(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して結合された第１コア及び第２コアと、前記第１コアと第２コアの間の空間に備えられた１次、２次コイルの間の相互誘導作用によって変圧動作を遂行するトランスフォーマー部；及び
前記第２コアと結合された第３コアと、前記第２コアと第３コアの間の空間に備えられたインダクターを含むインダクター部；
を含み、
前記第１コア、第２コア及び第３コアは、Ｉ形状の第１部分と、この第１部分の表面から垂直方向に突出した３つの第２部分とで構成されるＥ型コアであり、
前記第２コアの第１部分の厚さは、前記第１コア及び前記第３コアの第１部分の厚さよりも厚いことを特徴とするトランスフォーマー。
【請求項２】
前記第１コア、第２コア及び第３コアの夫々の前記第１部分の厚さの比は、１：２：１に設定された請求項１に記載のトランスフォーマー。
【請求項３】
互いに対向して結合された第１コア及び第２コアと、前記第１コアと第２コアの間の空間に備えられた１次、２次コイルとの間の相互誘導作用によって変圧動作を遂行するトランスフォーマー部；及び
前記第２コアに結合された第３コアと、前記第２コア及び第３コアの間の空間に備えられたインダクターとを含むインダクター部；
を含み、
前記第１コア、第２コア及び第３コアは、Ｉ形状の第１部分と、前記第１部分の表面から垂直方向に突出した３つの第２部分とで構成されているＥ型コアであり、前記第１コアの第１部分の厚さ、第２コアの第１部分の厚さ及び第３コアの第１部分の厚さは同一に設定され、前記第２コア及び第３コアの間に、Ｉ形状のコアが追加的に結合されることを特徴とするトランスフォーマー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインダクター一体型トランスフォーマーに関し、特に、トランスフォーマー機能を遂行する素子と共振インダクター機能を遂行する素子を物理的に一つの素子に一体化したトランスフォーマーに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、国際的に高調波に対する規制が強化されたことにより、各種電気及び電子製品での力率改善回路の使用が普遍化、義務化されている。その結果、現在、大部分の電源供給装置は力率改善回路（Ｐｏｗｅｒ  Ｆａｃｔｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  ｃｉｒｃｕｉｔ、ＰＦＣ）とＤＣ−ＤＣコンバーターを含んでいる。一般的な力率改善回路の場合、ブーストコンバーター（Ｂｏｏｓｔ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を用いるようになるが、ブーストコンバーターの特性上、出力が常に入力より高くなる。また、この出力電圧がまたＤＣ−ＤＣコンバーターの入力として用いられるため、ＤＣ−ＤＣコンバーターは高い入力電圧を有するようになる。
【０００３】
一方、電源供給装置を高電力密度を有する搭載型製品に製作するためには、構造を単純化し、体積を減らさなければならない。一般的に、スイッチング周波数を高めるほど力率改善回路の大きさを減らすことができる一方、スイッチング周波数に比例してスイッチング損失が増加するようになるため、効率は低下される。これにより、力率改善回路で高効率を得るための零電圧スイッチングは必須事項になった。零電圧スイッチングは、トランスフォーマーの漏洩インダクタンス（ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）と外部の共振インダクターのインダクタンスを用いて遂行される。即ち、共振型コンバーター構造で共振インダクターとトランスフォーマーは重要な役割を遂行するようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００８−００２０２７６号公報
【特許文献２】米国特許第６３４４９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はシステム構成の単純化に寄与することができる手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための本発明によるインダクター一体型トランスフォーマーは、互いに対向して結合された第１コア及び第２コアを備え、前記第１コアと第２コアの間の空間に備えられた１次、２次コイルの間の相互誘導作用によって変圧動作を遂行するトランスフォーマー部と、前記第２コアと結合された第３コア、及び、前記第２コアと第３コアの間の空間に備えられたインダクターを含むインダクター部と、を含む。
【０００７】
また、前記第１コア、第２コア及び第３コアは、Ｉ形状の第１部分と、この第１部分の表面から垂直方向に突出した３つの第２部分とで構成されているＥ型コアであり、前記第２コアの第１部分の厚さは、前記第１コア及び前記第３コアの第１部分の厚さよりも厚く形成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は夫々異なる機能を有する二つの素子を物理的に一つの素子に一体化することにより、システム構成の単純化に寄与することができる。
