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KR20210089964A - 변압기용 기판 모듈 및 파워모듈 - Google Patents

변압기용 기판 모듈 및 파워모듈 Download PDF

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KR20210089964A
KR20210089964A KR1020200003196A KR20200003196A KR20210089964A KR 20210089964 A KR20210089964 A KR 20210089964A KR 1020200003196 A KR1020200003196 A KR 1020200003196A KR 20200003196 A KR20200003196 A KR 20200003196A KR 20210089964 A KR20210089964 A KR 20210089964A
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South Korea
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transformer
module
connection part
substrates
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KR1020200003196A
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김수산
박성준
조용석
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엘지이노텍 주식회사
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Publication date
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Priority to EP21738347.0A priority patent/EP4089695A4/en
Priority to US17/790,564 priority patent/US20230040151A1/en
Priority to JP2022540777A priority patent/JP2023509679A/ja
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 모듈은 변압기의 단자와 연결되는 변압기 연결부를 포함하는 제1 기판; 상기 변압기에 연결되는 스위치 모듈이 형성되는 하나 이상의 제2 기판; 및 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 연결하는 전도성 연결부를 포함하고, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 상기 전도성 연결부에 의하여 소정의 각도를 형성하여 배치된다.

Description

변압기용 기판 모듈 및 파워모듈{Substrate module for transformer and power module}
본 발명은 변압기용 기판 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로 변압기 상에 장착되어 변압기에 전압 또는 전류를 인가하고, 전압 또는 전류의 입력을 제어하는 기판으로 형성되는 기판 모듈 및 이를 포함하는 파워모듈에 관한 발명이다.
데이터 센터(Data center)는 서버 컴퓨터와 네트워크 회선 등을 제공하는 건물이나 시설을 말한다. 서버 호텔(server hotel)이라고도 부른다. 데이터 센터는 인터넷의 보급과 함께 폭발적으로 성장하기 시작했다. 인터넷 검색, 쇼핑, 게임, 교육 등 방대한 정보를 저장하고 웹 사이트에 표시하기 위해 수천, 수만 대의 서버 컴퓨터가 필요하게 되자, 이 서버 컴퓨터를 한 장소에 모아 안정적으로 관리하기 위한 목적으로 인터넷 데이터 센터를 건립하게 되었다. 통신업체의 데이터 센터는 인터넷 데이터 센터(Internet data center, IDC), 클라우드 서비스를 위한 데이터 센터는 클라우드 데이터 센터(cloud data center)로 부르기도 하나, 요즘 이러한 용어들의 구분은 거의 사라지고 데이터 센터라는 용어 하나로 통합되어 쓰이고 있다.
데이터 센터는 1일 24시간, 1년 365일 중단 없는 서비스를 제공하기 위해, 안정적인 전력 공급과 인터넷 연결 및 보안이 중요하다. 인터넷 데이터 센터는 주로 여러 층으로 된 고층 빌딩에 설치하며, 각 층마다 사용자 그룹별로 케이지(cage)를 설치하고 그 안에 여러 개의 랙(rack)을 설치한 뒤, 각 랙마다 스위치(switch)를 두고 여러 대의 서버 컴퓨터(server computer)를 연결하는 구조로 되어 있다. 또한, 서버 컴퓨터에서 방출하는 열기를 식히기 위한 대용량 냉각 장치 등 일정한 온도와 습도를 유지하기 위한 항온 항습 장치를 설치하여 운영하고 있다.
데이터 센터에 안정적인 전력 공급을 위해 전력제공장치(PSU, power supply unit) 또한, 파워모듈(power module)로 제공되는데, 고전력밀도의 회로를 구현하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 고전력밀도를 만족하기 위해 전력반도체 및 기구 등이 다양하게 새로운 기술을 검토 중에 있으며, 확장성을 가지며 높은 전력밀도를 구현하기 위해 모듈 형식으로 제품을 구현하고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 변압기 상에 장착되어 변압기에 전압 또는 전류를 인가하고, 전압 또는 전류의 입력을 제어하는 기판으로 형성되는 변압기용 기판 모듈 및 이를 포함하는 파워모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 모듈은 변압기의 단자와 연결되는 변압기 연결부를 포함하는 제1 기판; 상기 변압기에 연결되는 스위치 모듈이 형성되는 하나 이상의 제2 기판; 및 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 연결하는 전도성 연결부를 포함하고, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 상기 전도성 연결부에 의하여 소정의 각도를 형성하여 배치된다.
또한, 상기 변압기 연결부는, 상기 변압기의 2차 코일의 단자와 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1 기판은, 상기 변압기의 일측에 배치된 2차측 인덕터의 단자와 연결되는 인덕터 연결부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 변압기 연결부는, 상기 변압기의 복수의 단자와 연결되는 복수의 홀로 형성되고, 상기 인덕터 연결부는 상기 2차측 인덕터의 단자와 연결되는 복수의 홀로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 기판은, 상기 변압기 연결부와 상기 전도성 연결부 및 상기 인덕터 연결부와 상기 전도성 연결부를 연결하는 버스바를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스위치 모듈은, 상기 제2 기판의 제1 면에 배치되는 복수의 FET 모듈 및 상기 제2 기판의 제2 면에 배치되어 상기 복수의 FET 모듈을 제어하는 제어모듈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 기판의 제2 면에는 상기 스위치 모듈에서 생성되는 열을 외부로 방출시키는 방열부가 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 기판은 상기 변압기의 상면에 위치하고, 상기 제2 기판은 제2-1 기판 및 상기 제2-1 기판과 이격되어 배치되는 제2-2 기판을 포함하고, 상기 제2-1 기판 및 상기 제2-2 기판은 일단이 상기 제1 기판의 양 측면에서 소정의 각도를 형성하며 연결되고, 타단이 상기 변압기 하면에 위치하는 메인 기판과 연결될 수 있다.
