KR100617801B1 - 이동통신 단말기의 정전기 및 감전 보호 장치 - Google Patents

Abstract

이동통신 단말기의 정전기 및 감전 보호 장치에 관한 것이다. 이 장치는 본체 하우징의 전체 혹은 일부가 도전 재질로 만들어진 이동통신 단말기에 있어서, 인쇄 회로 기판의 접지수단과, 상기 인쇄 회로 기판에 만들어지는 가상 접지 패드와, 상기 인쇄 회로 기판의 접지수단과 상기 가상 접지 패드 사이에 연결되는 다이오드 브리지 회로를 포함함을 특징으로 한다. 상기 가상 접지 패드 위에 전자파 흡습체(EMI absorb)를 부착하여 보호 능력을 더욱 높일 수 있다. 상기 단말기가 충전기에 장착되면, 상기 단말기의 본체 하우징을 통해 상기 가상 접지 패드로 인가되는 정전기가 상기 다이오드 브리지 회로와 상기 인쇄 회로 기판의 접지수단을 통해 상기 충전기의 접지로 바이패스된다. 또한 누설 전류로 인해 전압이 상기 다이오드 브리지 회로에 구비된 다이오드의 내압 이상으로 상승할 때, 상기 다이오드 브리지 회로와 상기 인쇄 회로 기판의 접지수단 및 상기 충전기의 접지로 이어지는 방전 패스가 형성된다.

정전기, 감전(통전), 브리지 다이오드 회로, 전자파 흡습체

Description

이동통신 단말기의 정전기 및 감전 보호 장치{AN ELECTRO-STATIC DISCHARGE OR AN ELECTRIC SHOCK PROTECTION APPARATUS FOR MOBILE COMMUNICATION TERMINAL EQUIPMENT}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동통신 단말기의 정전기 및 감전 보호 장치의 구성을 나타낸 도면

도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 이동통신 단말기의 정전기 및 감전 보호 장치의 구성을 나타낸 도면

본 발명은 본체 하우징의 전체 혹은 일부가 도전 재질로 만들어진 이동통신 단말기의 정전기 및 감전 방지 장치에 관한 것이다.

휴대 전화기와 같은 이동통신 단말기는 사용자가 항상 휴대하여 인체와 가장 가까이 오랜 시간동안 함께 있는 전자기계이다. 휴대의 용이성 등을 고려하여 이동통신 단말기는 점점 슬림화 되는 추세이다. 이러한 슬림화 추세로 인해 견고성이 약해지는 것을 막기 위해 본체 하우징을 금속(예: 마그네슘)으로 제작하기에 이르렀다. 그런데 단말기의 본체 하우징을 금속으로 제작하기 위해서는 감전 사고의 위험이나 정전기에 대한 안전 대책을 마련해야 한다. 즉, 금속 혹은 도전 플라스틱과 같은 도전 재질에 사용자의 피부가 접촉되어 있을 때 감전이 발생하면 인체에 치명적인 손상을 주거나 인체에 유해하지는 않더라도 기분 나쁜 느낌을 주게 될 우려가 있다.

혹은 심한 정전기 방전(Electro-Static Discharge}이 일어날 경우 단말기가 오동작을 하게 하기도 한다. 정전기의 전압은 보통 수 천 ~ 수 만 볼트로 굉장히 높다. 이렇게 전압은 높지만 전류는 거의 흐르지 않는 상태이기 때문에 감전의 위험은 거의 없지만 피부 질환을 일으킬 수 있다. 또한 순간 전압이 높아 불꽃으로 인한 화재의 위험을 유발하거나 미세한 전자기기의 회로가 오작동을 일으키게 할 수도 있다. 정전기 방전 과정에서 생기는 전자파의 영향을 받거나 순간적인 고압에 의해 전자부품이 파손되는 경우 등을 그 예로 들 수 있을 것이다.

정전기는 피부와의 접촉, 충전, 기타 여러 가지 이유로 생길 수 있다. 충전을 할 때에는 상당한 방전 패스가 생기므로 심한 정전기가 생길 수 있다. 감전이 인체에 미치는 영향이나 위험도는 개인의 신체적 특징이나 처한 상황에 따라 다를 수 있다. 그래서 획일적으로 정하기는 어렵지만, 인체가 감전되었을 때 그 위험도는 감전전류의 크기, 감전시간, 감전경로, 전원의 종류에 의해 결정된다고 할 수 있다.

감전전류의 크기가 어느 한계값 이하일 경우에는 인체가 느끼지 못하고 그 값 이상이 되면 전격을 느끼게 되는데 이 전류값을 최소 감지 전류라 부르며(직류에서는 2 ~ 5㎃), 교류(상용주파수 60[Hz])에서 0.5 ~ 2.0mA 정도가 된다. 감전전류가 최소 감지 전류의 한계를 넘게 되면 점차로 고통을 느끼게 된다. 이 고통을 참을 수 있으면서 생명에는 위험이 없는 전류값을 이탈전류(고감전류)라 부르는데, 성인 남자의 경우 교류에서 약 7 ~ 8㎃ 정도가 된다.

