KR100546399B1 - 소형 팬을 이용한 드라이브 아이씨 칩 방열 장치 및 상기드라이브 아이씨 칩 방열 장치를 가진 광 픽업 장치 - Google Patents

소형 팬을 이용한 드라이브 아이씨 칩 방열 장치 및 상기드라이브 아이씨 칩 방열 장치를 가진 광 픽업 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소형 팬을 이용한 드라이브 IC 칩 방열 장치 및 상기 드라이브 IC 칩 방열 장치를 가진 광 픽업 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 소형 팬을 이용한 드라이브 IC 칩 방열 장치는, 인에이블 신호에 의해 온/오프가 제어되는 IC 칩; 및 상기 IC 칩의 과열을 방지하기 위한 냉각 팬을 포함하며, 상기 냉각 팬은 IC 칩의 인에이블 신호를 동작 전원으로 사용하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 드라이브 IC 칩 방열 장치를 가진 광 픽업 장치는, 열전도성 재질의 베이스 내에 장착된 레이저 다이오드; 상기 레이저 다이오드를 구동하기 위한 레이저 다이오드 드라이브; 및 상기 레이저 다이오드 드라이브의 과열을 방지하기 위한 냉각 팬을 포함하며, 상기 냉각 팬은 상기 레이저 다이오드 드라이브의 인에이블 신호를 동작 전원으로 사용하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 광 픽업 장치에서 별도의 구성을 추가하지 않고도 효율적으로 레이저 다이오드 드라이브의 열문제를 줄일 수 있다.
레이저 다이오드, 레이저 다이오드 구동 회로(LDD), 방열, ENA 신호, 팬, DRIVE IC

Description

소형 팬을 이용한 드라이브 아이씨 칩 방열 장치 및 상기 드라이브 아이씨 칩 방열 장치를 가진 광 픽업 장치{An apparatus for cooling drive IC chip using a small fan and an optical pickup device having the same}
도 1은 일반적인 광 픽업 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 드라이브 IC 칩 방열 장치의 동작 원리를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 드라이브 IC 칩 방열 장치의 실시예를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 드라이브 IC 칩 방열 장치의 또 다른 실시예를 도시한다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
10.....레이저 다이오드 20.....베이스
30.....레이저 다이오드 드라이브 IC 40.....PCB
50.....냉각 팬 60.....도전선
70.....리드(lead)
본 발명은 소형 팬을 이용한 드라이브 IC(Drive IC) 칩 방열 장치 및 상기 드라이브 IC 칩 방열 장치를 가진 광 픽업 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 광 픽업 장치에서 사용되는 레이저 다이오드 구동회로 IC 칩의 과열을 방지하기 위하여 소형 팬을 이용한 방열 장치 및 상기 방열 장치를 갖는 광 픽업 장치에 관한 것이다.
CD-ROM, DVD-ROM 등과 같이 광을 이용하는 비접촉식 광학 기기는 일반적으로 레이저 다이오드(LD)로 디스크에 광을 투사한 후, 수광 다이오드(PD)를 이용하여 상기 디스크로부터 반사되는 광을 전기적인 신호로 변환하고, 이를 신호 처리하여 디스크에 기록된 데이터를 읽게 된다.
이러한 레이저 다이오드와 수광 다이오드 및 상기 레이저 다이오드의 구동 전류를 제어하는 레이저 다이오드 드라이브(Laser Diode Drive) IC(이하, LDD라고 부른다) 등은 일반적으로 광 픽업이라 불리는 장치 내에 함께 구성되어 있다. 도 1은 이러한 일반적인 광 픽업 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 레이저 다이오드(10)는 광 픽업 장치의 기본 구조물을 이루는 베이스(20)의 하부에 부착 고정되어 있으며, LDD(30)는 다른 회로 소자와 함께 PCB(40)에 실장된다.
일반적으로, 레이저 다이오드(10)는 광 픽업 장치 내에서 작동시 가장 많은 열을 내는 부품이다. 때문에, 광 픽업 장치의 베이스(20)는 레이저 다이오드(10)의 방열을 위해서 통상 알루미늄과 같이 열전도성이 높은 재료를 사용하며, 레이저 다이오드(10)의 둘레를 베이스(20)가 둘러싸도록 하고 있다.
