KR100302219B1 - 페일-세이프장치가구비된과전압보호플러그 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 과전압 보호플러그에 관한 것으로, 피결합되는 퓨우즈 엘리먼트를 갖는 적어도 하나의 전압제한소자와 페일-세이프장치(6)를 구비하고, 상기 퓨우즈 엘리먼트는 열적 과열상태의 경우 상기 페일-세이프장치(6)를 트립(trip)시키며, 상기 페일-세이프 장치는 시각적인 페일-세이프 신호표시수단을 사용하여 선택적으로 업그레이드될 수 있고, 여기에서 상기 전압제한 소자는 피결합되는 퓨우즈 엘리먼트 및 페일-세이프장치(6)와 함께 제1회로기판(3) 상에 밀폐형 유닛으로서 배치되고, 제1회로기판(3)에는 별개의 제2인쇄회로기판(10)상에 배치되는 시각적인 페일-세이프 신호표시수단이 선택적으로 할당될 수 있다.

Description

페일-세이프장치가 구비된 과전압 보호플러그
본 발명은 청구항 1의 전제부에 기재된 것과 같은 과전압 보호플러그에 관한 것이다.
특히, 원격통신 및 데이터기술에서 과전압 보호플러그는 기술적인 결함이나 가벼운 충격과 같은 외부의 방해에 의해 야기된 과전압 및 과전류에 대해 보강된 이중 와이어(wired-up double wire)를 보호하는데 사용된다. 이를 위하여, 상기 플러그는 전류뿐 아니라 전압을 제한하는 소자를 갖는데, 일반적으로 납땜펠럿(solder pellet) 형태의 퓨우즈 엘리먼트가 배치된다. 전압제한소자에서 비교적 긴 시간동안 과전류가 지속되면, 소자에서 발생하는 열손실 때문에 납땜펠럿이 녹아버려, 결과적으로 기게적인 페일-세이프장치(fail-safe device)가 와이어를 접지(ground)로 단락시키게 되는데, 이는 발생된 과전압 또는 과전류가 소자의 내구성에 나쁜 영향을 미칠 수 있으므로 필요하다. 페일-세이프장치가 트립(trip)되어 있는 것을 쉽게 확인하기 위해, 다양한 시각적인 페일-세이프 신호표시수단이 이미 공지되어 있는데, 주로 발광다이오드가 사용된다.
페일-세이프장치가 트립되는 것을 표시하기 위한 다양한 해결책이 알려져 있다. 전압제한소자가 과열되면, a접점과 b접점으로부터 접지로의 단락회로에 추가하여 병렬작업이 개시되도록 하는 것이 또한 가능하다 (간접신호표시). 이 경우에 트립되는 페일-세이프의 안전과 관련된 작업은 신호표시작업에 의해 전적으로 영향을 받지 않지만, 그 관계가 근사치라는 점에서 불리하다. 2개의 작업이 최적으로 매치(match)되더라도 열적 콘스텔레이션(constellation)은 이러한 페일-세이프장치가 트립되었지만, 신호표시가 일어나지 않는 경우 또는 그 반대의 경우에도 항상 가능하다.
직접적인 신호표시수단을 위한 해결책이 공지되어 잇는 바, 이 방법에서는 납땜펠럿이 일단 녹아버리면, 페일-세이프장치의 운동부가 그 리미트 위치에 도달하려는 스프링력에 의해 와이어 a 및 b를 위한 접점 뿐 아니라 신호 표시를 위한 다른 접점과 접촉하게 된다. 이 경우의 장치는 신호표시용 접점이 스프링으로 약하게 가압되도록 설계되어 페일-세이브 장치의 동작이 방해받지 않도록 구성되어야만 한다. 어쨋든, 2개의 접점 a-접지 및 b-접지 상에서의 제3접점에 의해 과도하게 낮은 접촉력이 발생하거나 또는 접촉이 이루어지지 않는 것을 피할 필요가 있다.
