KR100818734B1 - 전력 변환기 일체형 통신 커넥터 및 전력전송 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스위치허브(70)에 입력된 교류의 상용전원을 소정의 직류 전기로 변환하는 주전원부; 상기 주전원부에서 입력된 상기 직류 전기의 입출력을 제어하고, 상기 직류 전기를 검출하는 전력제어부; 상기 전력제어부와 상호 연결되어 있고, 상기 전력제어부에서 입력된 직류 전기의 전압과 미리 설정된 기준 전압을 비교 분석하여, 분석 결과에 상응하는 전압 제어신호를 상기 전력제어부로 출력하는 제어부; 및 상기 전력제어부에서 입력된 상기 직류 전기를 단말기로 출력하는 메인커넥터;로 구성되어, 제작 원가를 절감할 수 있고, 전력변환기를 별도로 설치하지 않아도 되기 때문에 설치가 용이하며, 공간의 효율을 높일 수 있는 동시에 미관성의 저하를 해소할 수 있다.

또한 단말기에 구비된 커넥터에 일체화된 전력변환기는 철판으로 차폐되어 있어 외부 노이즈와 내부 신호의 간섭을 방지할 수 있다.

Description

전력 변환기 일체형 통신 커넥터 및 전력전송 방법{Single unit converter communication connect and power transmission method}

도 1a 내지 도 1b는 종래 기술에 의하여 각 통신 장치에 연결된 전원공급기의 예시도이고,

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일실시예에 따른 스위치허브(70)에 구비된 전력 공급 커넥터의 예시도이고,

도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 단말기에 구비된 전력 커넥터의 예시도이고,

도 4는 본 발명에 따른 전력 변환기 일체형 통신 커넥터의 구성도이고,

도 5는 본 발명에 따른 전력 변환기 일체형 통신 커넥터의 전력공급 방법 순서도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 주전원부 20: 전력제어부

30: 주제어부 40: 메인 커넥터

50: 단말기 커넥터 60: DC/DC변환부
70: 스위치허브 80: 단말기

R1 내지 R14: 저항 C1 내지 C10 : 캐패시터

T1 내지 T5: 트랜스 D1 내지 D6: 다이오드

LED1 내지 LED2: 발광다이오드 U1 : 주전원부

U2 내지 U3: 집적회로 Q1 내지 Q3: 트랜지스터

PT1: 포토커플러 F1: PTC

ZD1: 제너다이오드

본 발명은 UTP 케이블을 통해 데이터 및 전력 전송 제어방법에 관한 것으로, 구체적으로는 종래의 스위치허브에 구비된 여러 개의 RJ45커넥터는 UTP 케이블을 통해 이더넷 통신만을 수행하였으나, 본 발명은 스위치허브에 구비된 여러 개의 RJ45커넥터를 UTP 케이블을 통해 데이터에 전력을 중첩하여 출력하는 스위치허브(70)의 커넥터 및 DC/DC변환부가 일체로 구비되어 전력을 입력받는 단말기 커넥터와, 스위치허브(70)와 단말기(80) 사이의 전력 입출력 방법에 관한 것이다.

도 1a는 종래 기술에 의한 라우터와 스위치허브(70)의 연결 관계 및 전원공급 방식을 설명하기 위한 블록도이다.

종래의 네트워크 시스템은 라우터(1), 스위치 허브(2) 및 가입자(3)가 순차적으로 케이블에 의해 연결되고, 각각의 네트워크 장비 즉, 라우터(1) 및 스위치 허브(2)에 전원공급기(4A, 4B)를 개별적으로 연결하여 전원을 각자 공급한다.

이와 같이 상기 전원공급기(4A, 4B)를 각 구성에 개별적으로 연결하기 위해서는 연결을 위한 케이블의 포설 작업 시 전원공사까지 병행해야 하기 때문에 작업 상의 번거로움이 심하게 되고 네트워크의 설치 작업시 전원에 대한 제약이 심하게 되는 문제점이 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위한 방법들이 오래전부터 해외에서 제품화 되고 있으나, 통신 단말기의 구조에 따라 3등급으로 분류하는 장치와 각 등급으로 나누어진 전력만 공급하는 구조 등 매우 복잡한 구조로 이루어져 있어 원가가 매우 높았으며, 전력 공급 절차가 매우 복잡하였다. 이에 따라 높은 원가 문제로 활성화 되지 않아 사용이 저조하였다.

아울러 최근에는 네트워크 시스템을 구성하는 하드웨어를 통해 통신이 가능한 제품들이 많이 나온다. 예를 들면 전화, 네트워크카메라, 무선네트워크장치, 바코드리더, ID 리더, 웹TV, 웹 라디오 등 수 많은 제품들이 네트워크를 통해 통신을 한다.

이러한 제품들은 도 1b와 같이 서로 통신하기 위해, 각 수단(예를들어, 인터넷용 카메라: 5)에 통신 커넥터(6)가 구비되어 있으며 각각의 통신 수단은 별도의 전원공급기(7)가 구비되어 있어, 이 전원공급기에서 각 통신 수단의 구동전원을 공급받아 소정의 전력으로 변환하여 사용한다. 즉, 복수개의 통신 수단은 각각 별도의 전원공급기가 구비되어 있다.

