KR102139182B1

KR102139182B1 - 노이즈를 흡수하는 서미스터 구조체

Info

Publication number: KR102139182B1
Application number: KR1020190168989A
Authority: KR
Inventors: 김지연
Original assignee: 김지연
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2020-08-11

Abstract

본 발명의 서미스터 구조체는 기기의 온도를 측정하기 위한 서미스터; 상기 서미스터와 연결되며, 외부의 기기를 접속시키는 커넥터; 및 상기 서미스터와 커넥터가 장착된 피.씨.비(PCB)에 패턴으로 형성되어 서미스터로 인가되는 노이즈를 흡수하는 노이즈 흡수부를 포함하되, 상기 노이즈 흡수부는 저주파 영역의 노이즈를 흡수하는 제1 노이즈 흡수부; 및 고주파 영역의 노이즈를 흡수하는 제2 노이즈 흡수부를 포함으로써, 커패시터의 추가에 따른 재료비와 공정비의 증가 없이 노이즈(예컨대, 자기장, 전기장 등)를 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.

Description

노이즈를 흡수하는 서미스터 구조체{THERMISTOR STRUCTURE FOR ABSORBING NOISE}

본 발명은 서미스터 구조체에 관한 것으로서, 특히, 서미스터에 유입되는 노이즈(예컨대, 자기장, 전기장 등)를 흡수함으로써, 기기의 온도를 정확히 측정하고, 이로 인해 해당 기기를 안전하고 오래도록 사용할 수 있도록 하는 서미스터 구조체에 관한 것이다.

서미스터(thermistor)는 저항기의 일종으로, 온도에 따라 물질의 저항이 변화하는 성질을 이용한 전기적 장치로서, 열 가변 저항기라고도 하며, 회로의 전류가 일정 이상으로 오르는 것을 방지하거나, 주변 온도를 감지하는 센서로써 이용된다. 예를 들어, 서미스터는 외부 기기와 연결되어 해당 기기의 배터리나 모터 등의 온도를 측정하고, 상기 배터리나 모터의 온도가 정상 범위를 벗어날 경우 경고를 발생시킴으로써 상기 배터리나 모터의 교체시기를 예측할 수 있도록 한다.

그런데, 서미스터와 외부 기기의 연결 과정에서 서미스터 측으로 노이즈(예컨대, 자기장, 전기장 등)가 인가되는 경우, 상기 노이즈에 의해 서미스터의 저항값에 변화가 발생하고, 이로 인해 서미스터가 대상의 온도를 정확하게 측정할 수 없게 된다.

이와 같이, 노이즈(예컨대, 자기장, 전기장 등)에 의해 서미스터가 오동작하는 경우 대상의 온도를 실제와 다르게 측정함으로써, 서미스터의 역할을 제대로 하지 못해 기기의 수명을 단축시키는 등의 문제를 초래할 수 있다. 예를 들어, 모터의 과부하를 점검하기 위해 모터에 부착된 서미스터가 모터에서 발생되는 자기장에 직접 영향을 받아 오동작하는 경우, 모터가 과부하 상태가 아님에도 불구하고 과부하 상태로 인지하여 자동차의 운전능력을 떨어뜨리게 하거나, 모터가 과부하 상태임에도 이를 인지하지 못하여 모터가 과열로 타버리는 상황이 발생할 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 종래에는 서미스터와 커넥터 사이에 복수개의 커패시터를 병렬로 연결하고, 서미스터에 유입되는 자기장을 상기 커패시터가 흡수하도록 하는 서미스터 구조체가 제안되었다.

하지만, 이러한 종래의 서미스터 구조체는 커패시터 추가에 의한 재료비와 공정비가 증가하는 단점이 있었다.

대한민국 등록 특허 10-1471640호(공고일. 2014.12.11.)

