JP2015165770A - 電力供給遅延回路を有する充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電力供給遅延回路を有する充電システムに関する。【解決手段】比較的大きい電流の供給が必要な電子機器に電力を供給するために電力供給装置を接続させる際に発生し得るスパークを防止する電力供給遅延回路が電力供給装置側に設けられる充電システムを提供する。前記電力供給遅延回路は、ＧＮＤ接地電力端子とＤ信号端子が電気的に短絡状態ではないとき、Ｖｃｃ電力端子への電力供給を遮断し、ＧＮＤ接地電力端子とＤ信号端子が電気的に短絡状態になったとき、前記トランジスタの動作が変更されて前記キャパシタの充電状態が変更されるとＶｃｃ電力端子への電力供給の遮断が解除される。【選択図】図３

Description

本発明は、電力供給遅延回路を有する充電システムに関し、より詳細には、比較的大きい電流の供給が必要な電子機器に電力を供給するために電力供給装置を接続する際に発生し得るスパークを防止する電力供給遅延回路が電力供給装置側に設けられた充電システムに関する。

電子機器に電力供給装置（アダプタなどのように、電子機器に電力を供給する装置）を接続する際には、磁気コネクタにより連結することができる。

特許文献１及び特許文献２には、電子機器と電力供給装置とを磁気コネクタにより連結する技術が開示されている。

特許文献１及び特許文献２の磁気コネクタは、電子機器と電力供給装置とを所定の角度で接触させた時にのみ連結され、対称構造を有する複数のＶ＋及びＶ−ピンを用いるため、非経済的である。特許文献３には、電子機器と電力供給装置とを如何なる角度で回転させて接触させても電気的に連結されるように、磁気コネクタの電極を同心円に形成した技術が開示されている。

ところで、電子機器と電力供給装置とを磁気コネクタを用いて接続する場合、接続させた瞬間にスパークが発生して、電子機器及び電力供給装置に衝撃を与えて故障を引き起こす恐れがある。特許文献３では、電力供給装置への電力供給端子が電気的に短絡（short）する場合に備えて、電源遅延回路部を電力供給装置内に設けている。しかし、特許文献３の発明は、比較的少ない電流が必要なモバイル端末機（例えば、スマートフォン）の充電装置として用いるには効果的であるが、大きい電流が必要なタブレットＰＣ、ノート型パソコンなどには効果的ではない。

特許文献４には、電力供給遮断回路を備えた磁気コネクタモジュールが開示されており、この電力供給遮断回路を電力供給装置に設けると、接続する瞬間のスパークは減少するが、十分ではない。

また、特許文献５には、電子機器側に充電端子異物発生防止回路を設けて、電子機器と電力供給装置とを磁気コネクタにより接続する際に、所定時間が経過した後に電力が電子機器に供給されるようにする技術が開示されている。ところで、スパーク発生防止回路は、電子機器の軽量化及びその他の目的のために、電力供給装置側に設けられる必要があり得る。しかし、特許文献５の充電端子異物発生防止回路は電子機器側にのみ設けられ、電力供給装置側には設けることができないという問題点がある。

特許文献３や特許文献４のように、電子機器側に同心円状の電極を形成する場合、外側円の電極が非常に長く形成されるため、電力供給装置側のＶ＋及びＶ−の２個のピン端子が瞬間的に同時に一つの電極に接触して、電力供給装置側に過負荷を発生させる恐れがある。

米国登録特許ＵＳ７，３１１，５２６Ｂ２（２００７．１２．２５．） 米国登録特許ＵＳ７，５１７，２２２Ｂ２（２００９．０４．１４．） 韓国登録特許ＫＲ１０‐１２０４５１０Ｂ１（２０１２．１１．１９．） 韓国登録特許ＫＲ１０‐１２６７５３０Ｂ１（２０１３．０５．１３．） 韓国公開特許ＫＲ１０‐２００６‐９２３３２Ａ（２００６．０８．２３．）

本発明は、上記の従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、比較的大きい電流の供給が必要な電子機器に電力を供給するために電力供給装置を接続する際に発生し得るスパークを防止する回路が電力供給装置側に設けられた充電システムを提供することにある。

また、電子機器側に同心円状の電極を形成する場合に、電力供給装置側のＶ＋及びＶ−の２個のピン端子が瞬間的に同時に一つの電極に接触しても、電力供給装置側に過負荷が発生する危険を防止する充電システムを提供することをその目的とする。

