KR0176781B1 - Battery charging control circuit of a cellular phone - Google Patents
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Abstract
본 발명은 니켈-카드뮴(NI-CD) 배터리의 충전 제어기술에 관한 것으로, 종래의 배터리 충전 제어회로에 있어서는 외부의 배터리가 충전회로에 연결되었을 때 바로 충전이 시작되며, 기준 만충전 검출시점까지의 시간이 긴 편이어서 배터리의 잔여 충전량이 있을 때 배터리 셀의 메모리 효과에 의해 본의 아니게 배터리의 수명이 단축되는 결함이 있었는 바, 본 발명은 이를 해결하기 위하여, 스위칭 레귤레이터(23)의 출력전원을 공급받아 배터리 충전부(24A)에 충전전류를 공급하는 배터리 충전부(24)와, 스위칭 레귤레이터(23)의 출력전원을 공급받아 배터리 충전부(24A)에 충전전류를 공급하는 배터리 충전부(24)와, 마이크로콘트롤러(27)의 제어하에 초기상태에서 상기 배터리(25)의 잔여 충전량을 완전히 방전시키는 배터리 방전부(26)를 구비하고, 마이크로콘트롤러(27)로 하여금 배터리(25)의 충전전압을 체크하여 기준전압 이상이면 상기 배터리 충전부(24)의 구동을 중지시키고, 기준전압 이하이면 상기 배터리 방전부(26)를 구동시켜 잔여 충전전압을 완전히 방전시킨 상태에서 상기 배터리 충전부(24)를 구동시켜 재충전을 시도하도록 하였다.The present invention relates to a charge control technology of a nickel-cadmium (NI-CD) battery. In the conventional battery charge control circuit, charging starts immediately when an external battery is connected to a charging circuit, and until a reference full charge detection point is detected. Since there is a defect that the life of the battery is unintentionally shortened due to the memory effect of the battery cell when the remaining charge of the battery is long, the present invention solves this problem, the output power of the switching regulator 23 A battery charger 24 for supplying a charging current to the battery charger 24A and a battery charger 24 for supplying a charging current to the battery charger 24A by receiving the output power of the switching regulator 23; And a battery discharge unit 26 for completely discharging the remaining charge of the battery 25 in the initial state under the control of the microcontroller 27, The roller 27 checks the charging voltage of the battery 25 and stops driving of the battery charger 24 when the reference voltage is higher than the reference voltage. When the roller 27 is lower than the reference voltage, the roller discharge unit 26 drives the remaining charging voltage. At the state of complete discharge, the battery charging unit 24 was driven to attempt recharging.
Description
제1도는 충전셀을 가진 일반적인 휴대폰의 배터리 충전 블록도.1 is a battery charging block diagram of a typical mobile phone having a charging cell.
제2도는 본 발명 휴대폰의 배터리 충전 제어회로에 대한 블록도.2 is a block diagram of a battery charge control circuit of the mobile phone of the present invention.
제3도는 본 발명의 일실시 예를 보인 휴대폰의 배터리 충전 제어회로.3 is a battery charge control circuit of a mobile phone according to an embodiment of the present invention.
제4도의 (a) 및 (b)는 본 발명에 적용되는 배터리 전,후면의 단자 설명도.(A) and (b) of FIG. 4 are explanatory diagrams of terminals before and after the battery applied to the present invention.
제5도는 본 발명 휴대폰의 배터리 충전 제어회로의 동작 신호 흐름도.5 is a flow chart of the operation of the battery charge control circuit of the mobile phone of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
21 : 전원입력단 22 : 레귤레이터21: power input terminal 22: regulator
23 : 스위칭 레귤레이터 24 : 배터리 충전부23: switching regulator 24: battery charging unit
24A : 배터리 충전단 25 : 배터리24A: battery charging stage 25: battery
26 : 방전부 27 : 마이크로콘트롤러26: discharge portion 27: microcontroller
본 발명은 니켈-카드뮴(NI-CD) 배터리의 충전 제어기술에 관한 것으로, 특히 잔여 충전분에 의한 충전 셀의 메모리 현상으로 수명이 단축되는 것을 방지하기 위하여 잔여량을 방전시킨 후 최적의 충전상태를 유지하는데 적당하도록한 휴대폰의 배터리충전 제어회로에 관한 것이다.The present invention relates to a charge control technology of a nickel-cadmium (NI-CD) battery, and in particular, in order to prevent the lifespan from being shortened due to the memory phenomenon of the charging cells due to the remaining charge, the optimal charge state is discharged. The present invention relates to a battery charge control circuit of a mobile phone which is adapted to maintain.
