KR20080078264A

KR20080078264A - Apparatus for protect circuit in a electronic product

Info

Publication number: KR20080078264A
Application number: KR1020070018110A
Authority: KR
Inventors: 장병호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-02-22
Filing date: 2007-02-22
Publication date: 2008-08-27

Abstract

An apparatus for protecting a circuit in an electronic device is provided to prevent distortion of a circuit signal due to capacitance between two terminals of a protection element. An apparatus for protecting a circuit in an electronic device includes a transformer and a protection element. The transformer is connected to a signal line(230) to protect the circuit from an external voltage. The protection element has conductors(220) mounted on the signal line and a ground line(240) at a predetermined interval and discharges voltage to the air when the voltage between the signal line and the ground line exceeds a predetermined value. The signal line and the ground line are arranged adjacently to each other on a plastic substrate(200). The predetermined interval is 0.5 mm.

Description

Apparatus for protect circuit in a electronic product}

도 1은 종래 기술에 따른 인쇄회로기판에서의 보호소자.1 is a protection element in a printed circuit board according to the prior art.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판에 실장되는 보호소자.2 is a protection device mounted on a printed circuit board according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판에서의 보호소자.3 is a protection device in a printed circuit board according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명은 회로기판에 삽입되는 보호소자에 대한 것으로서, 특히 외부에서 갑자기 발생하는 서지(Surge)로부터 상기 회로기판을 보호하는 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a protection element inserted into a circuit board, and more particularly to an apparatus for protecting the circuit board from surges occurring suddenly from the outside.

실내가 아닌 외부에 배치되는 전자기기들은 각종 위험에 노출되어 있으며, 이를 상쇄하기 위해 상기 전자기기들은 내부에 보호장치를 가지고 있다. 예를들어, 이동통신 기지국에서 낙뢰, 전력 스위치 개폐, 정전등이 발생할 때 생성되는 충격에너지를 가지는 서지가 신호선에 포함되어 부품삽입회로(Printed Board Assembly; 이하 PBA라 한다.)로 들어올 때를 대비하여, 상기 PBA는 상기 서지로부터 손상을 입지 않도록 고안된 보호소자를 내장하고 있다. 즉, 부품이 삽입되지 않은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board;이하 PCB라 한다.)에 상기 보호소자를 삽입함으로서 상기 서지의 피해를 줄일 수 있다. 즉, 높은전압이 신호선과 접지선에 걸릴 때 전기적 부품을 적용하여서 특정의 낮은 전압으로 감쇄시켜 주는 것이다. Electronic devices disposed outside the room are exposed to various dangers, and the electronic devices have protection devices therein to offset them. For example, in case of a lightning strike, power switch switching, power failure, etc. in a mobile communication base station, a surge having impact energy is included in a signal line to enter a printed board assembly (hereinafter referred to as PBA). Thus, the PBA has a built-in protection device designed to prevent damage from the surge. That is, the damage of the surge can be reduced by inserting the protection element into a printed circuit board (hereinafter, referred to as a PCB) where no component is inserted. In other words, when a high voltage is applied to the signal line and the ground line, the electrical component is applied to attenuate it to a specific low voltage.

도 1은 종래기술에 따른 인쇄회로기판에서의 보호소자이다.1 is a protection element in a printed circuit board according to the prior art.

상기 도 1을 참조하면, 다이오드류와 같은 반도체인 제1,2보호소자(100, 120)와 전류를 제한하는 휴즈 소자(110)는 보호소자의 일종으로 상기 휴즈 소자(110)와 상기 제2보호소자(120)는 신호선이 통과하는 곳에 위치하며, 상기 제1보호소자(100)는 신호선과 접지선을 이어주는 곳에 위치하여 외부로부터 침입하는 서지로부터 내부의 회로를 보호한다. 상기와 같이 외부로부터 침입하는 서지로부터 상기 회로를 보호하기 위해서 다이오드류의 반도체나 가스튜브 등의 화학물질로 이루어진 전자부품 소자인 보호소자들이 사용되었다. Referring to FIG. 1, the first and second protection devices 100 and 120, which are semiconductors such as diodes, and the fuse device 110 for limiting a current, are a type of protection device, and the fuse device 110 and the second device. The protection element 120 is positioned where the signal line passes, and the first protection element 100 is positioned where the signal line and the ground line are connected to protect the internal circuit from surges that enter from the outside. In order to protect the circuit from surges invading from the outside as described above, protective devices, which are electronic component elements made of chemical substances such as semiconductors and gas tubes, are used.

