KR102029332B1 - 기판장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인쇄회로기판, 상기 인쇄회로기판의 일면에 배치되는 제 1 접지배선, 상기 인쇄회로기판의 다른 일면에 배치되는 제 2 접지배선, 및 상기 제 1 접지배선과 상기 제 2 접지배선 사이의 중첩영역에 배치되고, 상기 인쇄회로기판을 관통하는 볼트와, 상기 제 2 접지배선에 접촉하며 상기 볼트의 나사부에 결합되는 너트를 포함하는 스위치모듈을 포함하는 기판장치를 제공한다.

Description

기판장치{BOARD APPARATUS}
본 발명은 인쇄회로기판을 포함하는 기판장치에 관한 것이다.
인쇄회로기판은 각종 능동소자 또는 각종 수동소자를 실장하고, 소정의 기능을 위한 회로를 구현하도록 마련된다. 그리고, 인쇄회로기판은 각 회로의 전기적 안전성 및 노이즈 방출을 위한 접지전원을 포함한다. 접지전원의 절연성이 확보되지 않는 경우, 즉 접지환경이 열악한 경우, 인쇄회로기판을 포함하는 기판장치의 안전성 및 신뢰도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
일 예로, 모터구동장치의 인쇄회로기판에는 EMC(Electromagnetic Compatibility)가 모터로 유입되는 것을 최소화하기 위한 EMC필터부 및 모터에 3상 교류신호를 공급하는 인버터부가 배치될 수 있다.
여기서, EMC필터부 및 인버터부 각각은 전기적 안전성을 위하여 접지전원(GND)에 연결된다.
통상의 접지전원(GND)은 전기적 연결을 차단하는 절연부재이므로, EMC필터부의 접지배선과 인버터부의 접지배선이 접지전원(GND)을 통해 전기적으로 연결되는지 여부는 고려될 필요가 없다.
그러나, 모터구동장치가 설치된 장소의 접지환경이 열악한 경우, EMC필터부의 접지배선과 인버터부의 접지배선이 접지전원(GND)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, EMC필터부의 접지배선에서 방출된 EMC 및 인버터부의 접지배선에서 방출된 전도 노이즈(conduction noise)가 EMC필터부 또는 인버터부로 유입될 수 있으므로, 장치의 안전성 및 신뢰도가 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 모터구동장치는 접지환경에 따라 EMC필터부의 접지배선과 인버터부의 접지배선 간의 연결을 차단하기 위한 스위치를 포함할 필요가 있다.
본 발명은 접지환경에 따라 접지배선 간의 연결을 차단하기 위한 스위치를 포함하는 기판장치를 제공한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 예시는 인쇄회로기판, 상기 인쇄회로기판의 일면에 배치되는 제 1 접지배선, 상기 인쇄회로기판의 다른 일면에 배치되는 제 2 접지배선, 및 상기 제 1 접지배선과 상기 제 2 접지배선 사이의 중첩영역에 배치되고, 상기 인쇄회로기판을 관통하는 볼트와, 상기 제 2 접지배선에 접촉하며 상기 볼트의 나사부에 결합되는 너트를 포함하는 스위치모듈을 포함하는 기판장치를 제공한다.
상기 볼트 및 상기 너트 각각은 도전성 재료로 이루어지고, 상기 스위치모듈은 상기 볼트의 머리부와 상기 제 1 접지배선 사이에 배치되고, 상기 볼트와 상기 제 1 접지배선 사이를 절연시키는 절연층 부재를 더 포함한다.
여기서, 상기 스위치모듈이 상기 절연층 부재를 포함하면 상기 스위치모듈은 상기 제 1 및 제 2 접지배선을 상호 연결하고, 상기 스위치모듈이 상기 절연층 부재를 포함하지 않으면 상기 스위치모듈은 상기 제 1 및 제 2 접지배선 간의 연결을 차단한다.
더불어, 상기 기판장치는 상기 기판의 다른 일면에 대향하는 히트싱크를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 너트는 히트싱크에 고정된 상태에서 상기 볼트의 나사부에 결합된다.
