KR100490016B1 - 적외선수신기와다른전자회로간의전기적격리 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 원리에 따라, 외부 장치용 커넥터를 포함하는 전자 시스템은 외부 장치에 응답하는 신호 프로세서와, 외부 장치용 커넥터와 신호 프로세서 사이에 결합되는 전기적 격리 장치를 포함한다. 그러한 시스템은 외부 장치용 커넥터와 전기적 격리 장치 사이에 결합되는 전자기 간섭 억제 회로를 더 포함할 수 있다. 그러한 시스템은 또한 외부 장치용 커넥터와 전기적 격리 장치 사이에 결합되는 정전기 방전 억제 회로를 더 포함할 수 있다.

Description

적외선 수신기와 다른 전자 회로간의 전기적 격리{ELECTRICAL ISOLATION BETWEEN IR RECEIVER AND FURTHER ELECTRONIC CIRCUITS}
본 발명은 착탈 가능한 외부 장치를 그 외부 장치용의 신호 처리 회로를 포함하는 전자 장치로부터 격리(isolate)시키기 위한 회로에 관한 것이다.
현재의 소비자용 전자 장치는 종종 소비자에 의해 확장 가능하다. 예를 들어, 현재의 직접 위성 텔레비전 시스템(Direct Satellite Television System : DSS)용 수신기는 적외선(IR) 원격 제어 수신기 및 송신기를 플러그 결합시키는 플러그를 포함한다. 그러한 외부의 IR 원격 제어 수신기 접속에 의해, 사용자는 텔레비전과 위성 수신기를 각기 다른 방에 위치시킨 채 여전히 IR 원격 제어 장치를 사용하여 위성 수신기를 제어할 수 있다. 외부의 IR 원격 제어 송신기에 의해, 위성 수신기는 IR 원격 제어 신호에 응답하는 VCR 등의 외부 장치를 모든 공지된 방식으로 제어할 수 있게 된다.
그러나, 외부 장치가 와이어(wire)에 의해 전자 장치에 접속될 때에는 전자 장치의 왜곡 및 오동작을 초래할 수 있는 그라운드 루프를 형성할 수도 있다. 또한, 외부 장치 내에 존재하는 정전적 전하가 그 외부 장치가 플러그 결합되는 전자 장치를 통해 방전되여, 전자 장치에 손상을 입힐 수도 있다. 또한, 외부 장치를 전자 장치에 접속시키는 와이어가 외부 장치에 악영향을 줄 수 있는 전자기 간섭(EMI)을 방출할 수도 있다. 그 외에도, 소비자용 전자 장치에서, 플러그에 플러그 결합되는 외부 장치가 불량 장치 혹은 부정확하게 구성된 장치일 수도 있다. 이러한 모든 이유로, 전자 장치로부터 외부 장치를 전기적으로 격리시키고, 전자 장치를 가능한 정전기 방전(ESD)에 의해 손상되는 것을 방지하고, EMI 방출을 최소화시키기 위한 회로를, 외부 장치용 플러그를 포함하는 전자 장치 내에 제공하는 것이 요망된다.
도 1은 본 발명의 원리에 따른 격리 회로의 개략도이다.
본 발명의 원리에 따라, 외부 장치용 커넥터를 포함하는 전자 시스템은 외부 장치에 응답하는 신호 프로세서와, 외부 장치용 커넥터와 신호 프로세서 사이에 결합되는 전기적 격리 장치를 포함한다. 그러한 시스템은 외부 장치용 커넥터와 전기적 격리 장치 사이에 결합되는 전자기 간섭 억제 회로를 더 포함할 수 있다. 그러한 시스템은 또한 외부 장치용 커넥터와 전기적 격리 장치 사이에 결합되는 정전기 방전 억제 회로를 더 포함할 수 있다.
도 1에는 전자 장치(10)가 박스 형태로 도시되어 있다. 이 전자 장치(10)는 전자 장치(10)가 배치된 밀봉체 상의 제어판으로부터의 사용자 명령, 배선에 의해 전자 장치(10)에 접속된 원격 제어 장치를 통한 사용자 명령, 또는 플러그를 통해 전자 장치에 접속될 수 있는 적외선(IR) 원격 제어 장치를 통한 사용자 명령 중의 어느 한 명령에 응답하여 제어 가능하다. 도시된 실시예에서, 전자 장치(10)는 또한 IR 링크(IR link)를 통해 외부 장치를 제어하기 위한 채널을 포함할 수도 있지만, 이 IR 링크는 반드시 필요한 것이 아니며 본 발명의 일부분도 아니다.
