KR20140131273A - Magnetic energy transfer element and power supply - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자기에너지전달소자 및 전원장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전원장치에서 발생하는 전도성 EMI(Electromagnetic interference, 전자방해)를 상쇄시켜 낮추는 자기에너지전달소자 및 전원장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic energy transfer device and a power supply device, and more particularly, to a magnetic energy transfer device and a power supply device for reducing electromagnetic interference (EMI) generated in a power supply device.
스위칭 전원에서, 스위칭 소자가 스위칭될 때 트랜스포머의 입력권선의 전위의 변동이 용량성 결합에 의해 출력권선으로 전달되어 출력선로가 전위의 변동을 가지게 되며, 출력 선로는 대지 접지로 노이즈의 전류를 흐르게 하거나 공중으로 노이즈를 방사하여 EMI가 발생한다. EMI를 규제치 이내로 낮추기 위해서는 트랜스포머의 각 권선을 포함하여 전원장치 내의 요소들로부터 출력권선으로 생성되는 용량성 결합의 합을 일정 수준 이하로 낮추어 출력선로의 노이즈 전위를 낮게 해야 한다.In the switching power supply, when the switching element is switched, the fluctuation of the potential of the input winding of the transformer is transferred to the output winding by the capacitive coupling so that the output line has the potential fluctuation, and the output line flows the noise current to the ground Or EMI is generated by radiating noise to the air. To reduce the EMI to a regulation level, the noise potential of the output line must be lowered by lowering the sum of the capacitive coupling generated from the elements in the power supply, including each winding of the transformer, to a certain level.
종래에 있어서, 트랜스포머의 각 권선을 포함하여 전원장치 내의 요소들로부터 출력권선으로 생성되는 용량성 결합의 합과 크기는 같고 극성이 반대인 용량성 결합을 출력권선으로 생성시켜 상쇄시킬 목적을 갖는 하나 이상의 권선을 출력권선 주위에 위치시켜, 출력권선으로 생성되는 모든 용량성 결합을 상쇄시켜 전원장치의 EMI를 법적인 규제치 이하로 낮추려 하였다.Conventionally, one having the purpose of producing and canceling a capacitive coupling that has the same sum and magnitude of capacitive coupling generated from the elements in the power supply, including each winding of the transformer, Of the windings were placed around the output windings to counteract all capacitive coupling generated by the output windings to reduce the EMI of the power supply to below the legal limits.
종래 기술을 간략히 설명하면 다음과 같다.The conventional technology will be briefly described as follows.
이하 제시된 모든 도면에서 트랜스포머의 각 권선에 표시된 검은 점은 권선의 시작이나 혹은 끝을 표시한다.In all of the drawings below, the black dots on each winding of the transformer indicate the beginning or end of the winding.
도 1은 종래 기술의 플라이백 컨버터에서 발생하는 전도성 EMI를 상쇄시켜 낮추는 일례를 도시한다.1 shows an example of canceling and lowering the conductive EMI generated in the prior art flyback converter.
도 1에 있어서, 교류 입력 전압은 정류되고 캐패시터(11)에 의해 평활된다. 출력전압의 피드백에 대응하여 스위칭소자(12)가 스위칭되어 트랜스포머(13)의 입력권선(131)에 에너지의 축적과 방출이 일어나며, 출력정류기(14)와 캐패시터(15)는 출력권선(133)을 통해 에너지를 인출하여 부하에 전력을 공급한다.In Fig. 1, the AC input voltage is rectified and smoothed by the
스위칭소자(12)가 스위칭될 때 트랜스포머(13)의 입력권선(131)에서 생성되는 큰 전위의 변동은 입력권선(131)과 출력권선(133) 사이의 분포용량(Cps)을 통해 전달되고, 트랜스포머 코어(136)의 전위는 분포용량(Ccs)을 통해 출력권선(133)에 전달되어 출력 선로(17)가 노이즈의 전위를 갖게 하여, 전원장치의 EMI가 크게 발생한다. 트랜스포머 코어(136)의 전위의 변동을 줄이기 위해 트랜스포머 코어(136)의 표면을 접지로 연결하기도 한다.A large potential variation generated in the input winding 131 of the
도 1의 종래기술은 출력 선로(17)가 갖는 노이즈의 전위를 낮추기 위한 대표적인 실시예를 제시한다.The prior art of FIG. 1 shows an exemplary embodiment for lowering the potential of the noise of the
상쇄권선(132)은 입력권선(131)과 출력권선(133) 사이의 권선층에 출력권선(133)이 감기는 면적을 꽉 채워서 빈틈없이 감겨 입력권선(131)과 출력권선(133) 사이의 용량성의 결합이 가능한 한 적게 발생하게 차단한다. 또한, 상쇄권선(132)과 출력권선(133) 사이에서 입력권선(131)과 출력권선(133) 사이의 용량성 결합과 크기는 비슷하고 반대 극성인 용량성 결합을 생성시켜, 상쇄권선(132)과 입력권선(131)으로부터 출력권선(133)으로 생성되는 용량성 결합의 합이 상쇄되어 "0(zero)"에 접근하게 하고, 출력선로(17)의 노이즈 전위를 낮추려 한다. 상쇄권선(132)과 출력권선(133) 사이에서 입력권선(131)과 출력권선(133) 사이의 용량성 결합과 크기는 비슷하고 반대 극성인 용량성 결합을 생성시키기 위해, 출력권선(133)이 감기는 면과 결합하는 상쇄권선(132)의 턴(Turn, 감긴) 수는 통상적으로 출력권선(133)의 턴 수보다 1 내지 2턴 작은 값을 가진다. 즉, 출력권선(133)과 상쇄권선(132)의 사이에서 1 내지 2 턴의 턴 수 차이에 의한 전위차에 의해 생성되는 용량성의 결합으로 입력권선(131)과 출력권선(133) 사이의 용량성의 결합을 상쇄시켜 낮추는 것이다.The offset winding 132 is tightly wound around the input winding 131 and the output winding 133 so as to fill the area wound around the output winding 133 and to form a gap between the input winding 131 and the output winding 133 Capacitive coupling is blocked as little as possible. Capacitive coupling between the input winding 131 and the output winding 133 between the offset winding 132 and the output winding 133 is similar to that of the capacitive coupling of the opposite polarity, And the capacitive coupling generated from the input winding 131 to the output winding 133 are canceled to approach "0" and the noise potential of the
그런데 이 경우, 출력권선(133)과 상쇄권선(132)의 턴 수 차가 1 턴이면 입력권선(131)과 출력권선(133) 사이의 용량성의 결합을 제거하기에 약간 부족하고, 2 턴이면 너무 커서, 출력 선로 (17)의 노이즈 전위를 제대로 상쇄시켜 낮출 수 없어서 높은 EMI를 유지하는 경우가 대부분인 단점이 있었다.In this case, when the number of turns of the output winding 133 and the number of turns of the
또한, 출력권선(133)의 턴 수가 3 내지 5턴 정도로 작은데 보빈의 권선폭이 넓은 경우, 출력권선(133)보다 1 내지 2 턴이 더 작은 상쇄권선(132)을 2 내지 3턴으로 보빈의 권선폭 전체를 여러 가닥으로 빈틈없이 채워서 감기가 물리적으로 매우 어렵다는 단점도 있었다.When the number of turns of the output winding 133 is as small as 3 to 5 turns and the winding width of the bobbin is wide, the offset winding 132 having one to two turns smaller than the output winding 133 is rotated 2 to 3 turns The entire width of the winding was filled with multiple strands, which made it physically very difficult to wind.