전술한 바와 같은 기판장치는 제 1 및 제 2 접지배선 사이의 중첩영역에 배치되는 스위치모듈을 포함한다. 스위치모듈은 기판을 관통하는 볼트와 볼트에 결합되는 너트를 포함한다. 그리고, 스위치모듈은 볼트와 제 1 접지배선 사이에 배치되는 절연층 부재를 더 포함할 수 있다.
이러한 스위치모듈은 절연층 부재의 포함 여부에 따라, 제 1 및 제 2 접지배선 사이의 연결을 선택적으로 차단할 수 있다.
따라서, 설치된 장소의 접지환경에 따라 스위치모듈을 통해 제 1 및 제 2 접지배선 사이의 연결을 선택적으로 차단시키기가 용이해지므로, 기판장치의 신뢰도 및 안전성이 향상될 수 있다.
또한, 스위치모듈의 볼트와 너트 간의 나사 결합을 통해 히트싱크가 인쇄회로기판에 고정될 수 있으므로, 히트싱크를 고정시키기 위한 별도의 부재가 제거될 수 있다.
따라서, 기판장치의 간소화 및 경량화에 유리해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터구동장치에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 인쇄회로기판의 등가회로에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 I-I'에 대한 일 예시이다.
도 5는 도 1의 I-I'에 대한 다른 일 예시이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 기판장치에 대해 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 이하의 설명에서는 기판장치 중 모터구동장치를 일 예로 들어서 본 발명의 일 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터구동장치에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1의 인쇄회로기판의 등가회로에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다. 도 3 및 도 4는 도 1의 I-I'에 대한 일 예시이다. 도 5는 도 1의 I-I'에 대한 다른 일 예시이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 모터구동장치(100)는 인쇄회로기판(101)과 입출력윈도우(102) 및 이들을 수납하는 케이스(103)를 포함한다.
도 1에 상세히 도시되지 않았으나, 입출력윈도우(102)는 모터에 대한 사용자의 지령이 입력되는 버튼들과, 모터의 구동상태를 표시하는 상태표시창을 포함할 수 있다.
모터구동장치(100)는 인쇄회로기판(101)에 배치되는 EMC필터부(110), 인버터부(120), EMC필터부(110)에 대응하는 제 1 접지배선(111), 인버터부(120)에 대응하는 제 2, 제 3 및 제 4 접지배선(121, 122, 123), 및 제 1 접지배선(111)과 제 2 접지배선(121) 사이를 선택적으로 연결하는 스위치모듈(130)를 더 포함한다.
그리고, 모터구동장치(100)는 인쇄회로기판(101)에 배치되고, 입출력윈도우(102)를 통해 입력된 사용자의 지령에 기초하여 인버터부(120)의 구동을 제어하는 인버터구동부(140)를 더 포함할 수 있다. 예시적으로 인버터구동부(140)는 인버터부(120)의 각 스위치를 ON-OFF 구동하기 위한 PWM제어신호를 공급할 수 있다.
또한, 모터구동장치(100)는 인쇄회로기판(101)에 배치되는 패드부(150)를 더 포함할 수 있다.
패드부(150)는 EMC필터부(110)에 대응하는 제 1 접지배선(111)에 연결된 제 1 접지패드(151) 및 인버터부(120)에 대응하는 제 4 접지배선(123)에 연결된 제 2 접지패드(152)를 포함한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터구동장치(100)는 EMC필터부(110), 인버터부(120) 및 인버터구동부(140)를 포함한다.
그리고, 모터구동장치(100)는 EMC필터부(110)와 인버터부(120) 사이에 연결되는 다이오드 정류부(DR; Diode Rectifier), 초기차징네트워크부(ICN; Initial Charging Network) 및 직류커패시터(CDC)를 더 포함할 수 있다. 또한, 모터구동장치(100)는 직류커패시터(CDC)에 연결되는 전원부(SMPS)를 더 포함할 수 있다.
모터구동장치(100)는 교류전력이 입력되는 입력단(IN)과 EMC필터부(110) 사이에 배치되고, 각 상에 대응하는 전자 접촉기(MC; Magnet Contact)를 더 포함할 수 있다.
