KR100201853B1 - Dc-dc 콘버터와 이를 이용한 전기충격기 - Google Patents

Abstract

개선된 DC-DC 콘버터를 갖는 호신용 전기충격기 회로가 개시되어 있다. 전기충격기 회로에 있어서, DC-DC 콘버터는 저전류로 작동될 수 있게 개선된 것으로서, 전원(E)에 접속되는 변압기(T1)의 1차측 코일의 일부분을 스위칭하기 위한 스위칭수단으로서 트랜지스터(Q)와, 변압기의 1차측 코일의 나머지 일부분을 경유하는 전류를 일방향으로 제한하여 그 일방향으로 제한된 전류를 상기한 스위칭수단을 구동하기 위한 구동신호로서 트랜지스터(Q)의 베이스에 인가하는 다이오드(D2), 그리고 그 구동신호를 단속하도록 조작되는 조작스위치(S)를 가진다. 이 조작스위치(S)로 트랜지스터(Q)의 베이스에 구동신호가 인가되게 하면 개선된 DC-DC 콘버터(20)가 작동개시되고 전기충격기가 작동된다. 이것은 구동신호로서 저전류를 단속하므로 초소형 스위치로 그 제어가 가능하다. 따라서 제품을 소형화하는데 유리하고 제품의 수명연장 및 신뢰성향상에 기여할 수 있다.

Description

DC-DC 콘버터와 이를 이용한 전기충격기

본 발명은 호신용 전기충격기 등에 사용되는 직류전압을 변압하기 위한 DC-DC 콘버터와 이를 갖는 전기충격기에 관한 것으로서, 특히 저전류로 작동되도록 개선된 DC-DC 콘버터와 이를 이용한 전기충격기에 관한 것이다.

직류전압을 변압하기 위한 DC-DC 콘버터는 예컨대 호신용 전기충격기의 회로 에 많이 응용되고 있다. 호신용 충격기는 강절도나 상해를 목적으로 접근하는 사람이나 치한으로부터 자신을 보호하기 위한 것으로, 인명에는 치명적인 손상을 주지 않는 정도의 저전류 고전압을 발생, 2개의 전극 사이로 가시적인 방전을 일으키면서 상대방을 위협하거나 상대방이 근접해 있는 경우 그 전극을 통해 인체를 국부적으로 통전시켜 전기 쇼크로 제압할 수 있도록 된 것이다. 이러한 전기충격기의 회로에는 미국특허 4,872,084와 5,193,048 등에 잘 나타나 있다.

DC-DC 콘버터를 가지는 종래의 호신용 전기충격기의 일반적인 구성을 간단히 나타내면, 도 1과 같이 DC-DC 콘버터(1)의 입력단이 스위치(S)를 통해 배터리 전원(E)에 직접 연결되고, 그 출력단은 고압발생회로(2)와 접속되며, 고압발생회로(2)의 출력단자에는 방전 전극(3,4)이 접속되어 있다. 즉, 스위치(S)를 작동(ON)시키면 배터리 전원(E)으로부터 직류전압이 DC-DC 콘버터(1)에 입력되고, DC-DC 콘버터(1)는 그 입력되는 직류전압을 교류로 변환 및 승압하여 그 승압된 교류를 다시 직류로 변환하여 출력되며, 이어 고압발생회로(2)가 작동하여 전극(3,4)에서 고압이 방전되도록 구성된 것이다.

이와 같이 DC-DC 콘버터(1)를 갖는 종래의 전기충격기 회로에 있어서는, DC-DC 콘버터(1)를 배터리 전원(E)에 직접 접속된 스위치(S)로 작동시키게 되므로 그 스위치(S)의 전류허용값이 크게 요구하게 된다. 따라서 그 요구되는 허용전류에 대응하는 큰 전류용량의 스위치(S)가 사용되어야 하는데, 문제는 대체로 스위치 크기도 커지므로 전기충격기 등의 제품을 소형화하는데 장애요인이 되는 점에 있다. 또한 DC-DC 콘버터(1)는 일반적으로 상당한 권수비를 갖는 승압용 변압기가 사용되는데, 그 작동시 변압기의 역기전력에 의하여 그 스위치 접점은 물론 배터리도 쉽게 노화되어 그 수명이 단축되는 문제점도 있는 것이다. 더욱이 스위치 접점이 노화등으로 단락되는 등 오동작을 유발할 수 있으며, 이 경우에 의하여 사용자 등이 전격 등의 피해를 입게 되는 사례가 빈번하였던 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 제품의 소형화와 수명연장을 가능하게 하는 동시에 오동작으로 인한 제반 문제점을 해결하고자 저전류로 동작시킬 수 있는 DC-DC 콘버터를 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 목적은 제품의 소형화와 수명연장을 가능하게 하는 동시에 오동작으로 인한 제반 문제점을 해결하고자 저전류로 동작시킬 수 있는 DC-DC 콘버터를 이용한 전기충격기를 제공하는데 있다.

