KR102121749B1 - 쇼트 보호부를 가지는 usb 터미널 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 USB 터미널은 외부의 전원 공급부와 연결되는 전원공급측 연결부, 외부의 사용자 단말기의 USB 단자와 연결되는 사용자 단말기측 연결부, 상기 전원공급측 연결부와 상기 사용자 단말기측 연결부 사이에 구비되며 소정위치에서 쇼트가 발생하여 전원라인의 전압이 떨어지면 상기 전원라인으로 공급되는 전원을 차단하는 쇼트 보호부를 구비하는 것으로, 이러한 본 발명에 따른 USB 터미널은 사용자 단말기 등 USB 터미널과 연결된 소정 위치에서 쇼트가 발생하는 경우 쇼트 상태가 해소 될 수 있도록 전원라인을 개방하는 쇼트 보후부와 쇼트 상태를 외부로 알릴 수 있는 쇼트 알림부를 구비하여 USB 터미널의 각종 소자 및 USB 터미널과 연결된 사용자 단말기 또는 전원공급장치의 파손이나 오작동이 발생하는 것을 차단할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 USB 터미널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전원라인과 접지라인의 쇼트가 발생하였을 때 장치를 보호하도록 하는 쇼트 보호부를 가지는 USB 터미널에 관한 것이다.
차량에 장착되는 USB 터미널(Universal Serial Bus terminal)은 외부의 사용자 단말기의 충전을 위하여 사용되거나 또는 차량의 오디오 또는 비디오 장치에서 외부의 사용자 단말기의 컨텐츠를 재생하거나 또는 이들 컨텐츠를 이동시키기 위하여 사용된다.
종래의 USB 단자는 통상적으로 5V인 전원핀, 접지핀 그리고 2개의 데이터 핀(signal D+, signal D-)으로 구성되어 있고, 이러한 USB 단자가 구비된 USB 터미널은 내부에 전원라인, 접지라인 그리고 2개의 데이터 라인이 구비되어 있다.
한편, 종래의 USB 터미널에는 외부의 사용자 단말기가 USB 터미널에 연결될 때 전원라인 또는 접지라인이 잘못된 조작으로 연결되더라도 이를 외부로 알리거나 전압 공급을 자체적으로 차단하는 기능은 가지고 있지 않다.
즉, 종래의 USB 터미널에는 잘못된 조작이나 사용자 단말기측에서 쇼트가 발생하더라도 USB 단자에 연결된 각종 기기들을 보호하기 위한 보호 기능이 없기 때문에 사용자 단말기 또는 차량의 비디오 및 오디오 장치에서 USB 장치를 인식하지 못하거나 또는 단순 불량 상태로만 인식할 수 있다.
따라서 사용자 단말기측에서의 문제로 쇼트가 발생하게 되면 USB 터미널에 지속적은 과전류가 공급되어 각종 소자에서 발열이 발생하여 소자가 손상되는 경우가 발생할 수 있다. 또한, 대전류가 USB 터미널이나 연결된 장치에 통전되어 화재의 위험성이 있으며, 전원 공급회로의 전압 강하로 주위의 다른 소자의 오동작이 발생하거나 또는 지속적인 과전류 상태가 장시간 유지되어 전원 공급원이 파손되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 USB 터미널에는 잘못된 조작이나 사용자 단말기측에서 쇼트가 발생하는 경우 USB 단자에 연결된 각종 기기들을 보호하기 위한 쇼트 보후부와 이 쇼트 보호부의 동작과 함께 쇼트 발생을 외부로 알리기 위한 쇼트 알림부를 구비하는 USB 터미널을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 USB 터미널은 외부의 전원 공급부와 연결되는 전원공급측 연결부, 외부의 사용자 단말기의 USB 단자와 연결되는 사용자 단말기측 연결부, 상기 전원공급측 연결부와 상기 사용자 단말기측 연결부 사이에 구비되며 소정위치에서 쇼트가 발생하여 전원라인의 전압이 떨어지면 상기 전원라인으로 공급되는 전원을 차단하는 쇼트 보호부를 구비한다.
상기 전원라인에서 분기되어 상기 쇼트 보호부의 동작을 위한 동작 전압을 축전하는 제1커패시터를 포함하고, 상기 쇼트 보호부는 쇼트가 발생하면 상기 제1커패시터에서 제공하는 전압으로 동작하는 릴레이 코일부와 상기 릴레이 코일부에 의하여 노멀 크로즈 상태에서 오픈 동작하는 노멀 크로즈 스위치를 포함할 수 있다.