그러나, 상기 소자들의 양쪽 단 즉, 양쪽 리드선 사이에는 소자의 특성상 어쩔 수 없는 콘덴서값(Capacitance)을 가지고 있다. 상기 콘덴서값은 상기 소자들에 충전되는 전하로서 대략 1pF(pico Farad) ~ 50pF(pico Farad) 정도이다. 상기와 같은 상황에서 신호선에 전기적 노이즈로 불리는 서지가 외부로부터 유입되면, 상기 소자들에 충전된 전하가 상기 서지와 결합하여 상기 회로에서 생성되거나 흐르는 신호에 왜곡을 일으키는 문제점이 발생한다.However, capacitors are unavoidable due to the characteristics of the device between both ends of the devices, that is, between the lead wires. The capacitor value is approximately 1 pF (pico Farad) to 50 pF (pico Farad) as charges charged in the devices. In such a situation, when a surge called electrical noise flows into the signal line from the outside, a problem occurs in which charges charged in the elements are combined with the surge to cause distortion in a signal generated or flowing in the circuit.

이러한 문제점을 해소하기 위해 창안된 본 발명은 외부에서 발생하는 서지로부터 회로를 보호하면서 보호소자의 두 단자간에 존재하는 콘덴서값으로 인한 회로 신호의 왜곡을 방지하는 장치를 제공한다.The present invention devised to solve this problem provides a device that prevents distortion of a circuit signal due to a capacitor value existing between two terminals of a protection element while protecting the circuit from externally occurring surges.

본 발명의 장치는, 전자기기에서 회로를 보호하는 장치에 있어서,The device of the present invention is a device for protecting a circuit in an electronic device,

신호선들과 연결되어 외부전압으로부터 내부회로를 보호하는 변압기와,A transformer connected to the signal lines to protect the internal circuit from external voltage,

플라스틱 기판위에 인접하여 배치된 신호선과 접지선상의 어느 한 위치에서 미리 정해지는 소정간격을 가지도록, 상기 신호선과 접지선 상에 실장된 도전체를 포함하여, 상기 신호선과 상기 접지선 사이에 소정 임계치를 초과하는 전압이 발생하였을 때, 상기 전압을 공간방전 시키도록 구성된 보호소자를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.A conductor mounted on the signal line and the ground line so as to have a predetermined distance at a predetermined position on the ground line and the signal line disposed adjacent to the plastic substrate, and exceeding a predetermined threshold value between the signal line and the ground line. When the voltage is generated, it characterized in that it comprises a protection device configured to spatially discharge the voltage.

전술한 바와 같은 내용은 당해 분야 통상의 지식을 가진 자는 후술되는 본 발명의 구체적인 설명으로 보다 잘 이해할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 특징들 및 기술적인 장점들을 다소 넓게 약술한 것이다. The foregoing has outlined rather broadly the features and technical advantages of the present invention in order that those skilled in the art may better understand the detailed description of the invention that follows.

본 발명의 청구범위의 주제를 형성하는 본 발명의 추가적인 특징들 및 장점들이 후술될 것이다. 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 동일한 목적들을 달성하기 위하여 다른 구조들을 변경하거나 설계하는 기초로서 발명의 개시된 개념 및 구체적인 실시예가 용이하게 사용될 수도 있다는 사실을 인식하여야 한다. 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 또한 발명과 균등한 구조들이 본 발명의 가장 넓은 형태의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는다는 사실을 인식하여야 한 다. Additional features and advantages of the invention will be described hereinafter which form the subject of the claims of the invention. Those skilled in the art should recognize that the disclosed concepts and specific embodiments of the invention may be readily used as a basis for modifying or designing other structures for achieving the same purposes of the present invention. One of ordinary skill in the art should also recognize that structures equivalent to the invention do not depart from the spirit and scope of the broadest form of the invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted.

본 발명의 주요한 요지는 서지로부터 보호하는 회로가 가지는 전하를 공기중으로 방전시켜 상기 전하가 상기 서지와 결합하지 못하도록 하는 것이다.The main point of the present invention is to discharge the charge of the circuit protecting from the surge into the air so that the charge cannot be combined with the surge.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판에 실장되는 보호소자이다.2 is a protection device mounted on a printed circuit board according to a preferred embodiment of the present invention.