EMC필터부(110)는 교류전력에서 EMC를 필터링하여 EMC를 접지(GND)로 배출하고, 필터링된 교류전원을 출력한다.
이러한 EMC필터부(110)는 제 1 접지배선(111)을 통해 제 1 접지패드(151)에 연결됨으로써, 제 1 접지전원(GND1)에 연결된다.
다이오드 정류부(DR)는 EMC필터부(110)에 의해 필터링된 교류전원을 정류한다.
초기차징네트워크부(ICN)는 상호 병렬로 연결된 차징저항(CRRe) 및 릴레이(Relay)를 포함한다.
릴레이(Relay)가 턴온하면, 다이오드 정류부(DR)의 출력에 의해 직류커패시터(CDC)가 충전된다.
전원부(SMPS)는 적어도 하나의 스위칭 레귤레이터를 포함한다. 이러한 직류전원(SMPS)은 스위칭 레귤레이터의 1차측에 연결된 직류커패시터(CDC)에 충전된 전압을 변환하여 스위칭 레귤레이터의 2차측에 연결된 부하에 소정 레벨의 직류전압을 공급한다. 즉, 전원부(SMPS)는 인버터구동부(140) 등을 구동하기 위한 직류전압을 공급한다. 예시적으로, 전원부(SMPS)는 3.3V, 5V, 7V, 15V 및 24V 중 적어도 하나를 공급할 수 있다.
인버터부(120)는 3상 브릿지 연결 구조의 스위치들을 포함한다. 이러한 인버터부(120)는 직류커패시터(CDC)에 충전된 전압에 기초하여 3상 교류신호를 생성하고, 3상 교류신호를 출력단(OUT)을 통해 모터(미도시)에 공급한다.
이때, 인버터부(120)의 스위치들은 인버터구동부(140)의 PWM제어신호에 기초하여 턴온-턴오프 구동한다.
더불어, 인버터부(120)는 3상 교류신호의 생성 시에 발생된 전도 노이즈(conduction noise)를 방출할 필요가 있다. 이에, 인버터부(120)는 제 2, 제 3 및 제 4 접지배선(도 1의 121, 122, 123)을 통해 제 2 접지패드(152)에 연결됨으로써, 제 2 접지전원(GND2)에 연결된다.
스위치모듈(130)은 EMC필터부(110)에 연결된 제 1 접지전원(GND1)과, 인버터부(120)에 연결된 제 2 접지전원(GND2) 간의 연결을 선택적으로 차단하기 위한 것이다.
즉, 모터구동장치(100)가 접지환경이 열악한 장소에 설치된 경우, 제 1 및 제 2 접지전원(GND1, GND2)을 통해 EMC필터부(110) 및 인버터부(120)가 상호 연결될 수 있다. 그로 인해, EMC 및 전도 노이즈가 접지전원(GND)을 통해 적절히 배출되지 못하고, 모터구동장치(100)로 다시 유입될 수 있는 문제점이 있다.
이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터구동장치(100)는 접지환경에 따라 제 1 및 제 2 접지전원(GND1, GND2) 간의 연결을 차단하는 스위치모듈(130)을 포함함으로써, 접지환경이 열악한 장소에서도 오동작을 방지할 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 모터구동장치(100)는 인쇄회로기판(101)의 일면 상에 배치되는 제 1 접지배선(111), 인쇄회로기판(101)의 다른 일면 상에 배치되는 제 2 접지배선(121), 및 제 1 접지배선(111)과 제 2 접지배선(121) 사이의 중첩영역에 배치되는 스위치모듈(130)을 포함한다.
여기서, 제 1 접지배선(111)은 EMC필터부(110)에 연결되고, 제 2 접지배선(121)은 인버터부(120)에 연결될 수 있다. 다만, 이는 단지 예시일 뿐이며, 제 1 접지배선(111)이 인버터부(120)에 연결되고, 제 2 접지배선(121)이 EMC필터부(110)에 연결될 수도 있음은 당연하다.
