KR101371637B1 - 전원공급장치의 임피던스 변환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 감시 카메라시스템에서 이용할 수 있는 임피던스 변환기로서, 직류 전원 장치의 출력측에 연결되어 영상신호에 대한 출력 임피던스를 크게 하기 위하여, 직류 전원 장치의 출력에 연결되는 입력단자에 에미터가 연결되고 항상 온상태가 되도록 바이어스가 인가되는 베이스 접지된 트랜지스터와. 상기 트랜지스터의 베이스는, 상기 입력단자와 콜렉터에 사이에 직렬로 연결된 2개의 제1 및 제2저항과의 접속점에 연결되고, 상기 입력단자와 베이스 사이에 연결된 콘덴서와, 상기 트랜지스터의 콜렉터에 연결된 코일과 저항의 병렬회로를 포함하여 이루어진다.

Description

전원공급장치의 임피던스 변환기{IMPEDANCE CONVERSION CIRCUIT OF POWER SUPPLY}

본 발명은 CCD카메라 전원공급장치의 임피던스 변환기에 관한 것으로서, 동축케이블을 통하여 CCD카메라에 직류전원을 공급할 때 전원공급장치의 임피던스를 증가시키는 임피던스 변환기에 관한 것이다.

근래에 CCD 소자를 사용하는 카메라를 많이 설치하고 있다. CCD카메라는 대부분 모니터가 설치된 장소가 아닌 이격된 위치에 있는 은밀한 장소에 설치되고 있음으로 교류 전원 또는 직류 전원을 전선으로 공급하여 주어야 한다.

종래에는 도 1에서 보인 바와 같이, CCD카메라 내에 교류 정류회로를 가진 것은 220V 전원선을 연결하여 주어야 하고, 직류전원을 공급하려고 하여도 별도의 전원선을 설치하여야 하는 번거로움이 있었다. 이러한 문제를 해소하려는 아이디어들이 많이 제안되고 있었다.

2005년08월18일 공고된 출원번호 20-2005-0009622에는 "폐쇄회로 카메라용 전원중첩 영상 원거리 전송장치"가 공개되어 있는데, 감시용 폐쇄회로 카메라의 전원과 영상신호를 한 개의 신호선(동축케이블)에 중첩하여 전송하고 동시에 노이즈제거를 하려는 것으로서, 카메라의 영상신호를 변조하고 카메라전원을 공급해주는 송신1단과 영상신호를 본래의 신호로 복조하고 카메라공급전원을 제어하는 수신1단으로 구성되어있다

2007년02월06일 공개된 출원번호 10-2007-0005163에는 폐쇄회로 티브이 카메라의 영상과 전원공급 배선의 제조방법이 개시되어 있는데, 이것은 기존 CCTV의 카메라 배선은 최소 영상신호 선로 2개와 전원 선로 2개를 사용하여 제조를 함으로 인하여 원가상승의 요인이 되었고, CCTV 설치시 불필요한 선을 제거하거나 공통 선과 결합하기 위해 병행하는 작업으로 인한 작업손실이 매우 큰 문제를 해소하기 위한 것으로서, 영상신호를 감싸고 있는 실드선을 공통으로 하여(공동선) 카메라전원(직류)의 마이너스(-)를 공통으로 사용하도록 제조하고, 실드선 포함 3가닥 선으로 CCTV 카메라의 영상과 전원을 동시에 공급하는 CCTV 카메라의 영상 및 전원선 제조하는 방법을 제안하고 있다.