과전압 보호플러그용 소자들을 인쇄회로기판상에 배열하는 것이 공지되어 있다. 시각적인 페일-세이프 신호표시수단이 반드시 필요한 것은 아니므로, 시각적인 페일-세이프 신호표시수단이 있는 기판과 없는 기판의 2가지 형태의 인쇄회로기판이 제조된다. 또한, 시각적인 페일-세이프 신호표시용의 추가소자들때문에 인쇄회로기판의 기하학적 크기가 증가된다. 그러나, 동일한 하우징을 2가지 형태의 인쇄회로기판에 사용하기 위해서 이 하우징은 보다 큰 인쇄회로기판에 결합될 수 있도록 설계된다. 더욱이, 플러그가 하우징 내에 배치될 때, 이 하우징은 시각적인 페일-세이프 신호표시가 감지될 수 있도록 설계되어야 한다. 이를 위하여, 하우징은 개구를 갖는 바, 플러그 끝에 배치된 발광다이오드가 이 개구를 통해 돌출되어 시각적으로 감지될 수 있도록 되어 있다. 한편, 시각적인 페일-세이프 신호표시가 필요없는 기판의 경우에는 이 개구가 폐쇄되어야 한다.
본 발명은 콤팩트하게 구성되고, 용이하게 재조립할 수 있으며, 하우징에 대해 단지 최소의 설계변경만이 요구되는 과전압 보호플러그를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 하우징에 시각적인 페일-세이프 신호표시수단을 갖춘 과전압 보호플러그의 측면도,
도 2는 피결합되는 하우징부를 구비한 제1인쇄회로기판의 사시도.
도 3은 피결합되는 하우징부를 구비한 제2인쇄회로기판의 사시도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 - 상부하우징, 2 - 하부하우징,
3 - 인쇄회로기판, 4 - 과전압 써프레서,
5 - PTC 서미스터, 6 - 페일-세이프 콘택트,
7 - 납땜펠럿, 8 - 접지콘택트,
9 - 개구, 10 - 인쇄회로기판,
11 - 발광다이오드, 12 - 전류제한 저항기,
13 - 동작전압 콘택트, 14 - 연결 콘택트,
15 - 절연층, 16 - 돌출부,
17 - 걸림탭, 18 - 개구,
19 - 접지레일, 20 - 신호플레이트,
21 - 걸림부재, 22 - 걸림개구.
상기 기술적인 문제는 청구항 1의 특징들에 의해 해결된다. 과전압 보호플러그를 인쇄회로기판상에 폐쇄유닛으로서 설계하고, 필요한 경우 제1인쇄회로기판상에 할당될 수 있는 별개의 인쇄회로기판상에 시각적인 페일-세이프 신호표시수단을 배열함으로써, 종래와 같이 소정의 소자들이 체결하는데 요구되지 않으면서도 시각적인 페일-세이프 신호표시 수단의 단순한 재조립이 달성된다. 따라서, 제1 인쇄회로기판의 기하학적 크가가 항상 동일하므로, 하우징에서 사용될 때 시각적인 페일-세이프 신호표시수단을 위한 소정의 공간이 필요치 않아서, 더욱 콤팩트하게 구성할 수 있다. 특히 제2인쇄회로기판이 제1인쇄회로기판의 상부에 배열되는 경우에는, 제2인쇄회로기판의 소자가 제1인쇄회로기판의 소자들 사이의 간극(gap)에 배치될 수 있다. 다른 장점으로는 제1인쇄회로기판이 더 광범위하게 응용할 수 있도록 제조될 수 있어서 대량으로 제조가 가능하여 생산단가를 감소시킬 수 있다는 것이다. 그리고, 이는 또한 종래와 같이 하우징의 구조를 변경하지 않고도 하우징에 사용되도록 필요에 따라 쉽게 재조립된다. 이를 위하여 하우징에 2개의 인쇄회로기판용 가이드를 제공하는 것이 필요한 것의 전부이고, 이에 따라 인쇄회로기판이 쉽게 삽입 또는 제거될 수 있다. 그 다음, 피결합되는 하우징부분은 시각적인 감지를 위하여 투명하게 설계된다. 이 경우, 시각적인 페일-세이프 신호 표시 수단이 요구되거나 요구되지 않거나에 관계없이 항상 투명하게 하도록 피결합되는 하우징을 설계하거나 또는 대응하는 하우징 부분이 재조립을 위해 교체되도록 할 수 있다. 그리고, 인쇄회로기판을 별개로 설계함으로써 제1인쇄회로기판의 중앙에 개구를 배치할 수 있어서, 제1인쇄회로기판이 적당한 담김 훅(hook)에 의해 이동될 수 있다.
