KR20150110248A - 이동통신 모뎀 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동통신 모뎀 모듈을 포함하는 이동통신 모뎀 시스템으로서, 이동통신 모뎀 모듈은 무선 송수신을 행하는 무선 통신부, 전원 공급부와 연결되어 있고, 전원 공급부에서 출력되는 전압을 강하하는 커패시터 충전 전류 제한부, 그리고 커패시터 충전 전류 제한부와 연결되어 있고, 커패시터 충전 전류 제한부에서 인가되는 전압을 이용하여 충전 동작을 실시하여 무선 통신부로 구동 전압을 인가하고 소비 전류의 크기를 설정 전류 한계치 이하로 감소시키는 피크 전류용 커패시터부를 포함하고, 이때, 커패시터 충전 전류 제한부는 피크 전류용 커패시터부의 충전 동작 시 소비되는 전류의 크기를 설정 전류 한계치 이하로 감소시킨다. 이로 인해, 이동통신 모뎀 시스템의 무선 통신부로 인가되는 전류의 크기가 제한되어 무선 통신부에 의한 무선 송수신 동작 시 소비되는 소비 전류의 크기를 안전한 상태로 감소하므로, 높은 소비 전류로 인해 발생하는 불꽃이나 고온이 주변의 가연성 물질로 전파되어 발생하는 폭발이나 화재의 위험이 감소된다.

Description

이동통신 모뎀 시스템{MOBILE MODEM SYSTEM}
본 발명은 이동 통신 모뎀 시스템에 관한 것으로서, 본질안전 방폭 기능(intrinsic safety function)을 구비한 이동통신 모뎀 시스템을 제공하는 것이다.
오늘날의 이동통신(CDMA, WCDMA, LTE 등) 모뎀 시스템은 우리 주변 사물에 센서(sensor)와 통신 기능을 부여해 마치 살아 있는 유기체처럼 정보를 수집하고 공유하면서 상호작용토록 하는 지능형 네트워킹 기술[예, M2M(machine to machine), IOT(internet of things)]의 핵심요소 중에 하나로 여겨지고 있다.
따라서, 방제, 스마트 그리드(smart grid), 방범 등에 필요한 장비에 이동통신부인 모뎀(modem)을 장착하여 네트워크에 연결하고 있다.
일반적으로, 산업현장이나 연구실 등 가연성 물질에 의해 폭발 위험이 상존하는 곳에서는 이동통신 모뎀 시스템과 같은 전기전자 장비가 점화원이 되지 않도록 방폭 규격을 만족해야 한다.
하지만, 종래의 이동통신 모뎀 시스템은 도 1에 도시한 것처럼, 전원 공급부(10) 그리고 전원 공급부(10)와 소켓(30)에 연결되어 있는 이동통신 모뎀 모듈(20)을 구비한다.
전원 공급부(10)는 이동통신 모뎀 모듈(20)의 동작에 필요한 크기의 직류 전압을 생성하여 이동통신 모뎀 모듈(20)로 공급한다.
이때, 전원 공급부(10)에서 출력되는 전압의 크기는 예를 들어, 5V 내지 12V일 수 있다.
이동통신 모뎀 모듈(20)은 전원 공급부(10)에 연결된 전압 레귤레이터(21)와 전압 레귤레이터(21)에 입력 단자가 연결되어 있고 소켓(30)에 출력 단자가 연결되어 있는 무선 통신부(22)를 구비한다.
전압 레귤레이터(21)는 전압 공급부(10)로부터 인가되는 전압을 정해진 크기의 일정 전압(예, 3.3V)으로 변환하여 안정적으로 무선 통신부(22)로 전달 인가한다.
무선 통신부(22)는 전압 레귤레이터(21)에서 인가되는 전압에 의해 동작되는 이동통신 모뎀으로서, 외부 장치와 데이터나 신호 등의 무선 송수신을 실시한다.
또한 소켓(30)은 USIM(universal subscriber identity module) 소켓일 수 있다.
이처럼, 종래의 이동통신 모뎀 모듈(20)은 단지 무선 통신부(22)의 동작을 위한 전압 레귤레이터(21)만 구비하고 있을 뿐, 본질안전 방폭 기능을 수행하는 별도의 구성요소는 전혀 구비하고 있지 않다.
일반적으로 본질안전 방폭 기능을 구현하는 방법 중 하나는 무선 통신부(22)로 공급되는 에너지의 총량을 제한하는 방법이고, 이때, 구동 전압이 고정된 회로에서 에너지의 총량을 제한하는 방법은 소비 전류를 제한하는 것이다.
하지만, 이동통신 모뎀 모듈(20)의 소비 전류를 제한할 경우 전압 레귤레이터(21)의 출력 전압은 도 2와 같이 전압 레귤레이터(21)에서 출력되는 전압이 하강하는 전압 하강 시기가 발생하여 이 전압 하강 시에 무선 통신부(22)의 동작을 위한 최소 동작 전압 미만으로 정격 전압이 하강하여 무선 통신부(22)의 오동작을 유발하게 된다. 따라서, 도 1에 도시한 이동통신 모뎀 모듈(20)의 경우 이처럼 소비 전류를 제한하는 방식은 적합하지 않다.