또한, 출력 전압이 5V 정도로 낮은 경우, 출력권선(133)보다 더 작은 턴 수를 갖는 상쇄권선(132)의 플라이백 전압을 정류하더라도 6V 이하의 전압 밖에 얻을 수 없으므로, 전원장치의 제어부에 10V 내외의 전원 전압을 공급하기 위해서는 별도의 권선이 요구되는 단점이 있었다.Even if the flyback voltage of the offset winding 132 having a smaller number of turns than the output winding 133 is rectified, only a voltage of 6 V or less can be obtained when the output voltage is low as about 5 V. Therefore, A separate winding is required in order to supply the power supply voltage of the battery.
도 2는 종래기술의 플라이백 컨버터에서 발생하는 전도성 EMI를 상쇄시켜 낮추는 다른 일례를 도시한다.Fig. 2 shows another example of canceling and lowering the conductive EMI generated in the prior art flyback converter.
트랜스포머(18)는 입력권선(181)과 플라이백권선(182)과 출력권선(183)과 포워드권선(184)을 포함한다.The
도 2에 있어서, "정"의 플라이백 전압을 유도하는 플라이백권선(182)과 "부"의 플라이백 전압을 유도하는 포워드권선(184)은 한 권선면의 평균전위를 "0"으로 만들어, 플라이백권선(182)과 포워드권선(184)이 출력권선(183)으로 생성시키는 용량성 결합의 합을 입력권선(181)과 출력권선(183) 사이에서 생성되는 용량성의 결합과 역극성이면서 크기가 같게 생성하게 하여, 출력권선(183)으로 생성되는 용량성 결합의 합을 상쇄시켜 "0"에 접근시키고, 출력 선로 (17)의 노이즈 전위를 낮추려 한다.2, the flyback winding 182 for inducing the " positive "flyback voltage and the
도 2의 종래기술에 있어서도, 플라이백권선(182)과 포워드권선(184)이 형성하는 "0"의 평균전위와 출력권선(183) 사이의 전위차에 의한 용량성의 결합의 양을 입력권선(181)과 출력권선(183) 사이에서 생성되는 용량성의 결합과 역극성이면서 크기가 같게 생성시키기가 어려워 제품마다의 편차가 커서, 도 1과 마찬가지로 전원장치가 발생시키는 EMI를 균일하게 어느 값 이하로 낮추기가 어렵다는 단점이 있었다.2, the amount of capacitive coupling due to the potential difference between the average potential of "0" formed by the flyback winding 182 and the
또한, 플라이백권선(182)과 포워드권선(184)으로 입력권선(181)의 권선면 전체를 빈틈없이 채워서 감아, 입력권선(181)과 출력권선(183) 사이에서 생성되는 용량성의 결합이 플라이백권선(182)과 포워드권선(184)이 출력권선(183)으로 생성시키는 용량성 결합의 합보다 훨씬 작은 경우, 출력권선(183)으로 생성되는 용량성 결합의 합을 낮추기 위해 또 다른 권선을 설치해야 하는 단점이 있었다.The capacitive coupling generated between the input winding 181 and the output winding 183 is wound around the
도 3은 종래기술의 플라이백 컨버터에서 발생하는 전도성 EMI를 상쇄시켜 낮추는 또 다른 일례를 도시한다.3 shows another example of canceling and lowering the conductive EMI generated in the prior art flyback converter.
트랜스포머(19)는 제1입력권선(191)과 제2입력권선(192)과 출력권선(193)을 포함한다.The
제2입력권선(192)은 제1입력권선(191)과 출력권선(193) 사이의 권선층에 감겨지며, 제2입력권선(192)과 출력권선(193) 사이에서 생성되는 용량성 결합은 제1입력권선(191)과 출력권선(193) 사이에서 생성되는 용량성의 결합과 역극성이면서 크기가 비슷하게 생성하도록 설정되며, 출력권선(193)으로 생성되는 용량성 결합의 합을 상쇄시켜 낮추어, 출력 선로 (17)의 노이즈 전위를 낮추며, 전원장치의 EMI를 규제치 이하로 맞추려 한다.The second input winding 192 is wound on the winding layer between the first input winding 191 and the output winding 193 and the capacitive coupling generated between the second input winding 192 and the output winding 193 is The sum of the capacitive coupling generated by the output winding 193 is set to be lower than the sum of the capacitive coupling generated by the output winding 193 and the magnitude of the capacitive coupling generated between the first input winding 191 and the output winding 193, The noise potential of the
도 3에 있어서는, 제2입력권선(192)이 제1입력권선(191)과 출력권선(193) 사이를 빈틈없이 채워서 감기는 경우, EMI를 가장 낮게 낮추기 위해 필요한 출력권선(193)이 감기는 면과 용량성으로 결합하는 제2입력권선(192)의 턴 수는 통상적으로 출력권선(193)의 턴 수보다 1 내지 2턴 정도 큰 값을 가진다. 출력권선(193)의 턴수가 5턴이면 제2입력권선(192)의 턴수는 6 내지 7 턴이 필요하다.3, when the second input winding 192 is wound with the gap between the first input winding 191 and the output winding 193 filled tightly, the output winding 193 necessary for lowering the EMI to the lowest level is wound The number of turns of the second input winding 192 that capacitively couples with the surface of the output winding 193 is typically one to two turns larger than the number of turns of the output winding 193. When the number of turns of the output winding 193 is five turns, the number of turns of the second input winding 192 is six to seven turns.
도 3의 종래기술에 있어서도, 한 바퀴 단위로 증가하거나 감소하는 제2입력권선(192)의 턴 수를 조절하는 것만으로는 전원장치가 발생시키는 EMI를 어느 값 이하로 낮추기가 어렵다는 단점이 있었다.3, it is difficult to lower the EMI generated by the power supply to a certain value or less merely by adjusting the number of turns of the second input winding 192, which increases or decreases by one wheel unit.
또한, 출력권선(193)의 턴 수는 작은데 보빈의 권선폭이 넓은 경우 출력권선(193)보다 1 내지 2턴 큰 턴 수로 보빈의 권선면을 빈틈없이 채워서 감기가 매우 어려운 경우가 많다는 단점도 있었다.Also, the number of turns of the output winding 193 is small. However, when the winding width of the bobbin is wide, the winding surface of the bobbin is filled with a tight turn by one to two turns larger than the output winding 193, .
또한, 권선의 플라이백 전압을 정류하여 전원장치의 제어부의 전원전압을 공급해야 하는 경우, 제2입력권선(192)과는 별도로 추가의 권선을 설치해야 했는데, 추가된 권선이 출력권선(193)으로 또 다른 용량성의 결합을 생성시키거나 혹은 제1입력권선(191)과 출력권선(193) 사이의 자기 결합을 방해하여 효율을 낮추는 등의 문제를 야기했었다.Further, when the flyback voltage of the winding is to be rectified to supply the power supply voltage of the control unit of the power supply unit, additional windings must be provided separately from the second input winding 192. However, Or to reduce the efficiency by interfering with the magnetic coupling between the first input winding 191 and the output winding 193, and the like.
도 4는 종래기술의 플라이백 컨버터에서 발생하는 전도성 EMI를 상쇄시켜 낮추는 또 다른 일례를 도시한다.Fig. 4 shows another example of canceling and lowering the conductive EMI generated in the prior art flyback converter.
