KR101510234B1 - Usb 커넥터 조립체 - Google Patents

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이금영
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Abstract

USB 커넥터 조립체가 개시된다. 개시된 USB 커넥터 조립체는, 케이스와; 상기 케이스에 하나 이상 삽입 설치된 단자 핀과; 상기 단자 핀 중 기기간 연결시 일측 기기에 전원을 공급하는 파워 단자 핀과; 상기 파워 단자 핀에 접촉 가능하게 설치되어 상기 파워 단자 핀에 일정 온도 이상이 되면, 전원 공급을 차단하는 퓨즈;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

Description

USB 커넥터 조립체{USB CONNECTOR ASSEMBLY}
본 발명은 USB 커넥터 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 USB 케이블 장치 사용 중에 USB 케이블 장치 연결되는 기기 내의 회로를 안전하게 보호할 수 있도록 개선된 USB 커넥터 조립체에 관한 것이다.
일반적으로 메모리 또는 이동식 저장소를 사용하는 디지털 카메라, 디지털 캠코더, MP3 플레이어, 하드디스크 드라이브, 모바일 단말 등 다양한 종류의 통신장치, 멀티미디어 지원 장치 등은 고속의 데이터를 필요로 하는 디지털 기기들로 컴퓨터를 이용하여 데이터를 편집 또는 추출하여 정리할 수 있고, 컴퓨터 환경에서 제공하는 포트의 확장과 고속 데이터 전송에 유리한 USB 인터페이스를 대부분 채택하여 사용하고 있다.
USB(Universal Serial Bus, 범용 직렬 버스)는 새로운 주변 기기 접속 인터페이스 규격으로, 규격이 다른 마우스, 프린터, 모뎀, 스피커 등을 비롯한 주변 기기 등을 개인용 컴퓨터(PC)에 접속하기 위한 인터페이스의 공동화를 목적으로 하며, 주변 기기 등을 PC와 연결할 때, 소프트웨어나 하드웨어를 별도로 설정할 필요 없이 모든 주변 기기를 동일한 접속기로 접속하기 때문에 포트의 수를 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 설치가 간편하고 PC의 소형화가 가능하게 되는 장점이 있다.
도 1은 USB 케이블 장치의 일 예를 나타내 보인 사시도이다.
도 1을 참조하면, USB 케이블 장치는, 충전 전류를 공급받는 휴대용 기기(portable device, 예컨대, 휴대폰)에 구비된 USB 단자와 연결되는 제1 커넥터 조립체(10)와, 충전 전류를 제공하는 전력원 기기(power source device, 예컨대, PC 또는 충전 배터리)에 구비된 USB 단자와 연결되는 제2 커넥터 조립체(20)를 포함하여 구성된다.
그리고 상기 제1 커넥터 조립체(10)에는 충전 전류를 공급받기 위한 휴대폰과 같은 기기에 구비된 USB 단자와 접속되는 제1 커넥터(11)가 구비되고, 상기 제2 커넥터 조립체(20)에는 컴퓨터 또는 충전기와 같은 기기에 구비된 USB 단자와 접속되는 제2 커넥터(21)가 구비된다.
또한 상기 제1 커넥터 조립체(10)와 제2 커넥터 조립체(20)는 연결선(30)으로 연결된다.
그리고 상기 제1 커넥터 조립체(10)에는 충전 상태를 표시하는 충전 상태 확인용 LED 램프(15)가 구비될 수 있다.
또한 상기한 USB 케이블 장치를 이용하여 USB 케이블 장치간 연결된 기기끼리 데이터를 전송하는 작업을 수행할 수 있다.
한편, 전력원인 PC(또는 충전용 배터리)와 휴대폰과 같은 휴대용 기기를 상기한 USB 케이블 장치를 연결하여 전원이 공급되는 경우, 전류 과부하가 일어날 수 있다.
일 예로, 상기한 USB 케이블 장치의 제1 커넥터 조립체(10)의 제1 커넥터(11)의 핀들의 조립 상태 불량으로 상기 핀들이 단락이 되면, 과부하 상태를 유발할 수 있는데, 이 경우 휴대용 기기, PC 또는 연결선(30)이 손상될 수 있다.
다른 한편으로, PC의 USB 파트와 휴대용 기기의 USB 파트가 상기한 USB 케이블 장치를 통해 접속이 되면, USB 케이블 장치의 USB 전원라인은 PC의 USB 파트로부터 DC +5V를 입력받아 이를 휴대용 기기의 USB 파트로 공급한다.
그러면, 휴대용 기기의 USB 파트에서는 DC +5V가 인가되면, USB 케이블 장치가 접속된 것으로 인식하여 USB 통신모드로 전환한다.
그리고 USB 통신모드에서 PC의 USB 파트와 휴대용 기기의 USB 파트는 USB 데이터 라인(+,-)을 통해 통신을 수행한다.