그런데, 광 픽업 장치 내에서 상기 레이저 다이오드(10) 다음으로 열을 많이 발생시키는 소자인 LDD(30)에 대해서는 지금까지 아무런 방열 대책도 세우지 않고 있었다. 더욱이, 기술발전에 따라 광 픽업 제품이 점차 고출력화 되면서, 이에 따른 열 발생 문제는 점점 더 고질적인 문제로 대두되고 있다. 비록, 레이저 다이오드(10)를 알루미늄 재질의 베이스로 냉각시키고는 있지만, LDD(30)의 과열로 인한 오동작으로 레이저 다이오드(10)의 구동 전류가 잘못 제어될 수도 있으며, LDD(30)에서 발생하는 열이 LDD(30) 자체에만 영향을 주지 않고 인접 부분으로 전이되면서 예기치 못한 오류를 발생시킬 수 있다. LDD(30)가 동작하고 있는 동안에는, 상기 LDD(30)의 온도가 100℃까지도 올라갈 수 있는데, 특히, 레이저 다이오드와 같은 광학 소자들은 주위의 온도에 따라 그 동작 특성이 예민하게 변화하기 때문에 매우 주의를 기울일 필요가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하고자 하는 것이다. 따라서, 본 발명은, 광 픽업 장치에서 레이저 다이오드 다음으로 열을 많이 발생시키는 레이저 다이오드 드라이브 IC 칩을 간단한 방법으로 냉각시키 위한 방열 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 드라이브 IC 칩 방열 장치를 갖는 광 픽업 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 구성을 간략하게 살펴보면, 본 발명에 따른 소형 팬을 이용한 드라이브 IC 칩 방열 장치는, 인에이블 신호에 의해 온/오프가 제어되는 IC 칩; 및 상기 IC 칩의 과열을 방지하기 위한 냉각 팬을 포함하며, 상기 냉각 팬은 IC 칩의 인에이블 신호를 동작 전원으로 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 드라이브 IC 칩 방열 장치를 가진 광 픽업 장치는, 열전도성 재질의 베이스 내에 장착된 레이저 다이오드; 상기 레이저 다이오드를 구동하기 위한 레이저 다이오드 드라이브 칩; 및 상기 레이저 다이오드 드라이브 칩의 과열을 방지하기 위한 냉각 팬을 포함하며, 상기 냉각 팬은 상기 레이저 다이오드 드라이브의 인에이블 신호를 동작 전원으로 사용하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 본 발명의 구성 및 동작에 대해 상세하게 설명하도록 한다.
앞서 설명하였듯이, 종래에는 레이저 다이오드의 구동 전류를 제어하는 레이저 다이오드 드라이브(Laser Diode Drive; LDD)에서 발생하는 열에 효과적으로 대응하지 못하고 있었다. LDD는 일반적으로 하나의 IC 칩으로 구성되어 광 픽업 장치 내의 PCB에 실장되는데, 광 픽업 제품이 점차 고출력화 되면서, 이에 따른 열 발생 문제가 점점 더 고질화 되고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 별도의 전원으로부터 전력을 공급받아 냉각 팬을 가동시킬 경우, 광 픽업 장치에 별도의 냉각 팬용 전원을 공급하기 위한 전원 공급 장치가 CD-ROM, DVD-ROM 등과 같은 광학 기기에 마련되어야 하기 때문에, 광학 기기 자체의 설계를 변경해야 하는 등의 어려움이 있다. 더욱이, LDD가 동작하지 않고 있을 때에도 계속해서 냉각 팬이 작동되는 경우에는 불필요한 전력의 낭비 까지 가져온다. 따라서, 종래에는 LDD를 방열시키기 위한 가장 간편한 방법의 하나인 냉각 팬의 설치가 실행되지 못하고 있다.
본 발명은 이러한 문제를 개선하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이 냉각 팬에서 사용되는 전력을 공급하는데 별도의 전원을 추가하지 않고, LDD의 턴온 및 턴오프(Turn-ON/Turn-OFF)를 제어하는 인에이블(Enable) 신호를 활용한다. 도 2는 본 발명에 따른 드라이브 IC 칩 방열 장치의 동작 원리를 도시하는 것으로, 도 2에 도시된 것처럼, 본 발명에서는 LDD(30)의 인에이블(ENA) 및 접지(GRN) 단자로 입력되는 PCB(Printed Circuit Board) 상의 인에이블 및 접지선을 냉각 팬(50)의 전원 단자로 입력되는 전원으로서 활용한다.