상기 도 2를 참조하면, 보호소자는 전자부품으로 이루어져 있는 게 아니라 외부로터 유입되는 서지를 공기중으로 방전시키는 구조를 가진다. 플라스틱 기판(200)은 순수 플라스틱으로서, 만들어진 전자회로 기판을 보았을 때 눈에 보이는 녹색기판이고 선(210)은 상기 플라스틱 기판에 실장되는 신호선(230)과 접지선(240)의 조합으로서 타 신호에 간섭받지 않도록 코팅되어 있으며 상기 전자회로 기판에서 볼 때 일측에는 상기 신호선(230)이 있고 타측에는 상기 접지선(240)이 위치해 있다. 납(220)은 상기 신호선(230)의 어느 한 부분과 상기 접지선(240)의 어느 한부분이 서로 마주하는 곳인, 코팅이 되어있지 않는 부분에 납땜된다. 즉, 상기 신호선과(230)과 상기 접지선(240)상위에는, 약 0.5mm가량의 간격을 두고 납(220)이 납땜된다. 공간방전은 서지를 공기중으로 방전시키는 동시에 상기 신호 선(230)과 상기 접지선(240)이 전기적으로 쇼트가 되는 것을 말한다. 상기 공간방전이 일어나는 부분의 거리는 브레이크다운(Breakdown)을 발생시키는 전압과 관련이 있다. 즉, 실험적으로 얻은 데이터로 1cm의 진공 또는 공기중에서의 브레이크다운 전압이 30Kv이면, 1.5kv에서 브레이크 다운이 일어나 양 라인이(230, 240) 전기적으로 쇼트가 되려면 0.5mm의 거리가 되어야 한다. 이는 다시말해, 변압기가 감당하지 못하는 서지가 침입할 때 상기 신호선(230)과 상기 접지선(240)에 납땜된 곳에서 상기 브레이크 다운 작용으로 공기중으로 상기 서지를 방출시키며 전기적 쇼트로 나머지 서지를 접지선(240)으로 방출하는 것이다.Referring to FIG. 2, the protection device is not composed of electronic components, but has a structure for discharging surges introduced from the outside into the air. The plastic substrate 200 is pure plastic and is a green substrate visible when the electronic circuit board is made. The line 210 is a combination of the signal line 230 and the ground line 240 mounted on the plastic substrate to interfere with other signals. The signal line 230 is located on one side and the ground line 240 is located on the other side of the electronic circuit board. The lead 220 is soldered to an uncoated portion, at which one portion of the signal line 230 and any portion of the ground line 240 face each other. That is, the lead 220 is soldered on the signal line 230 and the ground line 240 at an interval of about 0.5 mm. Space discharge means that the signal line 230 and the ground line 240 are electrically shorted while the surge is discharged into the air. The distance of the portion where the spatial discharge occurs is related to the voltage causing breakdown. That is, if the breakdown voltage of 1 cm in vacuum or air is 30 Kv from experimental data, the breakdown occurs at 1.5 kv so that both lines 230 and 240 must be electrically shorted to have a distance of 0.5 mm. In other words, when a surge invading the transformer does not invade, the breakdown action is applied to the signal line 230 and the ground line 240 to release the surge into the air by the breakdown action, and the remaining surge is connected to the ground line. 240).

상기 간격이나 상기 도 2의 도면과 같은 납땜의 위치나 간격은 기술개발이나 주변 여건에 따라 개발자가 달리 변경하여 적용할 수 있다.The spacing or the position or spacing of the solder as shown in FIG. 2 may be changed and applied by the developer according to technical development or surrounding conditions.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판에서의 보호소자이다.3 is a protection element in a printed circuit board according to a preferred embodiment of the present invention.

상기 도 3을 참조하면, 변압기(330)에 연결된 신호선(300)과 접지선(310)에는 전류가 흐르고 있으며, 변압기(330)를 통해 내부회로의 소자들을 보호한다. 상기 신호선(300)과 접지선(310)사이에는 병렬로 연결된 제1보호소자들(320)이 연결되어 있다. 즉, 상기 제1보호소자들(320)은 변압기(330)의 1차코일측에 구현됨으로써 신호선(300)으로부터의 전류를 바이패스(bypass) 즉, 상기 접지선(310)으로 흘려버리는데, 상기 제1보호소자들(320) 사이에는 상기 접지선(310)이 연결되어 있다. 또한, 내부회로를 보호하는 1차/2차코일을 포함하여 내전압을 갖는 상기 변압기(330)가 위치하고, 상기 변압기(330)는 상기 내부회로를 서지로부터 보호하는 역 할을 한다. 제2보호소자(340) 또한 상기 서지로부터 내부회로를 보호하는 소자로서 신호선 사이에 연결되어 있다.Referring to FIG. 3, current flows through the signal line 300 and the ground line 310 connected to the transformer 330, and protects the elements of the internal circuit through the transformer 330. The first protection elements 320 connected in parallel are connected between the signal line 300 and the ground line 310. That is, the first protection elements 320 are implemented on the primary coil side of the transformer 330 to flow current from the signal line 300 to the bypass, that is, the ground line 310. The ground wire 310 is connected between one protective element 320. In addition, the transformer 330 having the withstand voltage is located, including the primary / secondary coil to protect the internal circuit, the transformer 330 serves to protect the internal circuit from the surge. The second protection element 340 is also connected between the signal lines as an element to protect the internal circuit from the surge.