따라서, 종래의 이동통신 모뎀 시스템은 별도의 본질안전 방폭 기능을 구비하고 하고 있지 않으므로, 종래의 이동통신 모뎀 시스템을 이용하여 무선 송수신 동작이 행해질 때 높은 소비 전류가 발생하게 된다.
발생된 높은 소비 전류로 인해 열이나 높은 에너지를 갖는 불꽃의 발생 우려가 높아 종래의 이동통신 모뎀 시스템의 주변에 가연성 물질이 존재할 경우, 열이나 불꽃이 주변의 가연성 물질로 전파되어, 화재나 폭발 위험이 발생하게 된다.
이로 인해, 본질안전 방폭 기능을 갖추지 않은 이동통신 모뎀 시스템은 화재 발생 위험 지역이나 폭발 위험 지역에서 운용되는 장비에는 적용이 불가능하여 사용에 많은 제한이 발생하였다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이동통신 모뎀 시스템에 본질안전 방폭 기능을 부여하여 이동통신 모뎀 시스템의 사용 지역을 확대하여 사용자와 제조사의 만족도를 향상시키기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 무선 통신부로 공급되는 전압 상태를 안정적으로 유지하여 무선 통신부의 동작의 신뢰성을 향상시키기 위한 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 이동통신 모뎀 시스템은 이동통신 모뎀 모듈을 포함하는 이동통신 모뎀 시스템으로서, 상기 이동통신 모뎀 모듈은 무선 송수신을 행하는 무선 통신부, 전원 공급부와 연결되어 있고, 상기 전원 공급부에서 출력되는 전압을 강하하는 커패시터 충전 전류 제한부, 그리고 상기 커패시터 충전 전류 제한부와 연결되어 있고, 상기 커패시터 충전 전류 제한부에서 인가되는 전압을 이용하여 충전 동작을 실시하여 상기 무선 통신부로 구동 전압을 인가하고 소비 전류의 크기를 설정 전류 한계치 이하로 감소시키는 피크 전류용 커패시터부를 포함한다. 이때, 상기 커패시터 충전 전류 제한부는 상기 피크 전류용 커패시터부의 충전 동작 시 소비되는 전류의 크기를 상기 설정 전류 한계치 이하로 감소시킨다.
상기 이동통신 모뎀 모듈은 상기 피크 전류용 커패시터부와 연결되어, 상기 피크 전류용 커패시터부에서 출력되는 전압을 기준 전압과 비교하여 해당 상태의 출력 신호를 출력하는 전압 측정부, 그리고 상기 전압 측정부, 상기 무선 통신부 및 상기 피크 전류용 커패시터부에 연결되어, 상기 전압 측정부에서 출력되는 상기 출력 신호의 상태에 따라 상기 피크 전류용 커패시터부에서 출력되는 구동 전압를 인가하거나 차단하는 전원 스위치부를 더 포함할 수 있다.
상기 전원 스위치부는 상기 전압 측정부에 제어 단자가 연결되어 있고, 상기 피크 전류용 커패시터부에 입력 단자가 연결되어 있으며, 상기 무선 통신부에 출력 단자가 연결되어 있는 트랜지스터일 수 있다.
상기 이동통신 모뎀 모듈은 상기 전원 공급부와 상기 커패시터 충전 전류 제한부 사이에 위치하여, 상기 전원 공급부에서 인가되는 전압의 크기를 정해진 크기로 변환하여 상기 커패시터 충전 전류 제한부로 출력하는 전압 레귤레이터를 더 포함할 수 있다.
상기 이동통신 모뎀 모듈은 상기 전원 공급부와 상기 전압 레귤레이터에 사이에 연결된 위치한 제1 역전류 방지부, 그리고 상기 커패시터 충전 전류 제한부와 상기 피크 전류용 커패시터부 사이에 연결된 제2 역전류 방지부를 더 포함할 수 있다.
상기 특징에 따른 이동통신 모뎀 시스템은 상기 이동통신 모뎀 모듈이 실장되어 있는 이동통신 모뎀 인쇄회로 기판을 에워싸고 있고 있는 몰딩부, 그리고 상기 몰딩부를 관통하여 상기 이동통신 모뎀 모듈과 상기 몰딩부 위에 위치한 소켓 사이에 위치한 연결부를 더 포함하는 것이 좋다.
상기 연결부는 상기 이동통신 모뎀 모듈과 상기 소켓 사이에 서로 이격되게 위치한 복수의 연결 단자를 포함하거나 복수의 연결 단자 패턴이 인쇄된 단자 인쇄회로기판을 포함할 수 있다.
상기 몰딩부는 에폭시, 우레탄 또는 실리콘으로 이루어지는 것이 좋다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이동통신 모뎀 시스템은 이동통신 모뎀 인쇄회로기판을 포함하는 이동통신 모뎀 시스템으로서, 상기 이동통신 인쇄회로기판을 에워싸고 있고 있는 몰딩부, 그리고 상기 몰딩부를 관통하여 상기 이동통신 모뎀 인쇄회로기판과 상기 몰딩부 위에 위치한 소켓 사이에 위치하여 이동통신 모뎀 인쇄회로기판과 상기 몰딩부 사이의 전기적인 연결을 실시하는 연결부를 포함한다.