本発明の一実施例による電力供給遅延回路を備えた充電システムは、同心円状のパターン電極が形成されており、電子機器マグネットを有する電子機器と、複数のピン端子が形成されており、充電装置マグネットを有する充電装置と、を含む充電システムであって、前記電子機器マグネットと前記充電装置マグネットとが磁気的に結合することにより、前記パターン電極と前記複数のピン端子とが接触し、前記複数のピン端子は、Ｖｃｃ電力端子、ＧＮＤ接地電力端子、及びＤ信号端子を含み、前記パターン電極は、Ｖｃｃ電極及びＧＮＤ電極を含み、前記パターン電極のうちＧＮＤ電極は、ＧＮＤ接地電力端子及びＤ信号端子に同時に接触する一つの電極として形成され、前記パターン電極のうち、ＧＮＤ接地電力端子に接触する電極及びＤ信号端子に接触する電極は、円状の一つの電極として形成されており、前記充電装置には電力供給遅延回路が設けられており、前記電力供給遅延回路は、トランジスタ及びキャパシタを含み、前記電力供給遅延回路は、ＧＮＤ接地電力端子とＤ信号端子が電気的に短絡状態ではないとき、Ｖｃｃ電力端子への電力供給を遮断し、ＧＮＤ接地電力端子とＤ信号端子が電気的に短絡状態になったとき、前記トランジスタの動作が変更されて前記キャパシタの充電状態が変更されるとＶｃｃ電力端子への電力供給の遮断が解除されるようにすることを特徴とする。

本発明の他の実施例による電力供給遅延回路を備えた充電システムは、同心円状のパターン電極が形成されており、電子機器マグネットを有する電子機器と、複数のピン端子及びスイッチが形成されており、充電装置マグネットを有する充電装置と、を含む充電システムであって、前記電子機器マグネットと前記充電装置マグネットとが磁気的に結合することにより、前記パターン電極と前記複数のピン端子とが接触して前記スイッチが押されるようにし、前記複数のピン端子は、Ｖｃｃ電力端子及びＧＮＤ接地電力端子を含み、前記パターン電極は、Ｖｃｃ電極及びＧＮＤ電極を含み、前記充電装置には電力供給遅延回路が設けられており、前記電力供給遅延回路は、トランジスタ及びキャパシタを含み、前記電力供給遅延回路は、前記スイッチが押されないとき、Ｖｃｃ電力端子への電力供給を遮断し、前記スイッチが押されたとき、前記トランジスタの動作が変更されて前記キャパシタの充電状態が変更されるとＶｃｃ電力端子への電力供給の遮断が解除されるようにすることを特徴とする。

前記電子機器マグネット及び前記充電装置マグネットは、リング（ring）状であることができる。

前記電子機器は電極部を含み、前記電極部は、円状の両面ＰＣＢで形成された円状基板を含み、前記円状基板の上面には前記Ｖｃｃ電極及び前記ＧＮＤ電極が形成され、前記円状基板の下面には２個のパッドが形成されて引き出し線と連結され、前記Ｖｃｃ電極と前記ＧＮＤ電極とは、前記円状基板上に形成された２個の貫通孔を介して２個のパッドと連結されることができる。

前記充電装置は、充電装置本体部と、ピン端子部と、を含むことができる。

前記電力供給遅延回路は、充電装置本体部に設けられることができる。

前記電力供給遅延回路は、ピン端子部に設けられることができる。

上記の構成からなる電力供給遅延回路を有する充電システムは、比較的大きい電流の供給が必要な電子機器に電力を供給するために電力供給装置を接続する際に発生し得るスパークを防止する回路を電力供給装置側に設けることができる。

また、電子機器側に同心円状の電極を形成する場合に、電力供給装置側のＶ＋及びＶ−の２個のピン端子が瞬間的に同時に一つの電極に接触しても、電力供給装置側に過負荷が発生する危険を防止することができる。

本発明による充電システムの平面図である。 本発明による電極部及びピン端子部の斜視図である。 本発明による充電システムの概念図である。 本発明による電力供給遅延回路の一例である。 Ｖｃｃ電力端子とＧＮＤ接地電力端子が一つの電極に接触した状態を示した図面である。 本発明による充電システムの他の実施例の概念図である。