트랜스포머(13a)는 입력권선(131a)과 상쇄권선(132a)과 출력권선(133a)과 쉴드판(135a)을 포함한다.The
쉴드판(135a)은 입력권선(131a)과 출력권선(133a) 사이의 권선층에 위치하여 입력권선(131a)과 출력권선(133a) 사이의 용량성의 결합을 차단한다.The
상쇄권선(132a)은 출력권선(133)의 권선면 중 입력권선(131a)을 향하는 권선면의 반대쪽 권선면과 마주하여 위치하며, 상쇄권선(132a)과 출력권선(133a) 사이에서 출력권선(133a)과 쉴드판(135a) 사이의 용량성의 결합과 크기는 비슷하고 극성이 반대인 용량성 결합을 생성시켜, 출력권선(133a)으로 생성되는 용량성 결합의 합이 상쇄되어 "0(zero)"에 접근하게 하여, 출력선로(17)의 노이즈 전위를 낮추려 한다. 작업성을 높이기 위해 쉴드판(135a)을 절연시키지 않고 감는 경우, 금속판의 양끝이 단락되지 않도록 한바퀴에서 1mm 내지 2mm 부족하게 감는다. 혹은 테이프 등으로 절연 구조를 형성시키는 경우, 금속판을 한바퀴를 초과하게 감아 두 권선 사이의 용량성 결합을 완전히 차단한다.The offsetting winding 132a is located opposite to the winding surface opposite to the winding surface toward the input winding 131a in the winding surface of the output winding 133 and between the offset winding 132a and the output winding 133a, The sum of the capacitive coupling generated by the
도시하지는 않았지만, 트랜스포머(18)의 입력권선(181)과 출력권선(183)의 사이나 혹은 트랜스포머(19)의 제1입력권선(191)과 출력권선(193)의 사이에 한 점이 전기적인 접지로 연결되는 쉴드판을 위치시키기도 한다.A point between the input winding 181 and the output winding 183 of the
그런데, 이 기술도 1턴 단위로 증가하거나 감소하는 상쇄권선(132a) 혹은 플라이백권선(182)과 포워드권선(184) 혹은 제2입력권선(192)의 턴 수를 조절하여 EMI를 낮추어야 하는데, 정교한 상쇄가 어려워 EMI를 균일하게 어느 값 이하로 낮추기가 어렵다는 단점이 있었다.However, this technique also has to reduce the EMI by adjusting the number of turns of the offset winding 132a or the flyback winding 182 and the forward winding 184 or the second input winding 192, which are increased or decreased by one turn, There is a disadvantage that it is difficult to uniformly reduce the EMI to a certain value or less.
이와 같이 종래기술은 한 바퀴 단위로 증감하는 권선의 턴 수의 조절만으로는 전원장치의 EMI를 충분히 낮추기가 어려워 EMI의 마진을 충분히 확보하기가 어렵고, 출력권선의 턴 수는 작은데 보빈의 권선폭이 넓은 경우 상쇄를 위해 설치하는 권선을 여러가닥의 작은 턴 수로 보빈의 권선면을 빈틈없이 채워서 감기가 물리적으로 매우 어려우며, 보조 전원 전압의 인출을 필요로 하는 경우 추가로 권선이 필요하여 효율이 저하하고 트랜스포머의 가격이 상승하는 등의 단점이 있었다.As described above, in the conventional technique, it is difficult to adequately reduce the EMI of the power supply device only by controlling the number of turns of the winding, which increases or decreases by one wheel unit. It is difficult to sufficiently secure the margin of the EMI and the number of turns of the output winding is small. The winding installed for offsetting is filled with the winding surface of the bobbin by a small number of turns of a small number of turns so that the winding is physically very difficult and when the auxiliary power supply voltage needs to be drawn out, There is a disadvantage in that the price of the product is increased.
본 발명은 종래기술의 이러한 단점들을 모두 해결하기 위한 것이다.The present invention addresses all of these shortcomings of the prior art.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 자기에너지전달소자는 제1전압입력단자와, 제2전압입력단자와, 출력 선로와, 상기 제1전압입력단자 및 상기 제2전압입력단자와 상기 출력 선로 사이에 위치하는 자기에너지전달소자와, 스위칭소자를 포함하는 스위칭형 전원장치에 사용되는 상기 자기에너지전달소자에 있어서,In order to solve the above problems, a magnetic energy transfer device of the present invention includes a first voltage input terminal, a second voltage input terminal, an output line, a first voltage input terminal, a second voltage input terminal, And a switching power supply device including a switching device, wherein the magnetic energy transfer device comprises:
상기 자기에너지전달소자의 코어와; 상기 자기에너지전달소자의 보빈과; 상기 자기에너지전달소자의 코어에 감겨지고, 상기 제1전압입력단자와 상기 스위칭소자의 일측 단자와의 사이에 접속되어, 상기 스위칭소자의 스위칭 동작에 의해 자기에너지의 축적과 방출이 제어되는 입력권선과; 상기 입력권선과 자기적으로 결합하여 에너지를 인출하여 상기 출력 선로를 통해 부하에 공급하는 출력권선과; 그리고 상기 입력권선의 한 권선면과 상기 출력권선의 권선면 사이에 위치하는 도체판을 포함하되,A core of the magnetic energy transfer element; A bobbin of the magnetic energy transfer element; An input winding wound around a core of the magnetic energy transfer element and connected between the first voltage input terminal and one terminal of the switching element to control the accumulation and emission of magnetic energy by the switching operation of the switching element, and; An output winding magnetically coupled with the input winding to supply energy to the load via the output line; And a conductor plate positioned between a winding surface of the input winding and a winding surface of the output winding,
상기 도체판이 상기 입력권선의 한 권선면과 상기 출력권선의 권선면 사이를 가로 막는 부분에서 상기 입력권선의 한 권선면과 상기 출력권선의 권선면 사이의 용량성 결합이 차단되며,The capacitive coupling between the one winding surface of the input winding and the winding surface of the output winding is blocked at a portion where the conductor plate interrupts between one winding surface of the input winding and the winding surface of the output winding,
상기 도체판이 상기 출력권선의 권선면을 감싸는 부분의 상기 도체판의 폭과 길이의 선정에 의해 상기 입력권선의 한 권선면과 상기 출력권선의 권선면 사이를 가로막지 않는 면적을 포함하는 경로를 통해 상기 자기에너지전달소자 및 상기 전원장치 내의 요소들로부터 상기 출력권선으로 생성하는 용량성 결합의 합과 상기 도체판으로부터 상기 출력권선으로 생성되는 용량성 결합의 양이 설정되며,Wherein the conductor plate is wound around a path including an area not obstructing a winding surface of the input winding and a winding surface of the output winding by selecting a width and a length of the conductor plate in a portion of the conductor winding surrounding the winding surface of the output winding The sum of the capacitive coupling generated from the elements in the magnetic energy transfer device and the power source device to the output winding and the amount of capacitive coupling generated from the conductive plate to the output winding are set,
상기 도체판이 상기 입력권선의 한 권선면과 상기 출력권선의 권선면 사이를 가로막지 않는 면적을 포함하는 경로를 통해 상기 자기에너지전달소자 및 상기 전원장치 내의 요소들로부터 상기 출력권선으로 생성하는 용량성 결합의 합에 의해 생성되는 전원장치의 EMI가 상기 도체판으로부터 상기 출력권선으로 생성되는 용량성 결합에 의해 상쇄되어 낮아지는 것을 특징으로 한다.Wherein said conductor plate has capacitive characteristics generated from elements in said magnetic energy transfer element and said power supply device to said output winding through a path including an area not blocked between a winding surface of said input winding and a winding surface of said output winding, The EMI of the power supply generated by the sum of the coupling is canceled by the capacitive coupling generated from the conductor plate to the output winding and is lowered.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 자기에너지전달소자는 제1전압입력단자와, 제2전압입력단자와, 출력 선로와, 상기 제1전압입력단자 및 상기 제2전압입력단자와 상기 출력 선로 사이에 위치하는 자기에너지전달소자와, 스위칭소자를 포함하는 스위칭형 전원장치에 사용되는 상기 자기에너지전달소자에 있어서,According to another aspect of the present invention, there is provided a magnetic energy transfer device including a first voltage input terminal, a second voltage input terminal, an output line, a first voltage input terminal, A magnetic energy transfer element disposed between the output line and the output line, and the magnetic energy transfer element used in the switching power supply device including the switching element,
상기 자기에너지전달소자의 코어와; 상기 자기에너지전달소자의 보빈과; 상기 자기에너지전달소자의 코어에 감겨지고, 상기 스위칭소자의 스위칭 동작에 의해 자기에너지의 축적과 방출이 제어되는 입력권선과; 상기 입력권선과 자기적으로 결합하여 에너지를 인출하여 상기 출력 선로를 통해 부하에 공급하는 출력권선과; 그리고 상기 출력권선의 권선면 중 상기 출력권선이 상기 입력권선을 향하는 권선면의 반대쪽 권선면과 용량성 결합을 생성시키는 도체판을 포함하되,A core of the magnetic energy transfer element; A bobbin of the magnetic energy transfer element; An input winding wound around a core of the magnetic energy transfer element, the accumulation and emission of magnetic energy being controlled by a switching operation of the switching element; An output winding magnetically coupled with the input winding to supply energy to the load via the output line; And a conductive plate for generating a capacitive coupling with the winding surface opposite to the winding surface of the output winding toward the input winding among the winding surfaces of the output winding,
상기 도체판이 상기 출력권선의 권선면을 감싸는 부분의 상기 도체판의 폭과 길이의 선정에 의해 상기 도체판으로부터 상기 출력권선으로 생성되는 용량성 결합의 양이 설정되며,The amount of capacitive coupling generated from the conductor plate to the output winding is set by the selection of the width and length of the conductor plate at a portion of the conductor plate surrounding the winding surface of the output winding,
상기 자기에너지전달소자 및 상기 전원장치 내의 요소들로부터 상기 출력권선으로 생성하는 용량성 결합의 합에 의한 전원장치의 EMI가 상기 도체판으로부터 상기 출력권선으로 생성되는 용량성 결합에 의해 상쇄되어 낮아지는 것을 특징으로 한다.Wherein the EMI of the power supply by the sum of the capacitive coupling generated by the magnetic energy transfer element and the output winding from the elements in the power supply is canceled by the capacitive coupling generated from the conductor plate to the output winding, .