예를들어, 상기 변압기(330)의 내전압이 1.5㎸이하 이면 상기 서지가 가지는 충격에너지 전압을 변압기(330)가 견딘다는 것이고, 1.5kV이상의 서지가 발생하면 상기 제1보호소자들(320)에서 상기 서지를 방전시켜 회로를 보호한다.For example, when the withstand voltage of the transformer 330 is less than or equal to 1.5 kV, the transformer 330 withstands the impact energy voltage of the surge, and when the surge of 1.5 kV or more occurs, the first protection elements 320 The surge is discharged to protect the circuit.

즉, 상기 신호선(300)과 상기 접지선(310) 사이에 높은 전압 즉, 서지가 걸렸을 때 공간방전을 일으키는 상기 도 2와 같은 보호소자들을 PCB에 구현하여 상기 서지를 공기중으로 방전시키며 나머지를 접지로 흘려버린다. That is, by implementing a protective device as shown in FIG. 2 on the PCB between the signal line 300 and the ground line 310, which causes a space discharge when a surge is applied, the surge is discharged into the air and the rest is grounded. Shedding.

전원모듈이 요구하는 안전조건에서는 기본적으로 갖추어야 하는 내전압 요구조건이 있는데, 종래의 보호소자를 이용하는 기술을 적용하려면 각각의 신호선이 얼마간의 거리를 두어 설계가 돼야 하지만 구현이 쉽지 않아 종래의 전원모듈에서는 수많은 에러가 발생되었다. 반면, 본 발명의 경우 평상시에는 보호소자에 연결된 각 선이 일정간격으로 떨어져 있어 오픈상태이고, 변압기의 내전압을 넘어서는 서지가 회로로 침입한다면 상기 보호소자에서 방전이 일어나면서 전류가 흐르는 쇼트 상태가 되는 것이며, 이는 바이패스(bypass) 한다고도 한다.In the safety condition required by the power module, there is a withstand voltage requirement that must be basically provided. To apply the technology using the conventional protection device, each signal line should be designed with a certain distance, but it is not easy to implement. Many errors have occurred. On the other hand, in the case of the present invention, each line connected to the protection element is open at regular intervals, and is open, and if a surge exceeding the withstand voltage of the transformer enters the circuit, a discharge occurs in the protection element and causes a current to flow. This is also referred to as bypass.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the scope of the following claims, but also by those equivalent to the scope of the claims.

본 발명은 외부충격 에너지인 서지와 상기 서지로부터 회로를 보호하는 전자부품이 가지는 전하로부터 회로를 보호한다.The present invention protects a circuit from a surge that is an external impact energy and an electric charge of an electronic component that protects the circuit from the surge.

이와 같은 본 발명은 현장에서 불확실하게 나타나는 신호의 왜곡을 방지하며, 전기적인 소자를 없애고 방전을 위해 간격을 벌렸더라도 종래와 같은 보호효과를 구현할 수 있는 이점이 있다.The present invention has the advantage of preventing distortion of the signal appearing uncertainly in the field, and can implement the same protective effect even if the gap is removed for discharging the electrical element and the gap.

Claims

In a device for protecting a circuit in an electronic device,

A transformer connected to the signal lines to protect the internal circuit from external voltage,

A conductor mounted on the signal line and the ground line so as to have a predetermined distance at a predetermined position on the ground line and the signal line disposed adjacent to the plastic substrate, and exceeding a predetermined threshold value between the signal line and the ground line. And a protection device configured to spatially discharge the voltage when a voltage is generated.

The method of claim 1, wherein the predetermined interval,

Circuit protection device, characterized in that determined to 0.5mm.

The method of claim 1, wherein the predetermined threshold is

And a withstand voltage of said transformer which protects said internal circuit from said external voltage.