이에 따라 네트워크 시스템을 구성하는 하드웨어 및 네트워크 통신이 가능한 통신 수단들 각각은 전원공급기가 별도로 구성 되어 제품의 크기를 작게 하는 데 한계가 있으며 제품 개발에 별도의 기술이 필요하게 된다.

또한 이러한 수단들의 수가 늘어남에 따라 전자파 관련 문제 등 기술적인 여 러 가지의 이유로 별도의 공간이 요구되어 제품 전체가 차지하는 비율이 높아진다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 데이터 및 전력을 공급하는 스위치허브(70)에 구비된 메인 커넥터 및 전력을 공급받는 단말기(80)의 커넥터가 UTP 케이블로 연결되어, 전력 입출력 확인 절차 후 전력을 입출력함으로써, 단말기(80)의 커넥터는 통신에 필요한 구동전원을 자체에서 공급받을 수 있고, 이에 따라 제작 원가를 절감할 수 있으며, 소형화가 가능하여 공간의 이용 효율을 높인 전력 변환기 일체형 통신커넥터 및 통신 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 통신 단말기(80)에 구비된 커넥터에 전력변환기를 일체화시킴으로써, 스위치허브(70)에서 전송된 데이터 신호 및 전기를 분류 후 통신에 필요한 구동전원 및 스위치허브(70)의 구동 전원을 공급받을 수 있어 제작 원가 절감 및 소형화가 가능한 전력 변환기 일체형 통신커넥터 및 통신 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 단말기 커넥터와 전력변환기를 철판으로 차폐시킨 일체형 구조로 형성시킴으로써, 외부의 노이즈와 내부 신호의 간섭을 방지 할 수 있는 전력 변환기 일체형 통신 커넥터를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 기술적인 수단은 스위치허브(70)에 입력된 교류의 상용전원을 소정의 직류 전기로 변환하는 주전원부; 상기 주전원부에서 입력된 상기 직류 전기의 입출력을 제어하고, 상기 직류 전기를 검출하는 전력제어부; 상기 전력제어부와 상호 연결되어 있고, 상기 전력제어부에서 입력된 직류 전기의 전압과 미리 설정된 기준 전압을 비교 분석하여, 분석 결과에 상응하는 전압 제어신호를 상기 전력제어부로 출력하는 제어부; 및 상기 전력제어부에서 입력된 상기 직류 전기를 단말기(80)로 출력하는 메인커넥터;로 구성된다.

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본 발명에 따르면, 통신이 가능한 단말기(80)에 구비된 커넥터에 전력 변환기를 일체화시킴으로써, 제작 원가를 절감할 수 있고, 전력변환기를 별도로 설치하지 않아도 되기 때문에 설치가 용이하며, 단말기(80) 제조자가 전력변환 기술이 없어도 쉽게 사용이 가능하며 공간의 이용 효율을 높일 수 있는 동시에 미관성의 저하를 해소할 수 있다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 스위치허브(70)와 단말기(80)의 구성도이고, 도 2a 내지 도 2d는 각 타입에 따른 전력공급용 스위치허브(70)의 예시도로서, 주전원부(10), 전력제어부(20), 주제어부(30) 및 메인커넥터(40)로 구성된다.

주전원부(10)는 스위치허브(70)에 교류 전기 약 220V가 입력되면 통신에 필요한 약 5V의 소정 직류 전기로 변환하여 직류출력핀(즉, 1번 핀 및 2번 핀)을 통해 전력제어부(20)로 출력하고, 또한 입력된 교류전기를 단말기(80)의 구동에 필요한 12 내지 48V의 소정 직류 전기로 변환하여 직류출력핀(즉, 3번 핀 및 5번 핀)을 통해 전력제어부(20-1, 20-2, 20-3 및 20-4)로 출력한다.

주전원부(10:U1)의 직류출력핀은 복수개의 전력제어부(20-1, 20-2, 20-3 및 20-4) 및 주제어부(U2)와 연결 접속되는데, 복수개의 전력제어부(20-1, 20-2, 20-3 및 20-4) 및 주제어부(U2)는 전력제어부(20-1)와 같은 구조로 이루어져 있어, 전력제어부(20-1)을 기준으로 설명하도록 하며 나머지 전력제어부(20-2, 20-3 및 20-4)에 대한 설명은 생략하도록 한다.

전력제어부(20-1)는 주전원부(U1)의 직류출력핀(즉, 3번 핀)과 접지 사이에 연결 접속된 캐패시터(C1)와, 주전원부(U1)의 직류출력핀(즉, 3번 핀)에 이미터단이 연결접속된 트랜지스터(Q1)와, 트랜지스터(Q1)의 베이스 단에 연결 접속된 저항(R1)과, 저항(R1)의 타단에 컬렉터단이 연결 접속되고 이미터단은 접지되며 베이스 단은 주제어부(30)의 출력핀(즉, 10번 핀)에 연결 접속된 트랜지스터(Q2)와, 트랜지스터(Q1)의 컬렉터 단에 캐소드 단이 연결 접속되고 주 전원공급장치(U1)의 직류출력핀(즉, 1번 핀)에 애노드 단이 연결 접속된 다이오드(D1)와, 다이오드(D1)의 캐소드 단에 일단이 연결 접속된 PTC(F1)와, PTC(F1)의 타단에 연결 접속된 저항(R2)과, 저항(R2)의 타단에 캐소드단이 연결 접속된 발광다이오드(LED1)와, 발광다이오드(LED1)의 애노드 단과 접지 사이에 연결 접속된 저항(R3)과, 발광다이오드(LED1)의 캐소드단에 연결 접속된 저항(R4)과, 저항(R4)의 타단과 접지 사이에 연결 접속된 저항(R5)으로 구성되고, 저항(R4)과 저항(R5) 사이 접점(a)은 제어부의 입력핀(즉, 3번 핀)과 연결 접속되며, 저항(R2), 발광다이오드(LED1) 및 저항(R4)이 만나는 접점(b)은 트랜스(T2)의 중간탭(t)에 연결 접속된다. 또한 트랜스(T1)의 중간탭(t)에 연결 접속된 접지는 주전원부(10)의 접지핀(즉, 5번 핀)에 연결되어있어 주전원부(10)의 직류 전기 12 내지 48V의 전압이 공급된다.