이와 같이 USB 케이블 장치를 통해 통신을 수행하는 시스템에서 만약 USB 케이블 장치 내부의 전원라인이 쇼트(short)되거나, USB 전원 공급단의 과부하로 인해 정격전류 이상의 과전류가 발생하면, USB 케이블 장치를 통해 전원을 공급받는 휴대용 기기의 USB IC는 과전류 유입으로 인해 파손될 수 있다.
한편, 후술하는 본 발명의 선행문헌으로는, 대한민국 공개특허공보 제2007-0016201호(2007. 02. 07. 공개)에 개시된 '과전류 보호회로'가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, USB 케이블 장치 사용 중 과전류가 발생하면 전원 공급을 차단하여, USB 케이블 장치에 연결된 기기의 파손이 방지되도록 한 USB 커넥터 조립체를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 USB 커넥터 조립체는, 케이스와; 상기 케이스에 하나 이상 삽입 설치된 단자 핀과; 상기 단자 핀 중 기기간 연결시 일측 기기에 전원을 공급하는 파워 단자 핀과; 상기 파워 단자 핀에 접촉 가능하게 설치되어 상기 파워 단자 핀에 일정 온도 이상이 되면, 전원 공급을 차단하는 퓨즈;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 파워 단자 핀은, 상기 케이스의 전방에 삽입 설치된 전방 파워 단자 핀과; 상기 케이스의 후방에 삽입 설치된 후방 파워 단자 핀;을 포함하되, 상기 퓨즈에 의해, 상기 전방 파워 단자 핀과 상기 후방 파워 단자 핀이 전기적으로 연결된다.
본 발명의 실시예에 따르면, USB 케이블 장치 사용 중에 과전류가 흘러 USB 커넥터 조립체 내의 파워 단자 핀이 일정 온도 이상으로 상승되면, 파워 단자 핀에 설치된 퓨즈가 전원 공급을 일시적으로 차단한다.
따라서, USB 케이블 장치의 연결선은 물론이고, USB 케이블 장치에 연결된 기기들 내의 회로를 안전하게 보호할 수 있고, USB 케이블 장치의 신뢰성을 제고할 수 있다.
도 1은 일반적인 USB 케이블 장치의 구성을 나타내 보인 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 USB 커넥터 조립체의 외관 구성을 나타낸 사시도.
도 3은 도 2의 USB 커넥터 조립체를 전방에서 본 사시도.
도 4는 도 2 및 도 3의 단자 핀, 퓨즈 및 후크 핀을 나타내 보인 부분 분해 사시도.
도 5는 도 4의 파워 단자 핀과 퓨즈를 타방에서 본 분해 사시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2에는 본 발명에 따른 USB 커넥터 조립체의 외관 구성을 나타낸 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 USB 커넥터 조립체를 전방에서 본 사시도가 도시되어 있으며, 도 4에는 도 2 및 도 3의 단자 핀, 퓨즈 및 후크 핀을 나타내 보인 부분 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 USB 커넥터 조립체(100)는, 케이스(100a)와, 이 케이스(100a)에 삽입 설치된 다수의 단자 핀(130,152,153,154)과, 이 단자 핀(130,152,153,154) 중 USB 케이블 장치를 통해 기기간 연결시 일측 기기(전력원 기기, 예컨대, PC와 연결된 휴대용 기기 예컨대, 휴대폰)에 전원을 공급하는 파워 단자 핀(130)에 접촉 가능하게 설치되어 파워 단자 핀(130)이 설정 온도 이상으로 상승하면, 전원 공급이 차단되게 하는 퓨즈(160)를 포함하여 구성된다.
그리고 상기 단자 핀(130,152,153,154)은, 그라운드(GND) 단자 핀(152), 데이터(DATA-) 단자 핀(153), 데이터(DATA+) 단자 핀(154), 그리고 파워(POWER) 단자 핀(130)이 순차적으로 케이스(100a)에 설치된다.
또한 상기 단자 핀(130,152,153,154)의 좌우 바깥으로 후크 핀(151,156)이 각각 케이스(100a)에 설치된다.
그리고 상기 파워 단자 핀(130)은, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 케이스(100a)의 전방에 설치된 전방 파워 단자 핀(130b)과, 케이스(100a)의 후방에 설치된 후방 파워 단자 핀(130a)을 포함하여 구성된다.
또한 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 파워 단자 핀(130)의 후방 파워 단자 핀(130a)과 전방 파워 단자 핀(130b)에는 퓨즈(160)를 고정하는 고정부가 각각 형성된다.