상기 연결부는 상기 이동통신 모뎀 모듈과 상기 소켓 사이에 서로 이격되게 위치한 복수의 연결 단자를 포함하거나 복수의 연결 단자 패턴이 인쇄된 단자 인쇄회로기판을 포함할 수 있다.
상기 몰딩부는 에폭시, 우레탄 또는 실리콘으로 이루어지는 것이 좋다.
이러한 특징에 따르면, 이동통신 모뎀 시스템의 무선 통신부로 인가되는 전류의 크기가 제한되므로, 무선 통신부에 의한 무선 송수신 동작 시 소비되는 소비 전류의 크기를 안전한 상태로 감소된다.
이로 인해, 높은 소비 전류로 인해 발생하는 불꽃이나 고온이 주변의 가연성 물질로 전파되어 발생하는 폭발이나 화재의 위험이 감소한다.
따라서, 폭발 물질, 가연성 액체나 가스 등과 같은 가연성 물질이 존재하는 지역이나 사막과 같은 고온의 지역과 같은 폭발 위험 지역에도 안정적으로 이동통신 모뎀 시스템이 설치되어 사용되게 된다.
이로 인해, 설치 지역과 제한을 받지 않고 감시, 측정, 계량, 제어용 장비 등에 이동통신 모뎀 시스템을 장착할 수 있으므로, 본 예의 이동통신 모뎀 시스템은 네트워크에 연결하여 상호작용이 가능한 지능형 장비 및 시스템에 적용된다.
더욱이, 무선 통신부로 인가되는 구동 전압의 상태가 체크되어 구동 전압의 상태가 정상 상태일 경우에만 무선 통신부로 구동 전압을 인가하므로, 비정상적인 구동 전압에 따른 무선 통신부의 동작 시도로 인한 과도한 소비 전력의 낭비를 방지한다.
이로 인해, 무선 통신부의 반복적인 오동작을 방지하여 피크 전류용 커패시터(capacitor)의 충전시간 확보와 안정적인 전류소비 패턴이 확보된다.
또한, 무선 통신부와 소켓부 사이를 이격시켜 본질안전 방폭 구조를 만족하는 몰딩 두께를 확보하여, 본질안전 방폭 기능을 구현하기 위해 전류제한 전원 회로를 구비하지 않더라고 본질안전 방폭 기능을 갖는 이동통신 모뎀 시스템이 구현된다.
도 1은 종래의 이동통신 모뎀 시스템의 블럭도이다.
도 2는 도 1의 이동통신 모뎀 시스템에서 전류제한 시 전압 레귤레이터의 전압 강하 특성의 한 예를 도시한 그래프이다.
도 3는 본 발명의 한 실시예에 따른 이동통신 모뎀 시스템의 블록도이다.
도 4a는 도 3에 도시한 이동통신 모뎀 시스템에서 피크 전류용 커패시터부가 적용되지 않을 경우 소비전류 특성의 한 예를 도시한 그래프이다.
도 4b는 도 3에 도시한 이동통신 모뎀 시스템에서 시스템에서 피크 전류용 커패시터부가 적용될 경우, 피크 전류용 커패시터에 의한 피크(Peak) 전류의 제한 특성의 한 예를 도시한 그래프이다.
도 4c는 도 3에 도시한 이동통신 모뎀 시스템에서 커패시터 충전 전류 제한부가 적용되지 않을 때, 피크 전류용 커패시터의 충전 시 소비 전류의 특성의 한 예를 도시한 그래프이다.
도 4d는 도 3에 도시한 이동통신 모뎀 시스템에서 커패시터 충전 전류 제한부가 적용될 때, 피크 전류용 커패시터의 충전 시 소비 전류 특성의 한 예를 도시한 그래프이다.
도 5와 도 6은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동통신 모뎀 시스템의 단면도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "접속되어" 있다거나 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 접속되어 있거나 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 접속되어" 있다거나 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 이동통신 모뎀 시스템에 대하여 설명한다.
먼저, 도 3을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 이동통신 모뎀 시스템에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3에 도시한 본 발명의 한 실시예에 따른 이동통신 모뎀 시스템은 전원 공급부(100), 전원 공급부(100)와 연결되어 있는 전류 제한 유닛(201) 및 전류 제한 유닛(201)에 연결된 무선 통선부(202)를 구비한 이동통신 모뎀 모듈(200)을 구비한다.
도 1을 참고로 하여 이미 설명한 것처럼, 이동통신 모뎀 모듈(200)은 USIM(universal subscriber identity module) 소켓 등과 같은 소켓(300)과 연결되어 있다.
전원 공급부(100)는 약 5 내지 12V의 직류 전압을 생성하여 전류 제한 유닛(201)과 무선 통신부(202)로 공급하여 이들 전류 제한 유닛(201)과 무선 통신부(202)의 구성요소로 동작에 필요한 전압을 제공한다.