또한, 본 발명에 따르는 상술한 자기에너지전달소자를 포함하는 스위치형 전원장치 및 스위치형 전원장치를 포함하는 물품이 제공된다.Further, there is provided an article including a switch-type power supply apparatus and a switch-type power supply apparatus including the above-described magnetic energy transfer element according to the present invention.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 이하의 발명의 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific aspects of the present invention are included in the following description of the invention and the drawings.
본 발명은 출력권선과 용량성으로 결합하는 권선의 턴 수를 출력권선의 턴 수보다 훨씬 크게 취하고도 출력권선의 권선면의 일부분과 용량성으로 결합하는 도체판에 의해 전원장치의 EMI를 정교하게 상쇄시켜 아주 낮은 값으로 낮출 수 있게 하여 충분한 EMI의 마진을 확보할 수 있게 하며, 출력권선과 용량성으로 결합하는 권선을 큰 턴 수로 취하여 권선면을 채워서 감을 수 있어서 트랜스포머의 생산성을 향상시키며, 제조 원가 인하의 효과를 갖는다.The present invention delicately enforces the EMI of the power supply by a conductor plate that capacitively couples with a portion of the winding surface of the output winding even though the number of turns of the winding capacitively coupled with the output winding is much larger than the number of turns of the output winding It is possible to reduce the value to a very low value, thereby ensuring a sufficient margin of EMI. By winding the winding wound on the winding surface with a large number of turns by capacitively coupling with the output winding, it is possible to improve the productivity of the transformer, It has the effect of cost reduction.
도 1 내지 도 4는 종래기술의 플라이백 컨버터에서 발생하는 전도성 EMI를 상쇄시켜 낮추는 예들을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따르는 플라이백 컨버터에서 발생하는 전도성 EMI를 정교하게 상쇄시켜 낮추는 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명에 따르는 트랜스포머의 구조의 실시예들을 도시한 도면이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명에 따르는 플라이백 컨버터에서 발생하는 전도성 EMI를 정교하게 상쇄시켜 낮추는 다른 실시예들을 도시한 도면이다.FIGS. 1 to 4 show examples of canceling and reducing the conductive EMI generated in the prior art flyback converter.
FIG. 5 is a diagram illustrating one embodiment of finely reducing and reducing conductive EMI generated in a flyback converter according to the present invention.
Figures 6-9 illustrate embodiments of the structure of a transformer in accordance with the present invention.
FIGS. 10-12 illustrate other embodiments that precisely offset and reduce the conductive EMI generated in a flyback converter in accordance with the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부한 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, it is to be understood that the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein but may be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, And the present invention is only defined by the scope of the claims.
본 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Like reference numerals refer to like elements throughout.
본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.The singular forms herein include plural forms unless the context clearly dictates otherwise.
본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.&Quot; comprises "and / or" comprising ", as used herein, does not exclude the presence or addition of one or more other elements in addition to the stated element.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art. Furthermore, predefined terms are not to be construed as ideal or excessive unless explicitly defined otherwise.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 자기에너지전달소자 및 전원장치에 대해 보다 상세하게 설명한다. 본 발명의 자기에너지전달소자는 모든 방식의 스위치형 전원장치에 적용될 수 있으나, 이하 플라이백 컨버터를 이용하여 본발명의 실시예를 설명한다.Hereinafter, a magnetic energy transfer device and a power supply device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The magnetic energy transfer device of the present invention can be applied to all types of switch-type power supplies, but an embodiment of the present invention will be described below using a flyback converter.
도 5는 본 발명에 따르는 플라이백 컨버터에서 발생하는 전도성 EMI를 정교하게 상쇄시켜 낮추는 일 실시예를 도시한다.FIG. 5 illustrates one embodiment that finely degrades and lowers the conductive EMI that occurs in a flyback converter in accordance with the present invention.