以下、添付図面を参照して本発明について詳細に説明する。次に紹介される図面は、当業者に本発明の思想が十分に伝達されるための例として提供されるものである。したがって、本発明は、以下に提示される図面に限定されず、他の形態に具体化され得る。

図１は本発明による充電システムの平面図である。

本発明による充電システムは、電子機器１００と、充電装置２００と、を含む。充電装置２００の一例としては、アダプタが挙げられる。充電装置２００は、ピン端子部２１０と、充電装置本体部２２０と、を含み、充電装置ピン端子部２１０と充電装置本体部２２０とは、ケーブル２３０により連結される。電子機器１００は電極部１１０を含む。

ピン端子部２１０及び電極部１１０には、それぞれマグネット（磁石）が内蔵されており、そのマグネットの磁気力により互いに接触する。マグネットの磁気力により連結端子が接触する磁気コネクタは公知技術であるため、詳細な説明は省略する。

図２は本発明による電極部及びピン端子部の斜視図である。図２の（Ａ）及び（Ｂ）は、電極部及びピン端子部を異なる角度でみたときの斜視図である。図２の斜視図は、電極部及びピン端子の内部構造が容易に把握されるように、一部構成要素が省略された状態で表示されたものである。

電極部１１０は、電極部ハウジング１１６と、その内側に形成された円状基板１１４と、を含む。円状基板１１４にはＶｃｃ電極１１１及びＧＮＤ電極１１２が形成されており、電極部ハウジング１１６の内部に電子機器マグネット１１５が設けられる。

図２のように、Ｖｃｃ電極１１１及びＧＮＤ電極１１２は同心円状に形成されている。このように、多数の電極が所定の形状に形成されたものを、本出願では「パターン電極」と称し、Ｖｃｃ電極１１１及びＧＮＤ電極１１２が同心円状のパターン電極を形成する。

ピン端子部２１０はピン端子部ハウジング２１６を含み、ピン端子部ハウジング２１６の内部に充電装置マグネット２１５が設けられる。ピン端子部２１０には、３個のピン端子、すなわち、Ｖｃｃ電力端子２１１、ＧＮＤ接地電力端子２１２、Ｄ信号端子２１３が形成される。

電極部ハウジング１１６及びピン端子部ハウジング２１６は、不導体からなることが好ましい。

電極部１１０の効果的な製造方法としては、Ｖｃｃ電極１１１及びＧＮＤ電極１１２に２個の引き出し線を連結した後、プラスチック射出により成形する方法も考えられるが、より好ましくは、先ず、円状の両面ＰＣＢ（印刷回路基板）で円状基板１１４を形成した後、図２のように、円状基板１１４の上面に２個の電極を形成し、下面に２個のパッドを形成して引き出し線と連結する。この２個の電極と２個のパッドとを円状基板１１４上の２個の貫通孔を介して連結すると、薄く且つ信頼性のある電極部１１０を安価で製造することができる。

円状基板１１４の上面に２個の電極を形成し、円状基板１１４上の２個の貫通孔を介して２個の引き出し線を連結すると、薄く且つ信頼性のある電極部１１０を安価で製造することができる。

３個のピン端子を弾性の有する金属で形成することで、電極部１１０のＶｃｃ電極１１１及びＧＮＤ電極１１２との接触を効果的に維持することができる。

電子機器マグネット１１５と充電装置マグネット２１５との磁気力による引力により、電極部１１０とピン端子部２１０とが接触する。電極部１１０とピン端子部２１０とが接触する際に、Ｖｃｃ電力端子２１１はＶｃｃ電極１１１に接触し、ＧＮＤ接地電力端子２１２及びＤ信号端子２１３はＧＮＤ電極１１２に接触する。

図２のように、電子機器マグネット１１５及び充電装置マグネット２１５をリング（ring）状に形成すると、電極部１１０及びピン端子部２１０を任意の角度で回転させて接触させることができ、電極部１１０及びピン端子部２１０を小型化及び薄型化することができる利点がある。

図３は本発明による充電システムの概念図である。

本発明による充電装置には、電力供給遅延回路２１４が設けられている。

図３のように、電力供給遅延回路２１４は、ピン端子部２１０に設けられることができるが、充電装置本体部２２０に設けられていてもよい。

電力供給遅延回路２１４は、ＧＮＤ接地電力端子２１２及びＤ信号端子２１３がＧＮＤ電極１１２に接触して電気的に短絡（short）してから所定時間経過した後にＶｃｃ電力端子２１１及びＧＮＤ接地電力端子２１２への電力供給が開始されるようにする。