도 1에서, IR 수신기(12)는 공지된 방법으로 IR 원격 제어 장치(도시 생략)로부터 (번개 모양의 심볼로 표시된) IR 신호를 수신하도록 구성된다. IR 수신기(12)의 각각의 제1 출력 단자 및 제2 출력 단자는 제1 플러그(P1)에 결합된다. 제1 플러그(P1)는 전자 장치(10) 상의 제1 잭(J1)에 결합 가능하다. 제1 잭(J1)의 제1 단자는 제1 커패시터(C1)의 제1 전극에 결합되며, 공통 페라이트 비드(common ferrite bead)(14)의 제1 경로를 통해 제1 저항(R1)의 제1 전극에 결합된다. 제1 커패시터(C1)의 제2 전극은 기준 전위(접지)의 소스에 결합된다. 제1 저항(R1)의 제2 전극은 제1 발광 다이오드(LED1)의 애노드에 결합된다. 제1 발광 다이오드(LED1)의 캐소드는 제2 저항(R2)의 제1 전극에 결합된다. 제2 저항(R2)의 제2 전극은 공통 페라이트 비드(14)의 제2 경로를 통해 제2 커패시터(C2)의 제1 전극 및 제1 잭(J1)의 제2 단자에 결합된다. 제2 커패시터(C2)의 제2 전극은 접지에 결합된다.
제1 발광 다이오드(LED1)는 광트랜지스터(PT : photo transistor)에 광신호를 공급한다. 제1 발광 다이오드(LED1)와 광트랜지스터(PT)의 조합은 광아이솔레이터(opto-isolator)(18)를 형성한다. 광트랜지스터(PT)의 에미터 전극은 접지에 결합된다. 광트랜지스터(PT)의 컬렉터 전극은 제3 저항(R3), 제3 커패시터(C3) 및 제4 커패시터(C4)의 각각의 제1 전극과, 프로세서(20)의 IR 수신 원격 제어 입력 단자에 결합된다. 제3 저항(R3) 및 제3 커패시터(C3)의 각각의 제2 전극은 동작 전압 Vcc의 소스에 결합된다. 제4 커패시터(C4)의 제2 전극은 접지에 결합된다. 원격 제어 장치(22)는 프로세서(20)의 와이어드 원격 제어 입력 단자에 와이어에 의해 결합된다.
프로세서(20)는 또한 제4 저항(R4)의 제1 전극에 결합된 IR-송신(IR XMIT) 원격 제어 출력 단자를 포함한다. 제4 저항(R4)의 제2 전극은 제1 NPN 트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 결합된다. 제1 트랜지스터(T1)의 에미터 전극은 접지에 결합된다. 제1 NPN 트랜지스터(T1)의 컬렉터 전극은 제5 저항(R5)의 제1 전극에 결합된다. 제5 저항(R5)의 제2 전극은 제2 공통 페라이트 비드(26)내의 제1 경로를 통해 제5 커패시터(C5)의 제1 전극과 제2 잭(J2)의 제1 단자에 결합된다. 제2 잭(J2)은 제2 플러그(P2)에 결합 가능하다. 삽입 시에, 제2 플러그(P2)의 제1 단자는 제2 잭(J2)의 제1 단자에 결합된다. 제2 플러그(P2)의 제1 단자는 제2 발광 다이오드(LED2)의 캐소드에 결합된다. 제2 발광 다이오드(LED2)는 VCR 및/또는 텔레비전 수상기 등의 전자 장치(도시 생략)를 제어할 수 있는 외부의 IR 원격 제어 장치를 제어하는 데 사용될 수 있는 IR 광 신호(빛과 같은 기호로 표시됨)를 방출한다. 제2 발광 다이오드(LED2)의 애노드는 제2 플러그(P2)의 제2 단자에 결합된다. 제2 플러그의 제2 단자는 제2 잭(J2)의 제2 단자에 결합된다. 제2 잭(J2)의 제2 단자는 제6 커패시터(C6)의 제1 입력 단자에 결합되고, 제2 공통 페라이트 비드(26)내의 제2 경로를 통해 제6 저항(R6)의 제1 전극에 결합된다. 제6 저항(R6)의 제2 전극은 동작 전압 Vcc의 소스에 결합된다. 제1 공통 페라이트 비드(14)와 제2 공통 페라이트 비드(26)가 바람직한 실시예에서는 분리되어 있는 것으로 설명되어 있지만, 도 1의 가상적으로 도시된 바와 같이 4개의 각각의 경로를 갖는 단일의 페라이트 비드로서 형성될 수도 있다.