제1도는 충전셀을 가진 일반적인 휴대폰의 배터리 충전 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 전원입력단자(DCin)를 통해 차량용 배터리로부터 공급되는 소정레벨의 직류전압(DC 12-24V)을 휴대폰에서 사용하기에 적당한 레벨의 전압으로 변환하여 휴대폰측으로 출력하는 레귤레이터1(11)와, 상기 전원입력단자(DCin)를 통해 공급되는 직류전압(DC 12-24V)을 스텝-다운시켜 공급 가능한 최대 충전전류를 발생하는 레귤레이터2(12)와, 배터리(15)의 충전전압이 일정 레벨이하로 하강될 때 충전감시용 집적소자(14)의 제어하에 그 배터리(15)에 충전전류를 공급하는 배터리 층잔브(13)와, 휴대폰의 배터리(15)가 접촉되는 것을 감지하여 상기 배터리 충전부(13)의 출력단을 배터리(15)에 연결시켜 충전전류가 공급되게 하고, 그의 충전레벨이 기 설정된 상태에 도달하는 것을 확인하여 그 충전전류 공급루프를 분리시키는 충전감시용 집적소자(14)로 구성된 것으로, 이의 작용을 설명하면 다음과 같다.1 is a battery charging block diagram of a general mobile phone having a charging cell, as shown here, to use a predetermined level of DC voltage (DC 12-24V) supplied from the vehicle battery through the power input terminal (DCin) in the mobile phone Step 1 down-regulates the regulator 1 (11) that converts the voltage to a suitable level and outputs it to the mobile phone side and the DC voltage (DC 12-24V) supplied through the power input terminal DCin to generate the maximum charge current that can be supplied. The battery layer valve 13 which supplies a charging current to the battery 15 under the control of the charge monitoring integrated device 14 when the regulator 2 12 and the charging voltage of the battery 15 fall below a predetermined level. And the battery 15 of the mobile phone are contacted to connect the output terminal of the battery charging unit 13 to the battery 15 so that the charging current is supplied, and the charging level reaches the preset state. Due to consist of an integrated charge monitoring device (14) for separating the charging current supply loop will be described the operation thereof follows.
레귤레이터1(11)은 전원입력단자(DCin)를 통해 차량용 배터리로부터 공급되는 소정레벨의 직류전압(DC 12-24V)을 휴대폰에서 사용하기에 적당한 레벨의 전압으로 변환하여 휴대폰측으로 출력하게 되는데, 이 전압은 배터리(15) 전원과 무관하게 사용되는 전압이다.The regulator 1 (11) converts a predetermined level of DC voltage (DC 12-24V) supplied from a vehicle battery through a power input terminal (DCin) to a voltage of a level suitable for use in a mobile phone and outputs it to the mobile phone. The voltage is a voltage used regardless of the battery 15 power source.
한편, 레귤레이터2(12)는 상기 레귤레이터1(11)와 무관하게 전원입력단자(DCin)를 통해 차량용 배터리로 부터 공급되는 소정 레벨의 직류전압(DC 12-24V)을 스텝-다운시켜 일정전압으로 유지되게 하면서 공급 가능한 최대 충전전류가 출력되도록 하는데, 이때, 충전전류는 주변 저항을 이용하여 조정하게 된다.On the other hand, the regulator 2 (12) step-down a predetermined level of DC voltage (DC 12-24V) supplied from the vehicle battery through the power input terminal (DCin) irrespective of the regulator 1 (11) to a constant voltage While maintaining it, the maximum charge current that can be supplied is output. In this case, the charge current is adjusted using the peripheral resistance.