도 5에 있어서, 트랜스포머(20)를 제외한 회로 구성은 도 1의 회로 구성에 대응된다.In Fig. 5, the circuit configuration excluding the
도 5의 트랜스포머(20)은 입력권선(201)과 제1권선(202)과 출력권선(203)과 도체판(205)과 트랜스포머코어(206)를 포함한다.The
도 5에서, 스위칭소자(12)가 스위칭 될 때 입력권선(201)과 제1권선(202)과 트랜스포머코어(206)와 도시되지는 않았지만 필요에 의해 추가될 수도 있는 권선들을 포함하는 전원장치 내의 요소들로부터 출력권선(203)으로 생성되는 용량성의 결합의 합을 도체판(205)으로부터 출력권선(203)으로 생성되는 역극성의 용량성의 결합에 의해 상쇄시켜 전원장치의 EMI를 낮춘다.In Fig. 5, a description is given of a power supply device including an input winding 201 and a first winding 202 and a
특히, 입력권선(201)과 제1권선(202)과 트랜스포머코어(206)와 도시되지는 않았지만 필요에 의해 추가될 수도 있는 권선들을 포함하는 전원장치 내의 요소들로부터 출력권선(203)으로 생성되는 용량성의 결합의 합에 의해 전원장치에서 발생하는 전도성 EMI를 도체판(205)과 출력권선(203) 사이의 용량성 결합에 의해 상쇄시켜 "0"에 가장 가까이 접근시킬 수 있는 도체판(205)의 길이와 폭을 정할 수 있어서, 충분한 EMI의 마진을 제공한다.In particular, the input winding 201 and the first winding 202 and the
예를 들어, 출력권선(203)의 턴수가 5턴이고 도체판(205)이 출력권선(203)의 한쪽 권선면의 전체 폭과 둘레를 감싸서 전기적인 접지로 연결되어 있다면, 도체판(205)과 출력권선(203)의 사이에는 5턴의 턴 수차에 의한 용량성의 결합이 생성된다. 또한, 출력권선(203)의 권선면의 둘레가 30mm인데 도체판(205)이 출력권선(203)의 권선폭 전체를 6mm의 길이로 감싸면, 도체판(205)과 출력권선(203)의 사이에는 5턴의 6/30인 1턴의 차이에 의한 용량성의 결합이 생성된다. 또한, 도체판(205)이 출력권선(203)의 권선폭을 7mm의 길이로 감싸면, 7/6 턴의 턴 수차만큼의 용량성의 결합이 생성된다. 즉, 1mm의 도체판(205) 길이의 변화로 1/6 턴의 턴 수 차(difference)만큼의 용량성 결합의 변화를 가져 올 수 있고, 0.5mm의 변화로 1/12 턴의 턴 수 차만큼의 용량성 결합의 변화를 가져 올 수 있다. 또한, 도체판(205)이 출력권선(203)의 권선폭을 15mm의 길이로 감싸면, 15/6 즉 2.5턴의 턴 수 차만큼의 용량성의 결합이 생성된다.For example, if the number of turns of the output winding 203 is 5 turns and the
입력권선(201)과 제1권선(202)과 트랜스포머코어(206)를 포함하는 전원장치 내의 요소들로부터 출력권선(203)으로 생성되는 용량성의 결합의 합이 N 턴의 턴 수 차만큼 발생되는 경우, N 턴의 턴 수 차의 용량성의 결합을 역극성으로 생성시켜 상쇄할 도체판(205) 길이는 다음 식으로 산출된다.The sum of the capacitive coupling generated from the input winding 201 and the elements in the power source apparatus including the first winding 202 and the
길이 = 출력권선(203)의 권선면의 둘레 X 턴 수 차 / 출력권선(203)의 턴 수Length = the number of turns of the circumference X of the winding surface of the output winding 203 / the number of turns of the output winding 203
예를 들어, 출력권선(203)의 권선면의 둘레가 30mm이고, 출력권선(203)의 턴 수가 5턴이며, 턴 수 차가 1.3턴이면, 상쇄를 위해 필요한 도체판(205)의 길이는 7.8mm이다. 도체판(205)의 길이의 편차가 +/- 0.3mm 이면, 용량성 결합은 1.35턴에서 1.25턴의 턴 수 차의 범위에서 변화하므로 도체판(205)의 길이의 편차에 의해 +/- 0.05턴의 턴 수 차의 편차가 발생한다.For example, if the circumference of the winding surface of the output winding 203 is 30 mm, the number of turns of the output winding 203 is 5, and the difference in the number of turns is 1.3, the length of the
이와 같이, 도 5의 플라이 백컨버터는 1턴 단위의 증감에 의해 대략적으로 조절하던 도 1의 종래기술에 비해 10배 가까이 훨씬 세밀하게 전원장치에서 발생하는 전도성 EMI를 상쇄시켜 낮출 수 있게 하여, 훨씬 큰 EMI의 마진을 제공한다.Thus, the flyback converter of FIG. 5 can reduce the conductive EMI generated by the power supply device by about 10 times as much as the prior art of FIG. 1, which is roughly controlled by increasing or decreasing the number of turns per unit, Providing a large EMI margin.
입력권선(201)과 제1권선(202)과 트랜스포머코어(206)와 도시되지는 않았지만 필요에 의해 추가될 수도 있는 권선들을 포함하는 전원장치 내의 요소들로부터 출력권선(203)으로 생성되는 용량성의 결합의 합이 몇 턴의 턴 수 차인지 모르더라도, 전원장치에서 발생하는 전도성 EMI가 가장 낮게 얻어지는 도체판(205)의 길이를 실험에 의해 찾아서 선정할 수도 있다.The output winding 203 from the elements in the power supply including the input winding 201 and the first winding 202 and the
도체판(205)은 동판이나 동 테이프 등이 사용될 수 있으며, 출력권선(203)의 권선면과 용량성으로 결합하며, 한 점이 직접 혹은 하나 이상의 수동 소자의 조합을 통해 1차측의 전기적인 접지로 연결되거나 도체판(205)에 전위를 가하기 위한 권선을 통해 전기적인 접지로 연결될 수도 있다.The
도 5의 일 실시예로써, 트랜스포머코어(206)의 표면이 전기적인 접지로 연결되어 있고, 입력권선(201)과 출력권선(203) 사이의 권선층을 제1권선(202)으로 빈틈없이 채워서 감아 입력권선(201)과 출력권선(203) 사이의 용량성 결합이 가능한 한 적게 생성되게 하는 경우, 출력권선(203)으로 생성되는 용량성 결합의 양은 대부분 제1권선(202)과 출력권선(203) 사이의 전위차에 의해 결정된다. 만일, 제1권선(202)의 턴 수와 출력권선(203)의 턴 수와의 차이가 출력권선(203)의 턴 수보다 작다면, 도체판(205)은 도 6과 같이 출력권선(203)의 권선면 중 입력권선(201)을 마주하는 권선면의 반대쪽 권선면과 용량성의 결합을 생성시키도록 위치하여, 도체판(205)의 길이의 선정에 의해 입력권선(201)과 제1권선(202)과 트랜스포머코어(206)와 도시되지는 않았지만 필요에 의해 추가될 수도 있는 권선들을 포함하는 전원장치 내의 요소들로부터 출력권선(203)으로 생성되는 용량성의 결합의 합을 상쇄시켜 "0"에 접근시킬 수 있다.5, the surface of the
도 4의 종래의 트랜스포머(13a)는 출력권선(133a)의 한 쪽 권선면의 둘레는 한 점이 전기적인 접지로 연결된 쉴드판(135a)으로 감싸고, 다른 한 쪽 권선면의 둘레는 상쇄권선(132a)으로 감싸는 구조를 갖는다.The
도 4에 있어서는, 쉴드판(135a)으로 출력권선(133a)의 한 쪽 권선면의 둘레를 양쪽 끝이 단락되지 않게 절연된 금속판으로 한 바퀴 이상 혹은 양쪽 끝이 절연되지 않은 금속판으로 한 바퀴보다 1mm 내지 2mm 부족하게 혹은 둘레의 90% 만큼 감싸고, 출력권선(133a)과 용량성으로 결합하는 상쇄권선(132a)의 턴 수의 조절에 의해 출력권선(133a)으로 생성되는 용량성의 결합의 합을 가능한 한 낮은 값으로 갖도록 하여 EMI를 낮춘다.4, the