통상, LDD(30)는 PCB 기판의 VCC 선을 통해 지속적으로 전원을 공급받지만, 실제로 동작을 하는 것은 인에이블 신호를 수신할 때이다. 인에이블 신호는 광학 기기 내의 제어 장치가 광 픽업 장치를 동작시키고자 하는 경우에 LDD(30)에 제공하는 신호로서, 상기 인에이블 신호를 수신하기 전까지 LDD(30)는 IDLE 상태에 있다. 일반적인 광 픽업 장치에서, LDD(30)는 인에이블 신호가 하이(HIGH)일 때 턴온 되어 동작하고, 로우(LOW)일 때 턴오프 되어 동작을 중지한다. 통상, 5V의 전압이 하이 신호로서 제공되지만, LDD(30)는 3.3V 이상이면 하이(HIGH)로 인식하고, 그 이하의 전압이면 로우(LOW)로 인식한다.
도 2에 도시된 것처럼 이러한 인에이블 신호를 전원으로서 사용하기 위해, 냉각 팬 역시 5V를 정격전압으로 하는 소형의 팬이면 된다. 인에이블 신호의 일부를 냉각 팬(40)이 사용함으로써 LDD(30)로 입력되는 인에이블 신호의 전압이 일시 적으로 불안정해 질 수도 있으나, 상술한 바와 같이 인에이블 신호의 전압이 3.3V 이상이면 LDD(30)에서 인에이블 신호를 인식하는데 아무런 문제가 없기 때문에, LDD(30)의 동작에는 영향을 주지 않고 냉각 팬(50)의 작동이 가능하다.
도 3과 도 4는 상기와 같은 냉각 팬(50)으로 LDD(30)를 방열시키기 위해 상기 냉각 팬(50)을 광 픽업 자치에 장착하는 실시예를 각각 도시하는 것으로, 도 3은 LDD(30) 위에 냉각 팬(50)을 장착한 예를 도시하고 있으며, 도 4는 LDD(30)의 측면에서 PCB(40)에 실장한 예를 도시하고 있다.
먼저, 도 3을 보면, 냉각 팬(50)은 상기 LDD(30) 칩의 상면에 부착되어 있다. 그리고, 상기 냉각 팬(50)에 전원을 공급하기 위해, 상기 LDD(30) 칩이 실장된 PCB(40) 상의 인에이블 신호선과 접지선을 도전선(60)을 이용하여 냉각 팬(50)의 전원 단자에 각각 연결한다. 그러나, 이와 같은 경우, 냉각 팬(50)을 LDD(30) 칩 위에 고정시키기 위해 도 3에는 도시되지 않은 별도의 구조물을 필요로 한다. 따라서, 이러한 경우, 광 픽업 장치의 전체 무게를 증가시키고 설계가 복잡해지는 등의 문제가 있을 수도 있다.
도 4는, 냉각 팬(50)을 장착하기 위한 보다 양호한 실시예를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 냉각 팬(50)은 PCB(40)에 실장되는 다른 회로 소자와 마찬가지로 두 개의 리드(lead)(70)를 가지고 있다. 냉각 팬(50)은, PCB(40) 상의 인에이블 신호선과 접지선이 지나는 자리에 형성된 스루홀(Through Hole)에 상기 리드(70)를 통과시켜 PCB(40) 상에 납땜하여 실장함으로써 고정, 장착된다. 따라서, 이 경우, 상기 냉각 팬(50)은 다른 부품과 마찬가지로 매우 편리하게 PCB(40) 상에 실장될 수 있다. 이때, 상기 냉각 팬(50)은 가능한 한 LDD(30)의 옆 부분에 가까이 위치하는 것이 좋다.
이와 같은 구성에서, 본 발명에 따른 냉각 팬(50)은 인에이블 신호가 하이(HIGH)인 경우에만 작동한다. 즉, LDD(30)의 인에이블 핀에 하이 신호가 입력됨으로써, LDD(30)가 실제로 작동하는 동안에만 냉각 팬(50) 역시 동작한다. 상술한 바와 같이, LDD(30)에서 발열 문제가 발생하는 것은 LDD(30)가 실제로 동작할 때이고, 인에이블 신호를 받지 않아 IDLE 상태에 있을 때에는 발열 문제도 발생하지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 냉각 팬(50)은 LDD(30)가 실제로 열을 발생시키고 있을 때에만 작동하여 방열 기능을 수행하기 때문에, 별도의 추가적인 구성이 없이도 매우 효율적으로 동작할 수 있다.