또한, 상기 변압기의 1차 코일에 연결되는 스위치 모듈이 형성되는 제3 기판을 포함하고, 상기 제3 기판은 상기 제2 기판과 연결될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 모듈은 변압기; 및 상기 변압기의 1차 코일 또는 2차 코일에 연결되어 전압 또는 전류를 입력하거나 출력받고, 상기 전압 또는 전류의 입력 및 출력을 제어하는 스위치 모듈을 포함하는 기판 모듈을 포함하고, 상기 기판 모듈은, 상기 변압기의 단자와 연결되는 변압기 연결부가 형성되는 제1 기판; 및 상기 변압기를 제어하는 스위치 모듈이 형성되는 하나 이상의 제2 기판을 포함하며, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 굽힘가공이 가능한 전도성 연결부로 소정의 각도를 형성하며 연결된다.
본 발명의 실시예들에 따르면, PCB 기판 모듈로 많은 수의 버스바를 대체할 수 있어, 공수를 줄일 수 있어 공정면에서 유리하다. 또한, 솔더링의 수를 줄일 수 있어, 접촉 저항을 줄일 수 있다. 또한, 기존 소자들을 PCB 기판상에 일체화시킬 수 있어, 각각 히트 싱크를 수삽해야 되는 공수를 줄일 수 있고, 히트 싱크가 팬의 공기 흐름을 방해하는 것을 제거할 수 있어 방열도 개선된다. 나아가, 집적도를 높여 공간활용의 확장성을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기용 기판 모듈의 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 변압기용 기판 모듈의 사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 변압기용 기판 모듈의 일면 및 타면의 전개도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 변압기용 기판 모듈이 장착되는 변압기를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 변압기용 기판 모듈을 포함하는 파워 모듈을 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 변압기용 기판 모듈을 변압기에 장착하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 변압기용 기판 모듈의 사시도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 변압기용 기판 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 변압기용 기판 모듈의 사시도이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 변압기용 기판 모듈의 일면 및 타면의 전개도이다.
도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따른 변압기용 기판 모듈이 파워모듈로의 적용을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합 또는 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결', '결합', 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위)" 또는 "하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, "상(위)" 또는 "하(아래)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라, 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위)" 또는 "하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기용 기판 모듈의 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 변압기용 기판 모듈(100)은 전도성 연결부(130)로 연결되는 제1 기판(110), 제2 기판(120, 140)으로 구성되거나, 제2 기판(120, 140)은 제2-1 기판(120) 또는 제2-2 기판(140) 중 하나로만 구성 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 변압기용 기판 모듈(100)은 변압기(210) 상에 장착되어, 변압기(210)에 전압 또는 전류를 입력하거나 출력받고, 상기 전압 또는 전류의 입력 및 출력을 제어하는 스위치 모듈을 포함한다. 여기서, 변압기(210, Transformer)는 입력된 전압을 감압하거나 승압하여 필요한 전압을 출력하는 장치로, 파워 모듈에서의 변압기(210)는 배터리 등의 외부 전원으로부터 전압을 입력받아, 전원을 필요로하는 장치에 필요한 전압으로 전압을 변압하여 출력한다. 이때, 변압기(210)는 직류를 교류로 변압하는 인버터이거나, 직류를 직류로 변압하거나 교류를 직류로 변압하는 컨버터일 수 있다. 또한, 변압기(210)에 입력되는 전압이 스위치에 의해 다상으로 입력되는 변압기(210)일 수 있다. 예를 들어, PSFB(Phase Shift Full Bridge) 변압기일 수 있다. PSFB 변압기의 경우, 서로 다른 위상을 가지는 전압이 입력될 수 있도록 브릿지 회로를 형성하는 복수의 스위치가 필요하다. PSFB변압기는 일정한 듀티(Duty)비를 가지며, 위상을 얼마나 밀고, 당기는지에 따라 출력되는 전압을 조절할 수 있다. 즉, 각 브릿지 회로의 위상을 제어하여 변압기의 출력 전압을 제어할 수 있다. 변압기(210)를 형성하는 1차 코일(211)과 2차 코일(212)은 권선비에 따라 소정의 횟수 또는 소정의 개수의 코일로 형성될 수 있다. 1차 코일(211)과 2차 코일(212)은 서로 절연되어 형성될 수 있다.
제1 기판(110)은 변압기(210)의 단자와 연결되는 변압기 연결부(111)를 포함 할 수 있다. 또한, 제1 기판(110) 상에 도 2의 버스바(112)가 형성 될 수 있고 또는 제1 기판(110)은 도 3의 인덕터 연결부(113)를 더 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 기판(110)은 변압기 연결부(111)를 포함하고, 변압기 연결부(111)를 통해 변압기(210)와 연결될 수 있다. 변압기 연결부(111)는 도 1과 같이, 변압기(210)의 복수의 단자와 연결되는 복수의 홀로 형성될 수 있다. 복수의 홀에 각 변압기(210)의 복수의 단자가 삽입되고, 변압기(210)의 단자와 제1 기판(110)을 솔더링(soldering)하여 결합될 수 있다. 변압기 연결부(111)의 홀의 개수는 제1 기판(110)과 연결되어야 하는 변압기(210)의 단자의 수에 따라 달라질 수 있다. 또한, 변압기(210) 단자의 형태 및 위치에 따라 변압기 연결부(111)의 홀이 대응되어 형성된다.