도 1은 DC-DC 코버터를 갖는 전기충격기 회로를 보인 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 DC-DC 콘버터를 갖는 전기충격기의 회로도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 전원부20 : DC-DC 콘버터

30 : 방전소자40 : 고압발생부

50,60 : 방전전극C1~C3 : 콘덴서

D1~D4 : 다이오드E : 배터리 전원

Q : 트랜지스터R1,R2 : 저항

S : 스위치T1,T2 : 변압기

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

직류전압을 변압하기 위한 DC-DC 콘버터를 구성함에 있어서,

1차측 코일에 인가되는 전원전압을 변압하기 위한 변압기와, 그 1차측 코일의 일부분을 스위칭하기 위한 스위칭수단과, 상기한 1차측 코일의 나머지 일부분을 경유하는 전류를 일방향으로 제한하여 그 일방향으로 제한된 전류를 상기한 스위칭수단을 구동하기 위한 구동신호로서 인가하는 구동수단, 그리고 그 구동신호를 단속하도록 조작되는 조작스위치를 포함하도록 구성하는 것이다.

또한 본 발명은,

1차측 코일에 인가되는 전원전압을 변압하기 위한 변압기와, 그 1차측 코일의 일부분을 스위칭하기 위한 스위칭수단과, 상기한 1차측 코일의 나머지 일부분을 경유하는 전류를 일방향으로 제한하여 그 일방향으로 제한된 전류를 상기한 스위칭수단을 구동하기 위한 구동신호로서 인가하는 구동수단, 그리고 그 구동신호를 단속하도록 조작되는 조작스위치를 포함하는 DC-DC 콘버터와,

상기한 DC-DC 콘버터의 출력전압으로부터 고압을 발생시키기 위한 고압발생수단, 그리고

상기한 고압발생수단에서 출력되는 고압을 방전시키기 위한 전극을 구비하여 되는 호신용 전기충격기를 구성하는 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 발명에 따른 개선된 DC-DC 콘버터를 갖는 호신용 전기충격기 회로는 도 2와 같이, 크게 전원부(10), DC-DC 콘버터(20), 방전소자(30), 고압발생부(40), 그리고 방전전극(50,60)으로 구성된다.

전원부(10)는 배터리 전원(E)과 전류의 역류를 방지하여 배터리 전원(E)을 보호하기 위한 다이오드(D1)으로 구성된다.

DC-DC 콘버터(20)는 1차측에 중간탭을 가지며 그 중간탭이 상기한 다이오드(D1)을 통해 배터리 전원(E)에 접속되어 있는 변압기(T1), 이 변압기(T1)의 1차측 중간탭과 그 일측단자 사이의 코일부를 스위칭하기 위한 스위칭소자로서 그 코일부의 일측단자와 접지사이에 접속된 트랜지스터(Q), 변압기(T1)의 1차측 중간탭과 그 타측단자 사이의 코일부를 경유하는 전류를 일방향으로 제한하는 다이오드(D2), 이 다이오드(D2)와 트랜지스터(Q)의 베이스 사이에 접속되어 그 다이오드(D2)를 도통하는 전류를 단속하도록 조작되는 조작스위치(S), 변압기(T1)의 2차측에 유기되는 교류전압을 직류전압으로 정류하기 위한 정류용 다이오드(D3,D4), 정류된 직류전압을 충전하기 위한 충전콘덴서(C1,C2), 그리고 저항(R1,R2)으로 구성된다.

방전소자(30)는 DC-DC 콘버터(20)의 충전콘덴서(C1,C2)에 충전되는 전압이 소정값으로 상승되었을 때 턴온됨으로써 고압발생부(40)를 작동시키기 위한 것이다.

고압발생부(40)는 상기한 DC-DC 콘버터(20)의 출력전압으로부터 고압을 유기하기 위한 고압트랜스(T2)와 이 고압트랜스(T2)의 2차측에 유기되는 고압을 충전한 후 방전전극(50,60)을 통해 방전하기 위한 충전용 콘덴서(C3,C4)로 구성되어 있다.