전력제어부(20)는 주전원부(10)에서 입력된 소정(즉, 5V)의 직류 전기를 접점(a)을 통해 주제어부(30)로 출력하고, 주전원부(10)에서 입력된 소정(즉, 12 내지 48V)의 직류 전기를 접점(a)을 통해 주제어부(30)로 출력한다.

여기서, 주제어부(30)의 제어신호에 상응하여 전력제어부(20)에서 출력된 직류 전기(즉, 5V)는 단말기 커넥터(50)의 유무 및 상태에 상응하여 그 전압 값이 변하게 되고, 주제어부(30)로 출력된 직류 전기(즉, 12 내지 48V)는 단말기 커넥터(50)의 과부하 및 무부하에 상응하여 그 전압 값이 변하게 된다.

만약, 도 2a, 2b 및 2d에 도시된 각 타입의 메인 커넥터 중 특정 메인 커넥터에 단말기(80)가 연결 접속된 경우, 특정 메인커넥터에 연결된 단말기의 커넥터로 주전원부(10)의 직류 전기(즉, 5V 및 12 내지 48V)를 트랜스(T1, T2)를 통해 정상적으로 공급하는 동시에 단말기 커넥터(50)가 정상 모드(즉, 메인 커넥터와 단말기 커넥터의 동일결선타입 확인 절차가 일치한 경우)이면, 접점(b)에 연결 접속된 트랜스(T1, T2), 메인커넥터(40-1) 및 UTP 케이블을 통해 단말기의 커넥터로 소정의 직류 전기(즉, 5V 및 12 내지 48V)를 출력한다.

도 2c에 도시된 타입의 메인커넥터는, 주전원부(10)에서 공급되는 직류 전기(즉, 5V 및 12 내지 48V)가 정상적으로 공급되는 동시에 단말기 커넥터(50)가 정상 모드(즉, 메인 커넥터와 단말기 통신커넥터의 동일결선타입 확인 절차가 일치한 경우)이면, 접점(b), 메인커넥터(40-1) 및 UTP 케이블을 통해 단말기 커넥터로 직류 전기를 직접 출력한다.

아울러, 전력제어부(20-1, 20-2, 20-3 및 20-4)는 각각 표시부(LED1)를 더 구비하고 있어, 전력제어부(20-1, 20-2, 20-3 또는/및 20-4)에 흐르는 전압이 기준 전압과 동일할 경우 표시부인 발광다이오드(LED1)를 점등시킴으로서 정상모드임을 사용자가 시각적으로 식별 가능하도록 한다.

주제어부(30)는 복수개의 입/출력 핀으로 구성된 집적회로(U2)로, 전력제어부(20-1, 20-2, 20-3 및 20-4)의 기능은 전력제어부(20-1)와 동일하기 때문에, 전력제어부(20-1)에 연결 접속된 집적회로(U2)의 핀을 기준으로 설명하도록 한다.

주제어부(30)는 전원핀(즉, 13번 핀)을 통해 주전원부(10)에서 출력한 구동전원을 공급받고, 입력핀(3, 4, 5 및 6번 핀)을 통해 전력제어부(20)에서 검출한 전압이 입력되면, 주전원부의 출력핀(즉, 3핀)에서 공급되는 직류전기를 차단하고, 입력핀(즉, 3번핀)으로 입력된 전압과 미리 설정된 기준 전압을 비교 분석하여 단말기 커넥터(50)의 연결 유무 및 DC/DC 변환부(60)의 정상 동작 여부를 판단한다.

또한 주제어부(30)는 단말기 커넥터(50)가 연결되어 있으면 DC/DC변환부(60)가 정상모드인지를 판단(즉, 메인 커넥터의 타입과 동일한 타입의 단말기 커넥터인가를 판단)하고, 정상모드인 경우 출력핀(7, 8, 9 및 10번 핀)을 통해 일정 주기의 펄스를 단말기 커넥터로 소정시간(0.1초 내지 3초) 동안 출력하도록 전력제어부(20)를 제어한다.