【０００９】
また、本発明は二つの素子を一つの素子に一体化することにより、二つの素子夫々に備えなければならなかった放熱構造も一元化することができるため、放熱構造の効率化を実現することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態によるトランスフォーマーを含んだ電源供給装置の構成を図示した図面である。
【図２】図１のトランスフォーマーを図示した断面図である。
【図３】図１のトランスフォーマーを図示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態を説明する。しかし、これは例示に過ぎず、本発明はこれに限定されない。
本発明の説明において、本発明に係わる公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要にぼかす可能性があると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。そして、後述する用語は本発明においての機能を考慮して定義された用語であり、これは使用者、運用者の意図または慣例などによって変わることができる。従って、その定義は本明細書の全体における内容を基に下すべきであろう。
【００１２】
本発明の技術的思想は請求範囲によって決まり、以下の実施形態は本発明の技術的思想を本発明が属する技術分野にて通常の知識を有する者に効率的に説明するための一つの手段に過ぎない。
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態によるインダクター一体型トランスフォーマーを説明すると次の通りである。
【００１４】
図１は本発明の実施形態によるトランスフォーマーを含んだ電源供給装置の構成を図示した図面である。
【００１５】
本発明の実施形態による電源供給装置１００は、図１に図示されたように、ＥＭＩフィルター１０２、力率改善回路１０４及びＤＣ−ＤＣコンバーター１０６を含む。
【００１６】
このように構成された電源供給装置１００の各ブロックの機能を説明すると次の通りである。
【００１７】
まず、ＥＭＩフィルター１０２は交流電源に含まれる高周波成分を除去して出力する。
【００１８】
次に、力率改善回路（Ｐｏｗｅｒ  Ｆａｃｔｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  ｃｉｒｃｕｉｔ、ＰＦＣ）１０４は交流電源を直流電源に変換させて出力し、直流電源を構成する電流波形と電圧波形のノイズを低減させて、力率（Ｐｏｗｅｒ  Ｆａｃｔｏｒ）を高めた後で出力する回路である。さらに具体的には、電源が送電される距離が長くなるほど電圧波形と電流波形の不一致が大きくなり、電圧波形と電流波形が不一致する区間が増えるほど有効電力に対する無効電力の割合が大きくなるため、力率は落ちる。力率改善回路１０４は、二つの波形が一致する区間を増やすことにより、有効電力を用いることができる区間を増やして力率を高める。力率改善回路１０４で出力された直流電源はＤＣ−ＤＣコンバーター１０６によって内部回路の駆動に適するレベルの電源に昇圧される。
【００１９】
ＤＣ−ＤＣコンバーター１０６は、スイッチング部１０７、共振キャパシタＣｓ、トランスフォーマー１０８、整流部１０９及び平滑部１１０を含む。
【００２０】
まず、スイッチング部１０７は第１乃至第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を備え、第１、第４スイッチＳＷ１、ＳＷ４及び第２、第３スイッチＳＷ２、ＳＷ３を一定の時間間隔で交互にターンオンまたはターンオフさせることにより、矩形波を生成する。さらに具体的には、第１、第４スイッチＳＷ１、ＳＷ４または第２、第３スイッチＳＷ２、ＳＷ３がターンオフされる時、トランスフォーマー１０８の共振インダクターＬｓと共振キャパシタＣｓによる共振動作によって、トランスフォーマー１０８の１次側コイルに誘導される電流の方向が変わるようになる。この際、第１、第４スイッチＳＷ１、ＳＷ４または第２、第３スイッチＳＷ２、ＳＷ３の両端が０Ｖになり、このような零電圧状態で該当スイッチをターンオンさせて電力変換効率を高める。即ち、スイッチング部１０７は、共振キャパシタＣｓとトランスフォーマー１０８の共振インダクターＬｓによる共振を用いて零電圧スイッチング（Ｚｅｒｏ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ、ＺＶＳ）を遂行することにより、矩形波生成時に高い電力変換効率を得ることができるようになる。
【００２１】