동작 시에, IR 수신기(12)는 외부의 IR 방출 장치(도시 생략)로부터 수신된 IR 신호를 나타내는 전기 신호를 발생한다. IR 수신기(12)로부터의 IR 표현 신호는 제1 발광 다이오드(LED1)에 인가되고, 이 제1 발광 다이오드는 수신된 IR 광신호에 대응하는 신호를 생성한다. 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)은 제1 발광 다이오드(LED1)에 대한 전류 제한기로서 동작한다. 이들 저항은 또한 정전기 방전에 대한 약간의 보호 기능을 제공한다. 공통 페라이트 비드(14)는 공통 모드 EMI 방사를 최소화시키며, 공통 페라이트 비드(14)와 각각의 제1 및 제2 커패시터(C1,C2)와의 조합은 전자기 간섭 신호가 외부의 전자 장치와 내부 전자 장치(10)의 동작에 악영향을 끼치는 것을 최소화시키도록 동작한다. 광아이솔레이터(18)는 제1 잭(J1)에 플러그 결합되는 외부 회로(예를 들어, IR 수신기(12))와 전자 장치(10)간의 전기적 격리를 제공한다. 이것은, 분리된 전자 장치들이 서로 접속될 때 그라운드 루프에 의해 간혹 야기되는 불요 신호(spurious signal)가 전자 장치(10)의 동작에 악영향을 미치는 것을 방지하고, 정전기 방전에 의해 전자 장치(10)가 손상되는 것을 방지한다. 광아이솔레이터(18)는 또한 외부 회로에서의 가능한 회로 단락에 대한 보호 기능을 제공하며, 사용자가 불량 소자를 제1 잭(J1)에 플러그 결합할 때 전자 장치(10)가 손상되는 것을 방지한다.
바람직한 실시예에서, 원격 제어 장치(도시 생략)로부터의 IR 신호는 명령을 일련의 코드 펄스의 형태로 표현한다. 코드 펄스는 56㎑ 부근의 반송파 신호 상에서 변조된 펄스이다. 제1 발광 다이오드(LED1)는 IR 수신기(12)에 의해 수신된 IR 반송파 광 펄스에 대응하는 광 펄스를 생성한다. 즉, 일련의 56㎑ 광 펄스가 하나의 코드 펄스 동안 발생되고, 코드 펄스들 사이에서는 광 펄스가 발생하지 않는다. 광트랜지스터(PT)는 이들 광 펄스에 응답하여 스위치 온 및 스위치 오프되도록 동작한다. 제3 저항(R3)은 광트랜지스터(PT)에 대한 부하를 제공한다. 제3 커패시터(C3) 및 제4 커패시터(C4)는 각각 코드 펄스 엔벨로프(code pulse envelope)만을 남겨둔 채로 56㎑ 반송파 성분을 필터링 제거하도록 동작한다. 이 코드 펄스 엔벨로프는 프로세서(20)의 IR 수신 입력 단자에 공급된다. 프로세서(20)는 IR 수신 입력 단자에서 상기 신호를 처리하여 코드 펄스를 디코드하고 명령이 IR 원격 제어 장치(도시 생략)에 의해 전송되었는 지를 판정한다. 그 후, 프로세서(20)는 공지된 방법으로 상기 수신된 명령을 실행하기 위해 전자 장치(10)의 다른 구성요소(도시 생략)를 제어한다.
프로세서(20)는 또한 외부 장치를 제어할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 이러한 외부 장치는 IR 링크를 통해 제어 가능하다. 프로세서(20)는 IR 송신(IR XMIT) 출력 단자에서 외부 장치에 대한 명령을 생성한다. 제2 발광 다이오드(LED2)는 IR 발광 다이오드이며, 제1 NPN 트랜지스터(T1)의 컬렉터 경로에 결합된다. 동작 전압 Vcc의 소스에 결합된 제1 NPN 트랜지스터(T1)에 대한 부하는 제6 저항(R6), 제2 발광 다이오드(LED2) 및 제5 저항(R5)의 직렬 접속으로 구성된다. 프로세서(20)의 IR 송신 출력 단자에서의 신호는 명령을 외부 장치에 전송하기에 적합한 방식으로 제1 NPN 트랜지스터(T1)가 턴온 및 턴오프되도록 제어한다. 제1 NPN 트랜지스터(T1)가 온일 경우에는, 제2 발광 다이오드(LED2)는 광을 방출하며, 제1 NPN 트랜지스터(T1)가 오프일 경우에는, 제2 발광 다이오드(LED2)는 광을 방출하지 않는다.