이하 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명한다.
도 1은 과전압 보호플러그와 함께 조립되는 하우징의 측면도로서, 하우징은 하부하우징(1)과 상부하우징(2)으로 이루어진다. 전압제한소자인 3극 과전압 써프레서(4)와, 전류제한소자인 2개의 PTC 서미스터(5)가 제1인쇄회로기판(3)상에 배치된다. 과전압 써프레서(4) 및 PTC 서미스터(5)는 원통형으로 설계되어 제1인쇄회로기판(3)의 홈 및/또는 슬롯에 배열되는데, 이 소자들은 예컨대 리플로우납땜(reflow soldering)에 의해 전기적으로 도전가능하게 연결된다. 과전압 써프레서(4) 및 PTC 서미스터(5)가 납땜되면, 페일-세이프 콘택트(6)가 과전압 써프레서(4)에 끼워지고, 페일-세이프 장치(6)가 제1인쇄회로기판(3)의 슬롯을 매개로 추가로 고정된다. 이 경우, 페일-세이프 콘택트(6)는 과전압 써프레서(4)의 중앙 전극을 매개로 접지 전위에 영구적으로 연결된다. 납땜펠럿(7;sdoder pellet)으로서 설계되고 영구적으로 페일-세이프 콘택트(6)에 연결되는 퓨우즈 엘리먼트가 과전압 써프레서(4)와 페일-세이프(6) 사이에 배치된다. 과전압 써프레서(4)가 과열되면, 납땜펠럿(7)이 녹아서 정상상태에서 압축응력을 받는 페일-세이프 콘택트(6)의 단락회로 브래킷이 과전압 써프레서(4)를 향해 좌측으로 이동되고, 압축응력을 받지 않는 상태에서 단락회로 브래킷이 과전압 써프레서(4)의 2개의 외부 전극과 접촉하게 된다. 그러나, 그 결과로서 2개의 외부전극이 접지전위로 될 뿐만 아니라 이중 와이어가 외부 전극에 연결된다. 그리고, 구부려 탄성을 갖도록 된 접지 콘택트(8)가 제1인쇄회로기판(3)상에 배열되는데, 이 접지 콘택트(8)를 매개로 제1인쇄회로기판(3)이 접지 전위가 된다. 이 경우, 구부려 탄성을 갖도록 된 접지 콘택트(8)는 하우징의 외부에 배치되는바, 이렇게 하면 비교적 자유롭게 접근가능하다. 그러므로, 접지 레일(19)을 형성하며 콘택트를 구성하는 대응부재(mating piece)는 러그(lug)로서 제조가 편리하도록 분배판의 설치구멍 바깥으로 구부러질 수 있다. 개구(9)가 제1인쇄회로기판(3)의 끝부분 중앙에 위치되어, 피결합되는 공구에 의해 제1인쇄회로기판(3)이 당겨지도록 허용하는 바, 이 경우 상기 공구는 하부하우징(1)의 개구(18)를 통해 하우징의 내부로 삽입될 수 있다. 제1인쇄회로기판(3)이 설치를 위하여 하부하우징(1) 내에 끼워 넣어지고, 제 자리에 걸리도록 하부하우징에 연결된다. 삽입된 상태에서, 제1인쇄회로기판(3)은 하부 하우징(1)에 의해 바닥면이 완전히 덮히므로, 접촉 또는 충격에 대하여 도전트랙(conductor track)을 보호하기 위하여 추가로 표면보호(passivation) 처리를 할 필요가 없다.
