KR20080078264A - 전자기기에서 전자회로를 보호하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회로기판에 삽입되는 보호소자에 대한 것으로서, 상기 회로기판을 보호하는 장치를 제공한다.

이러한 본 발명은 전자기기에서 회로를 보호하는 장치에 있어서,

신호선들과 연결되어 외부전압으로부터 내부회로를 보호하는 변압기와 플라스틱 기판위에 인접하여 배치된 신호선과 접지선상의 어느 한 위치에서 미리 정해지는 소정간격을 가지도록, 상기 신호선과 접지선 상에 실장된 도전체를 포함하여, 상기 신호선과 상기 접지선 사이에 소정 임계치를 초과하는 전압이 발생하였을 때, 상기 전압을 공간방전 시키도록 구성된 보호소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

서지, 낙뢰, 회로, 보호, 변압기, Transformer, 보호소자, 방전, 공간방전

Description

전자기기에서 전자회로를 보호하는 장치{Apparatus for protect circuit in a electronic product}

도 1은 종래 기술에 따른 인쇄회로기판에서의 보호소자.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판에 실장되는 보호소자.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판에서의 보호소자.

본 발명은 회로기판에 삽입되는 보호소자에 대한 것으로서, 특히 외부에서 갑자기 발생하는 서지(Surge)로부터 상기 회로기판을 보호하는 장치에 관한 것이다.

실내가 아닌 외부에 배치되는 전자기기들은 각종 위험에 노출되어 있으며, 이를 상쇄하기 위해 상기 전자기기들은 내부에 보호장치를 가지고 있다. 예를들어, 이동통신 기지국에서 낙뢰, 전력 스위치 개폐, 정전등이 발생할 때 생성되는 충격에너지를 가지는 서지가 신호선에 포함되어 부품삽입회로(Printed Board Assembly; 이하 PBA라 한다.)로 들어올 때를 대비하여, 상기 PBA는 상기 서지로부터 손상을 입지 않도록 고안된 보호소자를 내장하고 있다. 즉, 부품이 삽입되지 않은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board;이하 PCB라 한다.)에 상기 보호소자를 삽입함으로서 상기 서지의 피해를 줄일 수 있다. 즉, 높은전압이 신호선과 접지선에 걸릴 때 전기적 부품을 적용하여서 특정의 낮은 전압으로 감쇄시켜 주는 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 인쇄회로기판에서의 보호소자이다.

상기 도 1을 참조하면, 다이오드류와 같은 반도체인 제1,2보호소자(100, 120)와 전류를 제한하는 휴즈 소자(110)는 보호소자의 일종으로 상기 휴즈 소자(110)와 상기 제2보호소자(120)는 신호선이 통과하는 곳에 위치하며, 상기 제1보호소자(100)는 신호선과 접지선을 이어주는 곳에 위치하여 외부로부터 침입하는 서지로부터 내부의 회로를 보호한다. 상기와 같이 외부로부터 침입하는 서지로부터 상기 회로를 보호하기 위해서 다이오드류의 반도체나 가스튜브 등의 화학물질로 이루어진 전자부품 소자인 보호소자들이 사용되었다.

그러나, 상기 소자들의 양쪽 단 즉, 양쪽 리드선 사이에는 소자의 특성상 어쩔 수 없는 콘덴서값(Capacitance)을 가지고 있다. 상기 콘덴서값은 상기 소자들에 충전되는 전하로서 대략 1pF(pico Farad) ~ 50pF(pico Farad) 정도이다. 상기와 같은 상황에서 신호선에 전기적 노이즈로 불리는 서지가 외부로부터 유입되면, 상기 소자들에 충전된 전하가 상기 서지와 결합하여 상기 회로에서 생성되거나 흐르는 신호에 왜곡을 일으키는 문제점이 발생한다.

이러한 문제점을 해소하기 위해 창안된 본 발명은 외부에서 발생하는 서지로부터 회로를 보호하면서 보호소자의 두 단자간에 존재하는 콘덴서값으로 인한 회로 신호의 왜곡을 방지하는 장치를 제공한다.

본 발명의 장치는, 전자기기에서 회로를 보호하는 장치에 있어서,

신호선들과 연결되어 외부전압으로부터 내부회로를 보호하는 변압기와,

플라스틱 기판위에 인접하여 배치된 신호선과 접지선상의 어느 한 위치에서 미리 정해지는 소정간격을 가지도록, 상기 신호선과 접지선 상에 실장된 도전체를 포함하여, 상기 신호선과 상기 접지선 사이에 소정 임계치를 초과하는 전압이 발생하였을 때, 상기 전압을 공간방전 시키도록 구성된 보호소자를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 내용은 당해 분야 통상의 지식을 가진 자는 후술되는 본 발명의 구체적인 설명으로 보다 잘 이해할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 특징들 및 기술적인 장점들을 다소 넓게 약술한 것이다.

본 발명의 청구범위의 주제를 형성하는 본 발명의 추가적인 특징들 및 장점들이 후술될 것이다. 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 동일한 목적들을 달성하기 위하여 다른 구조들을 변경하거나 설계하는 기초로서 발명의 개시된 개념 및 구체적인 실시예가 용이하게 사용될 수도 있다는 사실을 인식하여야 한다. 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 또한 발명과 균등한 구조들이 본 발명의 가장 넓은 형태의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는다는 사실을 인식하여야 한 다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 주요한 요지는 서지로부터 보호하는 회로가 가지는 전하를 공기중으로 방전시켜 상기 전하가 상기 서지와 결합하지 못하도록 하는 것이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판에 실장되는 보호소자이다.