바람직한 실시예에서, 프로세서(20)는 외부 장치가 적합하게 응답할 수 있는 방식으로, 전술된 바와 같이, 반송파 상에서 변조된 일련의 명령 코드 펄스를 나타내는 신호를 IR 송신 출력 단자에 생성한다. 특정 요구된 명령 코드 및 반송파 주파수는 제어되는 외부 장치의 유형 및 이 장치의 제조업체에 따라 변화된다. 일반적으로, 이러한 외부 장치에 전송되는 명령을 위한 반송파 주파수는 30∼60㎑로 변화될 수 있다. 이러한 일련의 변조된 명령 펄스는 제2 발광 다이오드(LED2)에 의해 IR 광 펄스로 변환된다. 외부 장치는 이 명령의 수신에 적절하게 응답한다. 전술된 것과 유사한 방법으로, 제2 공통 페라이트 비드(26)와 각각의 제5 및 제6 커패시터(C5,C6)와의 조합은 외부 전자 장치 및 내부 전자 장치(10)에 대해 전자기 간섭의 악영향을 최소화시키도록 동작한다.
표 1a 및 표 1b는 도 1에 도시된 구성요소에 대한 바람직한 값을 나타낸다.
[표 1a]
구성요소값
[표 1b]
본 발명의 도시된 실시예가 잭에 플러그 결합되는 외부 제어 소스를 포함하는 전자 장치에 대한 것이지만, 당업자들은 사용자가 외부 장치를 플러그 결합시킬 수 있는 외부 잭을 포함하는 모든 전자 장치에 적용할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 이러한 시스템에서, 본 발명은 전자 장치에 대한 EMI, ESD 및 그라운드 루프의 역효과에 대한 보호와, 외부 장치에서의 회로 단락의 가능성 또는 사용자가 불량 장치를 외부 잭에 플러그 결합시키거나 장치를 부적절하게 플러그 결합시킬 가능성에 대한 보호를 제공할 것이다.

Claims (6)

  1. 외부 장치(12)에 접속가능하고 접속된 상기 외부 장치(12)로부터의 전기적 격리를 제공할 수 있는 전자 장치(10)에 있어서,
    상기 외부 장치(12)를 상기 전자 장치(10)에 접속시키기 위한 접속 포트(J1)와;
    상기 외부 장치로부터 상기 접속 포트(J1)에 수신된 신호를 수신 및 처리하기 위한 신호 프로세서(20)와;
    상기 접속 포트(J1)와 상기 신호 프로세서(20) 사이에 결합되어 상기 외부 장치(12)와 상기 전자 장치(10)간에 전기적 격리를 제공하기 위한 광방출 다이오드(LED1)를 포함하는 광-아이솔레이터(18)를 포함하고,
    상기 접속 포트(J1)는 제1 단자 및 제2 단자를 가지며,
    상기 제1 단자와 상기 광방출 다이오드(LED1)의 애노드 사이에는 제1 저항(R1)이 결합되고,
    상기 제2 단자와 상기 광방출 다이오드(LED1)의 캐쏘드 사이에는 제2 저항(R2)이 결합되며,
    상기 제1 단자에는 제1 커패시터(C1)가 결합되고,
    상기 제2 단자에는 제2 커패시터(C2)가 결합되는 것인, 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 접속 포트(J1)와 상기 광-아이솔레이터(18) 사이에 전자기 간섭 억제 회로(C1, C2, 14)를 더 포함하는 것인, 전자 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전자기 간섭 억제 회로는 상기 단자들과 기준 전위 소스 사이에 결합된 상기 커패시터들(C1, C2)를 포함하는 것인, 전자장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 전자기 간섭 억제 회로는 상기 접속 포트(J1)와 상기 광-아이솔레이터(18) 사이에 위치한 유도성 리액턴스 요소(14)를 포함하는 것인, 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 외부 장치는 상기 접속 포트(J1)에 접속되는 IR 수신기(12)이고, 상기 IR 수신기(12)는 IR 광 캐리어 신호 상에서 변조된 코딩 제어 신호(coded control signal)를 수신하도록 적합화된 회로를 포함하며,
    상기 광-아이솔레이터(18)는, 상기 광방출 다이오드(LED1)로부터 방출된 광신호에 응답하여 상기 변조된 코딩 제어 신호를 나타내는 신호를 발생하는 광 트랜지스터(PT)를 포함하며,
    상기 전자 장치(10)는 상기 광 트랜지스터(PT)로부터의 상기 변조된 코딩된 제어 신호를 나타내는 신호를 복조하여 상기 코딩된 신호를 나타내는 신호를 발생하기 위한 회로(C3, C4)를 더 포함하는 것인, 전자 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 복조 회로는,
    상기 광 트랜지스터(PT)와 상기 기준 전위 소스 사이에 결합된 제4 커패시터(C4)와;
    상기 광 트래지스터(PT)의 상기 출력과 기준 전위(Vcc)의 또 다른 소스 사이에 결합된 제3 커패시터(C3)를 포함하는 것인, 전자 장치.
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