상기와 같은 구성에 있어서, DC-DC 콘버터(20)의 조작스위치(S)가 오프(OFF)된 상태에서는 트랜지스터(Q)의 베이스에 구동신호가 인가되지 아니하므로 그 트랜지스터(Q)가 비도통 상태에 있다. 따라서 DC-DC 콘버터(20)는 작동되지 않는다.

조작스위치(S)를 온(ON)하면, 일단 배터리 전원(E)으로부터 다이오드(D1)와 변압기(T1)의 1차측 코일 일부를 경유하는 전류에 대해 다이오드(D2)가 순방향으로 되어 트랜지스터(Q)의 베이스 단자에 구동신호가 인가된다. 그러면 트랜지스터(Q)가 도통상태로 되고 이때 변압기(T1)의 1차측 코일을 흐르는 전류의 방향이 바뀌게 된다. 이렇게 전류의 방향이 바뀌게 되면 상기한 다이오드(D2)가 역방향으로 되고 트랜지스터(Q)는 비도통 상태로 다시 전환된다. 이와 같은 트랜지스터(Q)의 도통 상태와 비도통 상태 전환, 즉 스위칭 동작은 상기한 조작스위치(S)가 온되어 있는 동안 빠른 주기로 반복된다. 따라서 변압기(T1)의 1차측에는 배터리 전원(E)의 직류가 교류로서 인가되는 셈이며, 이에 따라 그 2차측에 그 권수비에 상응하는 교류전압이 유기되는 것이다. 변압기(T1)의 2차측에서 유기되는 교류전압은 정류용 다이오드(D3,D4)에 의하여 직류로 변화되어 콘덴서(C1,C2)에 충전된 다음, 그 충전된 전압이 방전소자(30)의 방전개시전압에 도달될 때 방전소자(30)가 턴온되어 콘덴서(C1,C2)에 충전된 전압이 방전되는 것이다. 방전소자(30)가 방전되면 고압발생부(40)의 고압트랜스(T2)의 1차측에 그 방전되는 전압이 순간적으로 인가되면서 그 2차측에 고압이 유기되며, 이 유기되는 고압은 콘덴서(C3,C4)에 충전된 다음 방전전극(50,60)을 통해 방전된다.

이와 같이 본 발명에 따른 DC-DC 콘버터(20)를 갖는 전기충격기 회로는 트랜지스터(Q)의 베이스에 인가되는 구동신호로 작동된다. 따라서 그 구동신호로서 작은 전류신호로 그 제어가능하며, 조작스위치(S)로서는 예를들면 마이크로스위치나 택트스위치와 같은 저전류용 초소형의 스위치 사용이 가능한 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명은 저전류로 제어가능한 DC-DC 콘버터를 제공하는 것으로서, 전기충격기 회로와 같이 그 DC-DC 콘버터를 사용하는 제품의 소형화에 기여할 수 있는 동시에 스위치 오동작에 따른 제반 문제점을 해결하여 제품의 수명을 연장시킬 수 있고 그 신뢰도를 향상하는데에도 기여할 수 있는 것이다.

Claims (3)

1차측 코일에 인가되는 전원전압을 변압하기 위한 변압기와, 그 1차측 코일의 일부분을 스위칭하기 위한 스위칭수단과, 상기한 1차측 코일의 나머지 일부분을 경유하는 전류를 일방향으로 제한하여 그 일방향으로 제한된 전류를 상기한 스위칭수단을 구동하기 위한 구동신호로서 인가하는 구동수단, 그리고 그 구동신호를 단속하도록 조작되는 조작스위치가 포함된 것을 특징으로 하는 DC-DC 콘버터.

제1항에 있어서, 상기한 스위칭수단이 상기한 구동신호에 의하여 도통상태로 전환되는 트랜지스터로 구비된 것을 특징으로 하는 DC-DC 콘버터.

1차측 코일에 인가되는 전원전전압을 변압하기 위한 변압기와, 그 1차측 코일의 일부분을 스위칭하기 위한 스위칭수단과, 상기한 1차측 코일의 나머지 일부분을 경유하는 전류를 일방향으로 제한하여 그 일방향으로 제한된 전류를 상기한 스위칭수단을 구동하기 위한 구동신호로서 인가하는 구동수단, 그리고 그 구동신호를 단속하도록 조작되는 조작스위치를 포함하는 DC-DC 콘버터와,

상기한 DC-DC 콘버터의 출력전압으로부터 고압을 발생시키기 위한 고압발생수단, 그리고

상기한 고압발생수단에서 출력되는 고압을 방전시키기 위한 전극이 구비된 것을 특징으로 하는 전기충격기.

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