그리고, 도 1을 참조하면, 모터구동장치(100)는 인쇄회로기판(101)의 일면 상에 배치되는 제 3 및 제 4 접지배선(122, 123)을 더 포함하며, 제 3 및 제 4 접지배선(122, 123)은 각각의 콘택홀(CT)을 통해 인쇄회로기판(101)의 다른 일면에 배치된 제 2 접지배선(121)과 연결된다.
즉, 도 3의 도시와 같이, 제 2 접지배선(121)은 인쇄회로기판(101)의 일면 상에 배치된 제 3 접지배선(122)에 콘택홀(CT)을 통해 연결된다.
스위치모듈(130)은 인쇄회로기판(101)을 관통하는 볼트(131), 제 2 접지배선(121)에 접촉하고 볼트(131)의 나사부(1311)에 결합되는 너트(132), 볼트(131)의 머리부(1312)와 제 1 접지배선(111) 사이에 배치되는 절연층 부재(133), 및 볼트(131)의 나사부(1311)와 인쇄회로기판(101) 사이에 배치되는 절연홀(134)을 포함한다.
볼트(131)의 머리부(1312)는 인쇄회로기판(101)의 일면에 대향하므로, 제 1 접지배선(111)에 접촉될 수 있다.
그러나, 절연층 부재(133)가 볼트(131)의 머리부(1312)와 제 1 접지배선(111) 사이에 배치됨으로써, 볼트(131)의 머리부(1312)와 제 1 접지배선(111) 사이를 절연시킨다. 여기서, 절연층 부재(133)는 절연와셔로 이루어질 수 있다.
그리고, 너트(132)는 인쇄회로기판의 다른 일면에 배치되므로, 제 2 접지배선(121)에 접촉된다.
여기서, 볼트(131) 및 너트(132) 각각은 도전성 재료로 이루어진다.
이에 따라, 너트(132)는 제 2 접지배선(121)에 전기적으로 연결되고, 볼트(131) 또한 너트(132)를 통해 제 2 접지배선(121)에 전기적으로 연결된다.
그러나, 절연층 부재(133) 및 절연홀(134)에 의해, 볼트(131) 및 너트(132)는 제 1 접지배선(111)에 전기적으로 연결되지 않는다.
따라서, 스위치모듈(130)이 절연층 부재(133)를 포함하지 않는 경우, 스위치 모듈(130)은 제 1 및 제 2 접지배선(111, 121) 간의 연결을 차단한다.
반면, 도 4에 도시한 바와 같이, 스위치모듈(130)이 절연층 부재(133)를 포함하는 경우, 볼트(131)의 머리부(1312)는 제 1 접지배선(111)에 접촉한다. 그러므로, 스위치모듈(130)은 제 1 및 제 2 접지배선(111, 121)을 상호 연결한다.
이상과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터구동장치(100)는 EMC필터부(110)와 접지전원(GND1) 사이의 제 1 접지배선(111)과, 인버터부(120)와 접지전원(GND2) 사이의 제 2 접지배선(121)과, 제 1 및 제 2 접지배선(111, 121) 사이의 연결을 선택적으로 차단하는 스위치모듈(130)을 포함한다.
이러한 스위치모듈(130)에 의해, 모터구동장치(100)가 설치된 장소의 접지환경이 열악한 경우에, EMC필터부(110)의 접지전원(GND1)과 인버터부(120)의 접지전원(GND2)을 용이하게 차단시킬 수 있다. 그러므로, EMC필터부(110) 및 인버터부(120)로부터 방출되는 EMC 또는 노이즈가 접지전원(GND1, GND2)을 통해 모터구동장치(100)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
더불어, 스위치모듈(130)이 상호 나사결합되는 볼트(131)와 너트(132)를 포함하고, 볼트(131)와 제 1 접지배선(111) 사이를 절연하도록 볼트(131)와 너트(132) 사이에 끼워지는 절연층 부재(133)를 선택적으로 포함한다. 이로써, 볼트(131)와 너트(132)의 나사결합으로 인해, 스위치모듈(130)이 인쇄회로기판(101)으로부터 용이하게 이탈되는 것이 방지될 수 있다.