감시 카메라의 영상신호선을 별도로 설치하지 아니하고 교류 전원선을 이용하려는 것으로, 2002년03월22일 공고된 출원번호 10-2000-0032364에는 "전력선 통신(피엘씨) 모뎀을 구비한 카메라"가 공개되어 있는데, 이것은 카메라의 영상신호 및 제어신호를 전원선을 이용하여 다른 시스템에 전송할 수 있도록 전력선 통신 모뎀을 카메라에 내장함으로써, 데이터 전송용 케이블을 별도로 설치하지 않고도 데이터 전송이 가능한 전력선 통신 모뎀을 구비한 카메라에 관한 것이고, 카메라의 영상신호가 전원선을 통해서 컴퓨터에 전송되고, 컴퓨터의 제어신호가 전원선을 통해서 카메라에 전송되도록 하는 전력선 통신모뎀을 카메라의 출력단에 연결하고, 카메라에 전력선 통신 모뎀을 내장함으로써, CCTV카메라나 웹 카메라의 설치시 필요한 각종 케이블을 전력선으로 통합하므로 설치 비용이 절감되고, 회로 및 시스템 설치가 간단하며, 유지 및 보수가 편리한 효과를 제공하는 것이다.

또 2010년09월27일 공개된 출원번호 10-2009-0020977 "감시 카메라용 전력선 모뎀의 송신회로"가 공개되어 있는데, 도2에서 보인 회로도와 같이, 이것은 감시 카메라로부터 제공되는 15.74㎑ 내지 4㎒ 범위의 대역폭을 갖는 영상신호를 증폭시켜 출력하는 트랜지스터(TR1); 상기 트랜지스터(TR1)의 증폭단 출력에 인가되는 DC 바이어스 전압을 2.6V 이상으로 조정하기 위한 가변저항(VR2); 20㎒대역폭을 갖는 발진주파수를 구비하고, 상기 트랜지스터(TR1)의 증폭단 출력에 인가되는 단자전압에 직결되며, 상기 2.6V 이상으로 조정된 바이어스 전압부터 발진을 시작하여 상기 영상신호를 상기 20㎒의 발진주파수로 변조시켜 출력하는 발진기(OSC); 및 상기 발진기에 의해 상기 20㎒ 발진주파수 대역으로 변조된 영상신호 출력을 AC(교류) 영상신호로 변환하는 변압기(T1)를 포함하며, 상기 발진기는 상기 2.6V 이상으로 조정된 바이어스 전압에서부터 발진을 시작하고, 영상신호 변조 및 발진을 동시에 수행하는 것이다.

임피던스 변환회로에 대한 종래 기술로는 1988년07월27일 공고된 출원번호 실1985-0003094에 임피던스 변환회로가 공개되어 있는데, 이회로는 입력단자(1)에 인가되는 상태 신호가 버퍼용 트랜지스터(Q1)를 통하여 출력되게 구성한 회로로서, 트랜지스터(Q1)의 베이스측의 다이오드(D)와 직류 차단용 콘덴서(C1)사이에 베이스 접지용 트랜지스터(Q2)를 연결하고 트랜지스터(Q1) (Q2)의 에미터는 주파수 보상용 콘덴서(C2)를 통하여 연결되게 베이스 접지증폭회로를 구성시킨 후 콜렉터 접지 트랜지스터(Q3)를 통하여 출력되게 구성시킨 것이다.

이러한 종래기술은 영상신호 전송용 실드케이블과 전원선을 따로 공급하거나 또는 CCTV 카메라의 영상 및 전원공급선에 4P 실드선을 영상선과 전원선을 별도로 공급하는 방법으로 카메라 전원을 공급하거나, 영상신호를 변조하여 전원선을 이용함으므로서, 회로가 복잡하여 지고, 영상 및 전원 포설을 위한 비용이 증가하거나 그라운드 전위가 다르거나, 폐루프 현상에 의한 영상과 전원의 잡음이 많이 발생하는 등의 문제들이 있었다.

감시카메라 시스템에서, 카메라 영상신호를 전송하기 위하여 설치하는 75 ohm의 동축 cable에 카메라 구동용 전원과 video신호를 중첩 시켜서 사용할 경우, 통상적으로 전원장치는 낮은 임피던스를 갖기 때문에 전원 회로의 영향(간섭)으로 video신호가 왜곡된다. 양질의 video신호 전송을 위해서, 전원장치는 카메라에 전원만 공급을 해줄 뿐 그 어떠한 영향을 끼쳐서는 아니하도록 구성되어야 한다.