그러므로 제품을 생산할 때 인체 안전성 측면에서 허용 접촉 전압 및 전류를 결정해야 함은 물론이고 주변 환경 등 여러 가지를 고려해야 할 것이다.

또한 정전기 성능과 감전 성능은 서로 상반관계가 있으므로 한 쪽 성능을 우수하게 만들면 오히려 다른 한 쪽 성능이 안 좋아질 수 있다. 그래서 정전기 보호도 만족스럽게 하면서 감전 보호도 잘 할 수 있도록 보호 장치를 구성하는 것이 관건이다.

따라서 본 발명은 이동통신 단말기 본체 하우징의 전체 혹은 일부를 도전 재질로 만들 경우 감전으로부터 인체를 보호하고 정전기로부터 단말기를 보호하되 어느 한쪽 성능을 저해하지 않도록 설계된, 정전기 및 감전 보호 장치를 제공한다.

이를 위해 본 발명은 본체 하우징의 전체 혹은 일부가 도전 재질로 만들어진 이동통신 단말기에 있어서, 정전기 및 감전 보호 장치가, 인쇄 회로 기판(Print Circuit Board: 이하 PCB라 함.)의 접지수단과, 상기 PCB에 만들어지는 가상 접지 패드와, 상기 PCB의 접지수단과 상기 가상 접지 패드 사이에 연결되는 다이오드 브 리지 회로를 포함함을 특징으로 한다. 보호 능력을 더욱 높이기 위해 상기 가상 접지 패드 위에 전자파 흡습체(EMI absorb)를 더 부착할 수도 있다.

상기 단말기가 충전기에 장착되면, 상기 단말기의 본체 하우징을 통해 상기 가상 접지 패드로 인가되는 정전기가 상기 다이오드 브리지 회로와 상기 PCB의 접지수단을 통해 상기 충전기의 접지로 바이패스(bypass)된다. 누설(leakage) 전류로 인해 전압이 상기 다이오드 브리지 회로에 구비된 다이오드의 내압 이상으로 상승할 때, 상기 다이오드 브리지 회로와 상기 PCB의 접지수단 및 상기 충전기의 접지로 이어지는 방전 패스가 형성된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자 등과 같은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동통신 단말기의 정전기 및 감전 보호 장치의 구성을 나타낸 것이다.

PCB의 접지수단 100과, 상기 PCB에 만들어지는 가상 접지 패드(Virtual Ground Pad: VGP) 200과, 상기 PCB의 접지수단 100과 상기 가상 접지 패드 200 사이에 연결되는 다이오드 브리지(diode bridge) 회로 300을 포함한다. 여기서 PCB는 단말기의 주(main) PCB를 말한다.

단말기가 충전기(도시하지 않음.)에 탑재되었을 때 단말기 PCB의 접지수단 100은 충전기의 접지와 연결된다. 그러므로 도전 재질의 본체 하우징의 특정 부분(예: 슬라이드 폰일 경우에는 슬라이드 힌지 부분)과 연결되는{예: 통전(通電) 테이프를 사용하여 연결할 수 있음.} 가상 접지 패드 200으로 정전기가 인가되어 다이오드(D1, D2, D3)의 내압 이상으로 전압이 상승하게 되면 다이오드(D1, D2, D3)가 브레이크 다운되면서 방전 패스가 만들어져 정전기가 다이오드 브리지 회로 300을 통해 충전기의 접지로 바이패스된다.

이상 설명한 바와 같이, 다이오드 브리지 회로 300은 정전기가 인가될 때 단말기에 미치는 영향을 최소화하면서 효과적으로 방전을 할 수 있도록 하기 위한 것이기는 하지만, 이 다이오드 브리지 회로 300만으로는 과전류로 인한 감전 상황 발생까지 완전하게 해소하지는 못한다. 즉, 과전류로 인해 감전이 발생할 수도 있다.

도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 이동통신 단말기의 정전기 및 감전 보호 장치의 구성을 나타낸 도면으로서, 전술한 도 1의 구성에 전자파 흡 습체를 부착한 것이다.

PCB의 접지수단 100과, 상기 PCB에 만들어지는 가상 접지 패드 200과, 상기 PCB의 접지수단 100과 상기 가상 접지 패드 200 사이에 연결되는 다이오드 브리지 회로 300과, 상기 가상 접지 패드 200 위에 부착되는 전자파 흡습체 400을 포함한다.

전자파 흡습체 400은 통상적으로 방사 성능 및 유해파 차단을 위해 사용하는 것인데, 본 발명에서는 정전기가 발생했을 때 효과적인 방전 패스(pass)를 만들어주는 것은 물론 평상시 감전 전류까지 차단하여 감전 사고를 미연에 막을 수 있도록 하기 위해 사용한다.

단말기의 PCB에 가상 접지 패드 200을 올려놓고, 그 가상 접지 패드 위에 전자파 흡습체 400을 올려놓는다. 즉, PCB에 가상 접지 패드 200을 부착하고 그 가상 접지 패드 200을 덮는 형태로 PCB에 전자파 흡습체 400을 부착한다.