필요할 수도 있는 시각적인 페일-세이프 신호표시수단이 제2인쇄회로기판(10)에 의해 제공된다. 발광다이오드(11), 전류제한 저항기(12), 동작전압 콘택트(13) 및, 연결콘택트(14)가 제2인쇄회로기판(10)상에 배열된다. 발광다이오드(11) 및 전류제한 저항기(12)는 모두 표면 탑재장치로서 설계되는 것이 바람직한데, 이 소자들은 실제적인 페일-세이프 신호표시 수단을 형성한다. 동작전압 콘택트(13)가 접지 콘택트(8)와 마찬가지로 구부려 탄성을 갖도록 설계되어 상부하우징(2)의 밖으로 뻗어있는바, 콘택트를 형성하는 그 대응부재(mating piece)는 마찬가지로 동작전압을 전송하는 신호플레이트(20)의 러그를 바깥으로 구부려 제조될 수 있다. 접지 콘택트(8)의 설계 및 동작-전압 콘택트(13)의 설계는 중간부재(intermediate piece)를 추가하지 않고도 하나의 플레이트에 의해 200 개의 이중와이어까지 동시에 접촉하는 것을 허용한다. 페일-세이프 콘택트(6)이 트립되면, 연결콘택트(14)는 제1인쇄회로기판(3)과 제2인쇄회로기판(10) 사이에서 연결부를 형성한다. 이를 위하여, 절연층(15)이 연결콘택트(14)와 납땜펠럿(7) 사이에 배치된 상태에서 연결콘택트(14)가 납땜펠럿(7)에 대해 압축응력을 받는다. 페일-세이프 콘택트(6)가 트립될 때까지 발광다이오드(11)용 회로는 개방된다. 납땜펠럿(7)이 녹아버리게 되면 압축응력을 받는 연결콘택트(14)는 페일-세이프 콘택트(6)의 방향으로 움직여, 구부러진 돌출부에 의해 납땜펠럿(7)과 절연층(15)의 하부에서 페일-세이프 콘택트와 접촉하게 된다. 페일-세이프 콘택트(6)와 연결콘택트(14)가 동일 방향으로 움직이기 때문에, 시각적인 페일-세이프 신호표시가 실제적인 페일-세이프 작업의 약화를 초래하지는 않는다. 절연층(15) 및 납땜펠럿(7)을 대신하여 비슷한 온도-의존 용융 특성을 갖는 전기 절연체가 사용될 수 있다. 제1인쇄회로기판(3)과 마찬가지로 제2인쇄회로기판(10)은 제 위치에 걸리도록 상부하우징(2)에 끼워 넣어진다. 이를 위하여, 제2인쇄회로기판(10)은 돌출부(16)의 후방으로 밀려 위쪽으로 가압되는데, 이 제2인쇄회로기판을 주위에서 잡고 있는 걸림텝(17)에 의해 지지된다. 상부하우징(2)은 적어도 부분적으로 투명하게 설계되므로, 시각적인 페일-세이프 신호표시가 하우징의 외부에서 감지될 수 있다. 발광 다이오드(11)가 하우징에 의해 기계적으로 보호되므로, 측면으로 방사되는 SMD다이오드로서 설계될 수 있다.
과전압 보호플러그를 조립하기 위하여, 제1 및 제2 인쇄회로기판(3,10)은 도 2와 도 3에 도시된 피결합 하부하우징(1)과 상부하우징(2)에 각각 걸림방식으로 연결된다. 그 다음, 하부하우징(1)과 상부하우징(2)이 서로 끼워지는데, 하부하우징(1)의 걸림부재(21)는 상부하우징(2)의 대응되는 걸림개구(22)에 찰카닥 끼워져 확실히 연결된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 과전압 보호플러그는 콤펙트하게 구성되면서 용이하게 재조립할 수 있으며 하우징에 대해 단지 최소의 설계변경만이 요구되는 장점이 있다.

Claims (14)

  1. 피결합되는 퓨우즈 엘리먼트를 갖는 적어도 하나의 전압제한소자와 페일-세이프장치를 구비하고, 상기 퓨우즈 엘리먼트는 열적으로 과열되는 경우 상기 페일-세이프장치를 트립(trip)시키고, 상기 페일-세이프 장치는 시각적인 페일-세이프 신호표시수단을 사용하여 추가선택적으로 기능향상되며,
    여기에서 상기 전압제한 소자는 피결합되는 퓨우즈 엘리먼트 및 페일-세이프 장치(6)와 함께 제1회로기판(3) 상에 밀폐형 유닛으로서 배치되고, 제1회로기판(3)에는 별개의 제2인쇄회로기판(10)상에 배치되는 시각적인 페일-세이프 신호표시수단이 할당가능한 것을 특징으로 하는 페일-세이프장치가 구비된 과전압 보호플러그.