이러한 전원 공급부(100)는 도 3과 달리 이동 통신 모뎀 모듈(200) 내에 위치할 수 있다.
전류 제한 유닛(201)은 전원 공급부(100)에 연결되어 있는 제1 역전류 방지부(211), 제1 역전류 방지부(211)에 연결되어 있는 전압 레귤레이터(212), 전압 레귤레이터(212)에 연결된 커패시터 충전 전류 제한부(213), 커패시터 충전 전류 제한부(213)에 연결된 제2 역전류 방지부(214), 제2 역전류 방지부(214)에 연결된 피크 전류용 커패시터부(215), 피크 전류용 커패시터부(215)에 연결되는 전압 측정부(216), 그리고 피크 전류용 커패시터부(215), 전압 측정부(216) 및 무선 통신부(202)에 연결된 전원 스위치부(217)를 구비한다.
제1 및 제2 역전류 방지부(211, 214)는 역방향으로의 전류 흐름을 방지하기 위한 것으로, 제1 및 제2 역전류 방지부(211, 214)는 각각 적어도 하나의 다이오드(D21, D22)를 구비한다.
따라서, 다이오드(D21)는 전원 공급부(100)와 전압 레귤레이터(212) 사이에 순방향으로 연결되어 있고, 다이오드(D22)는 커패시터 충전 전류 제한부(213)와 피크 전류용 커패시터부(215) 사이에 순방향으로 연결되어 있다.
이때, 제1 역전류 방지부(211)는 전압 레귤레이터(212)의 출력 전류가 전원 공급부(100)쪽으로 역으로 흐르지 않도록 방지하고, 제2 역전류 방지부(214)는 피크 전류용 캐피시터부(215)의 출력 전류가 커패시터 충전 전류 제한부(213) 쪽으로 역으로 흐르지 않도록 방지한다.
이러한 제1 및 제2 역전류 방지부(211, 214)에 의해, 피크 전류(peak current)가 소비됨에 따라 발생하는 전압 강하로 인해 전압 레귤레이터(212)에서 전원 공급부(100)쪽으로 그리고 피크 전류용 커패시터부(215)에서 전압 레귤레이터(212) 쪽으로 역방향으로 전류가 흐르는 것이 방지된다.
이로 인해, 피크 전류용 커패시터부(50)의 전하량이 모두 무선 통신부(80)에만 공급되어 무선 통신부(80)의 동작 특성이 향상된다.
전압 레귤레이터(20)는 제1 역전류 방지부(211)를 거쳐 인가되는 전원 공급부(100)의 전압(예, 5V 내지 12V)을 정해진 일정한 크기(예, 3.3V)로 변환하여 출력한다.
커패시터 충전 전류 제한부(213)는 전압 레귤레이터(212)와 제2 역전류 방지부(214) 사이에 직렬로 연결된 저항(R21)으로 이루어져 있다
이러한 커패시터 충전 전류 제한부(213)는 전압 레귤레이터(212)에서 출력되는 일정 크기의 전압(예 3.3V)을 강하시켜 제2 역전류 방지부(214)를 거쳐 피크 전류용 커패시터부(215)로 인가한다.
피크 전류용 커패시터부(215)는 제2 역전류 방지부(214)와 접지 사이에 병렬로 연결되어 있는 적어도 하나의 커패시터(C21, C22)를 구비한다.
이러한 피크 전류용 커패시터부(215)는 무선 통신부(202)의 동작 상태에 따라 제2 역전류 방지부(214)를 통해 인가되는 전압에 대한 충전 동작과 충전 전압의 방전 동작이 행해져, 무선 통신부(202)로 구동 전압을 인가한다.
따라서, 커패시터 충전 전류 제한부(213)를 거쳐 인가되는 전압은 피크 전류용 커패시터부(215)에 충전된 후 무선 통신부(202)로 공급되므로, 피크 전류용 커패시터부(215)의 충전 동작에 의해 피크 전류용 커패시터부(215)에 충전되는 충전 전류가 무선 통신부(80)로 인가된다.
이로 인해, 피크 전류용 커패시터부(215)의 커패시터(C21, C22)에 충전되는 충전 전압이 무선 통신부(202)의 구동 전압으로 인가되므로 무선 통신부(202)로 흐르는 전류의 크기를 커패시터(C21, C22)의 충전 용량으로 제한하여 무선 통신부(202)의 소비 전류 특성을 본질안전 방폭 전류 한계치(즉, 설정 전류 한계치) 이하로 낮추도록 한다.
이러한 피크 전류용 커패시터부(215)에 의해 충전 전압이 안정적으로 무선 통신부(202) 쪽으로 공급되므로, 전압 레귤레이터(212)의 출력 전압 등이 하강하여 무선 통신부(202)에 인가되는 전압이 무선 통신부(202)의 동작에 필요한 최소 동작 전압 이하로 감소하는 것을 방지하므로 안정적인 무선 통신부(202)의 동작이 보장된다.