따라서, 본 발명은 커패시터의 추가에 따른 재료비와 공정비의 증가 없이 노이즈(예컨대, 자기장, 전기장 등)를 흡수하도록 구현한 서미스터 구조체를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 피.씨.비 상에 구현된 패턴 커패시터 및 패턴 코일에 의해 노이즈(예컨대, 자기장, 전기장 등)를 흡수하도록 구현한 서미스터 구조체를 제공하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서 제공하는 서미스터 구조체는 기기의 온도를 측정하기 위한 서미스터; 상기 서미스터와 연결되며, 외부의 기기를 접속시키는 커넥터; 및 상기 서미스터와 커넥터가 장착된 피.씨.비(PCB)에 패턴으로 형성되어 서미스터로 인가되는 노이즈를 흡수하는 노이즈 흡수부를 포함하되, 상기 노이즈 흡수부는 저주파 영역의 노이즈를 흡수하는 제1 노이즈 흡수부; 및 고주파 영역의 노이즈를 흡수하는 제2 노이즈 흡수부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1 노이즈 흡수부는 상기 피.씨.비(PCB) 상부에 배치된 제1 패턴; 및 상기 피.씨.비(PCB) 하부에 상기 제1 패턴과 대칭으로 배치된 제2 패턴에 의해 형성된 커패시터를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 노이즈 흡수부는 소정의 PCB 패턴을 이용하여 상기 서미스터와 연결되며, 상기 PCB 패턴에 의해 발생하는 안테나 효과에 의한 영향을 줄이기 위해, 상기 PCB 패턴의 길이가 일정 길이 이내가 되도록 상기 서미스터에 인접 배치할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 노이즈 흡수부는 상기 피.씨.비(PCB) 상부 또는 상기 피.씨.비(PCB) 하부 중 적어도 어느 하나에 배치된 패턴 코일을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 노이즈 흡수부는 상기 제1 노이즈 흡수부와 상기 커넥터 사이의 소정 영역에 상기 패턴코일을 스트립라인으로 구현하고, 상기 패턴 코일의 용량은 상기 스트립라인의 길이에 비례하여 결정될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 노이즈 흡수부는 상기 피.씨.비(PCB) 상부 또는 상기 피.씨.비(PCB) 하부 중 적어도 어느 하나의, 소정 영역에 인덕터 소자를 연결하여 구현할 수 있다.

본 발명은 피.씨.비 상에 구현된 패턴 커패시터 및 패턴 코일에 의해 노이즈(예컨대, 자기장, 전기장 등)를 흡수하도록 구현함으로써, 커패시터의 추가에 따른 재료비와 공정비의 증가 없이 노이즈(예컨대, 자기장, 전기장 등)를 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 대상의 온도를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서미스터 구조체에 대한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서미스터 구조체에 대한 측면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서미스터 구조체의 효과를 종래의 경우와 비교하여 설명하기 위한 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하되, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 한편 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 또한 상세한 설명을 생략하여도 본 기술 분야의 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 부분의 설명은 생략하였다.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서미스터 구조체에 대한 평면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서미스터 구조체에 대한 측면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 서미스터 구조체(100)는 PCB(10) 상부 및 하부면(A, B)에 패턴으로 구현되며, 서미스터(110), 노이즈 흡수부(120a, 120b) 및 커넥터(130)를 포함한다.

서미스터(110)는 기기의 온도를 측정한다. 즉, 서미스터(110)는 커넥터(130)로 연결되어 외부 기기의 온도를 측정할 수 있다.

커넥터(130)는 서미스터(110)의 온도 측정 대상이 되는 외부의 기기를 연결한다. 즉, 커넥터(130)는 서미스터(110)와 연결되며, 상기 외부의 기기를 접속시킬 수 있다.

노이즈 흡수부(120a, 120b)는 커넥터(130)를 통해 서미스터(110)로 인가되는 노이즈(예컨대, 자기장 또는 전기장 등)를 흡수한다. 이를 위해, 노이즈 흡수부(120a, 120b)는 서미스터(110)와 커넥터(130)가 장착된 피.씨.비(PCB)(10)에 패턴으로 형성되며, 서미스터(110)와 커넥터(130)의 사이에서 상기 피.씨.비(PCB)(10)의 상부면(A) 및 하부면(B)에 배치된 패턴들에 의해 구현될 수 있다.

또한, 노이즈 흡수부(120a, 120b)는 저주파 영역의 노이즈를 흡수하는 제1 노이즈 흡수부와, 고주파 영역의 노이즈를 흡수하는 제2 노이즈 흡수부를 포함할 수 있다.

상기 제1 노이즈 흡수부는 서미스터(110)의 일측, 피.씨.비(PCB)(10) 상부면(A)에 배치된 제1 패턴(121a)과, 피.씨.비(PCB)(10) 하부면(B)에 제1 패턴(121a)과 대칭으로 배치된 제2 패턴(121b)에 의해 형성된 커패시터를 포함한다. 이 때, 제1 패턴(121a)과 제2 패턴(121b)은 동박(copper foil)으로 구현될 수 있다.