변압기 연결부(111)는 변압기(210)의 2차 코일(212)의 단자와 연결될 수 있다. 변압기(210)는 1차 코일(211)과 2차 코일(212)로 형성되며, 변압기(210)의 1차 코일(211)은 메인 기판과 연결되어 전압 또는 전류를 인가받을 수 있고, 변압기(210)의 2차 코일(212)은 제1 기판(110)의 변압기 연결부(111)와 연결될 수 있다. 변압기(210)의 2차 코일(212)은 두 개의 코일이 병렬로 연결될 수 있고, 각 코일은 권선비에 따라 복수의 코일로 형성될 수 있다. 이때, 변압기(210)의 2차 코일(212)은 여러 번 감겨있는 형태가 아닌 하나의 루프형태로만 형성될 수 있다. 해당 구성에서, 권선비를 구현하기 위하여 2번 감겨야 하는 경우, 두 개의 코일을 직렬로 연결하여 2 번 감겨있는 권선비를 구현할 수 있다. 즉, 2차 코일(212)의 권선비에 따라 두 개의 코일이 감겨있는 형태로 형성되어야 하는 경우, 두 개의 코일이 직렬 연결되어 해당 권선비를 구현하는 하나의 코일 세트를 형성할 수 있고, 용량을 키우기 위해서 코일을 병렬로 구성하는 경우, 두 개의 코일 세트를 병렬로 연결할 수 있다. 이 경우, 총 4 개의 코일이 필요하고, 4 개의 코일들을 직렬 또는 병렬로 연결하기 위하여, 각 코일 당 2 개의 단자가 필요하다. 즉, 변압기 연결부(111)는 총 8 개의 홀로 형성될 수 있다. 또한, 변압기(210)의 2차 코일(212)의 단자의 형태와 위치에 따라 홀이 위치는 도 1과 같이, 코일마다 상이한 위치에 형성될 수 있다. 각 코일의 두 단자와 연결되는 쌍을 이루는 2 개의 홀들이 어긋나게 형성될 수 있고, 또는, 동일 선상에 형성될 수도 있다.
제1 기판(110) 상에 변압기 연결부(111)와 연결되는 버스바(112)가 형성될 수 있다. 변압기 연결부(111)를 통해 전압 또는 전류를 인가받거나 인가할 수 있도록 변압기 연결부(111)는 전력선과 연결되어야 한다. 제1 기판(110) 상에 버스바(112)가 형성되고, 버스바(112)를 통해 변압기 연결부(111)에 전원이 인가될 수 있다. 버스바(112)는 제1 기판(110) 내부에 동판 등의 전도성 물질로 형성될 수 있다. 버스바(112, Bus Bar)는 전기적 연결을 수행하는 전도체이다. 버스바(112)를 이용하여 대전류가 흐르도록 할 수 있다. 변압기(210)의 복수의 단자는 코일의 연결관계에 따라 서로 연결되거나 절연되어 형성되어야 한다. 따라서, 제1 기판(110)에 형성된 버스바(112)는 각 코일의 연결관계에 따라 변압기 연결부(111)와 연결되는 연결단자들을 서로 전기적으로 연결하거나 서로 전기적으로 절연되도록 형성될 수 있다. 버스바(112)는 설계에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있고, 설계에 따라 제1 기판(110) 내부에 형성될 수 있다. 도 2와 같이, 버스바(112)는 각 단자간 연결관계에 따라 형성될 수 있다. 서로 연결되는 단자들은 하나의 버스바(112)에 함께 연결되도록 형성되고, 서로 연결되지 않는 단자들은 다른 버스바(112)와 절연된 버스바(112)에 연결되도록 형성될 수 있다. 버스바(112) 사이의 절연을 위하여, 버스바(112) 사이에 소정의 간격만큼 떨어져 있을 수 있다. 서로 절연되는 버스바(112)들은 버스바(112)에 흐르는 전류의 크기 등에 따라 절연에 필요한 간격만큼 떨어져 있을 수 있다. 각 버스바(112)는 제2 기판(120, 140)과 연결될 수 있고, 제2 기판(120, 140)을 통해 전력선과 연결될 수 있다. 각 버스바(112)는 제2 기판(120, 140)에 형성된 스위치 모듈(125, 145)과 연결될 수 있다. 제2 기판(120, 140)은 전력선을 포함하는 메인 기판과 연결되고, 제1 기판(110)은 제2 기판(120, 140)을 통해 전원을 인가받을 수 있다. 또는 제1 기판(110)이 직접 전력선과 연결되거나 메인 기판과 연결될 수도 있다.
제1 기판(110)은 2차측 인덕터(230)의 단자와 연결되는 인덕터 연결부(113)를 포함할 수 있다. 변압기(210)에는 회로의 안정성을 높이기 위하여, 2차측 인덕터(230) 또는 1차측 인덕터(210)를 추가 배치 할 수 있다. 2차측 인덕터(230)는 2차 코일(212)의 출력단과 연결될 수 있다. 변압기(210)에 2차측 인덕터(230)가 추가되는 경우, 제1 기판(110)은 2차측 인덕터(230)의 단자와 연결되는 인덕터 연결부(113)를 포함할 수 있다. 도 3과 같이, 2차측 인덕터(230)의 단자의 수만큼 인덕터 연결부(113)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 2차측 인덕터(230)가 4개의 코일로 형성되어 각 입출력단자 2개씩 총 8개의 단자가 형성되는 경우, 인덕터 연결부(113)도 8 개의 홀로 형성될 수 있다. 2차측 인덕터(230)의 단자가 인덕터 연결부(113)의 복수의 홀에 삽입된 상태에서 솔더링하여 2차측 인덕터(230)의 단자를 인덕터 연결부(113)에 결합할 수 있다. 2차측 인덕터는 변압기(210)의 2차 코일(212)의 출력단에 연결되는 바, 변압기(210)의 2차 코일(212)의 출력단에 대응되는 변압기 연결부(111)들이 연결되는 버스바(112)에 함께 연결될 수 있다. 해당 버스바(112)는 2차측 인덕터(230)를 통해 제2-2 기판(140)과 전기적으로 연결될 수 있다. 2차측 인덕터(230)의 메인 기판은 제1 기판(110)에 형성된 버스바(112)를 통하여 제2-2기판(140)를 통해 연결되는바, 2차측 인덕터(230)의 메인 기판으로의 별도의 연결라인이 필요하지 않게 되어, 공간활용에 용이하다.
2차측 인덕터(230)를 통해 제2-2 기판(140)과 연결되도록 각 코일의 입련단자들과 연결되는 버스바(112)와 출력단자들과 연결되는 버스바(112)는 서로 절연되도록 형성될 수 있다. 이를 통해, 2차 코일(212)의 출력단은 2차측 인덕터(230)를 통해서 제2-2 기판(140)과 연결되도록 할 수 있다.