또한, 충전감시용 집적소자(14)는 상기 휴대폰의 배터리(15)가 접촉되는 것을 감지하여 상기 배터리 충전부(13)를 구동시켜 이로부터 출력되는 충전전류가 배터리(15)에 공급되고, 이때, 그 배터리(15)의 충전레벨을 검출하여 기 설정된 레벨에 도달되면 배터리(15)를 상기 배터리 충전부(13)의 출력단으로부터 분리시켜 과충전이 되지 않도록 한다.In addition, the charge monitoring integrated device 14 detects the contact of the battery 15 of the mobile phone and drives the battery charging unit 13 so that the charging current output from the battery 15 is supplied to the battery 15. When the charge level of the battery 15 is detected and the preset level is reached, the battery 15 is separated from the output terminal of the battery charger 13 so as not to be overcharged.
그러나, 이와 같은 종래의 배터리 충전 제어회로에 있어서는 외부의 배터리가 충전회로에 연결되었을 때 바로 충전이 시작되며, 기준 만충전 검출시점까지의 시간이 긴 편이어서 배터리의 잔여 충전량이 있을 때 배터리 셀의 메모리 효과에의해 본의 아니게 배터리의 수명이 단축되는 결함이 있었다.However, in such a conventional battery charge control circuit, charging starts immediately when an external battery is connected to the charging circuit, and it takes a long time until the reference full charge detection time, so that there is a remaining charge of the battery cell. There was a defect that the battery life was unintentionally shortened by the memory effect.
따라서, 본 발명의 목적은 배터리의 전압을 체크하여 기준전압 이상이면 충전동작을 중지시킴과 아울러 그 사실을 외부에 알려주고, 기준전압 이하이면 완전히 방전시키는 배터리 충전 제어회로를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a battery charge control circuit that checks the voltage of a battery and stops the charging operation when the voltage is higher than the reference voltage, notifies the fact to the outside, and discharges completely when the voltage is lower than the reference voltage.
제2도는 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명 휴대폰의 배터리 충전 제어회로에 대한 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, DC 12~24V의 차량전원이나 DC 12~24V의 외부전원을 받아들이는 전원입력단(21)과, 상기 전원입력단(21)을 통해 공급되는 전압을 마이크로콘트롤러(27)에서 사용하는데 적당한 레벨로 변환하는 레귤레이터(22)와, 초퍼방식을 도입하여 배터리(25)측에서 요구하는 출력전압과 전류를 구동하는 스위칭 레귤레이터(23)와, 상기 스위칭 레귤레이터(23)의 출력전원을 공급받아 배터리 충전부(24A)에 충전전류를 공급하는 배터리 충전부(24)와, 마이크로콘트롤러(27)의 제어하에 초기상태에서 상기 배터리(25)의 잔여 충전량을 완전히 방전시키는 배터리 방전부(26)와, 배터리 충전부(24A)에서 출력되는 충전용 전압(bat_vol), 배터리 잔여충전전압(batt_ind), 배터리 연결상태 등을 검출하여 배터리(25)의 충방전을 총괄적으로 제어하고, 그 동작상태를 표시부(26B)를 통해 외부에 표시하는 마이크로콘트롤러(207)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 제3도 내지 제5도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.2 is a block diagram of a battery charging control circuit of a mobile phone according to the present invention for achieving the above object, as shown here, a power input terminal for receiving a vehicle power of DC 12 ~ 24V or external power of DC 12 ~ 24V ( 21, a regulator 22 for converting the voltage supplied through the power input terminal 21 to a level suitable for use in the microcontroller 27, and an output voltage required by the battery 25 by introducing a chopper method. Under the control of the switching regulator 23 for driving an overcurrent, the battery charger 24 for supplying the charging current to the battery charger 24A by receiving the output power of the switching regulator 23, and the microcontroller 27 In the initial state, the battery discharge part 26 completely discharges the remaining charge of the battery 25, the charging voltage bat_vol output from the battery charging part 24A, the battery remaining charge voltage batt_ind, and the times. It is composed of a microcontroller 207 which detects a battery connection state and the like and controls the charging and discharging of the battery 25 collectively and displays the operation state to the outside through the display unit 26B. And described with reference to Figures 3 to 5 attached the effect in detail as follows.
충전 대기상태에서는 마이크로콘트롤러(27)가 트랜지스터(Q5)의 베이스측에 고전위를 출력하여 그 트랜지스터(Q5)가 온되고, 이에 의해 충전대기 표시용 발광다이오드(LED1)가 점등되므로 사용자는 현재의 상황을 인지할 수 있게 된다.In the charge standby state, the microcontroller 27 outputs a high potential to the base side of the transistor Q5 so that the transistor Q5 is turned on, and thus the charge standby display LED1 is turned on, so that the user Be aware of the situation.