이를 위해 출력 임피던스가 높은 회로를 사용하여 카메라에서 보았을 때, 전원 장치가 높은 임피던스를 가지게 됨으로써, 전원 장치가 카메라의 video특성에 영향을 최소화할 수 있도록 하려는 것이다.

본 발명은 종래의 기술에서 감시카메라 시스템의 메인기기들이 설치된 장소에서 이격된 장소에 감시카메라(CCD카메라)를 설치하는 경우에, 동일한 동축케이블을 사용하여 영상신호전송과 함께 직류전원을 중첩하여 공급하는 시스템을 제공하려는 것이다.

본 발명은 직류전원공급장치의 영상신호에 대한 출력 임피던스를 크게 하기위한 임피던스변환기를 제공하려는 것이다.

본 발명은 직류 전원 장치의 출력측에 연결되어 영상신호에 대한 출력 임피던스를 크게 하는 임피던스변환기로서, 직류 전원 장치의 출력측에 연결된 입력단자에 에미터가 연결되고 항상 온상태가 되도록 바이어스가 인가되는 베이스 접지된 트랜지스터와. 상기 트랜지스터의 베이스는, 상기 입력단자와 콜렉터에 사이에 직렬로 연결된 2개의 제1 및 제2저항과의 접속점에 연결되고, 상기 입력단자와 베이스 사이에 연결된 콘덴서와, 상기 트랜지스터의 콜렉터에 연결된 코일과 저항의 병렬회로를 포함하여 이루어진다.

본 발명은 이격된 장소에 설치된 CCD카메라와, 카메라의 영상을 디스플레이시키는 모니터와, 영상을 녹화 및/또는 재생하는 장치를 가진 컴퓨터시스템을 포함하는 감시카메라 시스템에 있어서, 시스템에 소요되는 동작전력을 공급하는 직류전원장치(30)와, 설치된 장소에서 주변상황에 대한 영상신호를 실시간으로 발생하는 카메라와, 상기 카메라에서 발생되는 영상신호를 증폭하여 컴퓨터시스템에 인가하는 비디오신호증폭기와, 상기 카메라의 영상신호를 상기 비디오신호증폭기에 전송하는 동축케이블에 연결되어, 직류전원을 상기 동축케이블을 통하여 카메라에 공급하고, 영상신호에 대하여 고 임피던스로 동작하고 직류전류에 대하여는 저 임피던스로 동작하는 임피던스 변환기를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 임피던스 변환기는 직류전원을 공급하는 전원측에서는 저 임피던스로 작용하지만, 직류정원을 받는 직류부하 측에서 보면 전원측이 고 임피던스로 작용하게 되므로, 부하 측 신호의 주파수 특성 변화를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 임피던스 변환기는 고주파 신호와 직류전원을 중첩하여 전송하여도 상호 간섭을 적게 받을 수 있어서 고주파 신호가 간섭할 수 있는, 예로서 감시카메라 시스템 같은 시스템에 사용하면, 회로를 단순화시킬 수 있는 유익이 있다.

본 발명을 이용하면 CCTV카메라 시스템에 사용하면 설치 및 시공 시 전원선 공사를 할 필요가 없고, 원거리 전송이 가능하여 카메라 영상신호를 원거리 전송할 필요가 있을 때 영상신호선만 설치하면 되므로, 공사기간 단축, 공사원가 절감할 수 있다.

본 발명을 이용하면 영상신호의 열화를 줄일 수 있으므로 수신 화질이 좋아진다.

도 1 및 2는 종래의 감시카메라 시스템 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 임피던스 변환기 회로도이고,
도 4는 본 발명의 임피던스 변환기를 사용한 감시카메라 시스템의 일부를 보인 블록도이다.

이하에서 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시 예를 설명한다.

도 3은 본 발명의 임피던스 변환회로의 회로도이다.

이 임피던스 변환회로는 직류 전원 장치의 출력측에 연결되어 영상신호와 같은 고주파 신호에 대하여 출력 임피던스를 크게 하는 회로이다.