상기 전원라인과 상기 제1커패시터(161) 사이에는 상기 전원라인으로부터 제공되는 전압을 일정하게 유지하는 다이오드와 상기 다이오드에서 제공하는 전압에서 고주파 노이즈를 차단하는 제1페라이트 비드와 상기 제1페라이트 비드의 전류를 제어하는 제1레지스터를 포함할 수 있다.
상기 전원라인에서 분기되며 소정위치에서 쇼트가 발생하여 상기 전원라인의 전압이 낮아지면 외부로 쇼트 상태를 표시하는 쇼트 알림부를 구비할 수 있다.
상기 쇼트 알림부는 상기 릴레이 코일부에서 연장된 축의 단부에 구비되어 상기 전원라인에서 분기된 라인에 노멀 오픈 상태에서 상기 릴레이 코일부가 동작하면 상기 분기라인을 연결시키는 노멀 오픈 스위치와 상기 노멀 오픈 스위치에 의하여 동작하는 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 USB 터미널은 사용자 단말기 또는 USB 터미널에서 쇼트가 발생하였을 때 쇼트 상태가 해소 될 수 있도록 전원라인을 개방하는 쇼트 보후부와 쇼트 상태를 외부로 알릴 수 있는 쇼트 알림부를 구비하여 USB 터미널의 각종 소자 및 USB 터미널과 연결된 사용자 단말기 또는 전원공급장치의 파손이나 오작동이 최소화될 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 USB 터미널을 도시한 블록 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 USB 터미널의 정상적인 동작 상태를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 USB 터미널이 쇼트 발생 시 동작 상태를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 USB 터미널의 정상적인 동작 상태를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 USB 터미널이 쇼트 발생 시 동작 상태를 설명하기 위한 도면.
이하에서는 본 발명의 USB 터미널에 대한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 변형 실시될 수 있으며, 단지 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 USB 터미널을 도시한 블록 구성도이고, 도2는 본 발명의 실시예에 따른 USB 터미널의 정상적인 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도1과 도2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 USB 터미널(100)은 외부의 전원공급부와 연결되는 전원공급부측 연결부(120)를 구비한다. 전원공급부측 연결부(120)에는 차량 등과 같이 자체 전원 공급원을 구비한 장치와 연결되어 USB 터미널(100)을 통하여 외부의 사용자 단말기에 전원을 공급할 수 있다.
그리고 전원공급부측 연결부(120)의 반대편 단부에는 외부의 사용자 단말기에 구비된 USB 단자와 연결되는 사용자 단말기측 연결부(110)가 구비된다. 사용자 단말기측 연결부(110)에 연결되는 사용자 단말기는 이동통신장치, USB 저장장치 등 일 수 있다.
전원공급부측 연결부(120)와 사용자 단말기측 연결부(110) 사이에는 전원라인(140)과 접지라인(150)이 구비된다. 그리고 도면에 도시되지 않았지만, 데이터 라인이 함께 구비된다. 이하의 본 발명의 실시예 및 도면에서는 데이터 핀(signal D+, signal D-)과 데이터 라인에 대한 개시를 생략하였음을 참작하여 이해하여야 한다.
전원라인(140)과 접지라인(150) 사이에는 복수의 커패시터(161)(162)(163)(164)(165)가 구비된다. 도2의 우측부터 설치되어 있는 이들 전기소자들에 대하여 차례로 설명하기로 한다. 먼저 제2커패시터(162)는 전원공급부에서 제공되는 전류로부터 교류 신호 및 회로의 노이즈 성분을 접지라인(150)으로 전달하는 기능을 한다.
그리고 제2페라이트 비드(172)는 전원라인(140)을 통하여 공급되는 전압에 대하여 저역 통과 필터(Low Pass Filter) 역할을 수행하여 고주파 노이즈를 차단한다. 또한, 이 제2페라이트 비드(Ferrite bead; 172)를 통과하는 전류에서 교류 신호 및 전기 회로의 노이즈(noise) 성분을 접지라인(150)으로 전달하는 제3커패시터(163)가 구비된다.
제3커패시터(163) 다음에는 전원공급부측 연결부(120)에서 공급되는 전원을 사용자가 임의로 공급 및 차단할 수 있는 USB 포트 파워 스위치(130)가 구비된다. 그리고 USB 포트 파워 스위치(130) 이후에는 USB 포트 파워 스위치(130)를 통과하는 전류에서 교류 신호 및 회로의 노이즈 성분을 접지라인으로 전달하는 제4커패시터(164)가 구비된다.
제4커패시터(164) 이후에는 전원라인(140)에서 분기된 쇼트 보호라인(141)이 구비된다. 이 쇼트 보호라인(141)에는 다이오드(190), 제1페라이트 비드(172), 제1레지스터(181)와 제2레지스터(182) 그리고 제1레지스터(181)와 제2레지스터(182) 사이에서 분기되어 접지라인(150)과 연결된 제1커패시터(161)가 차례로 구비된다. 그리고 제2레지스터(182) 이후에는 쇼트 보호부(200)가 구비된다.