도 6의 트랜스포머(20a)는 도체판(205)의 길이의 선정에 의해 입력권선(201)과 제1권선(202)과 트랜스포머코어(206)와 도시되지는 않았지만 필요에 의해 추가될 수도 있는 권선들을 포함하는 전원장치 내의 요소들로부터 출력권선(203)으로 생성되는 용량성의 결합의 합을 상쇄시켜 EMI를 세밀하게 "0"에 접근시키는 것이 도 4의 트랜스포머와의 차이점이다.The
도 6의 트랜스포머에서 도체판(205)의 길이가 출력권선(203)의 한 쪽 권선면의 둘레에서 1mm 내지 2mm를 뺀 값 혹은 둘레의 90%에 접근하거나 혹은 그 이상이 되는 경우, 도 4의 종래의 기술과의 구분이 어려워질 수 있다.In the transformer of Fig. 6, when the length of the
출력권선(203)의 권선면 중 입력권선(201)을 마주하는 권선면의 반대쪽 권선면과 용량성의 결합을 생성시켜서 EMI를 낮추는 도체판(205)의 길이가 출력권선(203)의 권선면 중 입력권선(201)을 마주하는 권선면의 반대쪽 권선면의 둘레의 80 퍼센트 이하이거나 혹은 출력권선(203)의 권선면 중 입력권선(201)을 마주하는 권선면의 반대쪽 권선면의 둘레에서 4mm를 뺀 길이 이하일 때 도 4의 종래의 기술과의 구분이 더 명확해 질 수 있다. 혹은, 출력권선(203)의 권선면 중 입력권선(201)을 마주하는 권선면의 반대쪽 권선면과 용량성의 결합을 생성시켜서 EMI를 낮추는 도체판(205)의 길이가 출력권선(203)의 권선면 중 입력권선(201)을 마주하는 권선면의 반대쪽 권선면의 둘레의 60 퍼센트 이내이거나 혹은 출력권선(203)의 권선면 중 입력권선(201)을 마주하는 권선면의 반대쪽 권선면의 둘레에서 6mm를 뺀 길이 이하일 때 더욱 더 명확해 질 수 있다.The length of the
또한, 도 4의 트랜스포머(13a)는 쉴드판(135a)이 입력권선(131a)과 출력권선(133a) 사이에 위치하나, 도 6의 트랜스포머(20a)는 도체판(205)이 출력권선(203)의 권선면 중 입력권선(201)을 마주하는 권선면의 반대쪽 권선면 쪽에 위치하는 큰 구조적인 차이를 갖는다. 따라서, 도 6의 트랜스포머(20a)의 도체판(205)의 길이가 출력권선(203)의 권선면 중 입력권선(201)을 마주하는 권선면의 반대쪽 권선면의 둘레의 100 퍼센트에 이르더라도 그 구분은 명확하다 할 것이다.The
도 6은 출력권선(203)의 권선면 중 입력권선(201)을 마주하는 권선면의 반대쪽 권선면의 전체 폭을 가로질러 출력권선(203)의 둘레의 일부분과 용량성으로 결합하도록 도체판(205a)을 부착하여 인출한 단자(207)를 전기적인 접지로 연결한 실시예를 도시하고, 도 7은 출력권선(203) 권선폭보다 짧게 도체판(205b)을 부착한 실시예를 도시한다.6 is a plan view of the output winding 203 in a state where it is capacitively coupled with a portion of the circumference of the output winding 203 across the entire width of the winding surface opposite to the winding surface facing the input winding 201 FIG. 7 shows an embodiment in which the
도 6에 있어서, 트랜스포머(20a)의 한 점이 전기적인 접지로 연결된 도체판(205)의 길이가 출력권선(203)의 권선면 중 입력권선(201)을 마주하는 권선면의 반대쪽 권선면의 둘레의 100 퍼센트에 이르러도 입력권선(201)과 제1권선(202)과 트랜스포머코어(206)와 도시되지는 않았지만 필요에 의해 추가될 수도 있는 권선들을 포함하는 전원장치 내의 요소들로부터 출력권선(203)으로 생성되는 용량성의 결합의 합을 상쇄시켜 EMI를 "0"에 접근시키기에 부족한 경우, 도체판(205)은 출력권선(203)과의 전위차를 키우기 위한 권선을 거쳐서 전기적인 접지로 연결할 수도 있다.6, the length of the
또한, 도체판(205)은, 도 8과 도 9와 같이 출력권선(203)의 권선면 중 입력권선(201)을 마주하는 권선면과 용량성의 결합을 생성하고, 도체판(205)이 입력권선(201)과 출력권선(203)의 사이를 가로막는 면적에서 입력권선(201)을 포함하는 전원장치 내의 요소들로부터 출력권선(203)으로 생성되는 용량성의 결합을 차단하도록 위치할 수 있다. 이 경우는 도체판(205)의 면적이 증가할 수록 입력권선(201)을 포함하는 전원장치 내의 요소들로부터 출력권선(203)으로 생성되는 용량성 결합의 양이 감소하므로, 도체판(205)과 출력권선(203) 사이의 용량성의 결합이 입력권선(201)을 포함하는 전원장치 내의 요소들로부터 출력권선(203)으로 생성되는 용량성의 결합에 의해 전원장치에서 발생하는 EMI를 상쇄시켜 가장 낮은 값으로 낮출 수 있는 도체판(205)의 길이를 선정한다. 도 8과 도 9의 일실시예로써, 입력권선(201)과 출력권선(203) 사이에 제1권선(202)이 위치하고, 제1권선(202)과 출력권선(203) 사이의 권선면 면적의 전체 혹은 일부분에 도체판(205)이 위치할 수 있다. 이 경우 입력권선(201)과 제1권선(202)에서 생성하는 고주파 노이즈의 일부가 도체판(205)에 의해 차단되어 출력권선(203)에 전달되지 않으므로, 방사 EMI도 낮추는 효과를 갖는다.8 and 9, the
다른 일실시예로써, 입력권선(201)과 출력권선(203) 사이의 권선면 면적의 전체 혹은 일부분에 도체판(205)이 위치하고, 도체판(205)과 출력권선(203)의 사이에 하나 이상의 권선이 위치할 수도 있다. 출력권선(203)과 결합하여 출력전압의 정보를 피드백하는 권선 혹은 제1권선(202)이 그 일례이다.The
일실시예로써, 도체판(205 혹은 205a 혹은 205b 혹은 205c)은 보빈의 권선면 내에서 외부와 연결하는 연결선을 접속할 수 있다. 다른 실시예로써, 도 8과 도 9와 같이 도체판(205c)의 일부분을 보빈(28)의 권선면 밖으로 인출하여 권선면의 밖에서 외부와 연결하는 단자(207)를 접속할 수 있다. 도 6과 도 7의 경우에도 도체판(205a 혹은 205b)의 한쪽 끝을 보빈의 권선면 밖으로 인출하여 외부와 연결하는 단자(207)를 접속할 수 있다.In one embodiment, the
필요에 따라, 도체판(205)은 출력권선(203)의 권선면 중 입력권선(201)을 마주하는 권선면의 반대쪽 권선면과 용량성의 결합을 생성시키는 위치와 출력권선(203)의 권선면 중 입력권선(201)을 마주하는 권선면과 용량성의 결합을 생성시키는 위치에 모두 위치시킬 수도 있다. 입력권선(201)이 둘로 나뉘어 출력권선(203)과 샌드위치 구조를 가지는 경우에도 도체판(205)은 출력권선(203)의 양쪽 권선면에 용량성의 결합을 생성시키도록 두 군데에 위치시키거나 한쪽 권선면에만 용량성의 결합을 생성시키도록 위치시킬 수도 있다.If necessary, the
도 10은 본 발명에 따르는 플라이백 컨버터에서 발생하는 전도성 EMI를 정교하게 상쇄시켜 낮추는 다른 실시예를 도시하는데, "부"의 출력전압이 인출되는 것이 도 5와 다르다.Fig. 10 shows another embodiment for finely canceling and lowering the conductive EMI generated in the flyback converter according to the present invention, in which the output voltage of the "part " is different from that of Fig.
도 10에 있어서, 입력권선(211)과 제1권선(212)과 트랜스포머코어(216)와 도시되지는 않았지만 필요에 의해 추가될 수도 있는 권선들을 포함하는 전원장치 내의 요소들로부터 출력권선(213)으로 생성되는 용량성의 결합의 합을 도체판(215)으로부터 출력권선(213)으로 생성되는 역극성의 용량성의 결합에 의해 상쇄시켜 전원장치에서 발생하는 전도성 EMI를 낮춘다.10, an output winding 213 is connected from the elements in the power supply including
도 11은 본 발명에 따르는 플라이백 컨버터에서 발생하는 전도성 EMI를 정교하게 상쇄시켜 낮추는 또 다른 실시예를 도시한다.Fig. 11 shows another embodiment for finely canceling and reducing the conductive EMI generated in the flyback converter according to the present invention.