電力供給遅延回路２１４は様々な方法により具現することができる。

図４は本発明による電力供給遅延回路の一例である。

電極部１１０とピン端子部２１０とが接触していない状態では、Ｑ３（スイッチング素子）のゲート（Gate）が「Ｈ」状態になって、Ｑ３はオン（On）状態になる。この際、Ｑ２はオフ（Off）状態になり、メインスイッチＱ１がオフ（OFF）状態になって、Ｖｃｃ出力が出なくなる。

電極部１１０とピン端子部２１０とが正常に接触すると、Ｄ信号端子２１３の入力状態がＮ／Ｃ（No connection）からＧＮＤに変わる。この際、Ｑ３のゲートが「Ｌ」状態になって、Ｑ３はオフ（Off）状態になり、抵抗Ｒ２及びキャパシタＣ１の経路（Path）を介してキャパシタＣ１の充電が起こる。所定時間が経過すると、キャパシタＣ１が所定レベル以上に充電されてＱ２がオン（On）状態になり、メインスイッチＱ１もオン（On）状態になって、Ｖｃｃ出力が出る。この際、遅延時間は抵抗Ｒ２とキャパシタＣ１の値に応じて調整することができる。

図５はＶｃｃ電力端子とＧＮＤ接地電力端子が一つの電極に接触した状態を示した図面である。すなわち、電極部１１０とピン端子部２１０とが正常に接触する前に、Ｖｃｃ電力端子２１１及びＧＮＤ接地電力端子２１２が瞬間的にＧＮＤ電極１１２に接触され得る。この際に、電力供給遅延回路２１４及びＤ信号端子２１３がないと、スパークが発生して装置に損傷が生じる恐れがある。しかし、本発明では、電力供給遅延回路２１４及びＤ信号端子２１３が電力供給を遮断するため、スパークが発生しない。

図６は本発明による充電システムの他の実施例の概念図である。

図６の実施例では、ピン端子部２１０に、Ｄ信号端子２１３の代りにスイッチ２１８が形成されている。スイッチ２１８は、電子機器マグネットと前記充電装置マグネットとが磁気的に結合すると押され、押された状態の時にのみ、電力供給遅延回路のＤ入力と接地入力（ＧＮＤ）とを連結させる。

スイッチ２１８が押されないと、電力供給遅延回路のＤ入力がＮ／Ｃ（No connection）状態になって、電力供給遅延回路が電力供給を遮断する。スイッチ２１８が押されると、電力供給遅延回路のＤ入力が接地入力（ＧＮＤ）と連結されて、所定時間が経過した後に電力供給の遮断が解除される。

図６の実施例のように、Ｄ信号端子２１３の代りにスイッチ２１８が形成される場合、スイッチ２１８の露出部分は、金属でなく、不導体のプラスチックで製造することができ、ＧＮＤ電極１１２に対応する部分だけでなく、何れの部分にも設けることができるため、より安定的で且つ小さく形成することができる。また、スイッチ２１８のボタン（キー）が接触する電極部１１０の対応部分に溝を形成すると、その接触する位置がその溝と正確に一致する時にのみ電力が出力されるようにすることができるため、さらに安全な磁気コネクタを提供することができる。

１００ 電子機器
１１０ 電極部
１１１ Ｖｃｃ電極
１１２ ＧＮＤ電極
１１４ 円状基板
１１５ 電子機器マグネット
１１６ 電極部ハウジング
２００ 充電装置
２１０ ピン端子部
２１１ Ｖｃｃ電力端子
２１２ ＧＮＤ接地電力端子
２１３ Ｄ信号端子
２１４ 電力供給遅延回路
２１５ 充電装置マグネット
２１６ ピン端子部ハウジング
２１８ スイッチ
２２０ 充電装置本体部
２３０ ケーブル

Claims (12)