한편, 상기 커패시터의 용량은 피.씨.비(PCB)(10)의 유전율, 제1 패턴(121a)과 제2 패턴(121b)이 서로 마주치는 면적(S), 및 피.씨.비(PCB)(10)의 두께(t)에 의해 결정될 수 있다. 상기 커패시터의 용량을 산출하기 위한 계산식이 (수학식 1)에 예시되어 있다.

이 때, C는 상기 제1 노이즈 흡수부의 용량, ε는 PCB 유전율, S는 제1 패턴(121a)과 제2 패턴(121b)이 서로 마주치는 면적, t는 피.씨.비(PCB)(10)의 두께이다.

(수학식 1)을 참조하면, 상기 제1 노이즈 흡수부의 용량은 피.씨.비(PCB) (10)의 유전율(ε) 및 제1 패턴(121a)과 제2 패턴(121b)이 서로 마주치는 면적(S㎠)에 비례하고, 피.씨.비(PCB)(10)의 두께(t㎝)에 반비례함을 알 수 있다.

상기 예에서, 피.씨.비(PCB)(10)의 두께(t)가 0.1㎜이고, 플렉서블 피.씨.비(PCB)(10)의 유전율(ε)이 3.5일 때, 캐패시턴스 용량(C)을 100㎊으로 만들고자 하는 경우, 제1 패턴(121a)과 제2 패턴(121b)이 서로 마주치는 면적(S)이 3.2㎠가 되도록 제1 패턴(121a)과 제2 패턴(121b)을 배치하면 된다.

또한, 상기 제1 노이즈 흡수부는 소정의 PCB 패턴(30a, 30b)에 의해 상기 서미스터(110)와 연결되는데, PCB 패턴(30a, 30b)의 길이가 일정 길이(예컨대, 2cm) 이내가 되도록 서미스터(110)에 인접 배치하는 것이 바람직하다. 이는 PCB 패턴(30a, 30b)에 의한 안테나 효과에 의한 영향을 줄이기 위함이다.

상기 제2 노이즈 흡수부는 상기 제1 노이즈 흡수부와 커텍터(130)사이, 피.씨.비(PCB)(10) 상부면(A)에 배치된 제1 패턴 코일(122a)과, 피.씨.비(PCB)(10) 하부면(B), 제2 패턴 커패시터(121b)의 일측에 배치된 제2 패턴 코일(122b)을 포함한다. 이 때, 제1 및 제2 패턴코일(122a, 122b)은 PCB의 동박(copper foil)을 이용한 스트립라인으로 구현할 수 있으며, 상기 스트립라인의 길이에 비례하여 제1 및 제2 패턴코일(122a, 122b)의 유도용량이 결정될 수 있다.

한편, 상기 제2 노이즈 흡수부는 상기 피.씨.비(PCB) 상/하부면(A, B)의, 상기 제1 노이즈 흡수부와 상기 커넥터 사이의 소정 영역에 인덕터 소자(예컨대, 비드(bead))를 연결하여 구현할 수도 있다.

도 1 및 도 2의 예에서, 피.씨.비(PCB) 상/하부면(A, B)에 구현된 패턴들은 피.씨.비(PCB)에 구현된 비아(Via)(20)를 통해 연결될 수 있다.

도 1 및 도 2의 예에서는, 상기 제2 노이즈 흡수부를 구현하기 위해, 피.씨.비(PCB)(10)의 상/하부면(A, B)에 제1 및 제2 패턴 코일(122a, 122b)을 각각 포함하는 경우를 예로 들어 설명하고 있다. 하지만, 상기 제2 노이즈 흡수부는 피.씨.비(PCB)(10)의 상부면(A) 또는 피.씨.비(PCB)(10) 하부면(B) 중 적어도 어느 하나에 배치된 패턴 코일만을 포함하여 구현할 수도 있다. 예를 들어, 상기 제2 노이즈 흡수부는 피.씨.비(PCB)(10)의 상부면(A)에 구현된 제1 패턴 코일(122a)만을 포함하거나, 피.씨.비(PCB)(10)의 하부면(B)에 구현된 제2 패턴 코일(122b)만을 포함하여 구현할 수도 있다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서미스터 구조체의 효과를 종래의 경우와 비교하여 설명하기 위한 도면으로서, EMC 시험 항목 중 하나인 BCI(Bulk Current Injection) 시험에 본 발명을 적용하지 않은 경우와, 본 발명을 적용한 경우의 예를 각각 나타내고 있다.