도 11에 있어서, 트랜스포머(22)를 제외한 회로 구성은 도 2의 회로 구성에 대응된다.In Fig. 11, the circuit configuration excluding the
도 11은 "정"의 플라이백 전압을 유도하는 플라이백권선(222)과 "부"의 플라이백 전압을 유도하는 포워드권선(224)이 형성하는 평균전위와 출력권선(183) 사이의 전위차에 의한 용량성의 결합과 입력권선(181)과 출력권선(183) 사이에서 생성되는 용량성의 결합의 합을 포함하여 트랜스포머의 코어(226)와 도시되지는 않았지만 필요에 의해 추가될 수도 있는 권선들이나 요소들로부터 출력권선(223)으로 생성시키는 용량성 결합에 의해 전원장치에서 생성되는 EMI를 도체판(225)과 출력권선(223) 사이에서 생성되는 용량성 결합으로 상쇄시켜 낮춘다. 도 5와 마찬가지로, 도체판(225)의 폭과 길이를 선정하여 정교하게 전원장치의 EMI를 낮출 수 있어서, 충분한 EMI 마진을 확보할 수 있다.11 shows the potential difference between the average potential formed by the flyback winding 222 leading to the "positive" flyback voltage and the forward winding 224 leading to the " Including the sum of the capacitive coupling produced by the input winding 181 and the output winding 183 and the sum of the capacitive coupling generated between the input winding 181 and the output winding 183 to form a
도체판(225)은 출력권선(223)의 권선면 중 입력권선(221)을 마주하는 권선면의 반대쪽 권선면으로 용량성의 결합을 생성하도록 위치시킬 수도 있고, 출력권선(223)의 권선면 중 입력권선(221)을 마주하는 권선면으로 용량성의 결합을 생성하도록 위치시킬 수도 있으며, 양쪽 모두에 위치할 수도 있다.The
도 12는 본 발명에 따르는 플라이백 컨버터에서 발생하는 전도성 EMI를 정교하게 상쇄시켜 낮추는 또 다른 실시예를 도시한다.Fig. 12 shows another embodiment for finely canceling and lowering the conductive EMI generated in the flyback converter according to the present invention.
도 12에 있어서, 트랜스포머(23)를 제외한 회로 구성은 도 3의 회로 구성에 대응된다.In Fig. 12, the circuit configuration excluding the
도 12의 트랜스포머(23)는 제1입력권선(231)과 제2입력권선(232)과 출력권선(233)과 도체판(235)과 트랜스포머코어(236)를 포함한다.The
제2입력권선(232)이 제1입력권선(231)과 출력권선(233) 사이의 권선층에 위치할 수도 있고, 출력권선(233)이 제1입력권선(231)과 제2입력권선(232) 사이의 권선층에 위치할 수도 있다.The second input winding 232 may be located in the winding layer between the first input winding 231 and the output winding 233 and the output winding 233 may be located between the first input winding 231 and the second input winding 232 in the winding layer.
트랜스포머 코어(236)와 제1입력권선(231)과 제2입력권선(232)과 도시되지는 않았지만 필요에 의해 추가될 수도 있는 권선들이나 요소들로부터 출력권선(233)으로 생성시키는 용량성의 결합의 합에 의해 전원장치에서 생성되는 EMI를 도체판(235)과 출력권선(233) 사이에서 생성되는 용량성 결합으로 상쇄시켜 낮춘다. 도 5와 마찬가지로, 도체판(235)의 폭과 길이를 선정하여 정교하게 전원장치의 EMI를 낮출 수 있어서, 충분한 EMI 마진을 확보할 수 있다.The
도 5 내지 도 12에서 트랜스포머의 코어(206 혹은 216 혹은 226 혹은 236)는 오픈된 상태일 수도 있고, 1차측의 전기적인 접지에 연결될 수도 있고, 혹은 트랜스포머(20 혹은 21 혹은 22 혹은 23)에 포함되는 한 권선의 일측단자에 연결될 수도 있다.In Figures 5-12, the
도 5 내지 도 12에서 도체판(205 혹은 215 혹은 225 혹은 235)은 직접 1차측의 전기적인 접지로 연결되거나, 저항이나 캐패시터 등의 수동소자의 조합을 통해 1차측의 전기적인 접지로 연결되거나, 혹은 도체판에 전위를 공급하기 위한 권선을 경유하여 1차측의 전기적인 접지로 연결될 수도 있다.5 to 12, the
이와 같은 도 5 내지 도 12의 실시예들은 도체판(205 혹은 205a 내지 205c 혹은 215 혹은 225 혹은 235)의 폭과 길이를 입력권선(201혹은 211 혹은 221 혹은 231)을 포함하는 트랜스포머(20혹은 21 혹은 22 혹은 23) 및 전원장치 내의 요소들로부터 출력권선(203 혹은 213 혹은 223 혹은 233)으로 생성되는 용량성의 결합의 합에 의해 전원장치에서 발생시키는 EMI를 가장 많이 상쇄시켜 낮출 수 있는 값으로 설정할 수 있으므로, 도 1 내지 도 3의 종래기술에 비해 EMI를 훨씬 낮춰 충분한 마진을 제공하는 장점을 가진다.5-12 illustrate that the width and length of the
또한, 출력권선(203 혹은 213 혹은 223 혹은 233)과 용량성으로 결합하는 제1권선(202) 혹은 플라이백권선(222)과 포워드권선(224) 혹은 제2입력권선(232)의 턴 수를 출력권선(203 혹은 213 혹은 223 혹은 233)의 턴 수보다 2배로 크게 취하여 플라이백 전압을 정류하여 제어부의 전원을 공급하더라도, 도체판의 크기를 전원장치의 EMI를 가장 많이 상쇄시켜 낮출 수 있는 값으로 설정하여 충분한 EMI의 마진을 제공할 수 있으므로, 도 1 내지 도 3에서와 같이 출력권선(203 혹은 213 혹은 223 혹은 233)으로 생성되는 용량성 결합을 상쇄시킬 별도의 권선을 추가할 필요가 없다는 장점을 가진다.The number of turns of the first winding 202 or the flyback winding 222 and the forward winding 224 or the second input winding 232 capacitively coupled to the output winding 203 or 213 or 223 or 233 is The number of turns of the output winding 203 or 213 or 223 or 233 is increased to twice the number of turns and the flyback voltage is rectified to supply power to the control unit. It is not necessary to add a separate winding to cancel the capacitive coupling generated by the output winding 203 or 213 or 223 or 233 as in FIGS. 1 to 3 .
또한, 출력권선(203 혹은 213 혹은 223 혹은 233)의 턴 수의 2배인 제1권선(202) 혹은 플라이백권선(222)과 포워드권선(224) 혹은 제2입력권선(232)은 얇은 선을 2 내지 3가닥 정도로 보빈의 권선면을 쉽게 꽉 채워서 감을 수 있으므로, 출력권선(203 혹은 213 혹은 223 혹은 233)의 작은 턴 수 내외로 많은 가닥수로 감아서 채워야 했던 종래기술에 비해 권선의 작업성과 생산성이 크게 개선되는 장점을 가진다.The first winding 202 or the flyback winding 222 and the forward winding 224 or the second input winding 232 which are twice the number of turns of the output winding 203 or 213 or 223 or 233 are connected by a thin line The winding surface of the bobbin can be easily tightly wound so that the winding surface of the bobbin can be wound around 2 to 3 strands so that the number of turns of the output winding (203 or 213 or 223 or 233) The productivity is greatly improved.