상기한 고정부는, 퓨즈(160)를 후방 파워 단자 핀(130a)과 전방 파워 단자 핀(130b)에 고정하기 위해 후방 파워 단자 핀(130a)의 전단부 및 전방 파워 단자 핀(130b)의 후단부를 각각 동일 방향으로 벤딩한 벤딩부(133,134)와, 이 벤딩부(133,134)의 형성에 따라 나란하게 형성된 안착부(131,132)를 포함하여 구성된다.
이와 같이 형성된 벤딩부(133,134)와 안착부(131,132)에 퓨즈(160)가 고정 설치된다.
그리고 상기 파워 단자 핀(130)의 후방 파워 단자 핀(130a)과 전방 파워 단자 핀(130b)에는 퓨즈(160)가 상기한 고정부에 밀착되며 설치되도록 퓨즈(160)가 설치된 쪽으로 돌출 형성된 밀착부(135,136)가 각각 형성된다.
이러한 밀착부(135,136)는, 후방 파워 단자 핀(130a)과 전방 파워 단자 핀(130b)의 안착부(131,132)의 중앙 일부를 퓨즈(160) 쪽으로 프레스 성형(예를 들어, 엠보싱 성형)하여 안착부(131,132)의 중앙 일부가 퓨즈(160) 쪽으로 돌출되게 함으로써, 형성된다.
따라서 상기 후방 파워 단자 핀(130a)과 전방 파워 단자 핀(130b)으로 분리되어 구성된 파워 단자 핀(130)과 퓨즈(160)와의 전기적 연결이 가능하게 된다.
또한 상기 케이스(100a)는 플라스틱 수지(resin)가 이용되어 사출 성형된 것으로, 후방 몸체부(110)와 전방 몸체부(120)를 포함하여 구성된다.
이 중 상기 후방 몸체부(110)는 케이스(100a)에 삽입 설치된 단자 핀(130,152,153,154) 및 후크 핀(151,156)의 후단부가 노출되게 성형된 후방 노출부(112)와, 단자 핀(130,152,153,154) 및 후크 핀(151,156)이 노출되지 않도록 성형된 후방 커버부(111)가 각각 구비된다.
그리고 상기 전방 몸체부(120)는 단자 핀(130,152,153,154) 및 후크 핀(151,156)의 전단부가 노출되게 성형된 전방 노출부(122)와, 단자 핀(130,152,153,154)이 노출되지 않도록 성형된 전방 커버부(121)가 각각 구비된다.
또한 상기 케이스(100a)에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 단자 핀(130,152,153,154) 및 후크 핀(151,156)이 삽입 설치될 수 있도록 후방 몸체부(110)와 전방 몸체부(120)에 삽입홈(141a~146a)과 고정홈(141b~146b)이 연통 형성된다.
그리고 상기 삽입홈(141a~146a)과 고정홈(141b~146b) 사이의 후방 커버부(111) 및 전방 커버부(121)에 의해 삽입홀(141c~146c)이 형성된다.
따라서 상기 단자 핀(130,152,153,154) 및 후크 핀(151,156)은 삽입홈(141a~146a)을 통해 삽입되어, 삽입홀(141c~146c)을 통과하고, 고정홈(141b~146b)에 고정 설치되게 된다.
또한 상기한 단자 핀(130,152,153,154)의 좌우 바깥으로 후크 핀(151,156)이 각각 구성되는데, 이 단자 핀(130,152,153,154) 및 후크 핀(151,156)에는 케이스의 삽입홈을 통해 단자 핀(130,152,153,154) 및 후크 핀(151,156)이 삽입 설치시, 설치 위치를 한정하기 위한 걸림부(137,151b,154b,156b)가 각각 형성된다.
그리고 상기 퓨즈(160)는 예컨대, USB 케이블 장치를 통해 기기간 연결시 파워 단자 핀(130)의 온도가 일정 온도(예컨대, 85℃) 이상이 되면, 결정화된 PE(Amorphous PE)가 팽창하고, 팽창된 PE가 PE 내의 도전제 체인(chain)의 연결을 끊어서 전류의 흐름을 차단하는 PTC 리셋 퓨즈(Positive Temperature Coefficient resettable fuse)이다.
한편, 일반적으로 퓨즈는 과전류 등의 오동작 상태가 되면 오픈이 되어 기기 및 사고를 예방하지만, 한 번 오픈이 되면 재생이 불가능하여 새로운 퓨즈로 교체하여야 한다.
하지만, 본 발명에 적용된 PTC 리셋 퓨즈(160)는 상기 파워 단자 핀(130)이 일정 온도 이상이 되면, 저항치가 급상승하여 기기를 보호하게 되며, 온도가 정상 범위로 돌아왔을 때는 다시 정상 동작을 할 수 있다. 즉, 리셋(reset) 가능하다.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 USB 커넥터 조립체의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도면을 다시 참조하면, 케이스(100a)와, 이 케이스(100a)에 삽입 설치되는 단자 핀(130,152,153,154)과 후크 핀(151,156)을 준비한다.