이때, 피크 전류용 커패시터부(215)의 충전 동작 시 증가하는 소비 전류가 본질안전 방폭 전류 한계치를 초과할 수 있지만, 이미 커패시터 충전 전류 제한부(213)에 의해 피크 전류용 커패시터부(215)로 인가되는 전압이 강하된 상태이므로 커패시터 충전 전류 제한부(213)의 충전 동작 시에 소비되는 소비 전류 역시 본질안전 방폭 전류 한계치를 초과하지 않는다.
또한, 제2 역전류 방지부(214)로 인해, 피크 전류용 커패시터부(215)의 충전 동작 시 역방향인 전압 레귤레이터(212) 쪽으로 전류로 흐르는 것이 방지된다.
따라서, 본질안전 방폭 전류 한계치의 크기에 따라 커패시터 충전 전류 제한부(213)의 저항값[예, 저항(R21)의 값]은 정해진다.
본 예의 피크 전류용 캐피시터부(215)에 사용되는 캐피시터(C21, C22)는 대용량 커패시터로서 신속한 충전 동작과 방전 동작이 행해질 수 있도록 한다.
전압 측정부(216)는 피크 전류용 커패시터부(215)에서 출력되는 전압을 측정하여 이미 정해져 있는 기준 전압[즉, 무선 통신부(202)의 정격 구동 전압]과 비교해, 출력 전압이 설정 전압 범위(예, 기준 전압 이상이면)에 들어 올 때만 전원 스위치부(217)를 동작시키는 상태의 제어 신호[예, 고레벨 신호(H)]를 전원 스위치부(217)로 출력하고, 그렇지 않을 경우에는 전원 스위치부(217)의 동작을 중지시키는 상태의 제어 신호[예, 저레벨 신호(L)]를 전원 스위치부(217)로 출력한다.
이러한 전압 측정부(216)는 두 입력단자 중 하나(예, 비반전 입력 단자)로 피크 전류용 커패시터부(215)의 출력 전압이 인가되고 나머지 입력 단자(예, 반전 입력 단자)로 기준 전압이 인가되는 비교기일 수 있다.
전원 스위치부(217)는 전압 측정부(216)에서 출력되는 제어 신호의 상태에 턴온 또는 턴오프되는 스위칭 소자로서, 본 예의 경우 한 예로서 금속 산화 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET, metal oxide semiconductor field effect transistor)일 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
전원 스위치부(217)는 전압 측정부(216)의 출력 단자에 제어 단자(예, 게이트 단자)가 연결되어 있고, 피크 전류용 커패시터부(50)의 출력 단자에 입력 단자(예, 소스 단자)가 연결되어 있으며, 모선 통신부(60)의 입력 단자에 출력 단자(예, 드레인 단자)가 연결되어 있다.
전원 스위치부(217)는 전압 측정부(60)로부터 고레벨 상태의 제어 신호가 제어 단자로 입력되면 턴온되어 피크 전류용 커패시터부(215)의 출력 전압을 무선 통신부(202)로 전달하고, 반대로 전압 측정부(60)로부터 저레벨 상태의 제어 신호가 제어 단자로 입력되면 턴오프되어 무선 통신부(202)로 전달되는 피크 전류용 커패시터부(215)의 출력 전압을 차단한다.
이러한 전원 스위치부(217)의 동작에 의해, 피크 전류용 커패시터부(50)의 출력 전압이 안전 상태, 즉 기준 전압보다 클 경우에만 무선 통신부(80)로 공급되므로, 안정적인 전압 공급에 의해 무선 통신부(202)의 동작 역시 안정적으로 이루어진다.
도 4a 내지 도 4d는 전원 공급부(100)의 후단에서 소비되는 소비 전류의 특성을 도시한 그래프로서, 도 4a는 본 예의 피크 전류용 커패시터부(215)가 적용되지 않을 경우의 소비 전류의 파형이고 도 4c는 본 예의 커패시터 충전 전류 제한부(213)가 적용되지 않을 경우의 소비 전류의 파형이다.
도 4a에 도시한 것처럼, 피크 전류용 커패시터부(215)가 적용되지 않을 경우, 무선 통신부(202)가 동작될 때(즉, 무선 송수신시) 소비되는 전류의 피크치가 본질 안전 방폭 전류의 한계치를 초과하는 현상이 발생하였다.
또한, 도 4c에 도시한 것처럼, 피크 전류용 커패시터부(215)는 적용되었지만 커패시터 충전 전류 제한부(213)가 적용되지 않을 경우, 피크 전류용 커패시터부(215)의 충전 동작이 행해질 때 발생하는 소비 전류의 피크치가 본질안전 방폭 전류의 한계치를 초과하는 현상이 발생하였다.
하지만, 도 4b에 도시된 것처럼, 피크 전류용 커패시터부(215)가 적용될 경우 피크 전류용 커패시터부(215)에 의한 전류 제한 기능에 의해 무선 통신부(202)가 동작되더라도 소비되는 전류의 피크치는 본질 안전 방폭 전류의 한계치를 초과하게 되었다.