즉, 삽입구조로 결합되는 점퍼에 비해, 볼트(131)와 너트(132)의 나사결합이 더 견고하다. 그러므로, 스위치모듈(130)이 절연층 부재(133)를 포함하는지 여부에 관계없이, 스위치모듈(130)은 인쇄회로기판(101)에 안정적으로 고정될 수 있다. 그러므로, 점퍼로 이루어진 스위치를 포함하는 경우에 비해, 장치(100)의 신뢰도 및 안전성이 더욱 향상될 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 스위치모듈(130)이 상호 나사결합되는 볼트(131)와 너트(132)를 포함함에 따라, 스위치모듈(130)을 이용하여 다른 모듈을 인쇄회로기판(101)에 고정시킬 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 모터구동장치(100)는 인쇄회로기판(101) 등에서 발생된 열을 용이하게 방출하기 위한 히트싱크(104)를 더 포함할 수 있다.
이때, 스위치모듈(130)의 너트(132)는 히트싱크(104)에 고정된 상태에서 볼트(131)의 나사부(1311)에 결합된다. 즉, 너트(132)가 히트싱크(104)의 일부로 마련될 수 있다.
이와 같이 하면, 스위치모듈(130)의 볼트(131)와 너트(132)를 통해, 히트싱크(104)가 인쇄회로기판(101)에 고정될 수 있다. 그러므로, 히트싱크(104)를 고정하기 위한 별도의 부재를 제거할 수 있으므로, 장치(100)의 간소화 및 경량화에 유리해질 수 있다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
100: 모터구동장치 101: 인쇄회로기판
110: EMC필터부 120: 인버터부
111: 제 1 접지배선
121, 122, 123: 제 2, 제 3 및 제 4 접지배선
151, 152: 제 1 및 제 2 접지패드
130: 스위치모듈 131: 볼트
132: 너트 133: 절연층 부재
104: 히트싱크

Claims (8)

  1. 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판에 배치되고 EMC를 필터링하는 EMC필터부;
    상기 인쇄회로기판에 배치되고 모터에 3상 교류신호를 공급하는 인버터부;
    상기 인쇄회로기판의 일면에 배치되고 상기 EMC필터부와 제 1 접지전원 사이를 연결하는 제 1 접지배선;
    상기 인쇄회로기판의 다른 일면에 배치되고 상기 인버터부와 제 2 접지전원 사이를 연결하는 제 2 접지배선; 및
    상기 제 1 접지배선과 상기 제 2 접지배선 사이의 연결을 선택적으로 차단하는 스위치모듈을 포함하고,
    상기 스위치모듈은 상기 인쇄회로기판 중 상기 제 1 접지배선과 상기 제 2 접지배선 사이의 중첩영역을 관통하는 볼트와, 상기 제 2 접지배선에 접촉하며 상기 볼트의 나사부에 결합되는 너트와, 상기 볼트의 머리부와 상기 제 1 접지배선 사이에 배치되는 절연층 부재를 포함하고,
    상기 볼트 및 상기 너트는 도전성 재료로 이루어지며,
    상기 제 1 접지배선과 상기 제 2 접지배선 사이의 연결은 상기 절연층 부재에 의해 차단되는 스위치모듈을 포함하는 기판장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층 부재는 절연와셔로 이루어진 기판장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치모듈이 상기 절연층 부재를 포함하면 상기 스위치모듈은 상기 제 1 및 제 2 접지배선 간의 연결을 차단하고,
    상기 스위치모듈이 상기 절연층 부재를 포함하지 않으면 상기 스위치모듈은 상기 제 1 및 제 2 접지배선을 상호 연결하는 기판장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치모듈은
    상기 볼트의 나사부와 상기 인쇄회로기판 사이에 배치되는 절연홀을 더 포함하는 기판장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판을 관통하는 콘택홀을 통해 상기 제 2 접지배선에 연결되는 제 3 접지배선을 더 포함하고,
    상기 인버터부는 상기 제 2 및 제 3 접지배선을 통해 상기 제 2 접지전원에 연결되는 기판장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 다른 일면에 대향하는 히트싱크를 더 포함하고,
    상기 너트는 히트싱크에 고정된 상태에서 상기 볼트의 나사부에 결합되는 기판장치.
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