제2 기판(120, 140)에는 변압기(210)에 연결되는 스위치 모듈(125, 145)이 형성된다.
보다 구체적으로, 제2 기판(120, 140)에는 변압기(210)로부터 출력되거나 변압기(210)에 인가되는 전압 또는 전류를 제어하기 위한 스위치 모듈(125, 145)이 형성된다. 이때, 제2 기판(120, 140)은 제2-1기판(120) 또는 제2-2 기판(140) 중 하나로만 구성되거나 제2-1기판(120)과 제2-2기판(140)으로 모두 갖도록 형성될 수 있다. 또는, 3개 이상의 기판으로 형성될 수도 있다. 하나의 기판으로 형성되는 경우, 변압기(210)에 연결되는 스위치 모듈(125, 145)이 하나의 기판에 모두 형성될 수 있고, 복수의 기판으로 형성되는 경우, 변압기(210)에 연결되는 복수의 스위치 모듈(125, 145)이 복수의 기판에 나뉘어 형성될 수 있다. 스위치 모듈(125, 145)은 PSFB 2차측 스위치 모듈일 수 있다.
스위치 모듈(125, 145)은 변압기(210)의 2차 코일(212)에 연결되어 제어가 필요한 수만큼 형성될 수 있다. 즉, 변압기(210)를 통해 구현하고자 하는 회로에 필요한 스위치들을 스위치 모듈(125, 145)로 형성하여 제2 기판(120, 140) 상에 형성할 수 있다.
스위치 모듈(125, 145)은 표면 실장 소자(SMD, Surface Mounted Device)로 형성될 수 있다. 표면 실장 소자는 기판 상에 실장되는 소자로, 표면 실장 기술(SMT)을 이용하여 인쇄회로기판의 한 면 또는 양면에 소자를 실장할 수 있고, 이를 통해 고밀도의 실장이 가능하다. 스위치 모듈(125, 145)은 도 1과 같이, 제2 기판(120, 140)상에 표면 실장 소자 형태로 형성될 수 있다. 이를 통해, 각 스위치 소자를 구현하기 위한 히트싱크를 제거하고 기판 상에 직접 솔더링하여 높은 방열 효과를 가지며, 더욱 소형화된 모듈을 구현할 수 있다. 히트싱크에 결합하는 경우 스크류(screw), 절연지 등의 자재가 필요하고, 불량이 발생할 확률이 높으나 표면 실장 소자 형태로 형성하는 경우, 공정을 단순화할 수 있고, 불량의 확률을 줄일 수 있다. 또한, 용량 및 크기(size)에 따라 확장성이 용이하다. 예를 들어, 스위칭 소자인 FET를 병렬로 추가 연결하거나 레그(leg)를 추가하기 용이하다.
스위치 모듈(125, 145)은 복수의 FET 모듈(121, 141) 및 상기 복수의 FET 모듈을 제어하는 제어모듈(122, 142)로 형성될 수 있다. 스위치 모듈(125, 145)은 스위칭 소자인 FET 모듈(121, 141)로 형성될 수 있고, 각 FET 모듈의 온/오프 동작을 제어하는 제어모듈(122, 142)로 형성될 수 있다. 이때, 제어모듈(122, 142)은 드라이버 모듈로 형성될 수 있다. 이때, 하나의 스위칭 소자는 하나 이상의 FET 모듈(121, 141)로 형성될 수 있다. 스위칭 동작을 위한 FET 용량에 따라 복수의 FET 모듈(121, 141)을 이용하여 하나의 스위칭 소자를 형성할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 변압기용 기판 모듈의 일면 및 타면의 전개도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 변압기용 기판 모듈이 변압기와 연결시 외면에 해당하는 면의 전개도이고, 도 5는 내면에 해당하는 면의 전개도일 수 있다. 또는 제1 기판(110) 및 제2 기판(120, 140)에 대해 굽힘을 형성하기 전의 변압기용 기판 모듈일 수 있다.
스위치 모듈(125, 145)을 형성함에 있어서, 도 4 및 도 5와 같이, FET 모듈(121, 141)은 상기 제2 기판(120, 140)의 제1 면에 형성되고, 상기 제어모듈(122, 142)은 상기 제2 기판(120, 140)의 제2 면에 형성될 수 있다. FET 모듈(121, 141)은 변압기용 기판 모듈이 변압기(210)와 연결시 변압기(210)와 가까운 면의 반대면에 형성될 수 있다. 즉, 도 4에 보이는 외면에 형성될 수 있다. 제어 모듈(122, 142)은 변압기용 기판 모듈이 변압기(210)와 연결시 변압기(210)와 가까운 면에 형성될 수 있다. 즉, 도 5에 보이는 내면에 형성될 수 있다. 또는, FET 모듈(121, 141)이 내면에 형성되고, 제어 모듈(122, 142)이 외면에 형성될 수도 있고, 같은 면에 형성될 수도 있다.
상기 제2 기판(120, 140)에는 상기 스위치 모듈(125, 145)에서 생성되는 열을 외부로 방출시키는 방열부(123, 143, 144)를 포함할 수 있다. 스위치 모듈(125, 145)에서 많은 열이 발생할 수 있는바, 스위치 모듈(125, 145)에서 생성되는 열을 외부로 방출시키기 위해 도 5와 같이, 방열부(123, 143, 144)를 제2 기판(120, 140)에 형성할 수 있다. 일부 방열부(123, 143)은 스위치 모듈(125, 145)을 메인 기판과 연결하는 버스바 역할을 할 수 있으며, 이때 방열부(123, 143)을 메탈(metal)로 형성하고, 외부로 노출시켜 전기적 연결뿐만 아니라 방열의 효과도 함께 구현할 수 있다. 보다 효과적인 방열을 위하여, 버스바 형태의 방열부(123, 143)뿐만 아니라 방열을 위한 메탈의 형태로 방열부(144)를 형성할 수 있다. 스위치 모듈(125, 145) 에서 발생하는 열은 방열부(123, 143, 144)를 통해 외부로 방출될 수 있다.