또한, 도 4d와 같이, 커패시터 충전 전류 제한부(213)가 적용됨에 따라 피크 전류용 커패시터부(215)가 충전 동작을 실시하는 구간에도 소비되는 소비 전류의 피크치가 본질안전 방폭 전류의 한계치를 초과하지 않아 안정적인 본질안전 방폭 기능이 발휘됨을 알 수 있다.
다음, 도 5와 도 6를 참고로 하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동통신 모뎀 시스템의 예에 대하여 설명한다.
본 실시예의 경우, 이동통신 모뎀 모듈(200)에서 방출되는 열이나 에너지가 외부로 발산되지 않도록 하는 몰딩부(50)를 이용하여 본질안전 방폭 기능을 실현한다.
다음, 도 5를 참고로 하여 본 실시예에 따른 이동통신 모뎀 시스템의 한 예를 설명한다.
도 5에 도시한 이동통신 모뎀 시스템 역시, 도 3에 도시한 것과 같이, 전원 공급부(100), 이동통신 모뎀 모듈 및 이동통신 모뎀 모듈과 연결되는 소켓(300)을 구비한다.
이때, 이동통신 모뎀 모듈은 도 3에 도시한 것과 동일하게 전류 제한 유닛(201)을 구비하고 있고 있는 이동통신 모뎀 모듈(200)이거나 전류 제한 유닛(201)을 이루는 구성요소(211-217) 중 적어도 하나를 구비하지 않는 이동통신 모뎀 모듈일 수 있다.
전원 공급부(100)와 이동통신 모뎀 모듈(200)은 하나의 인쇄회로기판(PCB, printed circuit board)에 실장되어, 이동통신 모뎀 인쇄회로기판(200a)을 형성한다. 따라서, 이동통신 모뎀 인쇄회로기판(200a) 역시 본 실시예에 따른 이동통신 모뎀 시스템의 일부를 구성한다.
소켓(300)은 도 3에 도시한 소켓과 동일한 소켓이다.
따라서, 도 3과 비교하면, 본 예의 이동통신 모뎀 시스템은, 이동통신 모뎀 인쇄회로기판(200a)을 내장하고 있는 몰딩 하우징(400), 몰딩 하우징(400) 내에 충진되어 몰딩 하우징(400) 내에 위치한 이동통신 모뎀 인쇄회로기판(200a)을 에워싸고 있는 몰딩부(500), 몰딩부(500) 위에 위치하는 소켓(300) 그리고 몰딩부(500) 속에 내장되어 있는 이동통신 모뎀 인쇄회로기판(200a)과 몰딩부(500) 사이에 위치하는 연결부인 복수의 연결 단자(600)를 구비한다.
이동통신 모뎀 모듈(200a)은 몰딩부(500)는 이미 설명한 것처럼 이동통신 모뎀 모듈(200a)에서 방출되는 열이나 에너지가 외부로 방출되는 것을 방지한다.
이러한 몰딩부(500)는 에폭시(epoxy), 우레탄(urethane) 또는 실리콘(silicon) 등과 같이 내열 기능, 절연 기능 및 내침투성 기능을 갖는 물질로 이루어져 있다.
이때, 이동통신 모뎀 모듈(200a)을 에워싸고 있는 몰딩부(500)의 두께(T1)즉, 몰딩 하우징(400)과 이동통신 모뎀 모듈(200a)간의 이격 거리는 열이나 에너지의 외부 방출을 방지하는 두께로서, 본질안정 방폭 규격에서 요구하는 두께이다.
이러한 두께(T1)는 최소 2mm이상이면 좋다.
몰딩 하우징(400)은 이동통신 모뎀(200a)을 내장하여 그 안에 위치하고 있는 이동통신 모뎀(200a)을 외부 충격으로부터 보호하고 그 내부에 충진재인 몰딩부(500)를 안정적으로 보호한다.
이러한 몰딩 하우징(400)의 재료는 금속 등과 같이, 그 안에 충진되어 있는 몰딩부(500)와 이동통신 모뎀 모듈(200a)을 보호할 수 있는 재료일 수 있다.
복수의 연결 단자(600)는 이미 설명한 것처럼 이동통신 모뎀 모듈(200a)과 소켓(300) 사이에 위치하고, 구리(Cu) 등과 같은 도전성 재료로 이루어져 있으며, 전원 단자, 접지 단자, 신호 단자 등을 구비한다.
이러한 복수의 연결 단자(600)는 땜납 등을 통해 복수의 연결 단자(600) 각각이 이동통신 모뎀 인쇄회로기판(200a)과 소켓(300)에 형성된 해당 단자와 직접 연결되므로, 복수의 연결 단자(600)을 통해 이동통신 모뎀 인쇄회로기판(200a)과 소켓(300)이 서로 전기적 및 물리적으로 연결되어 전원 공급과 신호 전달 동작이 행해진다.
이때, 복수의 연결 단자(600)는 각각 동일한 형태로 이루어져 있고, 이동통신 모뎀 인쇄회로기판(200a)과 소켓(300) 사이를 직선(예, 이동통신 모뎀 모듈(200a)의 외부면에 수직하게)으로 연결하는 막대기(bar) 형태로 갖고 있고, 서로 이격되게 위치하고 있다.