주제어부(30)의 집적회로(U2)의 출력핀(7, 8, 9 또는 10번 핀)은 소정시간 동안의 주기 중 3 내지 90% 동안 출력을 오프하여 출력하면 접점(b)을 통해 출력되는 전압도 동일 주기의 펄스가 출력되고, 이 펄스는 단말기 커넥터(50)에 입력되는 동시에 집적회로(U2)의 입력핀(3, 4, 5 및 6번 핀)에 입력되며, 주제어부(30)는 입력된 펄스 전압과 기준 펄스 전압을 비교분석하여 단말기 커넥터(50)의 과부하 및 무부하를 판단하고, 기준 펄스 전압과 입력 펄스 전압이 동일하지 않아 과부하 또는 무부하로 판단되는 경우 출력핀(7, 8, 9 및 10번 핀)을 통해 출력되는 펄스를 차단하고, 기준 펄스 전압과 입력 펄스 전압이 동일하여 정상 모드로 판단되는 경우 단말기 커넥터(50)에 지속적으로 일정한 전압 공급, 즉 단말기의 DC/DC변환부(60)를 통해 단말기의 구동전원을 공급한다.

단말기 커넥터(50)의 과부하 또는 무부하는 단말기 커넥터(50)의 타입을 판단하는 과정으로, 메인 커넥터(40)의 타입과 일치할 경우 기준 펄스 전압과 동일한 펄스 전압이 주제어부(30)에 입력된다. 메인 커넥터(40) 및 단말기 커넥터(50)의 타입은 다음에서 후술하도록 한다.

메인 커넥터(40)는 8개의 핀으로 구성된 RJ45이고, 전력제어부(20-1)에서 공 급되는 소정의 직류 전기(즉, 5V 및 12 내지 48V)가 입력되는 핀에 따라 그 타입을 달리한다. 아울러, 본 실시예에는 스위칭 허브를 예를 들어 설명 및 도시하고 있으며, 스위칭 허브에는 복수개의 메인커넥터(40-1, 40-2, 40-3 및 40-4)가 구비되어 있다.

여기서 각 타입에 따른 메인커넥터(40-1, 40-2, 40-3 및 40-4)는 그 기능이 동일하기 때문에 메인커넥터(40-1)를 기준으로 설명하도록 한다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 메인커넥터(40-1)는 단말기 커넥터(50)와 데이터를 송수신하는 것으로, 스위치허브(70)의 데이터 신호가 절연 트랜스(T1, T2)를 통해 1, 2, 3 및 6번 핀에 입력되는 동시에 1, 2, 3 및 6번 핀에 연결 접속된 트랜스(T1, T2)의 중간탭(t)을 통해 전력제어부(20-1)에서 출력된 직류 전기가 중첩되어 입력되면 단말기 커넥터(50)로 출력하고, 단말기의 데이터 신호가 1, 2, 3 및 6번 핀을 통해 입력되면 절연 트랜스(T1, T2)에서 절연 후 입력된 데이터 신호를 스위치허브(70)로 출력한다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 메인커넥터(40-1)는 단말기와 데이터를 송수신하는 것으로, 스위치허브(70)의 데이터 신호가 절연 트랜스(T1, T2)를 통해 1, 2, 3 및 6번 핀에 입력되는 동시에 1, 2, 3 및 6번 핀에 연결 접속된 트랜스(T1, T2)의 중간탭(t)을 통해 전력제어부(20-1)에서 출력된 직류 전기가 중첩되어 입력되면 단말기 커넥터(50)로 출력하고, 또한, 7 및 8번 핀에 전력제어부가 연결 접속되어 있어 7 및 8번 핀을 통해 전력제어부(20-1)에서 출력된 직류 전기가 입력되면 단말기 커넥터(50)로 출력하며, 단말기(80)의 데이터 신호가 1, 2, 3 및 6번 핀을 통해 입력되면 절연 트랜스(T1, T2)에서 절연 후 입력된 데이터 신호를 스위치허브(70)로 출력한다.

도 2c에 도시된 바와 같이, 메인커넥터(40-1)는 단말기(80)와 데이터를 송수신하는 것으로, 스위치허브(70)의 데이터 신호가 절연 트랜스(T1, T2)를 통해 1, 2, 3 및 6번 핀에 입력되면 단말기 커넥터로 출력하고, 단말기(80)의 데이터 신호가 1, 2, 3 및 6번 핀을 통해 입력되면 절연 트랜스(T1, T2)에서 절연 후 입력된 데이터 신호를 스위치허브(70)로 출력하며, 4, 5, 7 및 8번 핀에 전력제어부가 연결 접속되어 있어 4, 5, 7 및 8번 핀을 통해 전력제어부(20-1)에서 출력된 직류 전기가 입력되면 단말기 커넥터(50)로 출력한다.

도 2d에 도시된 바와 같이, 메인커넥터(40-1)는 단말기(80)와 데이터를 송수신하는 것으로, 스위치허브(70)의 데이터 신호가 절연 트랜스(T1, T2)를 통해 1, 2, 3 및 6번 핀에 입력되는 동시에 1, 2, 3 및 6번 핀에 연결 접속된 트랜스(T1, T2)의 중간탭(t)을 통해 전력제어부(20-1)에서 출력된 직류 전기가 중첩되어 입력되면 단말기 커넥터(50)로 출력하고, 4, 5, 7 및 8번 핀에 전력제어부가 연결 접속되어 있어 4, 5, 7 및 8번 핀을 통해 전력제어부(20-1)에서 출력된 직류 전기가 입력되면 단말기 커넥터(50)로 출력하며, 단말기(80)의 데이터 신호가 1, 2, 3 및 6번 핀을 통해 입력되면 절연 트랜스(T1, T2)에서 절연 후 입력된 데이터 신호를 스위치허브(70)로 출력한다.