  2. 제1항에 있어서, 상기 인쇄회로기판들(3,10)은 페일-세이프 신호표시 수단과 면하는 표면(2)이 투명하게 설계된 공통 하우징(1,2)에 적어도 부분적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 페일-세이프장치가 구비된 과전압 보호플러그.
  3. 제2항에 있어서, 상기 인쇄회로기판들(3,10)이 하우징(1,2)에 서로 소정의 거리만큼 떨어져 끼워걸림 방식으로 장착되는 것을 특징으로 하는 페일-세이프장치가 구비된 과전압 보호플러그.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전압제한소자는 과전압 써프레서(4)로서 설계된 것을 특징으로 하는 페일-세이프장치가 구비된 과전압 보호플러그.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전압제한소자는 기본적으로 원통형상으로 설계되어, 제1인쇄회로기판(3)의 슬롯 및/또는 홈에 배치되는 것을 특징으로 하는 페일-세이프장치가 구비된 과전압 보호플러그.
  6. 제1항에 있어서, 상기 페일-세이프장치(6)는 전압제한소자에 끼워지며 그리고 제1인쇄회로기판(3)의 슬롯에 고정되는 것을 특징으로 하는 페일-세이프장치가 구비된 과전압 보호플러그.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1인쇄회로기판(3)이 하우징(1,2)의 내부에 부분적으로 배치되는 경우 이 제1인쇄회로기판(3)은 하우징의 외부에 위치되는 구부려 탄성을 갖도록 된 접지콘택트(8)를 갖도록 설계된 것을 특징으로 하는 페일-세이프장치가 구비된 과전압 보호플러그.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1인쇄회로기판(3)은 끝부분에 개구(9)를 갖는 것을 특징으로 하는 페일-세이프장치가 구비된 과전압 보호플러그.
  9. 제1항에 있어서, 상기 신호표시수단은 발광다이오드(11), 전류제한저항기(12), 동작-전압 콘택트(13) 및, 페일-세이프장치(6)가 트립될 때 2개의 인쇄회로기판(3,10)을 서로 전기적으로 연결시키는 연결콘택트(14)를 갖는 것을 특징으로 하는 페일-세이프장치가 구비된 과전압 보호플러그.
  10. 제9항에 있어서, 상기 발광다이오드(11) 및/또는 전류제한 저항기(12)가 표면탑재장치로서 설계된 것을 특징으로 하는 페일-세이프장치가 구비된 과전압 보호 플러그.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제2인쇄회로기판(10)이 부분적으로 하우징(1,2)의 내부에 배치되는 경우에 동작-전압 콘택트(13)가 하우징 외부에 위치되는 구부려 탄성을 갖도록 된 콘택트로서 설계되는 것을 특징으로 하는 페일-세이프장치가 구비된 과전압 보호플러그.
  12. 제1항에 있어서, 페일-세이프장치(6) 및 페일-세이프 신호표시수단은 부분적으로는 페일-세이프장치(6)와 전압제한소자 사이에 배치되고 부분적으로는 페일-세이프장치(6)와 연결콘택트(14) 사이에 배치되는 동일한 퓨우즈 엘리먼트에 할당되고, 연결콘택트(14)는 퓨우즈 엘리먼트에 의해 압축응력을 받아서 연결콘택트(14)용 페일-세이프장치(6)가 트립될 때 페일-세이프장치(6) 방향으로 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 페일-세이프장치가 구비된 과전압 보호플러그.
  13. 제12항에 있어서, 퓨우즈 엘리먼트(7)는 납땜펠럿(7)으로서 설계되고, 절연층(15)이 납땜펠럿(7)과 연결콘택트(14) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 페일-세이프장치가 구비된 과전압 보호플러그.
  14. 제12항에 있어서, 상기 퓨우즈 엘리먼트는 온도-의존 용융 특성을 갖는 전기 절연체로서 설계되는 것을 특징으로 하는 페일-세이프장치가 구비된 과전압 보호플러그.
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