이와 같은 상태에서 상기 마이크로콘트롤러(27)는 배터리(25)의 연결상태를 확인하여 즉, 배터리(25)가 충전위치에 장착되었는지를 확인하여 장착되었으면 트랜지스터(Q8)의 베이스에 제어신호(batt_con)를 출력하여 그 트랜지스터(Q8)를 온시킨 후 저항(R18)(R19)에 의해 분할된 전압(batt_ind)을 근거로 현재 배터리(25)의 잔여 충전전압을 체크하게 된다.In this state, the microcontroller 27 checks the connection state of the battery 25, that is, checks whether the battery 25 is mounted at the charging position, and when the microcontroller 27 is mounted, the control signal batt_con is applied to the base of the transistor Q8. The transistor Q8 is turned on and the remaining charge voltage of the current battery 25 is checked based on the voltage batt_ind divided by the resistors R18 and R19.
상기 체크결과 잔여 충전전압이 기 설정된 기준전압 이하로 판명되면 트랜지스터(Q9)의 베이스에 방전제어신호(dischg_on)를 출력하여 그 트랜지스터(Q9)가 온되고, 이에 의해 배터리(25)의 잔여 충전전압이 그 트랜지스터(Q9)를 통해 단시간내에 방전되며, 이때, 상기 마이크로콘트롤러(27)는 트랜지스터(Q6)에 고전위를 출력하여 그 트랜지스터(Q6)가 온되고, 이에 의해 방전표시용 발광다이오드(LED2)가 점등되므로 사용자는 현재의 상황을 인지할 수 있게 된다.When the check result indicates that the remaining charge voltage is lower than or equal to the preset reference voltage, the discharge control signal disschg_on is output to the base of the transistor Q9, and the transistor Q9 is turned on, whereby the remaining charge voltage of the battery 25 is turned on. The transistor Q9 is discharged within a short time, and at this time, the microcontroller 27 outputs a high potential to the transistor Q6 so that the transistor Q6 is turned on, thereby discharging the light emitting diode LED2. ) Lights up so that the user can recognize the current situation.
그러나, 상기 체크결과 잔여 충전전압이 기 설정된 기준전압 이상으로 판명되면 용량을 확인하게 되고, 그 결과 급속충전이 요구되면 트랜지스터(Q3)의 베이스에 급속충전 제어신호(QUCK_ON)를 출력하고, 완급충전이 요구되면 트랜지스터(Q4)에 완속충전 제어신호(SLOW_ON)를 출력하여 해당 모드로 충전하게 되는데, 이와 같은 충전과정을 설명하면 다음과 같다.However, when the check result indicates that the remaining charge voltage is higher than or equal to the preset reference voltage, the capacity is checked. As a result, when the fast charge is required, the fast charge control signal QUCK_ON is output to the base of the transistor Q3, and the full charge is completed. If this is required, the slow charging control signal SLOW_ON is output to the transistor Q4 to charge in the corresponding mode. The charging process will be described as follows.
레귤레이터(22)는 배터리(25)의 충방전 동작과 무관하게 전원입력단(21)을 통해 공급되는 DC 12~24V의 차량전원이나 DC 12~24V의 외부전원을 스텝 다운시켜 마이크로콘트롤러(27)에서 사용하는데 적당한 레벨의 전압(5V)을 생성한다.The regulator 22 steps down the vehicle power supply of DC 12-24V or the external power supply of DC 12-24V supplied through the power input terminal 21 regardless of the charging / discharging operation of the battery 25 in the microcontroller 27. Generate a voltage (5V) at a level suitable for use.
한편, 스위칭 레귤레이터(23)는 상기 레귤레이터(22)와 별도로 상기 전원입력단(21)을 통해 공급되는 전원을 초퍼방식으로 스텝다운시켜 배터리(25)측에서 요구하는 출력전압과 전류를 구동한다.Meanwhile, the switching regulator 23 steps down the power supplied through the power input terminal 21 separately from the regulator 22 in a chopper manner to drive an output voltage and a current required by the battery 25.