1. 同心円状のパターン電極が形成されており、電子機器マグネットを有する電子機器と、複数のピン端子が形成されており、充電装置マグネットを有する充電装置と、を含む充電システムであって、
   前記電子機器マグネットと前記充電装置マグネットとが磁気的に結合することにより、前記パターン電極と前記複数のピン端子とが接触し、
   前記複数のピン端子は、Ｖｃｃ電力端子、ＧＮＤ接地電力端子、及びＤ信号端子を含み、
   前記パターン電極は、Ｖｃｃ電極及びＧＮＤ電極を含み、
   前記パターン電極のうちＧＮＤ電極は、ＧＮＤ接地電力端子及びＤ信号端子に同時に接触する一つの電極として形成されており、
   前記充電装置には電力供給遅延回路が設けられており、
   前記電力供給遅延回路は、トランジスタ及びキャパシタを含み、
   前記電力供給遅延回路は、ＧＮＤ接地電力端子とＤ信号端子が電気的に短絡状態ではないとき、Ｖｃｃ電力端子への電力供給を遮断し、ＧＮＤ接地電力端子とＤ信号端子が電気的に短絡状態になったとき、前記トランジスタの動作が変更されて前記キャパシタの充電状態が変更されるとＶｃｃ電力端子への電力供給の遮断が解除されるようにすることを特徴とする、電力供給遅延回路を備えた充電システム。
2. 前記電子機器マグネット及び前記充電装置マグネットは、リング（ring）状であることを特徴とする、請求項１に記載の電力供給遅延回路を備えた充電システム。
3. 前記電子機器は電極部を含み、
   前記電極部は、円状の両面ＰＣＢで形成された円状基板を含み、
   前記円状基板の上面には前記Ｖｃｃ電極及び前記ＧＮＤ電極が形成され、
   前記円状基板の下面には２個のパッドが形成されて引き出し線と連結され、
   前記Ｖｃｃ電極と前記ＧＮＤ電極とは、前記円状基板上に形成された２個の貫通孔を介して２個のパッドと連結されることを特徴とする、請求項１に記載の電力供給遅延回路を備えた充電システム。
4. 前記充電装置は、充電装置本体部と、ピン端子部と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電力供給遅延回路を備えた充電システム。
5. 前記電力供給遅延回路は、前記充電装置本体部に設けられることを特徴とする、請求項４に記載の電力供給遅延回路を備えた充電システム。
6. 前記電力供給遅延回路は、前記ピン端子部に設けられることを特徴とする、請求項４に記載の電力供給遅延回路を備えた充電システム。
7. 同心円状のパターン電極が形成されており、電子機器マグネットを有する電子機器と、複数のピン端子及びスイッチが形成されており、充電装置マグネットを有する充電装置と、を含む充電システムであって、
   前記電子機器マグネットと前記充電装置マグネットとが磁気的に結合することにより、前記パターン電極と前記複数のピン端子とが接触して前記スイッチが押されるようにし、
   前記複数のピン端子は、Ｖｃｃ電力端子及びＧＮＤ接地電力端子を含み、
   前記パターン電極は、Ｖｃｃ電極及びＧＮＤ電極を含み、
   前記充電装置には電力供給遅延回路が設けられており、
   前記電力供給遅延回路は、トランジスタ及びキャパシタを含み、
   前記電力供給遅延回路は、前記スイッチが押されないとき、Ｖｃｃ電力端子への電力供給を遮断し、前記スイッチが押されたとき、前記トランジスタの動作が変更されて前記キャパシタの充電状態が変更されるとＶｃｃ電力端子への電力供給の遮断が解除されるようにすることを特徴とする、電力供給遅延回路を備えた充電システム。
8. 前記電子機器マグネット及び前記充電装置マグネットは、リング（ring）状であることを特徴とする、請求項７に記載の電力供給遅延回路を備えた充電システム。
9. 前記電子機器は電極部を含み、
   前記電極部は、円状の両面ＰＣＢで形成された円状基板を含み、
   前記円状基板の上面には前記Ｖｃｃ電極及び前記ＧＮＤ電極が形成され、
   前記円状基板の下面には２個のパッドが形成されて引き出し線と連結され、
   前記Ｖｃｃ電極と前記ＧＮＤ電極とは、前記円状基板上に形成された２個の貫通孔を介して２個のパッドと連結されることを特徴とする、請求項７に記載の電力供給遅延回路を備えた充電システム。
10. 前記充電装置は、充電装置本体部と、ピン端子部と、を含むことを特徴とする、請求項７に記載の電力供給遅延回路を備えた充電システム。
11. 前記電力供給遅延回路は、前記充電装置本体部に設けられることを特徴とする、請求項１０に記載の電力供給遅延回路を備えた充電システム。
12. 前記電力供給遅延回路は、前記ピン端子部に設けられることを特徴とする、請求項１０に記載の電力供給遅延回路を備えた充電システム。