방열부(123, 143, 144)는, 방열팬의 바람이 지나가는 제2 기판(120, 140)의 제1 면 또는 제2 면에 형성될 수 있다. 효과적인 방열을 위하여, 방열팬의 바람이 지나가는 위치에 방열부(123, 143, 144)가 배치 될 수 있도록 제2 기판(120, 140)의 면에 형성될 수 있다. 방열팬의 바람이 도 5의 내면을 지나가는 경우, 제2 기판(120, 140)의 내면(제2 면)에 형성할 수 있고, 방열팬의 바람이 도 4의 외면을 지나가는 경우, 제2 기판(120, 140)의 외면(제1 면)에 형성될 수도 있다. 또는 양면에 모두 포함될 수도 있다. 또는, 방열부가 제2 기판(120, 140)상에 형성되지 않고, 별도의 히트 싱크로 형성될 수도 있고, 제2 기판(120, 140)상에 형성되는 방열부(123, 143, 144) 및 별도의 히트 싱크 모두 형성될 수도 있다. 방열부(123, 143, 143) 또는 히트 싱크는 발열량에 따라 다양한 크기와 형태로 구현될 수 있다.
전도성 연결부(130)는 제1 기판(110) 및 제2 기판(120, 140)을 연결한다.
보다 구체적으로, 전도성 연결부(130)는 제1 기판(110) 및 제2 기판(120, 140)을 연결하되, 굽힘가공이 가능한 전도성 물질로 형성된다. 여기서, 굽힘가공은 판, 광, 봉재 등을 원하는 형상으로 굽히는 가공을 의미하다. 전도성 연결부(130)는 작업의 용이성을 위하여, 작업자가 손으로 굽힘가공이 가능한 경도로 형성되고, 소정의 도구를 이용하여 굽힘가공될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 변압기용 기판 모듈은 제작시 제1 기판(110) 및 제2 기판(120, 140)이 평면형태로 형성되되, 변압기(210)에 장착시 작업자에 의해 굽힘가공되어 3차원 형태로 변형될 수 있다. 변형된 기판 모듈을 변압기(210)에 장착하여 솔더링함으로써 기판 모듈은 변압기(210)와 결합할 수 있다.
전도성 연결부(130)는 제1 기판(110) 및 제2 기판(120, 140)을 전기적으로 연결할 수 있다. 전도성 연결부(130)는 제1 기판(110) 및 제2 기판(120, 140) 내부에 형성되는 전도성 물질일 수 있다. 전도성 연결부(130)는, 제1 기판(110) 및 제2 기판(120, 140) 내에 형성되는 동판일 수 있다. 동판 이외에 굽힘이 가능한 경도를 갖는 전도성 물질일 수 있다. 전도성 연결부(130)는 제1 기판(110) 및 제2 기판(120, 140)을 하나의 기판을 형성한 이후, 굽힘가공이 가능하도록 전도성 물질을 제외한 기판을 식각하여 형성할 수 있다.
전도성 연결부(130)는 굽힘가공이 가능하고, 굽힘가공을 통해 제1 기판(110) 및 제2 기판(120, 140)을 소정의 각도를 형성하며 연결할 수 있다. 전도성 연결부(130)는 굽힘가공이 가능한 경도를 가질 수 있고, 굽힘가공 이후 형성된 각도를 유지할 수 있다. 전도성 연결부(130)는 제1 기판(110)과 제2 기판(120, 140)의 각도를 형성함과 동시에 제1 기판(110)와 제2 기판(120, 140)을 전기적으로 연결할 수 있다. 전도성 연결부(130)는 제1 기판(110)에 형성되는 버스바(112)와 연결되거나, 일체로 형성될 수 있다. 제1 기판(110)에 형성되는 버스바(112)는 전도성 연결부(130)를 통해 제2 기판(120, 140)과 전기적으로 연결될 수 있다. 전도성 연결부(130)는 제2 기판(120, 140)의 스위치 모듈(125, 145)과 연결될 수 있다. 스위치 모듈(125, 145)은 도 5와 같이, 제2 기판(120, 140)에 형성된 버스바 기능을 갖는 방열부(123, 143)을 통해 메인 기판의 전력선과 연결되는바, 메인 기판의 전력선-제2 기판(120, 140)의 방열부(123, 143)-스위치 모듈(125, 145)-전도성 연결부(130)- 제1 기판의 버스바(112)-변압기 연결부(111)-변압기(210) 순으로 전기적으로 연결되며, 스위치 모듈(125, 145)의 동작에 따라 상기 전기적 연결이 온/오프 될 수 있다.
전도성 연결부(130)는 굽힘가공을 통해 제1 기판(110)과 제2 기판(120, 140)을 소정의 각도로 유지하기 위해 필요한 두께 및 폭, 개수로 형성될 수 있다. 또한, 제1 기판(110)과 제2 기판(120, 140)과의 전기적 연결을 위해 필요한 개수로 형성될 수도 있다. 또한, 전도성 연결부(130)의 형상 및 개수는 설계에 따라 달라질 수 있다.
전도성 연결부(130)는 연결부위가 끊어지지 않도록 보강부를 더 포함할 수 있다. 보강부는 굽힘에 영향을 주지 않도록 플렉서블하되, 끊어지지 않는 물질로 형성될 수 있다. 즉, 유연하면서 단단한 물질로 형성될 수 있다.
제1 기판(110) 및 제2 기판(120, 140)은 메탈(Metal) PCB 기판 또는 와이어 레이드(wire-laid) PCB 기판일 수 있다. 메탈 PCB 기판은 PCB 기판의 절연층이 에폭시 수지가 아닌 전기가 흐르지 않는 알루미늄과 같은 금속을 이용하는 기판으로, 금속을 이용함으로써 열전도가 빠르고 방열 효과가 크다. 앞서 설명한 바와 같이, 스위칭 소자인 FET 모듈(121, 141)을 제2 기판(120, 140)에 표면 실장 소자로 형성하는바, 히트 싱크를 대체하여 방열을 수행하기 위하여, 메탈 PCB 기판으로 형성할 수 있다.
