 간 최단 거리는 상이한, 트랜스포머.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 하부 코어의 하면으로부터 상기 제1 코일 간 최단 거리는 상기 하부 코어의 하면으로부터 상기 제2 코일 간 최단 거리보다 작은, 트랜스포머.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 보빈은 상기 제2 수용부로부터 상기 제1 보빈 방향으로 연장된 제2 연장부를 포함하고,
    상기 제1 수용부는 상기 제2 연장부 아래에 배치된, 트랜스포머.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 사이에 상기 제2 수용부의 일부가 배치된, 트랜스포머.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 코어부는,
    상기 제1 외족부와 상기 중족부 사이에 상기 보빈부의 일부를 수용하도록 형성된 제1 공간; 및
    상기 제2 외족부와 상기 중족부 사이에 상기 보빈부의 타부를 수용하도록 형성된 제2 공간을 더 포함하는, 트랜스포머.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 코일과 상기 제2 코일은 상기 제1 외족부로부터 상기 제2 외족부 방향인 제1 방향으로 적어도 일부가 중첩된, 트랜스포머.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 공간 및 상기 제2 공간 외부에서 상기 제1 코일과 상기 제2 코일 간 최단 거리인 제1 거리 대비, 상기 제1 공간 또는 상기 제2 공간 내에서 상기 제1 코일과 상기 제2 코일 간 최단 거리인 제2 거리의 비율은 1 내지 1.3인, 트랜스포머.
  10. 제3 항에 있어서,
    상기 하부 코어의 하면으로부터 상기 제1 코일 간 최단 거리는 상기 하부 코어의 하면으로부터 상기 제2 코일 간 최단 거리의 0.3내지 0.7배인, 트랜스포머.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 공간 내에서 상기 제1 외족부와 상기 보빈부 사이 및 상기 제2 공간 내에서 상기 제2 외족부와 상기 보빈부 사이에 각각 배치되는 절연부를 더 포함하는, 트랜스포머.
  12. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 보빈은 상면에 배치되는 코일 인출부를 더 포함하고,
    상기 제2 보빈은 상기 코일 인출부가 관통하여 상기 코일 인출부를 노출시키는 관통홀을 포함하는, 트랜스포머.
  13. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 보빈은,
    제1 탑부;
    상기 탑부 아래 배치되는 제1 바텀부; 및
    상기 탑부와 상기 바텀부 사이에 배치되는 제1 미들부를 포함하고,
    상기 제1 연장부는 상기 바텀부에 배치되는, 트랜스포머.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제2 보빈은,
    제2 탑부;
    상기 탑부 아래 배치되는 제2 바텀부; 및
    상기 제2 탑부와 상기 제2 바텀부 사이에 배치되는 제2 미들부를 포함하고,
    상기 제1 보빈은,
    상기 상기 제2 탑부의 하면과 상기 제2 미들부의 내측면으로 정의되는 리세스에 적어도 일부가 수용되는, 트랜스포머.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 연장부는,
    상기 제2 바텀부의 하면과 대향하는, 트랜스포머.
  16. 트랜스포머가 배치된 파워 공급 유닛을 포함하되,
    상기 트랜스포머는,
    상부 코어 및 하부 코어를 포함하는 코어부;
    상기 코어부 내에 일부가 배치된 코일부; 및
    상기 코어부와 상기 코일부 사이에 배치된 보빈부;를 포함하고,
    상기 코일부는,
    제1 코일 및 상기 제1 코일의 측면에 적어도 일부가 배치된 제2 코일을 포함하고,
    상기 코어부는,
    제1 외족부, 제2 외족부 및 상기 제1 외족부와 상기 제2 외족부 사이에 배치되는 중족부를 포함하고,
    상기 제1 코일과 상기 제2 코일 간 최단 거리는,
    상기 제1 코일의 최외곽에서 상기 제1 외족부 및 상기 제2 외족부 중 인접한 한 외족부 간 최단 거리의 0.1배 내지 0.3 배인, 평판 디스플레이 장치.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101032231B1 (ko) * 2010-07-02 2011-05-02 삼성전기주식회사 트랜스포머 및 이를 갖는 디스플레이 장치
JP2013016737A (ja) * 2011-07-06 2013-01-24 Tdk Corp コイル部品
JP2016032069A (ja) * 2014-07-30 2016-03-07 Fdk株式会社 トランス
KR101686975B1 (ko) * 2015-10-08 2017-01-20 티디케이한국 주식회사 코일 부품

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101032231B1 (ko) * 2010-07-02 2011-05-02 삼성전기주식회사 트랜스포머 및 이를 갖는 디스플레이 장치
JP2013016737A (ja) * 2011-07-06 2013-01-24 Tdk Corp コイル部品
JP2016032069A (ja) * 2014-07-30 2016-03-07 Fdk株式会社 トランス
KR101686975B1 (ko) * 2015-10-08 2017-01-20 티디케이한국 주식회사 코일 부품

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