직류 전원 장치의 출력 측에 연결되는 임피던스 변환회로의 입력단자(10)에서 안정저항 R2를 거처 바이폴라트랜지스터 Q1의 에미터가 연결되고, 트랜지스터 Q1의 베이스는 트랜지스터가 항상 온 상태가 되도록 베이스가 바이어스되는데, 임피던스 변환회로의 입력단자(10)와 콜렉터 사이에 직렬로 연결된 2개의 바이어스 저항 제1저항 R3 및 제2저항 R4의 접점에 베이스가 연결된다. 제1저항 양단에는 전해콘덴서 C2의 + 극이 연결되고 그 - 극은 C1의 + 극에 연결되는데, C1의 - 극은 접지된다. 이 캐패시터는 회로 동작을 원할하게 하기 위한 것이다. Q1의 콜렉터는 코일 L1과 저항R5의 병렬회로를 거처 임피던스 변환회로의 출력단자(20)에 연결된다. 이 회로에서 R1은 전원장치의 내부저항을 포함하는 안정저항을 나타내고, R6는 부하저항 즉 동축케이블의 선로저항과 카메라에서 부하로 작용하는 저항을 나타낸다.

이렇게 연결된 본 발명의 임피던스변환기 동작은 다음과 같다.

트랜지스터 Q1의 베이스는 정격전류가 흐를 때는 바이어스 저항 R3와 R4에 의하여 에미터 전압보다 0.7V 낮게 유지된다. 그러므로 트랜지스터 Q1은 항상 온 상태로 유지된다. 과도한 전류가 트랜지스터 Q1에 흐르면 안정저항 R2의 전압강하가 커져서 베이스 바이어스 전압이 작아지므로 전류가 감소하게 되어 안정되게 동작한다.

순방향 부하전류인 메인 직류전류는 입력 R1-> R2-> L1-> R6으로 흐르고 여기에 바이어스 전류가 R3와 R4를 통하여 약간 흐르는데, 전원장치의 안정저항 R1과 부하저항 R6를 포함하는 저항값 즉 순방향 저항값은 작다.

그러나 L1은 코일로서 고주파수에 대하여는 높은 임피던스를 가지므로, 이 임피던스 변환기를 통과하려는 고주파에 대한 저항값은 매우 크게 된다. 저항 R5는 코일 L1의 고주파 대역을 조정하기 위하여 사용하는 댐핑저항이다.

그래서 이 임피던스 변환기의 직류 순방향 전류에 대하여는 저 임피던스로 작용하고 역방향 직류전류는 매우 커서 그 흐름이 차단된다.

고주파 전류에 대하여는 베이스 접지된 트랜지스터와 코일 L1에 의하여 순방향이나 역방향이나 모두 고 임피던스를 나타내므로 고주파전류가 거의 차단된다.

따라서 동축케이블과 같이 고주파신호를 사용하는 케이블에 직류전류를 공급하는 경우 고주파신호는 절연한 것과 같이 되고 직류 전원 전류는 아주 작은 저항으로 통과시키는 역할을 한다.

이와 같은 본 발명의 임피던스 변환기를 영상신호를 생성하는 감사카메라에 사용하는 실시 예를 보인 것이 도 4이다.

감시카메라 시스템의 직류 전원을 동축케이블을 통하여 이격된 위치에 설치된 감시카메라에 직류 전원을 공급하도록 도 4에서 보인 바와 같은 시스템이 구성된다.

이 시스템의 구성은 전원장치(30)에서 직류전원선(32)를 통하여 임피던스변환기(40) 및 비디오앰프(50)에 직류전원을 공급하고, 카메라(60)와 비디오앰프(50)을 연결하는 영상신호선인 동축케이블(42)에는 임피던스변환기(40)을 통하여 직류전원을 연결한다.

이 시스템의 동력은 직류 전원장치(30)에서 동작용 전력을 공급하는데, 즉 임피던스 변환기, 비디오앰프, 및 도시하지 않은 기타 기기들에도 전원을 공급한다.