와이어 레이드 PCB 기판은 배선이 형성된 PCB 기판으로, 기판 내부에 전기적 연결을 위한 배선이 형성되어, 전기적 연결을 위한 기판 외부에서의 동축케이블의 연결을 제거할 수 있다. 이를 통해, 전체 모듈의 크기를 줄일 수 있고, 대전류가 흐르도록 할 수 있다. 또한, 배선된 동판 등의 굽힘가공을 통해 3차원 형태의 기판을 형성하기 유리하다. 또한, 내부에 동판 등의 금속이 배선되는바, 열전도가 빠르고 방열 효과가 크다.
변압기용 기판 모듈(100)을 제1 기판(110), 제2-1 기판(120)과 제2-2 기판(140)을 모두 갖는 제2 기판(120, 140)으로 형성하는 경우, 변압기(210)에 장착하기 위하여, 제1 기판(110)은 상기 변압기(210)의 상면에 위치하고, 제2 기판(120, 140)을 형성하는 복수의 기판의 각각은, 일단이 제1 기판(110)의 양 측면에서 소정의 각도를 형성하며 연결되고, 타단이 변압기(210) 하면에 위치하는 메인 기판과 연결되도록 형성될 수 있다. 도 6과 같이, 변압기(210)는 1차 코일(211)과 2차 코일(212)을 포함하고, 1차측 인덕터(220) 및 2차측 인덕터(230)가 추가 배치될 수 있다. 1차 코일(211)과 2차 코일(212)은 서로 절연되며, 도 6과 같이, 서로 교차적으로 형성될 수 있다. 1차측 인덕터(220) 및 1차 코일(211)은 메인 기판에 연결될 수 있고, 2차 코일(212) 및 2차측 인덕터(230)는 제1 기판(110)의 변압기 연결부(111) 및 인덕터 연결부(113)와 각각 연결될 수 있다. 변압기(210)의 연결단자가 상부로 형성되는 경우, 변압기(210)의 연결단자와 변압기 연결부(111)가 연결되도록 변압기 연결부(111)가 형성된 제1 기판(110)은 변압기(210)의 상면에 위치하고, 제2 기판(120, 140)은 스위치 모듈(125, 145)을 포함하되, 제1 기판(110)과 메인 기판을 전기적으로 연결하기 위하여, 제2 기판 각각(120, 140)은 제1 기판(110) 양 측면에 연결되며, 타단은 메인 기판에 연결된다. 제2 기판(120, 140)은 제1 기판(110)과 메인 기판과 전기적으로 연결되는 역할뿐만 아니라 제1 기판(110)을 변압기(210) 상부에 지지하는 역할을 할 수 있다. 제2 기판(120, 140)이 제2-1 기판(120) 또는 제2-2 기판(140) 중 하나로 형성되는 경우, 제2 기판(120 또는 140)이 연결되지 않은 제1 기판(110)의 타면에 지지대가 형성되어 제1 기판(110)이 변압기(210) 상부에 지지될 수 있도록 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 변압기용 기판 모듈(710)을 포함하는 파워 모듈(700)을 도시한 것으로, 파워 모듈(700)은 변압기(210) 및 상기 변압기(210)의 1차 코일(211) 또는 2차 코일(212)에 연결되어 전압 또는 전류를 입력하거나 출력받고, 상기 전압 또는 전류의 입력 및 출력을 제어하는 스위치 모듈(125, 145)을 포함하는 기판 모듈(710)을 포함하고, 기판 모듈(710)은 상기 변압기(210)의 단자와 연결되는 변압기 연결부(111)가 형성되는 제1 기판(110) 및 상기 변압기(210)를 제어하는 스위치 모듈(125, 145)이 형성되는 하나 이상의 제2 기판(120, 140)을 포함하며, 상기 제1 기판(110) 및 상기 제2 기판(120, 140)은 굽힘가공이 가능한 전도성 연결부(130)로 소정의 각도를 형성하며 연결된다. 이외에 변압기(210)의 1차 코일(211)을 제어하기 위한 스위치, 역률 보정장치(PFC) 등, 파워를 공급하기 위한 다른 부품들이 형성되어, 파워를 공급하기 위한 하나의 모듈로 제작될 수 있다. 파워 모듈은 데이터 센터용 PSU(Power Supply Unit)으로 이용될 수 있다. 이외에 다양한 장치에 이용될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 변압기용 기판 모듈을 변압기에 장착하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 먼저, 1차 코일과 2차 코일로 형성되는 변압기를 세팅(810)시키고, 변압기에 2차측 인덕터를 세팅(820)시킨다. 변압기 상에 변압기용 기판 모듈을 세팅(830)시킨후, 변압기용 기판 모듈에 굽힘가공을 가하여 기판 모듈을 굽히고, 기판 모듈을 변압기에 장착하고, 변압기의 단자와 변압기 연결부를 솔더링한다. 도 8과 같이, 8 개의 변압기 단자 및 8 개의 2차측 인덕터 단자로 형성되는 경우, 16 포인트에서 솔더링을 수행한다. 이후, 변압기 기판 모듈을 메인 기판 상에 세팅하고 연결점은 솔더링한다. 이때, 18 포인트에서 솔더링을 수행할 수 있다. 제1 기판상에 형성되는 버스바 및 변압기 연결부가 아닌 별도 복수의 버스바를 이용하여 변압기 내지 인덕터를 연결하는 경우, 조립을 위해 특정 지그가 필요하며, 솔더링을 수행하는 포인트가 많아 작업이 어려워 숙력된 기술자가 수행해야 하나, 본 발명의 실시예에 따른 변압기용 기판 모듈을 이용하는 경우, 공정이 단순하여 일반 작업자도 작업이 가능하다. 또한, 제1 기판의 버스바를 이용하지 않는 경우, 인덕터의 단자를 메인 기판과 연결함에 있어서 기판과 별도로 연결라인이 형성되어야 하는바, 이를 위한 별도의 공간이 필요하다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따른 변압기용 기판 모듈을 이용하는 경우, 제1 기판의 버스바를 통해 2차측 인덕터의 메인 기판으로의 전기적 연결을 구현할 수 있어, 인덕터를 위한 별도의 연결라인이 불필요한바, 공간활용에 용이하다. 또한, 버스바를 이용하여 솔더링을 줄임으로써 접촉 저항을 줄일 수 있고, 대전류 장치에서 접촉 저항을 포함하는 기생저항을 줄일 수 있어, 제출 효율을 높일 수 있다.