이상 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 설명한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, it is to be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
11은 입력 캐패시터, 12는 스위칭소자, 13은 트랜스포머, 131와 131a는 입력권선, 132와 132a는 상쇄권선, 133과 133a는 출력권선, 135a는 쉴드판, 136과 136a는 트랜스포머 코어, 14와 14a는 출력정류기, 15는 출력캐패시터, 17은 출력선로, Cps는 입력권선과 출력권선 사이의 분포용량, Ccs는 트랜스포머 코어와 출력권선 사이의 분포용량, Cog는 출력선로와 접지 사이의 분포용량, 18은 트랜스포머, 181은 입력권선, 182는 플라이백권선, 183은 출력권선, 184는 포워드권선, 186은 트랜스포머 코어, 19는 트랜스포머, 191은 제1입력권선, 192는 제2입력권선, 193은 출력권선, 196은 트랜스포머 코어, 20은 트랜스포머, 201은 입력권선, 202는 제1권선, 203은 출력권선, 205와 205a 내지 205c는 도체판, 206은 트랜스포머 코어, 207은 단자, 208은 트랜스포머 보빈, 21은 트랜스포머, 211은 입력권선, 212는 제1권선, 213은 출력권선, 215는 도체판, 216은 트랜스포머 코어, 22는 트랜스포머, 221은 입력권선, 222는 플라이백권선, 223은 출력권선, 224는 포워드권선, 225는 도체판, 226은 트랜스포머 코어, 23은 트랜스포머, 231은 제1입력권선, 232는 제2입력권선, 233은 출력권선, 235는 도체판, 236은 트랜스포머 코어
Claims (31)
상기 자기에너지전달소자의 코어와;
상기 자기에너지전달소자의 보빈과;
상기 자기에너지전달소자의 코어에 감겨지고, 상기 제1전압입력단자와 상기 스위칭소자의 일측 단자와의 사이에 접속되어, 상기 스위칭소자의 스위칭 동작에 의해 자기에너지의 축적과 방출이 제어되는 입력권선과;
상기 입력권선과 자기적으로 결합하여 에너지를 인출하여 상기 출력 선로를 통해 부하에 공급하는 출력권선과; 그리고
상기 입력권선의 한 권선면과 상기 출력권선의 권선면 사이에 위치하는 도체판을 포함하되,
상기 도체판이 상기 입력권선의 한 권선면과 상기 출력권선의 권선면 사이를 가로 막는 부분에서 상기 입력권선의 한 권선면과 상기 출력권선의 권선면 사이의 용량성 결합이 차단되며,
상기 도체판이 상기 출력권선의 권선면을 감싸는 부분의 상기 도체판의 폭과 길이의 선정에 의해 상기 입력권선의 한 권선면과 상기 출력권선의 권선면 사이를 가로막지 않는 면적을 포함하는 경로를 통해 상기 자기에너지전달소자 및 상기 전원장치 내의 요소들로부터 상기 출력권선으로 생성하는 용량성 결합의 합과 상기 도체판으로부터 상기 출력권선으로 생성되는 용량성 결합의 양이 설정되며,
상기 도체판이 상기 입력권선의 한 권선면과 상기 출력권선의 권선면 사이를 가로막지 않는 면적을 포함하는 경로를 통해 상기 자기에너지전달소자 및 상기 전원장치 내의 요소들로부터 상기 출력권선으로 생성하는 용량성 결합의 합에 의해 생성되는 전원장치의 EMI가 상기 도체판으로부터 상기 출력권선으로 생성되는 용량성 결합에 의해 상쇄되어 낮아지는 것을 특징으로 하는 자기에너지전달소자.A first voltage input terminal, a second voltage input terminal, an output line, a magnetic energy transfer element positioned between the first voltage input terminal and the second voltage input terminal and the output line, and a switching element In the magnetic energy transfer element used for a switching power supply device,
A core of the magnetic energy transfer element;
A bobbin of the magnetic energy transfer element;
An input winding wound around a core of the magnetic energy transfer element and connected between the first voltage input terminal and one terminal of the switching element to control the accumulation and emission of magnetic energy by the switching operation of the switching element, and;
An output winding magnetically coupled with the input winding to supply energy to the load via the output line; And
And a conductor plate disposed between one winding surface of the input winding and the winding surface of the output winding,
The capacitive coupling between the one winding surface of the input winding and the winding surface of the output winding is blocked at a portion where the conductor plate interrupts between one winding surface of the input winding and the winding surface of the output winding,
Wherein the conductor plate is wound around a path including an area not obstructing a winding surface of the input winding and a winding surface of the output winding by selecting a width and a length of the conductor plate in a portion of the conductor winding surrounding the winding surface of the output winding The sum of the capacitive coupling generated from the elements in the magnetic energy transfer device and the power source device to the output winding and the amount of capacitive coupling generated from the conductive plate to the output winding are set,
Wherein said conductor plate has capacitive characteristics generated from elements in said magnetic energy transfer element and said power supply device to said output winding through a path including an area not blocked between a winding surface of said input winding and a winding surface of said output winding, Wherein the EMI of the power supply generated by the sum of the coupling is canceled by the capacitive coupling generated from the conductor plate to the output winding.
상기 자기에너지전달소자의 코어와;
상기 자기에너지전달소자의 보빈과;
상기 자기에너지전달소자의 코어에 감겨지고, 상기 제1전압입력단자와 상기 스위칭소자의 일측 단자와의 사이에 접속되어, 상기 스위칭소자의 스위칭 동작에 의해 자기에너지의 축적과 방출이 제어되는 입력권선과;
상기 입력권선과 자기적으로 결합하여 에너지를 인출하여 상기 출력 선로를 통해 부하에 공급하는 출력권선과; 그리고
상기 출력권선의 권선면 중 상기 출력권선이 상기 입력권선을 향하는 권선면의 반대쪽 권선면과 용량성 결합을 생성시키는 도체판을 포함하되,
상기 도체판이 상기 출력권선의 권선면을 감싸는 부분의 상기 도체판의 폭과 길이의 선정에 의해 상기 도체판으로부터 상기 출력권선으로 생성되는 용량성 결합의 양이 설정되며,
상기 자기에너지전달소자 및 상기 전원장치 내의 요소들로부터 상기 출력권선으로 생성하는 용량성 결합의 합에 의한 전원장치의 EMI가 상기 도체판으로부터 상기 출력권선으로 생성되는 용량성 결합에 의해 상쇄되어 낮아지는 것을 특징으로 하는 자기에너지전달소자.A first voltage input terminal, a second voltage input terminal, an output line, a magnetic energy transfer element positioned between the first voltage input terminal and the second voltage input terminal and the output line, and a switching element In the magnetic energy transfer element used for a switching power supply device,
A core of the magnetic energy transfer element;
A bobbin of the magnetic energy transfer element;
An input winding wound around a core of the magnetic energy transfer element and connected between the first voltage input terminal and one terminal of the switching element to control the accumulation and emission of magnetic energy by the switching operation of the switching element, and;
An output winding magnetically coupled with the input winding to supply energy to the load via the output line; And
And a conductive plate for generating a capacitive coupling with the winding surface opposite to the winding surface of the output winding toward the input winding among the winding surfaces of the output winding,
The amount of capacitive coupling generated from the conductor plate to the output winding is set by the selection of the width and length of the conductor plate at a portion of the conductor plate surrounding the winding surface of the output winding,
Wherein the EMI of the power supply by the sum of the capacitive coupling generated by the magnetic energy transfer element and the output winding from the elements in the power supply is canceled by the capacitive coupling generated from the conductor plate to the output winding, Wherein said magnetic energy transfer element is a magnetic energy transfer element.
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| KR20160076232A (en) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | 박찬웅 | Magnetic energy transfer element and power supply |
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