상기 도 2를 참조하면, 보호소자는 전자부품으로 이루어져 있는 게 아니라 외부로터 유입되는 서지를 공기중으로 방전시키는 구조를 가진다. 플라스틱 기판(200)은 순수 플라스틱으로서, 만들어진 전자회로 기판을 보았을 때 눈에 보이는 녹색기판이고 선(210)은 상기 플라스틱 기판에 실장되는 신호선(230)과 접지선(240)의 조합으로서 타 신호에 간섭받지 않도록 코팅되어 있으며 상기 전자회로 기판에서 볼 때 일측에는 상기 신호선(230)이 있고 타측에는 상기 접지선(240)이 위치해 있다. 납(220)은 상기 신호선(230)의 어느 한 부분과 상기 접지선(240)의 어느 한부분이 서로 마주하는 곳인, 코팅이 되어있지 않는 부분에 납땜된다. 즉, 상기 신호선과(230)과 상기 접지선(240)상위에는, 약 0.5mm가량의 간격을 두고 납(220)이 납땜된다. 공간방전은 서지를 공기중으로 방전시키는 동시에 상기 신호 선(230)과 상기 접지선(240)이 전기적으로 쇼트가 되는 것을 말한다. 상기 공간방전이 일어나는 부분의 거리는 브레이크다운(Breakdown)을 발생시키는 전압과 관련이 있다. 즉, 실험적으로 얻은 데이터로 1cm의 진공 또는 공기중에서의 브레이크다운 전압이 30Kv이면, 1.5kv에서 브레이크 다운이 일어나 양 라인이(230, 240) 전기적으로 쇼트가 되려면 0.5mm의 거리가 되어야 한다. 이는 다시말해, 변압기가 감당하지 못하는 서지가 침입할 때 상기 신호선(230)과 상기 접지선(240)에 납땜된 곳에서 상기 브레이크 다운 작용으로 공기중으로 상기 서지를 방출시키며 전기적 쇼트로 나머지 서지를 접지선(240)으로 방출하는 것이다.

상기 간격이나 상기 도 2의 도면과 같은 납땜의 위치나 간격은 기술개발이나 주변 여건에 따라 개발자가 달리 변경하여 적용할 수 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판에서의 보호소자이다.

상기 도 3을 참조하면, 변압기(330)에 연결된 신호선(300)과 접지선(310)에는 전류가 흐르고 있으며, 변압기(330)를 통해 내부회로의 소자들을 보호한다. 상기 신호선(300)과 접지선(310)사이에는 병렬로 연결된 제1보호소자들(320)이 연결되어 있다. 즉, 상기 제1보호소자들(320)은 변압기(330)의 1차코일측에 구현됨으로써 신호선(300)으로부터의 전류를 바이패스(bypass) 즉, 상기 접지선(310)으로 흘려버리는데, 상기 제1보호소자들(320) 사이에는 상기 접지선(310)이 연결되어 있다. 또한, 내부회로를 보호하는 1차/2차코일을 포함하여 내전압을 갖는 상기 변압기(330)가 위치하고, 상기 변압기(330)는 상기 내부회로를 서지로부터 보호하는 역 할을 한다. 제2보호소자(340) 또한 상기 서지로부터 내부회로를 보호하는 소자로서 신호선 사이에 연결되어 있다.

예를들어, 상기 변압기(330)의 내전압이 1.5㎸이하 이면 상기 서지가 가지는 충격에너지 전압을 변압기(330)가 견딘다는 것이고, 1.5kV이상의 서지가 발생하면 상기 제1보호소자들(320)에서 상기 서지를 방전시켜 회로를 보호한다.

즉, 상기 신호선(300)과 상기 접지선(310) 사이에 높은 전압 즉, 서지가 걸렸을 때 공간방전을 일으키는 상기 도 2와 같은 보호소자들을 PCB에 구현하여 상기 서지를 공기중으로 방전시키며 나머지를 접지로 흘려버린다.

전원모듈이 요구하는 안전조건에서는 기본적으로 갖추어야 하는 내전압 요구조건이 있는데, 종래의 보호소자를 이용하는 기술을 적용하려면 각각의 신호선이 얼마간의 거리를 두어 설계가 돼야 하지만 구현이 쉽지 않아 종래의 전원모듈에서는 수많은 에러가 발생되었다. 반면, 본 발명의 경우 평상시에는 보호소자에 연결된 각 선이 일정간격으로 떨어져 있어 오픈상태이고, 변압기의 내전압을 넘어서는 서지가 회로로 침입한다면 상기 보호소자에서 방전이 일어나면서 전류가 흐르는 쇼트 상태가 되는 것이며, 이는 바이패스(bypass) 한다고도 한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 발명은 외부충격 에너지인 서지와 상기 서지로부터 회로를 보호하는 전자부품이 가지는 전하로부터 회로를 보호한다.

이와 같은 본 발명은 현장에서 불확실하게 나타나는 신호의 왜곡을 방지하며, 전기적인 소자를 없애고 방전을 위해 간격을 벌렸더라도 종래와 같은 보호효과를 구현할 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 전자기기에서 회로를 보호하는 장치에 있어서,

   신호선들과 연결되어 외부전압으로부터 내부회로를 보호하는 변압기와,

   플라스틱 기판위에 인접하여 배치된 신호선과 접지선상의 어느 한 위치에서 미리 정해지는 소정간격을 가지도록, 상기 신호선과 접지선 상에 실장된 도전체를 포함하여, 상기 신호선과 상기 접지선 사이에 소정 임계치를 초과하는 전압이 발생하였을 때, 상기 전압을 공간방전 시키도록 구성된 보호소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로보호 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 일정간격은,

   0.5mm로 정해지는 것을 특징으로 하는 회로보호 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 소정 임계치는,

   상기 외부전압으로부터 상기 내부회로를 보호하는 상기 변압기의 내전압과 동일한 것을 특징으로 하는 회로보호 장치.

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