이와 같이 구성하면, 단말기의 본체 하우징 특정 부분(예: 슬라이드 폰의 경우 슬라이드 힌지 부분)과 가상 접지 패드 200 사이에 전자파 흡습체 400이 존재하므로 평상시 혹은 다이오드(D1, D2, D3)의 내압 미만인 전압이 충전될 때까지는 통전이 이루어지지 않다가 정전기가 유입되거나 누설 전류로 인해 다이오드의 내압 이상으로 전압이 상승하게 되면 다이오드(D1, D2, D3)가 브레이크 다운되면서 통전되어 방전 패스가 만들어진다.

본 실시 예에서와 같이 가상 접지 패드 200 위에 전자파 흡습체 400을 올려놓으면 감전 전압은 물론이고 감전 전류도 현저히 낮출 수 있는데, 구체적인 예를 들면 다음과 같다.

도 1과 같이 전자파 흡습체 400을 부착하지 않은 상태로, 가상 접지 패드 200 부분과 연결되어 있는 기구물에서 검출되는 교류전압이 30V ~ 40V 정도라면(이때 PCB의 접지수단 100에서 검출되는 전압은 80V ~ 90V 정도), 도 2와 같이 전자파 흡습체 400을 부착한 상태로, 가상 접지 패드 200 부분과 연결되어 있는 기구물에서 검출되는 전압은 5V ~ 10V 정도로 내려간다. 또한 3mA[AC] 이상 흐르던 전류도 3

~ 5

(0.003mA ~ 0.005mA) 정도만 흐르게 바뀐다.

다이오드 브리지 회로 300에 사용되는 다이오드(D1, D2, D3)의 내압이 300V 정도라고 하면, 일반적으로 단말기를 충전기에 꽂아 충전을 할 경우나 기타 데이터 케이블 등 300V 미만의 전원 소스의 접지와 단말기가 연결된 상태에는 다이오드 브리지 회로 300이 통전을 막아주어 가상 접지 패드 200과 연결된 금속 기구 부분에서의 전압이 5V ~ 10V 정도로 낮아져 감전의 위험이 없는 것처럼 보이지만, 실제로는 3mA[AC] 정도의 다이오드 누설 전류에 의한 감전이 일어나게 된다. 다시 말해서, 전압에 의한 감전을 막을 수는 있으나 전류에 의한 감전을 막을 수가 없다. 즉, 낮은 전압에서도 높은 전류가 흘러 감전을 일으킬 수 있다. 이를 방지하기 위해 가상 접지 패드 200 부분에 전자파 흡습체 400을 부착하면 낮은 전압(200V ~ 500V) 미만에서는 전하의 흐름을 막아 절연이 되어 감전을 막을 수 있고, 500V 이상의 고압이 될 경우 다이오드와 마찬가지로 브레이크 다운되면서 전술한 도 1에서 설명한 바와 같이 방전패스가 형성되어 정전기에 의한 기기의 손상을 막을 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 이동통신 단말기의 본체 하우징의 전체 혹은 일부를 도전성 재질로 제작하더라도 방전 패스를 만들어줌으로써 누설 전류로 인한 감전이나 정전기로 인해 인체에 나쁜 영향을 끼치거나 사용자에게 좋지 않은 느낌을 주거나 단말기가 오동작을 일으키게 하는 문제를 동시에 해결할 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 본체 하우징의 전체 혹은 일부가 도전 재질로 만들어진 이동통신 단말기에 있어서,

   인쇄 회로 기판의 접지수단과,

   상기 인쇄 회로 기판에 만들어지는 가상 접지 패드와,

   상기 인쇄 회로 기판의 접지수단과 상기 가상 접지 패드 사이에 연결되는 다이오드 브리지 회로를 포함함을 특징으로 하는 정전기 및 감전 보호 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 가상 접지 패드 위에 부착되는 전자파 흡습체를 더 포함함을 특징으로 하는 정전기 및 감전 보호 장치.
3. 제1항 혹은 제2항에 있어서,

   상기 단말기가 충전기에 장착되면, 상기 단말기의 본체 하우징을 통해 상기 가상 접지 패드로 인가되는 정전기가 상기 다이오드 브리지 회로와 상기 인쇄 회로 기판의 접지수단을 통해 상기 충전기의 접지로 바이패스됨을 특징으로 하는 정전기 및 감전 보호 장치.
4. 제1항 혹은 제2항에 있어서,

   상기 단말기가 충전기에 장착되면, 누설 전류로 인해 전압이 상기 다이오드 브리지 회로에 구비된 다이오드의 내압 이상으로 상승할 때, 상기 다이오드 브리지 회로와 상기 인쇄 회로 기판의 접지수단 및 상기 충전기의 접지로 이어지는 방전 패스가 형성됨을 특징으로 하는 정전기 및 감전 보호 장치.
5. 제2항에 있어서,

   상기 전자파 흡습체는 상기 가상 접지 패드를 덮도록 상기 인쇄 회로 기판에 부착됨을 특징으로 하는 정전기 및 감전 보호 장치.

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