이어서, 준비한 케이스(100a)에 단자 핀(130,152,153,154) 및 후크 핀(151,156)을 삽입 고정하는 조립을 하면, 도 2 및 3과 같이 본 발명에 따른 USB 커넥터 조립체(100)가 완성된다.
이와 같은 조립은 예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-0946292호(2010년03월02일 등록)에 개시되어 있는 '단자 커팅 삽입기'와 같은 핀 삽입장치에 의해 조립될 수 있다.
특히, 상기 파워 단자 핀(130)의 경우, 전방 파워 단자 핀(130b)을 먼저 삽입홈(145a)을 통해 삽입하여 고정홈(145b)에 고정하며, 그런 후, 상기 퓨즈(160)를 상기 전방 파워 단자 핀(130b)의 벤딩부(133,134) 및 안착부(131,132)에 안착되게 삽입한다.
하지만, 전방 파워 단자 핀(130b), 퓨즈(160) 및 후방 파워 단자 핀(130a)을 일체로 하여 한번에 케이스(100a)에 삽입 설치할 수도 있다.
따라서, 퓨즈(160)와 파워 단자 핀(130)은 안정되게 안착 및 접촉되며, 케이스(100a)에 삽입 설치된다.
이렇게 조립이 완료된 USB 커넥터 조립체(100)가 도 1에 도시된 USB 케이블 장치에 적용되어, 예를 들어, PC와 휴대용 기기간 연결되어 PC로부터 전원을 휴대용 기기에 공급할 수 있고, 기기간 데이터를 송수신할 수 있다.
특히, 전원을 공급하는 중에 과부하(또는 과전류)가 발생되어, 일정 온도(85℃) 이상으로 파워 단자 핀(130)이 과열되면, 상기 퓨즈(160)가 이미 전술한 원리에 의해 전원을 차단한다.
따라서, USB 케이블 장치에 의해 기기가 서로 연결되어 충전 또는 전원을 공급하는 중에 과전류가 흘러도 기기 내의 회로와 USB 케이블 장치를 안전하게 보호할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100. USB 커넥터 조립체
100a. 케이스
130. 파워 단자 핀
130a. 후방 파워 단자 핀
130b. 전방 파워 단자 핀
131,132. 안착부
133,134. 벤딩부
131,136. 후크 핀
160. 퓨즈

Claims (6)

  1. 케이스(100a)와;
    상기 케이스(100a)에 삽입 설치된 다수의 단자 핀(130,152,153,154)과;
    상기 단자 핀(130,152,153,154) 중 기기간 연결시 일측 기기에 전원을 공급하는 파워 단자 핀(130)과;
    상기 파워 단자 핀(130)에 접촉 가능하게 설치되어 상기 파워 단자 핀(130)에 일정 온도 이상이 되면, 전원 공급을 차단하는 퓨즈(160);를 포함하되,
    상기 파워 단자 핀(130)은,
    상기 케이스(100a)의 전방에 삽입 설치된 전방 파워 단자 핀(130b)과;
    상기 케이스(100a)의 후방에 삽입 설치된 후방 파워 단자 핀(130a);을 포함하되,
    상기 퓨즈(160)에 의해, 상기 전방 파워 단자 핀(130b)과 상기 후방 파워 단자 핀(130a)이 전기적으로 연결되고,
    또한, 상기 전방 파워 단자 핀(130b)과 상기 후방 파워 단자 핀(130a)에는 상기 퓨즈(160)를 고정하는 고정부가 형성되되,
    상기 고정부는, 상기 퓨즈(160)를 상기 후방 파워 단자 핀(130a)과 상기 전방 파워 단자 핀(130b)에 고정하기 위해 상기 후방 파워 단자 핀(130a)의 전단부 및 상기 전방 파워 단자 핀(130b)의 후단부를 각각 동일 방향으로 벤딩한 벤딩부(133,134)와, 상기 벤딩부(133,134)의 형성에 따라 나란하게 형성된 안착부(131,132)를 포함하여 되며,
    그리고, 상기 퓨즈(160)는 PTC 리셋 퓨즈인 것을 특징으로 하는 USB 커넥터 조립체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전방 파워 단자 핀(130b)과 상기 후방 파워 단자 핀(130a)이 상기 퓨즈(160)에 밀착되도록, 상기 고정부에는 상기 퓨즈(160)가 설치된 쪽으로 돌출된 밀착부(135,136)가 형성된 것을 특징으로 하는 USB 커넥터 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 케이스(100a)에는 상기 단자 핀(130,152,153,154)이 삽입 고정될 수 있도록 삽입홈(141a~146a), 삽입홀(141c~146c) 및 고정홈(141b~143b)이 연통 형성된 것을 특징으로 하는 USB 커넥터 조립체.
  6. 삭제
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