도 2d와 같은 경우는 단말기(80)에서 많은 전력을 필요로 하는 경우 매우 유용하다.

상기에서 절연 트랜스(T1, T2)는 일차측과 이차측의 권선들은 전압파형과 같 은 주파수로 변화하는 자기장으로 결합되어있을 뿐 도선으로 연결되어있지 않기 때문에 서로 전기적으로 분리되어있다. 즉, 직류 전기 공급에 적합한 사인파 진폭을 제공함과 동시에 전자 장비와 전력선 회로 사이의 전기적인 절연을 제공한다. 이 절연은 장비 사용자에 대한 전기적인 충격의 위험을 최소로 줄여준다.

도 3a 내지 도 3d는 각 타입에 따라 단말기(80)에 구비된 커넥터의 예시도로서, 단말기 커넥터(50) 및 DC/DC변환부(60)로 구성되되, 커넥터(50) 및 DC/DC변환부(60)는 특정 금속판(즉, 철판)으로 차폐된 일체형으로 형성된다.

단말기 커넥터(50)는 8개의 핀으로 구성된 RJ45이고, 메인 커넥터(40에서 공급되는 소정의 직류 전기가 입력되는 핀에 따라 그 타입을 달리한다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 단말기 커넥터(50)는 스위치허브(70)와 데이터를 송수신하는 것으로, 1, 2, 3 및 6 핀을 통해 스위치허브(70)와 데이터 신호를 송수신하는 동시에 메인커넥터(40)에서 출력된 직류 전기가 중첩되어 입력된다.

여기서, 중첩되어 입력된 데이터 신호와 직류 전기를 절연 트랜스(T3, T4)를 통해 분류 후 분류된 데이터 신호는 단말기(80)의 중앙제어부(미도시)로 전송하고, 분류된 직류 전기는 절연 트랜스(T3, T4)의 중간탭(t)과 연결된 DC/DC변환부(60)로 출력한다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 단말기 커넥터(50)는 스위치허브(70)와 데이터를 송수신하는 것으로, 1, 2, 3 및 6 핀을 통해 스위치허브(70)와 데이터 신호를 송수신하는 동시에 메인커넥터(40)에서 출력된 직류 전기가 중첩되어 입력되고, 또한 7 및 8번 핀을 통해 메인커넥터(40)에서 출력된 직류 전기가 입력된다.

여기서 중첩되어 입력된 데이터 신호와 직류 전기를 절연 트랜스(T3, T4)를 통해 분류 후 분류된 데이터 신호는 단말기(80)의 중앙제어부(미도시)로 전송하고, 분류된 직류 전기는 절연 트랜스(T3, T4)의 중간탭(t)과 연결된 DC/DC변환부(60)로 출력하며, 7번핀은 다이오드(D6)를 통해 DC/DC변환부(60)와 연결 접속되어 있어 7 및 8번핀을 통해 입력된 직류 전기를 DC/DC변환부(60)로 출력한다.

도 3c에 도시된 바와 같이, 단말기 커넥터(50)는 스위치허브(70)와 데이터를 송수신하는 것으로, 1, 2, 3 및 6 핀을 통해 스위치허브(70)와 데이터 신호를 송수신하되, 1, 2, 3 및 6 핀을 통해 입력된 데이터 신호를 절연 트랜스(T3, T4)를 통해 단말기(80)의 중앙제어부(미도시)로 전송하고, 4, 5, 7 및 8번 핀을 통해 입력된 직류 전기를 4 및 5번핀에 연결 접속된 다이오드(D6)를 통해 DC/DC변환부(60)로 출력한다.

도 3d에 도시된 바와 같이, 단말기커넥터(50)는 스위치허브(70)와 데이터를 송수신하는 것으로, 1, 2, 3 및 6 핀을 통해 스위치허브(70)와 데이터 신호를 송수신하는 동시에 메인커넥터(40)에서 출력된 직류 전기가 중첩되어 입력되고, 또한 4, 5, 7 및 8번 핀을 통해 메인커넥터(40)에서 출력된 직류 전기가 입력된다.

여기서 중첩되어 입력된 데이터 신호와 직류 전기를 절연 트랜스(T3, T4)를 통해 분류 후 분류된 데이터 신호는 단말기(80)의 중앙제어부(미도시)로 전송하고, 분류된 직류 전기는 절연 트랜스(T3, T4)의 중간탭(t)과 연결된 DC/DC변환부(60)로 출력하며, 또한 4, 5, 7 및 8번 핀을 통해 입력된 직류 전기를 DC/DC변환부(60)로 출력한다.