쇼트 보호부(200)가 분기된 이후의 전원라인(140)에는 고주파 노이즈를 차단하는 제3페라이트 비드(173)가 구비되고, 제3페라이트 비드(173) 이후에는 전원라인(140)에게 분기되며 쇼트 발생을 외부로 표시하여 사용자가 인식할 수 있도록 하기 위한 쇼트 알림부(300)가 구비되는 쇼트 알림 라인(142)이 구비된다.
이하에서는 전술한 쇼트 보호부(200)와 쇼트 알림부(300)에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
쇼트 보호부(200)는 사용자 단말기 등 소정 위치에서 쇼트가 발생하여 전원라인(140)의 쇼트 보호라인(141) 이전의 위치에서 전압이 "0V"로 근접하게 떨어지면 전원라인(140)으로 공급되는 전원을 차단한다.
이를 위하여 쇼트 보호부(200)는 쇼트가 발생하여 전원라인(140)으로부터 쇼트 보호부(200)로 전원이 공급되지 않으면 제1커패시터(161)가 쇼트 보호부(200)측으로 전력을 공급하는 전원공급장치로 기능하여 제2레지스터(182) 측으로 축전된 소정의 직류 전압을 제공하도록 구성된다.
그리고 쇼트 보호부(200)는 제2레지스터(182)를 거친 소정의 전압에 의하여 동작하는 릴레이 코일부(210)를 구비하고, 이 릴레이 코일부(210)에 소정의 전류가 인가되어 전기장을 발생시키면 이 전기장으로 노멀 클로즈(Normal close) 상태에서 오픈 동작하는 노멀 클로즈 스위치(220)를 구비한다.
한편, 쇼트 보호 라인(141)에 구비되는 다이오드(190)는 전원라인(140)으로부터 제공되는 전압을 일정하게 유지하는 기능을 하고, 제1페라이트 비드(172)는 다이오드(190)에서 제공하는 전압에서 고주파 노이즈를 차단하는 기능을 한다. 그리고 제1레지스터(181)는 제1페라이트 비드(171)에서 출력되는 전류를 제어하는 기능을 한다.
다음으로 쇼트 알림부(300)는 쇼트 보호부(200)에서 전원라인(140)을 오픈시켜 전원라인(140)에 전류가 공급되지 않게 되면 분기된 쇼트 알림 라인(142)으로 공급되는 전류를 제어하는 제3레지스터(183)와 이 제3레지스터(183)에서 제공하는 전압으로 동작하는 알림등인 발광 다이오드(320)을 포함한다.
본 발명의 실시예에서 쇼트 알림 라인(142)에는 축전 및 점등 형태의 알림 동작이 가능하도록 하는 별도의 스위치를 포함하는 제어장치와 전원장치가 구비될 수 있다.
이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 USB 터미널의 동작 상태에 대하여 설명하기로 한다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 USB 터미널의 정상적인 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도2에 도시된 바와 같이 정상상태는 USB 터미널(100)의 사용자 단말기측 연결부(110)에 사용자 단말기가 연결되고, 전원공급부측 연결부(120)에 차량 등에 구비되는 전원공급부가 연결되면 정상적인 전원 공급 동작이 이루어진다.
즉, 쇼트 보호부(200)의 노멀 클로즈 스위치(220)는 전원라인(140)을 닫힌 상태로 유지시키고, 제1캐패시터(161)에는 소정의 전력이 축전된 상태를 유지한다. 그리고 쇼트 알림부(300)의 노멀 오픈 스위치(310)는 쇼트 알림 라인(142)을 오픈 상태를 유지시킨다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 USB 터미널이 쇼트 발생 시 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도3에 도시된 바와 같이 사용자 단말기 측 또는 회로의 어느 한 곳에서 쇼트가 발생하게 되면 순간적으로 USB 포트 파워 스위치(130)와 제4커패시터(164) 이후의 전원라인(140)의 전압이 "0V"에 근접하게 된다. 이에 따라 쇼트 보호 라인(141)과 쇼트 알림 라인(142)으로는 주전력이 공급되지 않게 된다.
이에 따라 제1커패시터(161)에 축전된 전류가 방전되기 시작하여 릴레이 코일부(210)로 전력을 공급하게 되고, 이 릴레이 코일부(210)에 공급된 전력에 의하여 전계가 발생하여 노멀 클로즈 스위치(220)는 전력라인을 오픈시킨다.