상부 스위칭 레귤레이터(23)에서 출력되는 일정 레벨의 전압이 배터리 충전부(24)에 전달되는데, 배터리 충전모드에서 마이크로콘트롤러(27)로부터 트랜지스터(Q2)의 베이스에 충전제어신호(CHG_CON)가 공급되고, 이때, 그 마이크로콘트롤러(27)에서 츨력되는 급속충전 제어신호(QUCK_ON)가 공급되어 트랜지스터(Q3)가 온되어 트랜지스터(Q1)를 통해 급속 충전용 전류가 출력되거나, 완속충전 제어신호(SLOW_ON)에 의해 트랜지스터(Q4)가 온되어 그 트랜지스터(Q1)를 통해 완속충전용 전류가 출력된다.A voltage of a predetermined level output from the upper switching regulator 23 is transmitted to the battery charger 24. The charge control signal CHG_CON is supplied from the microcontroller 27 to the base of the transistor Q2 in the battery charging mode. At this time, the fast charge control signal QUCK_ON output from the microcontroller 27 is supplied to turn on the transistor Q3 to output the fast charge current through the transistor Q1, or to the slow charge control signal SLOW_ON. As a result, the transistor Q4 is turned on and the slow charging current is output through the transistor Q1.
이렇게 출력되는 충전전류는 배터리 충전부(24A)에 공급되어 충전용 배터리(25)에 전압이 충전되기 시작하고, 이때의 충전전압이 저항(R13)(R14)을 통해 소정 레벨(batt_vol)로 분압되어 상기 마이크로콘트롤러(27)에 공급되는데, 그 마이크로콘트롤러(27)는 그 분압된 전압(batt_vol)을 근거로 현재 배터리(25)의 충전 전압을 확인한후 그 충전전압을 기 설정된 기준전압과 비교하여 동일할 때 상기 충전제어신호(CHG_CON),(QUCK_ON),(SLOW_ON)를 차단하여 충전동작이 완료된다.The output charging current is supplied to the battery charging unit 24A and the voltage of the charging battery 25 begins to be charged, and the charging voltage at this time is divided to a predetermined level batt_vol through the resistors R13 and R14. The microcontroller 27 checks the charging voltage of the current battery 25 based on the divided voltage batt_vol and compares the charging voltage with a preset reference voltage. When the charging control signals CHG_CON, QUCK_ON, and SLOW_ON are blocked, the charging operation is completed.
이때, 상기 마이크로콘트롤러(27)는 트랜지스터(Q7)의 베이스에 고전위를 출력하여 트랜지스터(Q7)가 온되고, 이에 의해 충전완료표시용 발광다이오드(LED3)가 점등되므로 사용자는 현재의 상황을 인지할 수 있게 된다.At this time, the microcontroller 27 outputs a high potential to the base of the transistor Q7 so that the transistor Q7 is turned on, and thus the charging completion display light emitting diode LED3 is turned on so that the user recognizes the current situation. You can do it.
즉, 현재의 잔여 충전전압이 목표치의 60~100%에 해당되면 배터리(25)의 충전루프를 차단하고, 그 이하일때에는 기준치까지 방전시킨 후 초기부터 충전시키도록 한 것이다.That is, when the current remaining charge voltage is 60 to 100% of the target value, the charging loop of the battery 25 is cut off, and when it is lower than that, the battery is discharged to the reference value and then charged from the beginning.
한편, 배터리(25)의 방전시와 같이 배터리전압을 사용할 수 없는 상황에서는 제4도에서와 같이 배터리(25)에 별도로 마련한 외부전원단자를 통해 전원을 공급할 수 있도록 하였다.On the other hand, in a situation where the battery voltage is not available, such as when the battery 25 is discharged, it is possible to supply power through an external power terminal separately provided in the battery 25 as shown in FIG.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 배터리의 전압을 체크하여 기준전압 이상이면 충전루프를 차단함과 아울러 그 상황을 외부에 표시하고, 기준전압 이하이면 잔여 충전전압을 완전히 방전시킨 상태에서 재충전을 시작함으로써 배터리 셀의 메모리효과가 방지되어 배터리의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention checks the voltage of the battery and cuts off the charging loop when the reference voltage is higher than the reference voltage, and displays the situation externally. By starting, the memory effect of the battery cell is prevented, thereby extending the life of the battery.
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