도 3a에 도시된 DC/DC변환부(60)는 단말기커넥터(50)에 연결 접속된 트랜 스(T3, T4)와, 트랜스(T4)의 중간탭(t)에 애노드단이 연결 접속된 다이오드(D2)와, 다이오드(D2)의 캐소드단에 연결 접속된 저항(R6)과, 저항(R6)의 타단에 이미터 단이 연결 접속된 트랜지스터(Q3)와, 트랜지스터(Q3)의 베이스 단과 다이오드(D2)의 애노드 단 사이에 연결 접속된 저항(R7)과, 저항(R6)과 트랜지스터(Q3)의 이미터 단 사이에 연결 접속된 캐패시터(C5)와, 저항(R6)과 트랜지스터(Q3)의 이미터 단 사이에 캐소드 단이 연결 접속된 제너다이오드(ZD1)와, 제너다이오드(ZD1)의 애노드 단과 접지 사이에 연결 접속된 저항(R8)과, 다이오드(D2)의 캐소드단과 접지 사이에 연결 접속된 캐패시터(C3)와, 다이오드(D2)의 캐소드단과 집적회로(U3)(즉, 8번 핀) 사이에 연결 접속된 저항(R9)과, 집적회로(U3)(즉, 8번 핀)와 저항(R9) 사이에 연결 접속된 캐패시터(C4)와, 다이오드(D2)의 캐소드단에 연결 접속된 저항(R10)과, 저항(R10)의 타단에 캐소단이 연결되고 집적회로(U3)(즉, 7번 핀)에 애노드 단이 연결 접속된 다이오드(D4)와, 저항(R10)과 다이오드(D4) 사이의 접점(e)과 다이오드(D2)의 캐소드 단 사이에 연결 접속된 캐패시터(C2)와, 다이오드(D2)의 캐소드 단과 집적회로(U3)(즉, 7번 핀) 사이에 일차측이 연결 접속된 트랜스(T5)와, 트랜스(T5)의 이차측에 애노드 단이 연결 접속된 다이오드(D3)와, 다이오드(D3)의 캐소드 단과 접지 사이에 연결 접속된 캐패시터(C10)와, 다이오드(D3)의 캐소드 단에 캐소드 단이 연결 접속된 발광다이오드(LED2)와, 발광다이오드(LED2)의 애노드 단과 접지 사이에 연결 접속된 저항(R11)과, 다이오드(D3)의 캐소드 단과 발광다이오드(LED2)의 캐소드 단 사이에 연결 접속된 저항(R12)과, 다이오드(D3)의 캐소드 단과 발광다이오드(LED2)의 캐소드 단 사이에 연결 접속된 저 항(R13)과, 저항(R12)의 타단에 포토다이오드의 애노드 단이 연결된 포토커플러(PT1)와, 포토다이오드의 캐소드 단과 저항(R13)의 타단 사이에 연결 접속된 캐패시터(C7)와, 저항(R13)의 타단과 접지 사이에 연결 접속된 저항(R14)과, 저항(R13)과 저항(R14) 사이에 레퍼런스 단이 연결되고 포토다이오드의 캐소드 단에 캐소드 단이 연결되며 애노드 단이 접지된 다이오드(D5)와, 집적회로(U3)(즉, 5번 핀)와 접지 사이에 연결 접속된 캐패시터(C6)와, 포토다이오드의 애노드 단과 접지 사이에 연결된 캐패시터(C9)와, 집적회로(U3)(즉, 4번 핀)에는 포토트랜지스터의 컬렉터 단이 연결되고 동시에 접지 사이에 연결 접속된 캐패시터(C8)로 구성된다. 아울러 제너다이오드(ZD1)의 애노드 단과 저항(R8) 사이의 접점(c)은 집적회로(U3)(즉, 1번 핀)에 연결되고, 다이오드(D3)의 캐소드 단에는 5V의 출력단(V3)이 연결 접속되며, 발광다이오드(LED2)의 캐소단에는 12 내지 48V의 출력단(V1)이 연결 접속된다.

도 3b의 경우 DC/DC변환부(60)는 단말기커넥터의 7번 핀에 연결 접속된 다이오드(D6)를 더 구비하고 있고, 도 3c의 경우 DC/DC변환부(60)는 트랜스(T3, T4)의 중간탭(t)에 연결 접속된 다이오드(D2)를 설치하지 않고 단말기커넥터의 4번과 5번 핀에 연결 접속된 다이오드(D6)를 통해 저항(R6)과 연결 접속되며, 도 3d의 경우 단말기커넥터는 4번과 5번 핀에 연결 접속된 다이오드(D6)를 더 구비하고 있다.

아울러, 도 3a 내지 3d에 도시된 단말기커넥터 각각을 하나의 케이스로 내장하여 모듈화함으로써, 단말기커넥터를 구비한 통신 수단이 메인커넥터가 구비된 통신수단의 타입과 무관하게 무리없이 통신할 수 있도록 한다.

DC/DC변환부(60)는 단말기커넥터(50)에서 입력된 직류 전기를 감압 및 정류하여 소정의 전압으로 변환한 후 단말기(80)의 통신 구동 전원 및 단말기(80)의 구동 전원으로 공급한다.

도 5는 스위치허브(70)와 단말기(80)가 통신을 하는 방법에 관한 순서도로서, 도 2a 및 도 3d를 참조하여 설명하도록 한다.

데이터 통신을 위한 전처리 단계로서, 각각의 PC의 랜 카드와 스위치허브(70)인 스위칭 허브는 RJ45 커넥터의 네 개의 신호핀(1, 2, 3, 6번)을 통해 NLP(Normal Link Pulse)를 주고받음으로써, 링크 파트너(Link Partner)가 연결되어 있는지, 연결되어 있다면 정상 동작을 수행하는지를 확인하는 링크 상태 점검을 수행한다.