이와 동시에 쇼트 알림부(300)의 노멀 오픈 스위치(310)는 쇼트 알림 라인(142)에 노멀 오픈 상태로 위치하고 있는 노멀 오픈 스위치(310)를 동작시켜 쇼트 알림 라인(142)을 클로즈 시킨다.
그리고 전원라인(140)이 오픈되고, 쇼트 알림 라인(142)이 클로즈 되면 제4커패시터(164)에서 방전이 시작되어 전력라인(140)을 통하여 쇼트 알림 라인(142)으로 전류가 공급되고, 이후 제3레지스터를 거쳐서 발광 다이오드(320)에 전력이 공급된다. 이에 따라 발광 다이오드(320)는 발광하여 현재 쇼트가 발생하였다는 것을 외부로 알리게 된다.
이후 쇼트 상태가 해소되고 정상상태로 전력이 전원라인(140)으로 공급되면 릴레이 코일부(210)는 작동을 멈추고, 이에 따라 노멀 클로즈 스위치(220)는 클로즈 상태로 전환한다. 또한 동시에 노멀 오픈 스위치(310)는 오픈 상태로 전환하여 정상상태의 전력 공급이 이루어지도록 한다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 다른 USB 터미널(100)은 USB 터미널(100)과 연결된 소정 위치에서 쇼트가 발생하는 경우 쇼트 상태가 해소 될 수 있도록 전원라인(140)을 개방하여 쇼트 상태를 해소하도록 하고, 또한 쇼트 상태를 외부로 알릴 수 있도록 구성하여 USB 터미널(100)의 각종 소자 및 USB 터미널(100)과 연결된 사용자 단말기 또는 전원공급장치의 파손이나 오작동이 발생하는 것을 차단할 수 있도록 한다.
이상의 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예를 통하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : USB 터미널 110 : 사용자 단말기측 연결부
120 : 전원공급부측 연결부 130 : USB 포트 파워 스위치
140 : 전원라인 150 : 접지라인
161, 162, 163, 164, 165 : 커패시터 171, 172, 173 : 페라이트 비드
181, 182, 183 : 레지스터 190 : 다이오드
200 : 쇼트 보호부 300 : 쇼트 알림부
120 : 전원공급부측 연결부 130 : USB 포트 파워 스위치
140 : 전원라인 150 : 접지라인
161, 162, 163, 164, 165 : 커패시터 171, 172, 173 : 페라이트 비드
181, 182, 183 : 레지스터 190 : 다이오드
200 : 쇼트 보호부 300 : 쇼트 알림부
Claims (5)
- 외부의 전원 공급부와 연결되는 전원공급측 연결부, 외부의 사용자 단말기의 USB 단자와 연결되는 사용자 단말기측 연결부, 상기 전원공급측 연결부와 상기 사용자 단말기측 연결부 사이에 구비되며 소정위치에서 쇼트가 발생하여 전원라인의 전압이 떨어지면 상기 전원라인으로 공급되는 전원을 차단하는 쇼트 보호부를 가지는 USB 터미널에 있어서,
상기 전원라인에서 분기되어 상기 쇼트 보호부의 동작을 위한 동작 전압을 축전하는 제1커패시터를 포함하고, 상기 쇼트 보호부는 쇼트가 발생하면 상기 제1커패시터에서 제공하는 전압으로 동작하는 릴레이 코일부와 상기 릴레이 코일부에 의하여 노멀 크로즈 상태에서 오픈 동작하는 노멀 크로즈 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 USB 터미널.
- 제1항에 있어서,
상기 전원라인과 상기 제1커패시터 사이에는 상기 전원라인으로부터 제공되는 전압을 일정하게 유지하는 다이오드와 상기 다이오드에서 제공하는 전압에서 고주파 노이즈를 차단하는 제1페라이트 비드와 상기 제1페라이트 비드의 전류를 제어하는 제1레지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 USB 터미널.
- 제2항에 있어서,
상기 전원라인에서 분기되며 소정위치에서 쇼트가 발생하여 상기 전원라인의 전압이 낮아지면 외부로 쇼트 상태를 표시하는 쇼트 알림부를 구비하는 것을 특징으로 하는 USB 터미널.
- 제3항에 있어서,
상기 쇼트 알림부는 상기 릴레이 코일부에서 연장된 축의 단부에 구비되어 상기 전원라인에서 분기된 라인에 노멀 오픈 상태에서 상기 릴레이 코일부가 동작하면 상기 분기라인을 연결시키는 노멀 오픈 스위치와 상기 노멀 오픈 스위치에 의하여 동작하는 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 USB 터미널.
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- 2019-06-21 KR KR1020190073808A patent/KR102121749B1/ko active IP Right Grant
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Legal Events
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GRNT | Written decision to grant |