비디오 카메라는 동축케이블을 통하여 임피던스 변환기로부터 직류전원을 직접 받아서 카메라를 동작시키고, 영상을 촬상하고 그 영상신호를 동축케이블에 실어서 비디오앰프(50)에 전송한다. 영상신호는 동축케이블에 직접연결되는 것이 아니고 고주파 커플링 수단으로 연결된다. 즉 캐패시터 커플링이나 트랜스포머 커플링을 사용하면 된다.

이때 동축케이블에 임피던스 변환기가 연결되어 직류전원이 카메라에 연결이 되어 있지만, 임피던스 변환기는 고 임피던스로 작용하기 때문에 영상신호의 왜곡이 거의 없어진다. 왜냐하면 고주파신호인 영상신호는 임피던스 변환기에 의하여 차단되어 직류전원 회로 내부로 흐를 수가 없으므로 감쇠와 왜곡이 크게 줄어 지게 된다.

카메라에 연결되는 전선은 동축케이블 하나이면 충분하므로 카메라의 설치가 쉬워지고 원거리라고 하여도 자재비 및 인건비가 절약된다.

10, 20: 임피던스 변환기의 입력단자 및 출력단자
30: 전원장치 32: 전원 공급선
40: 임피던스 변환기 42 동축케이블 전원공급선
50: 비디오 앰프 56: 동축케이블(영상신호선)
60: 감시카메라

Claims (3)

1. 직류 전원 장치의 출력 측에 연결되어 영상신호에 대한 출력 임피던스를 크게 하는 임피던스변환기로서,
   직류 전원 장치의 출력에 연결되는 임피던스변환기의 입력단자(10)에 에미터가 연결되고 항상 온 상태가 되도록 바이어스가 인가되는 베이스 접지된 트랜지스터와.
   상기 트랜지스터의 베이스는, 상기 입력단자와 콜렉터 사이에 직렬로 연결된 2개의 제1 및 제2저항과의 접속점에 연결되고,
   상기 입력단자(10)와 베이스 사이에 연결된 콘덴서와,
   상기 트랜지스터의 콜렉터에 연결된 코일과 저항의 병렬회로를 포함하여 이루어지고
   상기 입력단자(10)로부터 베이스 접지 트랜지스터와 코일을 통하여 주 전류통로가 형성되도록 한 전원공급 장치의 임피던스 변환기.
2. 삭제
3. 이격된 장소에 설치된 CCD카메라와, 카메라의 영상을 디스플레이시키는 모니터와, 영상을 녹화 및/또는 재생하는 장치를 가진 컴퓨터시스템을 포함하는 감시카메라 시스템에 있어서,
   시스템에 소요되는 동작전력을 공급하는 직류전원장치(30)와,
   설치된 장소에서 주변상황에 대한 영상신호를 실시간으로 발생하는 카메라와,
   상기 카메라에서 발생되는 영상신호를 증폭하여 컴퓨터시스템에 인가하는 비디오신호증폭기와,
   상기 카메라의 영상신호를 상기 비디오신호증폭기에 전송하는 동축케이블에 연결되어, 직류전원을 상기 동축케이블을 통하여 카메라에 공급하고, 영상신호에 대하여 고 임피던스로 동작하고 직류전류에 대하여는 저 임피던스로 동작하는 임피던스 변환기를 포함하고,
   상기 임피던스 변환기는:
   상기 직류 전원 장치의 출력에 연결되는 임피던스변환기의 입력단자(10)에 에미터가 연결되고, 항상 온,상태가 되도록 바이어스가 인가되는 베이스 접지된 트랜지스터와.
   상기 입력단자와 콜렉터 사이에 직렬로 연결된 2개의 제1 및 제2저항과, 이 제1저항과 제2저항의 연결점에 상기 트랜지스터의 베이가 접속되고,
   상기 임피던스변환기의 입력단자(10)와 베이스 사이에 연결된 콘덴서와,
   상기 트랜지스터의 콜렉터에 연결된 코일과 저항의 병렬회로를 포함하여 이루어지고
   상기 입력단자(10)로부터 베이스 접지 트랜지스터와 코일을 통하여 주 전류통로가 형성되도록 한 것이 특징인 감시카메라 시스템.

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