이러한 링크 상태 점검 이후, 데이터 프레임을 송수신할 수 있도록 활성화된다. 또한, 랜 카드와 스위칭허브는 각기 RJ45 커넥터의 신호핀(1, 2, 3, 6)을 통해 AN(Auto Negotiation)을 수행함으로써, 자신과 자신의 링크 파트너 간에 수행할 수 있는 최상의 데이터 송수신 속도(예를 들어, 10 Mbps 또는 100 Mbps)와 동작 모드(하프 듀플렉스(Half Duplex) 모드 또는 풀 듀플렉스(Full Duplex) 모드) 등을 결정한다.

상기와 과정 중에 메인커넥터의 주전원부(10)에 교류 전기가 입력되면, 소정의 직류 전기로 변환(S1)하여 5V 및 12 내지 48V의 직류 전기를 전력제어부(20-1, 20-2, 20-3 및 20-4)로 출력한다.

다음 전력제어부(20-1, 20-2, 20-3 및 20-4)는 집적회로(U2)의 출력핀을 통해 트랜지스터(Q2)의 베이스단으로 일정시간 동안 오프신호를 출력하고, 집적회 로(U2)에서 오프 신호를 출력하는 동안 집적회로(U1)에서 출력된 직류전기는 단말기커넥터(50)에 입력되며, 이 직류전기 5V가 입력되면 트랜지스터(Q3)는 오프 상태가 되고, 캐패시터(C3)는 충전된다.

캐패시터(C3)가 충전된 이후 캐패시터(C3)에는 매우 작은 전류만 흐르게 되고, 여기서의 전압은 접점(a)을 통해 집적회로(U2)로 입력되며, 집적회로(U2)는 입력된 직류 전기의 전압을 모니터링(S2)한다.

즉, 전력제어부(20-1, 20-2, 20-3 및 20-4)의 접점(b)에서 출력되는 출력전압이 접점(a)에 연결된 집적회로(U2)의 입력핀에 입력되면, 집적회로(U2)는 미리 설정된 프로그램에 상응하여 입력된 전압과 미리 저장된 기준 전압을 비교 분석하여 입력전압이 기준전압과 동일하면 정상모드, 동일하지 않으면 비정상모드로 판단(S3)함으로써, 메인 커넥터(40-1, 40-2, 40-3 또는 40-4)에 연결된 단말기 커넥터(50)의 유무를 판단한다.

여기서, 집적회로(U2)에 입력되는 직류 전기의 전압은 단말기 커넥터(50)의 연결 유무에 따라 변하게 된다. (예를 들어 스위치허브(70)의 메인 커넥터(40-1)에 단말기커넥터가 연결된 것으로 가정한다.)

그 후, 비정상모드로 판단되면, 비정상모드로 판단된 해당 메인커넥터로의 직류 전기 출력을 차단(S4)하고, 정상모드로 판단되면 정상모드로 판단된 해당 메인커넥터로 일정 주기의 펄스 전압을 소정시간 동안 출력(S5)한다.

즉, 정상모드로 판단되면 집적회로(U2)의 출력핀을 통해 일정 주기의 펄스를 소정 시간 즉, 0.1 내지 3초 동안 출력(S6)한다. 소정시간 동안의 주기 중 3 내지 90% 동안 오프 신호를 출력하면 접점(b)의 출력도 일정 주기의 펄스가 출력되며, 이 때 집적회로(U1)에서 12 내지 48V의 직류 전기는 트랜지스터(Q1)의 이미터 단으로 입력되고 있으므로 접점(b)의 출력도 펄스로 출력된다.

여기서 접점(b)에서 출력되는 펄스는 접점(a)을 통해 집적회로(U2)의 입력핀으로 입력되고, 집적회로(U2)는 입력된 펄스 전압을 모니터링(S7)한다.

즉, 전력제어부(20-1)의 접점(b)에서 출력되는 펄스 전압이 접점(a)에 연결된 집적회로(U2)의 입력핀에 입력되면, 집적회로(U2)는 미리 설정된 프로그램에 상응하여 입력된 펄스 전압과 미리 저장된 기준 펄스 전압을 비교 분석하여 입력 펄스 전압이 기준 펄스 전압과 동일하면 정상모드, 동일하지 않으면 비정상모드로 판단(S8)함으로써, 정상모드인 경우 메인 커넥터(40-1)에 연결된 단말기커넥터(50)는 동일한 타입(즉, 도 3a 타입)이고, 비정상모드인 경우 메인 커넥터(40-1)에 연결된 단말기커넥터(50)는 동일하지 않은 타입(즉, 도 3b, 3c 및 3d의 타입)으로 판단한다.

여기서, 집적회로(U2)에 입력된 펄스 전압에 따라 단말기 커넥터(50)의 타입이 정상부하, 과부하 또는 무부하로 판단된다. 즉, 집적회로(U2)에 입력된 펄스 전압은 과부하인 경우 저항(R2)에서 과부하만큼 전압 감소한 펄스 전압이 입력되고, 무부하인 경우 저항(R2)에서 전압 감소가 없는 펄스 전압이 입력된다.