이때, 인접한 연결 단자(600) 사이의 간격 역시 본질안전 방폭 규격에 따른다.
따라서, 복수의 연결 단자(600)를 통하여 이동통신 모뎀 인쇄회로기판(200a)에서 출력되는 신호와 전압이 소켓(300)으로 바로 전달된다.
복수의 연결 단자(600)로 인해, 이동통신 모뎀 모듈(200a)은 복수의 단자(600)와 접하는 부분을 제외하면 모두 몰딩부(500)로 에워싸여져 있다.
소켓(300)은 도 5a에 도시한 것처럼, 몰딩부(500)의 외부면 위에 바로 위치하여 그 하부에 위치한 복수의 연결 단자(600)와 연결되어 있다.
따라서, 소켓(300)이 위치한 부분을 제외한 몰딩부(500) 외부면 전체는 몰딩 하우징(400)으로 덮여 있다.
이처럼, 열이나 에너지가 외부로 방출하는 이동통신 모뎀 모듈(200a)이 내열 기능, 절연 기능 및 내침투성 기능을 갖는 물질로 이루어진 몰딩부(500)로 에워싸여져 있다. 이로 인해, 이동통신 모뎀 인쇄회로기판(200a)에서 방출되는 열이나 에너지가 외부로 출력되는 것이 방지되어, 몰딩부(500)에 의해 본질안전 방폭 기능이 행해진다.
도 6에 도시한 본 실시예에 따른 이동통신 모뎀 시스템의 다른 예는 도 5와 비교할 때, 유사한 구조를 갖고 있다. 도 5와 비교하여, 동일한 구조를 갖고 같은 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 도 5와 동일한 도면 부호를 부여하고 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
즉, 도 6에 도시한 이동통신 모뎀 시스템은 이동통신 모뎀 인쇄회로기판(200a), 이동통신 모뎀 인쇄회로기판(200a)을 에워싸고 있는 몰딩부(500), 몰딩부(500)를 내장하고 있는 몰딩 하우징(400), 그리고 몰딩부(500) 위에 바로 위치하여 몰딩부(500)를 관통해 이동통신 모뎀 인쇄회로기판(200a)과 직접 연결되어 있는 소켓(300)을 구비한다.
하지만, 도 5와 달리, 소켓(300)과 이동통신 모뎀 인쇄회로기판(200a)간의 전기적 및 물리적인 연결을 위해 복수의 연결 단자(600)을 이용하는 대신 복수의 연결 단자 패턴(601)이 인쇄된 단자 인쇄회로기판(700)이 사용된다.
따라서, 땜납 등을 통해 도전성 재료로 이루어진 복수의 연결 단자 패턴(601) 각각이 이동통신 모뎀 인쇄회로기판(200a)과 소켓(300)에 형성된 단자와 직접 연결되므로, 단자 인쇄회로기판(700)을 통해 이동통신 모뎀 인쇄회로기판(200a)과 소켓(300) 간의 전원 공급과 신호 전달 동작 등과 같은 전기적인 연결이 행해진다.
이때, 인접한 연결 단자 패턴(601) 간의 간격 역시 본질안전 방폭 규격에 따른다.
복수의 연결 단자(600) 대신에 단자 인쇄회로기판(700)을 사용할 경우, 소켓(300)과 이동통신 모뎀 인쇄회로기판(200a) 간의 전기적인 연결 상태를 좀더 안정적으로 실시할 수 있고, 소켓(300)과 이동통신 모뎀 인쇄회로기판(200a) 간의 전기적인 연결 동작을 좀더 용이하게 신속하게 행할 수 있다.
도 5와 도 6을 도시한 이동통신 모뎀 시스템을 제조하기 위해, 먼저, 몰딩 하우징(400) 내부와 외부 해당 위치에 연결부(600, 700)을 통해 서로 연결된 이동통신 모뎀 인쇄회로기판(200a)과 소켓(300)을 위치시킨다.
그런 다음, 몰딩 하우징(400)에 형성된 입구(도시하지 않음)을 통해 액체 상태의 몰딩 용액을 주입하여 몰딩 하우징(400) 내부로 몰딩 용액을 충진한다. 이때, 몰딩 하우징(400)에 형성된 출구(도시하지 않음)쪽으로 몰딩 용액이 배출될 때까지 몰딩 용액의 주입 동작을 계속한다.