도 3a를 참조하면, 본 발명을 적용하지 않은 상태에서, BCI 시험을 실시한 경우, BCI 시험 조건이 CW(Continuous Wave)이고 정상온도 24도 일 때 BCI 입력시 온도가 37도이고, BCI 시험 조건이 AM(Amplitude Modulation)이고 정상온도 24도 일 때 BCI 입력시 온도가 29도 임을 알 수 있다.

한편, 도 3b를 참조하면, 제1 노이즈 흡수부의 용량(즉, 패턴 커패시턴스)이 100pF이고, 제2 노이즈 흡수부의 용량(즉, 패턴 인덕턴스)가 350nH인 본 발명을 BCI 시험에 적용한 경우, BCI 시험 조건이 CW(Continuous Wave)이고 정상온도 24도 일 때, BCI입력에도 온도가 24도이고, BCI 시험 조건이 AM(Amplitude Modulation)이고 정상온도 24도 일 때, BCI 입력에도 온도가 24도 임을 알 수 있다.

즉, EMC 시험 항목 중 하나인 BCI(Bulk Current Injection) 시험시에 본 발명을 적용하지 않은 경우와, 본 발명을 적용한 경우의 예를 비교하면, 본 발명을 적용하지 않은 경우 온도 편차가 최대 13도 까지 발생하지만, 본 발명을 적용한 경우는 온도편차가 없음을 알 수 있다.

이와 같이 본 발명은 커패시터의 추가에 따른 재료비와 공정비의 증가 없이 노이즈(예컨대, 자기장, 전기장 등)를 효과적으로 제거함으로써, 대상의 온도를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다.

또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

기기의 온도를 측정하기 위한 서미스터;
상기 서미스터와 연결되며, 외부의 기기를 접속시키는 커넥터; 및
상기 서미스터와 커넥터가 장착된 피.씨.비(PCB)의 상부면(A) 및 하부면(B)에 동박 패턴으로 형성되어 서미스터로 인가되는 노이즈를 흡수하는 노이즈 흡수부를 포함하되,
상기 노이즈 흡수부는
저주파 영역의 노이즈를 흡수하는 제1 노이즈 흡수부; 및
고주파 영역의 노이즈를 흡수하는 제2 노이즈 흡수부를 포함하고,
상기 제1 노이즈 흡수부는
상기 피.씨.비(PCB) 상부면(A)에 배치된 제1 동박 패턴; 및 상기 피.씨.비(PCB) 하부면(B)에 상기 제1 동박 패턴과 대칭으로 배치된 제2 동박 패턴에 의해 형성된 패턴 커패시터를 포함하고,
상기 제2 노이즈 흡수부는
상기 피.씨.비(PCB) 상부면(A) 또는 상기 피.씨.비(PCB) 하부면(B) 중 적어도 어느 하나에 배치된 동박의 패턴 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 노이즈를 흡수하는 서미스터 구조체.
제1항에 있어서, 상기 패턴 커패시터는
상기 피.씨.비(PCB)의 유전율 및 상기 제1 동박 패턴과 상기 제2 동박 패턴이 서로 마주치는 면적에 그 용량이 비례하고,
상기 패턴 코일은
상기 패턴 커패시터와 상기 커넥터 사이의 소정 영역에 스트립라인으로 형성되고, 상기 스트립라인의 길이에 비례하여 그 용량이 결정되는 것을 특징으로 하는 노이즈를 흡수하는 서미스터 구조체.
제1항에 있어서, 상기 제1 노이즈 흡수부는
소정의 PCB 패턴을 이용하여 상기 서미스터와 연결되며,
상기 PCB 패턴에 의해 발생하는 안테나 효과에 의한 영향을 줄이기 위해, 상기 PCB 패턴의 길이가 일정 길이 이내가 되도록 상기 서미스터에 인접 배치하는 것을 특징으로 하는 노이즈를 흡수하는 서미스터 구조체.
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