제1 기판(110) 및 상기 제2 기판(120, 140)은 변압기(210)가 메인 기판 상에 장착되는 상태에 따라 위치가 달라질 수 있다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 변압기용 기판 모듈(900)의 사시도이다. 변압기(210)의 단자가 상부를 향하는 도 6의 변압기(210)와 달리 변압기(210)가 도 9와 같이, 변압기(210)의 단자가 측면으로 향하도록 형성될 수 있다. 이 경우, 변압기 연결부(911)가 형성되는 제1 기판(910)도 도 9와 같이, 측면에 형성되고, 제2 기판(920, 940)의 일단은 제1 기판(910)이 메인 기판과 연결되지 않는 타면에 전도성 연결부(930)를 통해 연결될 수 있다. 제2 기판(920, 940)은 제2-1 기판(920) 및 제2-2 기판(940)으로 형성 될 수 있고, 제2-1 기판(920)과 제 2-2 기판(940)은 전도성 연결부(930)을 통해 서로 연결될 수 있다. 제1 기판(910) 및 제2 기판(920, 940)의 구성은 도 1 내지 도 8의 제1 기판(110) 및 제2 기판(120, 140)과 연결되는 위치와 연결관계가 상이할 뿐 세부 구성 및 그에 대한 설명은 대응되는바, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
제1 기판(910)에는 변압기 연결부(911) 및 인덕터 연결부(913)가 형성되고, 제2 기판(920, 940)과 전도성 연결부(930)를 통해 소정의 각도를 형성하며 연결될 수 있다. 제2 기판(920, 940)에는 스위치 모듈(925, 945)이 형성될 수 있다. 도 9와 같은 형태의 경우, 도 10에서 보이는 바와 같이, 제1 기판(910)- 제2-1 기판(920)- 제2-2 기판(940) 순서로 연결되며, 각 기판은 도 11과 같이 소정의 각도로 형성되어 단자가 측면으로 형성되는 변압기(210) 상에 장착된다. 변압기(210)는 도 11 의 방향 이외의 상하좌우 어느 방향으로도 형성될 수 있다. 또한, 변압기 연결단자와 인덕터 연결단자가 서로 다른 방향으로 형성될 수도 있고, 그에 따라 변압기 연결부와 인덕터 연결부가 서로 다른 기판 상에 형성될 수도 있다. 이와 같이, 변압기(210)의 형태에 따라 제1 기판 및 제2 기판의 위치를 다르게 형성할 수 있는바, 변압기(210)의 위치 및 방향을 자유롭게 설계할 수 있어, 설계의 자유도가 높아질 수 있다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 변압기용 기판 모듈의 사시도이고, 도 14 및 도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 변압기용 기판 모듈의 일면 및 타면의 전개도이다.
변압기(210)의 2차 코일(212)에 연결되는 스위치 모듈(125, 145)뿐만 아니라, 변압기(210)의 1차 코일(211)에 연결되는 스위치 모듈을(155) 변압기용 기판 모듈(1200)에 형성할 수 있다. 이를 위하여, 제3 기판(150)를 더 포함할 수 있다. 또한, 역률 보정부를 형성하는 제4 기판(160)을 포함할 수 있고, 이외에 다른 부품들을 표면 실장 형태로 형성할 수 있는 복수의 기판을 더 포함할 수 있다.
제3 기판(150)은 변압기(210)의 1차 코일(211)에 연결되는 스위치 모듈(155)이 형성될 수 있다. 제3 기판(150)은 변압기용 기판 모듈(1200)의 일 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 제3 기판(150)의 스위치 모듈(155)은 PSFB 1차측 스위치 모듈일 수 있다. 제3 기판(150)은 제2 기판(120, 140)과 같이, FET 모듈 및 제어모듈을 포함할 수 있고, 방열부를 포함할 수도 있다. 1차 코일(211)과 2차 코일(212)은 서로 절연되어야 하는바, 제3 기판(150)은 2차 코일(212)과 물리적 내지 전기적으로 연결되는 제1 기판(110) 또는 제2 기판(120, 140)과 절연되어 형성될 수 있다. 이를 위하여, 절연층(170)이 형성될 수 있다. 변압기(210)가 3차 이상으로 형성되는 경우, 각 차수의 스위치 모듈을 하나의 기판으로 형성하되, 각 기판은 절연되도록 형성될 수 있다. 동일 차수의 소자들을 하나의 기판으로 형성함으로써 집적화를 통해 모듈화시켜 집적도 및 공정성을 향상시킬 수 있다.