그런 다음, 열처리 등을 통해 용액 상태의 몰딩 용액을 고체 상태로 변환하여 몰딩부(500)을 형성한다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 전원 공급부 200: 이동통신 모뎀 모듈
200a: 이동통신 모뎀 인쇄회로기판
201: 전류 제한 유닛 202: 무선 통신부
211, 214: 역전류 방지부 212: 전압 레귤레이터
213: 커패시터 충전 전류 제한부
215: 피크 전류용 커패시터부 216: 전압 측정부
217: 전원 스위치부 300: 소켓
400: 몰딩 하우징 500: 몰딩부
600: 연결 단자 700: 단자 인쇄회로 기판

Claims (13)

  1. 이동통신 모뎀 모듈을 포함하는 이동통신 모뎀 시스템에서,
    상기 이동통신 모뎀 모듈은,
    무선 송수신을 행하는 무선 통신부,
    전원 공급부와 연결되어 있고, 상기 전원 공급부에서 출력되는 전압을 강하하는 커패시터 충전 전류 제한부, 그리고
    상기 커패시터 충전 전류 제한부와 연결되어 있고, 상기 커패시터 충전 전류 제한부에서 인가되는 전압을 이용하여 충전 동작을 실시하여 상기 무선 통신부로 구동 전압을 인가하고 소비 전류의 크기를 설정 전류 한계치 이하로 감소시키는 피크 전류용 커패시터부
    를 포함하고,
    상기 커패시터 충전 전류 제한부는 상기 피크 전류용 커패시터부의 충전 동작 시 소비되는 전류의 크기를 상기 설정 전류 한계치 이하로 감소시키는
    이동통신 모뎀 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 이동통신 모뎀 모듈은,
    상기 피크 전류용 커패시터부와 연결되어, 상기 피크 전류용 커패시터부에서 출력되는 전압을 기준 전압과 비교하여 해당 상태의 출력 신호를 출력하는 전압 측정부와 상기 전압 측정부, 그리고
    상기 무선 통신부 및 상기 피크 전류용 커패시터부에 연결되어, 상기 전압 측정부에서 출력되는 상기 출력 신호의 상태에 따라 상기 피크 전류용 커패시터부에서 출력되는 구동 전압을 인가하거나 차단하는 전원 스위치부
    를 더 포함하는 이동통신 모뎀 시스템.
  3. 제2항에서,
    상기 전원 스위치부는 상기 전압 측정부에 제어 단자가 연결되어 있고, 상기 피크 전류용 커패시터부에 입력 단자가 연결되어 있으며, 상기 무선 통신부에 출력 단자가 연결되어 있는 트랜지스터인 이동통신 모뎀 시스템.
  4. 제1항에서,
    상기 이동통신 모뎀 모듈은 상기 전원 공급부와 상기 커패시터 충전 전류 제한부 사이에 위치하여, 상기 전원 공급부에서 인가되는 전압의 크기를 정해진 크기로 변환하여 상기 커패시터 충전 전류 제한부로 출력하는 전압 레귤레이터를 더 포함하는 이동통신 모뎀 시스템.
  5. 제4항에서,
    상기 이동통신 모뎀 모듈은,
    상기 전원 공급부와 상기 전압 레귤레이터에 사이에 연결된 위치한 제1 역전류 방지부, 그리고
    상기 커패시터 충전 전류 제한부와 상기 피크 전류용 커패시터부 사이에 연결된 제2 역전류 방지부
    를 더 포함하는 이동통신 모뎀 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서,
    상기 이동통신 모뎀 모듈이 실장되어 있는 이동통신 모뎀 인쇄회로 기판을 에워싸고 있고 있는 몰딩부, 그리고
    상기 몰딩부를 관통하여 상기 이동통신 모뎀 모듈과 상기 몰딩부 위에 위치한 소켓 사이에 위치한 연결부
    를 더 포함하는 이동통신 모뎀 시스템.
  7. 제6항에서,
    상기 연결부는 상기 이동통신 모뎀 모듈과 상기 소켓 사이에 서로 이격되게 위치한 복수의 연결 단자를 포함하는 이동통신 모뎀 시스템.
  8. 제6항에서,
    상기 연결부는 복수의 연결 단자 패턴이 인쇄된 단자 인쇄회로기판을 포함하는 이동통신 모뎀 시스템
  9. 제6항에서,
    상기 몰딩부는 에폭시, 우레탄 또는 실리콘으로 이루어져 있는 이동통신 모뎀 시스템.
  10. 이동통신 모뎀 인쇄회로기판을 포함하는 이동통신 모뎀 시스템에서,
    상기 이동통신 인쇄회로기판을 에워싸고 있고 있는 몰딩부, 그리고
    상기 몰딩부를 관통하여 상기 이동통신 모뎀 인쇄회로기판과 상기 몰딩부 위에 위치한 소켓 사이에 위치하여 이동통신 모뎀 인쇄회로기판과 상기 몰딩부 사이의 전기적인 연결을 실시하는 연결부
    를 포함하는 이동통신 모뎀 시스템.
  11. 제10항에서,
    상기 연결부는 상기 이동통신 모뎀 모듈과 상기 소켓 사이에 서로 이격되게 위치한 복수의 연결 단자를 포함하는 이동통신 모뎀 시스템.
  12. 제10항에서,
    상기 연결부는 복수의 연결 단자 패턴이 인쇄된 단자 인쇄회로기판을 포함하는 이동통신 모뎀 시스템.
  13. 제10항에서,
    상기 몰딩부는 에폭시, 우레탄 또는 실리콘으로 이루어져 있는 이동통신 모뎀 시스템.
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