지금까지 본 발명의 구성 및 작동에 대해 상세하게 설명하였다. 본 발명의 명세서에서는 주로 LDD의 방열에 대해서 논의하였으나, 본 발명의 원리는 LDD의 방열에만 적용될 수 있는 것은 아니다. 본 발명은 사실상 인에이블 신호에 의해 온/오프 되는 다른 모든 IC 칩에도 동일하게 적용될 수 있다. 경우에 따라, 인에이블 신호가 로우(LOW)일 때 턴온(Turn-ON)되는 IC 칩도 있을 수 있는데, 이러한 경우에는 냉각 팬의 인에이블 신호 입력 단자, 즉, 인에이블 신호가 입력되는 냉각 팬의 전원 단자에 인버터(도시되지 않음)를 추가하면 IC 칩의 동작시에만 냉각 팬 역시 동작할 수 있을 것이다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 광 픽업 장치에서 별도의 구 성을 추가하지 않고도 효율적으로 레이저 다이오드 드라이브의 열문제를 줄일 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 방열 장치는 별도의 제어장치 없이도 레이저 다이오드 드라이브가 실제로 동작하고 있는 동안에만 작동한다는 점에서 매우 효율적이다.

Claims (10)

  1. 인에이블 신호에 의해 온/오프가 제어되는 IC 칩; 및
    상기 IC 칩의 과열을 방지하기 위한 냉각 팬을 포함하며,
    상기 냉각 팬은 IC 칩의 인에이블 신호를 동작 전원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 소형 팬을 이용한 드라이브 IC 칩 방열 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 팬은 상기 IC 칩의 상면에 부착되는 것을 특징으로 하는 소형 팬을 이용한 드라이브 IC 칩 방열 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 IC 칩이 실장되는 PCB;
    상기 PCB 상의 인에이블 신호선과 접지선; 및
    상기 인에이블 신호선과 접지선을 각각 상기 냉각 팬의 전원 단자와 연결하기 위한 도전선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 팬을 이용한 드라이브 IC 칩 방열 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열 장치는, 상기 IC 칩이 실장되는 PCB; 및 상기 PCB 상의 인에이블 신호선과 접지선을 더 포함하며,
    상기 냉각 팬은 상기 인에이블 신호선과 접지선에 각각 전기적으로 연결되고 상기 PCB상에 실장 및 고정되기 위한 리드를 포함하고, 상기 IC 칩의 상면을 향해 송풍하는 방향으로 상기 IC 칩의 측면 근방에서 PCB에 실장되는 것을 특징으로 하는 소형 팬을 이용한 드라이브 IC 칩 방열 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 IC 칩은 인에이블 신호가 로우(LOW)일 때 턴온(Turn-ON)되며, 이때 상기 냉각 팬의 전원단자와 PCB의 인에이블 신호선 사이에 인버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 팬을 이용한 드라이브 IC 칩 방열 장치.
  6. 열전도성 재질의 베이스 내에 장착된 레이저 다이오드;
    상기 레이저 다이오드를 구동하기 위한 레이저 다이오드 드라이브 칩; 및
    상기 레이저 다이오드 드라이브 칩의 과열을 방지하기 위한 냉각 팬;을 포함하며,
    상기 냉각 팬은 상기 레이저 다이오드 드라이브 칩의 인에이블 신호를 동작 전원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 드라이브 IC 칩 방열 장치를 가진 광 픽업 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 냉각 팬은 상기 레이저 다이오드 드라이브 칩의 상면에 부착되는 것을 특징으로 하는 드라이브 IC 칩 방열 장치를 가진 광 픽업 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드 드라이브 칩이 실장되는 PCB;
    상기 PCB 상의 인에이블 신호선과 접지선; 및
    상기 인에이블 신호선과 접지선을 각각 상기 냉각 팬의 전원 단자와 연결하기 위한 도전선;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드라이브 IC 칩 방열 장치를 가진 광 픽업 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 광 픽업 장치는, 상기 레이저 다이오드 드라이브 칩이 실장되는 PCB; 및 상기 PCB 상의 인에이블 신호선과 접지선을 더 포함하며,
    상기 냉각 팬은 상기 인에이블 신호선과 접지선에 각각 전기적으로 연결되고 상기 PCB상에 실장 및 고정되기 위한 리드를 포함하고, 상기 레이저 다이오드 드라이브 칩의 상면을 향해 송풍하는 방향으로 상기 레이저 다이오드 드라이브 칩의 측면 근방에서 PCB에 실장되는 것을 특징으로 하는 드라이브 IC 칩 방열 장치를 가진 광 픽업 장치.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드 드라이브 칩은 인에이블 신호가 로우일 때 턴온되며, 이때 상기 냉각 팬의 전원단자와 PCB의 인에이블 신호선 사이에 인버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드라이브 IC 칩 방열 장치를 가진 광 픽업 장치.
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