따라서, 집적회로(U2)에서 비정상모드로 판단(S9)된 경우 해당 단말기커넥터(50: 도 3b, 3c 및 3d 에 도시된 단말기커넥터)로 입력되는 전원을 차단하고, 정상모드로 판단된 경우 단말기커넥터(50: 도 3a에 도시된 단말기커넥터)로 지속적으 로 직류 전기를 공급(S10)한다. 아울러, 메인커넥터는 단말기커넥터와 통신 데이터 신호를 송수신하는 것으로, 직류 전기의 출력과 동시에 데이터 신호를 송수신한다.

아울러, 단말기 커넥터가 연결된 메인커넥터에 해당하는 전력제어부에 구비된 발광다이오드(LED1)는 점등된다.

다음, 단말기커넥터(50)는 메인커넥터(40-1)를 통해 직류 전기 및 데이터 신호가 입력되면, 데이터 신호는 단말기(80)의 중앙제어부(미도시)로 전송하고, 직류 전기는 DC/DC변환부(60)로 출력되며, DC/DC변환부(60)에서 소정의 전압으로 변환하여 단말기(80)에 구동전원을 공급한다.

즉, 단말기커넥터(50)에 입력 된 펄스전압은 저항(R6)을 통해 캐패시터(C5)에 충전 되고, 입력된 전압이 펄스이므로 저항(R7)에 의해 로우가 되면 트랜지스터(Q3)가 온 되어 캐패시터(C5)에 충전된 전압은 방전된다.

소정시간 동안 펄스가 입력되므로 매 주기마다 트랜지스터(Q3)가 온되어 캐패시터(C5)에는 전압이 매우 낮게 유지된다.

소정시간 경과 후 펄스가 아닌 일정 전압이 공급되면 트랜지스터(Q3)가 오프 상태를 유지하고, 캐패시터(C5)에 전압이 충전된다.

그 후 캐패시터(C5)가 충전되면 충전 전압보다 낮게 설정된 제너다이오드(ZD1)를 통해 집적회로(U3)의 En핀이 하이가 되어 집적회로(U3)가 작동을 시작함으로써 단말기(80)에 구동전원을 공급한다. 아울러, 단말기 커넥터를 통해 정상적인 직류 전기가 공급될 경우, 정상 동작임을 표시하는 발광다이오드(LED2)를 점등시킴으로써 사용자가 시각적으로 식별하기 쉽도록 한다.

상기 과정은 캐패시터(C3)는 단말기커넥터에서 전력을 공급하는 핀과 연결 되어 있고, 캐패시터(C5)는 저항(R6)을 통해 충전되므로 시간 지연 효과가 있다.

즉, 메인 커넥터와 단말기 커넥터 사이의 UTP 케이블의 길이가 길며 시스템의 안정적 동작을 위하여 캐패시터(C3)에 충분한 전압이 충전 된 이후에 기동 하도록 한다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 스위치허브(70)에 전력을 공급하는 기능을 부가시키고, 스위치허브(70)에 UTP 케이블을 통해 연결된 단말기에 공급되는 전력을 모니터링한 후 구동전력을 공급함으로써 단말기(80)에 구동 전력을 용이하게 공급할 수 있고, 단말기(80)에 구비된 단말기 커넥터(50)에 전력 변환기를 일체화시킴으로써, 제작 원가를 절감할 수 있고, 전력변환기를 별도로 설치하지 않아도 되기 때문에 설치가 용이하며, 공간의 효율을 높일 수 있는 동시에 미관성의 저하를 해소할 수 있다.

또한 통신이 가능한 장치에 구비된 통신커넥터에 일체화된 전력변환기는 철판으로 차폐되어 있어 외부 노이즈와 내부 신호의 간섭을 방지할 수 있다.

Claims (9)

1. 스위치허브(70)에 입력된 교류의 상용전원을 소정의 직류 전기로 변환하는 주전원부;

   상기 주전원부에서 입력된 상기 직류 전기의 입출력을 제어하고, 상기 직류 전기를 검출하는 전력제어부;

   상기 전력제어부와 상호 연결되어 있고, 상기 전력제어부에서 입력된 직류 전기의 전압과 미리 설정된 기준 전압을 비교 분석하여, 분석 결과에 상응하는 전압 제어신호를 상기 전력제어부로 출력하는 제어부; 및

   상기 전력제어부에서 입력된 상기 직류 전기를 단말기(80)로 출력하는 메인커넥터;로 구성되는 스위치허브를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 변환기 일체형 통신 커넥터.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 주전원부에서 소정의 직류 전기가 출력되는 경우 점등되는 표시부;를 더 구비한 것을 특징으로 하는 전력변환기 일체형 통신 커넥터.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 단말기(80)는

   상기 스위치허브(70)와 UTP 케이블로 연결 접속되어 데이터를 송수신하는 통신 단말기(80)로,

   상기 메인커넥터를 통해 입력된 상기 직류 전기 및 데이터 신호를 분류하는 커넥터; 및

   상기 커넥터에서 입력된 직류 전기의 전압을 펄스폭변조하고, 변조된 전압의 출력을 제어하는 DC/DC변환부;가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 전력 변환기 일체형 통신 커넥터.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 DC/DC 변환부에서 소정의 직류 전기가 출력되는 경우 점등되는 표시부;를 더 구비한 것을 특징으로 하는 전력변환기 일체형 통신 커넥터.
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