제4 기판(160)은 역률 보상부(161)가 형성될 수 있다. 제4 기판(160)은 제3 기판(150)과 동일한 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 제2 기판(120, 140)이 제2-1 기판(120) 및 제2-2 기판(140)으로 형성되는 경우, 제3 기판(150)과 제4 기판(160)은 각각 서로 다른 기판과 연결되어 형성될 수 있다. 즉, 제3 기판(150)은 제 2-2 기판(140)과 연결되어 형성 될 수 있고, 제 4 기판(160)은 제2-1 기판(120)과 연결되어 형설 될 수 있다. 제4 기판(160)에는 역률 보상부(161)가 형성된다. 역률 보상부(161, PFC, Power Factor Correction)는 내부 장치들의 인덕턴스 또는 커패시턴스 특성에 따른 역률을 보상한다. 인덕턴스 부하로 동작하는 장치에 의해 래깅(lagging) 역률이 발생하고, 커패시턴스 부하로 동작하는 경우 리딩(leading) 역률이 발생하는 바, 발생하는 역률을 보상하여 안정성을 높이는 역할을 한다. 역률 보상부(161)에서 많은 열이 발생할 수 있는바, 히트싱크로 방열을 수행하는데, 역률 보상부(161)를 제4 기판(160)상에 표면 실장 소자 형태로 형성함으로써 히트 싱크없이 역률 보상부(161)를 모듈화할 수 있다. 이를 통해 히트 싱크를 솔더링해야 되는 포인트를 줄여 공수를 줄일 수 있다. 또한, 히트 싱크가 방열팬 공기의 흐름을 방해하는 것을 방지할 수 있어, 방열효율도 개선할 수 있다. 역률 보상부(161)는 방열팬의 바람이 지나가는 상기 제4 기판(160)의 제1 면에 형성될 수 있다. 방열팬의 바람이 도 15의 내면으로 지나가는 경우, 역률 보상부(161)는 내면에 형성될 수 있다. 또는, 외면에 형성될 수도 있다. 또한, 제4 기판(160)에는 역률 보상부(161)의 방열을 위한 방열부가 형성될 수도 있다. 제4 기판(160)은 제3 기판(150)과 같이, 제1 기판(110) 내지 제2 기판(120, 140)과 절연층(170)에 의해 절연될 수 있다.
제3 기판(150) 또는 제4 기판(160)뿐만 아니라 제12 내지 도 15와 같이, 제5 기판(180)을 포함할 수 있다. 제5 기판(180)은 제3 기판(150) 및 제4 기판(160)을 서로 연결하며, 제3 기판(150)및 제4 기판(160)의 전기적 연결 내지 물리적 지지를 형성할 수 있다. 또한, 다른 장치들이 표면 실장 형태로 형성될 수도 있다.
제5 기판(180)은 제3 기판(150) 및 제4 기판(160)과 함께, 통로를 형성할 수 있고, 이와 같이 형성되는 통로를 따라 방열팬의 바람이 이동하는 경로를 형성할 수 있고, 이를 통해, 방열의 효과를 높일 수 있다. 방열팬의 바람이 상기 통로를 통해 이동하는 경우, 각 기판의 방열부 내지 열이 많이 발생하는 소자들은 상기 통로에 배치될 수 있다.
제3 기판(150) 및 제4 기판(160)을 형성함으로써 도 16과 같이, 변압기용 기판 모듈(710), 변압기 1차측 스위치(720), 및 역률 보상부(730)부로 이루어지는 구성들(1600)을 하나의 기판모듈(1200)로 형성할 수 있고, 이를 통해 공간을 줄일 수 있어, 집적도를 높여 공간활용의 확장성을 높일 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100, 710, 1200: 변압기용 기판 모듈
110, 910: 제1 기판
111, 911: 변압기 연결부
112: 버스바
113, 913: 인덕터 연결부
120, 140, 920, 940: 제2 기판
125, 145, 155, 925, 945: 스위치 모듈
130, 930: 전도성 연결부
123, 143, 144: 방열부 150: 제3 기판
160: 제4 기판 730: 역률 보상부
170: 절연부 180: 제5 기판
210: 변압기 220: 1차측 인덕터
230: 2차측 인덕터 700: 파워모듈

Claims (10)

  1. 변압기의 단자와 연결되는 변압기 연결부를 포함하는 제1 기판;
    상기 변압기에 연결되는 스위치 모듈이 형성되는 하나 이상의 제2 기판; 및
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 연결하는 전도성 연결부를 포함하고,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 상기 전도성 연결부에 의하여 소정의 각도를 형성하여 배치되는 기판 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변압기 연결부는,
    상기 변압기의 2차 코일의 단자와 연결되는 기판 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판은,
    상기 변압기의 일측에 배치된 2차측 인덕터의 단자와 연결되는 인덕터 연결부를 포함하는 기판 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 변압기 연결부는,
    상기 변압기의 복수의 단자와 연결되는 복수의 홀로 형성되고,
    상기 인덕터 연결부는 상기 2차측 인덕터의 단자와 연결되는 복수의 홀로 형성되는 기판 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 기판은,
    상기 변압기 연결부와 상기 전도성 연결부 및 상기 인덕터 연결부와 상기 전도성 연결부를 연결하는 버스바를 포함하는 기판 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스위치 모듈은,
    상기 제2 기판의 제1 면에 배치되는 복수의 FET 모듈 및 상기 제2 기판의 제2 면에 배치되어 상기 복수의 FET 모듈을 제어하는 제어모듈을 포함하는 기판 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 기판의 제2 면에는 상기 스위치 모듈에서 생성되는 열을 외부로 방출시키는 방열부가 배치되는 기판 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판은 상기 변압기의 상면에 위치하고,
    상기 제2 기판은 제2-1 기판 및 상기 제2-1 기판과 이격되어 배치되는 제2-2 기판을 포함하고,
    상기 제2-1 기판 및 상기 제2-2 기판은 일단이 상기 제1 기판의 양 측면에서 소정의 각도를 형성하며 연결되고, 타단이 상기 변압기 하면에 위치하는 메인 기판과 연결되는 기판 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 변압기의 1차 코일에 연결되는 스위치 모듈이 형성되는 제3 기판을 포함하고,
    상기 제3 기판은 상기 제2 기판과 연결되는 기판 모듈.
  10. 변압기; 및
    상기 변압기의 1차 코일 또는 2차 코일에 연결되어 전압 또는 전류를 입력하거나 출력받고, 상기 전압 또는 전류의 입력 및 출력을 제어하는 스위치 모듈을 포함하는 기판 모듈을 포함하고,
    상기 기판 모듈은,
    상기 변압기의 단자와 연결되는 변압기 연결부가 형성되는 제1 기판; 및
    상기 변압기를 제어하는 스위치 모듈이 형성되는 하나 이상의 제2 기판을 포함하며,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 굽힘가공이 가능한 전도성 연결부로 소정의 각도를 형성하며 연결되는 파워 모듈.
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