トランスフォーマー１０８の共振インダクターＬｓは共振キャパシタＣｓとともに共振動作を遂行してスイッチング部１０７の零電圧スイッチングを助け、スイッチング部１０７で生成される矩形波、即ち、交流を１次、２次コイルによって一定のレベルに昇圧して出力する。１次、２次コイルの間には相互誘導作用が発生し、１次コイルに入力される交流電圧は変圧されて２次コイルに誘導される。トランスフォーマー１０８の１次コイルは共振インダクターＬｓ及び共振キャパシタＣｓと夫々直列に連結される。一方、トランスフォーマー１０８は物理的に共振インダクターＬｓと一体化された構造で製作される。このような構造に対する詳しい説明は図２及び図３に対する説明で後述する。
【００２２】
次に、整流部１０９はトランスフォーマー１０８によって昇圧された交流電源を整流させ、平滑部１１０は整流部１０９で整流された直流電源を平滑して出力する。
【００２３】
図２は図１のトランスフォーマーを図示した断面図であり、図３は図１のトランスフォーマーを図示した斜視図である。
【００２４】
図２及び図３を参照すると、トランスフォーマー１０８はトランスフォーマー部２００及びインダクター部２０２を含む。
【００２５】
まず、トランスフォーマー部２００は、互いに対向して結合された第１コア２０４及び第２コア２０６と、第１及び第２コア２０４、２０６の間に挿入されて１次コイル２１０と２次コイル２１２が巻かれたボビン（ｂｏｂｂｉｎ）２１４を含む。ここで、ボビン２１４にはまず１次コイル２１０が巻かれ、その上に２次コイル２１２が巻かれて、１次コイル２１０と２次コイル２１２の間は絶縁ビニールなどで絶縁される。一方、インダクター部２０２は、トランスフォーマー部２００の第２コア２０６と結合された第３コア２０８と、第２コア２０６と第３コア２０８の間に挿入されてコイル２１６が巻かれたボビン２１８を含む。この際、第２コア２０６と第３コア２０８は第１、第２コア２０４、２０６とは異なって、同一の方向に向けて結合される。即ち、トランスフォーマー１０８は、第１乃至第３コア２０４、２０６、２０８が順次に結合されて、第１コア２０４と第２コア２０６の間には互いに相互誘導作用によって変圧機能を遂行するための１次、２次コイル２１０、２１２が備えられ、第２コア２０６と第３コア２０８の間には共振インダクターとして機能するコイル２１６が備えられる。即ち、１、２次コイル２１０、２１２とコイル２１６の間の離隔距離は第２コア２０６の厚さＢによって決まる。第１乃至第３コア２０４、２０６、２０８は図２及び図３に図示されたように、全てＥ字形態を有するＥコアで構成されることができる。
【００２６】
一方、１次、２次コイル２１０、２１２とコイル２１６を隣接して配置することにより、これらの間に相互誘導作用（ｍｕｔｕａｌ  ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ）の問題が発生される可能性があるが、これを防止するために、１、２次コイル２１０、２１２とコイル２１６を物理的に隔離する機能を遂行する第２コア２０６の厚さＢを第１コア２０４の厚さＡや第３コア２０８の厚さＣに比べて特に広く製作する。この際、第１コア２０４、第２コア２０６及び第３コア２０８夫々の厚さの割合は１：２：１になる。勿論、十分な離隔距離を与えるために第２コア２０６の厚さＢをさらに増やすこともできるであろう。一方、第１乃至第３コア２０４、２０６、２０８の厚さＡ、Ｂ、Ｃを全部同一のもので用いて、第２コア２０６と第３コア２０８の間にＩコアを追加的に結合することにより、１、２次コイル２１０、２１２とコイル２１６の間の距離を増やすこともできる。ここで、１：２：１の割合は一例として提示されたものに過ぎず、第１乃至第３コア２０４、２０６、２０８の材質を夫々異なるようにしたり、捲線数、コアの形態などによって変わることができる。
【００２７】
上述のように、本発明の実施形態による共振インダクター一体型トランスフォーマーは、トランスフォーマー機能を遂行する素子と共振インダクター機能を遂行する素子を物理的に一体化させて一つの素子に製作することにより、システムの構成を単純化することができ、放熱構造を一元化して放熱構造の効率を高めることができる。また、二つの素子の間の離隔距離を十分に設定し、一体化された二つの素子の間に発生する可能性がある相互誘導作用を防止する。
【００２８】
以上、代表的な実施形態を参照して本発明に対して詳細に説明したが、本発明に属する技術分野にて通常の知識を有する者は、上述の実施形態に対して本発明の範囲を外れない限度内で多様な変形が可能であることを理解するのであろう。
【００２９】
従って、本発明の権利範囲は上述の実施形態に限定されてはならず、添付の特許請求範囲だけでなく、この特許請求範囲と均等なものによって決まるべきである。
【符号の説明】
【００３０】
１００  電源供給装置
１０２  ＥＭＩフィルター
１０４  力率改善回路
１０６  ＤＣ−ＤＣコンバーター
１０７  スイッチング部
１０８  トランスフォーマー
１０９  整流部
１１０  平滑部
２００  トランスフォーマー部
２０２  インダクター部
２０４  １次コイル
２０６  ２次コイル
２０８  コイル
【図１】
0005474893.tif 000002
【図２】
0005474893.tif 000003
【図３】
0005474893.tif 000004