KR100288746B1 - 전원회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1부하 및 제2부하에 전원을 공급하는 전원 회로에 관한 것으로, 이러한 본 발명은, 배터리 전압을 발생시키는 충전용 배터리와, 상기 발생되는 배터리 전압을 전원공급 전압으로 변환하는 배터리와 연결되고, 동작 모드에서 상기 전원공급 전압을 상기 제1부하에 제공하는 제1변환기와, 상기 배터리와 연결되며, 배터리 전압을 전원공급 전압으로 변환하여 동작 모드동안 변환된 전원공급 전압을 상기 제2부하 제공하고 외부 전압을 충전 전압으로 변환하여 충전 모드동안 상기 변환된 충전전압을 상기 충전 배터리로 제공하는 제2변환기를 구비하고 있음을 특징으로 한다.

Description

전원 회로{POWER SUPPLY CIRCUIT}

본 발명은 휴대형 단말기와 같이 배터리를 사용하는 시스템에서 직류/직류(DC/DC)변환기를 이용하는 전원 회로에 관한 것으로, 특히 직류/직류 변환기를 공유하는 전원 회로에 관한 것이다.

도 1은 종래의 휴대형 단말기에서 직류/직류 변환기를 이용한 전원 회로도를 나타낸 것이다.

도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

휴대형 단말기에서는 외부의 어뎁터(13)에 의해 입력되는 직류 전원을 시스템 내부의 제3직류/직류 변환기(14)에 의해 전압을 조절하여 충전 전류를 저항 R과 다이오드 D1를 통해 공급하여 배터리(12)를 재충전한다. 여기서 제3직류/직류 변환기(14)는 배터리의 전압과 저항 R을 통해 충전 전류량을 감지하는 충전제어회로(11)에 의해 출력전압이 조절된다.

그리고 시스템은 각각 독립된 전원을 필요로 하는 수개의 부하들로 이루어진다. 그래서 시스템은 같은 전원을 필요로 하는 부하를 묶어 배터리(12)로부터 공급받은 전원을 상기 부하에 맞게 전압을 조절하여 출력하는 직류/직류 변환기를 이용하여 효율을 높인다. 그래서 제1부하(30)에는 제1직류/직류 변환기(10)가 연결되고, 제2부하(40)에는 제2직류/직류 변환기(20)가 연결된다. 예를 들어 시스템이 5V 부하와 3V 부하를 사용하는 경우 상기 5V 부하에는 5V용 직류/직류 변환기가 연결되고, 3V 부하에는 3V용 직류/직류 변환기가 연결되어 전원을 공급받는다.

그런데 휴대형 단말기와 같은 제품들은 가용 공간이 제한되어 있다. 그래서 이러한 휴대형 단말기에서 비교적 크기가 큰 모듈인 직류/직류 변환기의 가능한 사용 개수는 제한된다. 따라서 전원 효율과 공간 효율이라는 두가지 요소를 절충하여 적절한 수의 직류/직류 변환기의 사용 개수를 결정하게 된다.

그러나 직류/직류 변환기의 사용 개수를 줄였을 때 시스템의 효율을 초래하게 됨으로 직류/직류 변환기의 수를 줄이는 것은 용이하지 않았다.

그런데 종래에는 배터리를 충전하는 시스템에서 충전을 위해 별도의 직류/직류 변환기를 이용하였다.

따라서 본 발명의 목적은 부하에 전원을 공급하기 위한 직류/직류 변환기를 공유하여 충전에 이용하는 회로를 제공함에 있다.

상기한 목적을 이루기 위해서 본 발명은 배터리 전압을 발생시키는 충전용 배터리와, 상기 발생되는 배터리 전압을 전원공급 전압으로 변환하는 배터리와 연결되고, 동작 모드에서 상기 전원공급 전압을 상기 제1부하에 제공하는 제1변환기와, 상기 배터리와 연결되며, 배터리 전압을 전원공급 전압으로 변환하여 동작 모드동안 변환된 전원공급 전압을 상기 제2부하에 제공하고 외부 전압을 충전 전압으로 변환하여 충전 모드동안 상기 변환된 충전전압을 상기 충전 배터리로 제공하는 제2변환기를 구비하고 있음을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 휴대형 단말기에서 직류/직류 변환기를 이용한 전원 회로도.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대형 단말기에서 직류/직류 변환기를 공유하는 전원 회로도.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대형 단말기에서 직류/직류 변환기를 공유하는 전원 회로도를 나타낸 것이다.

도면을 참조하여 설명하면, 도면 참조번호 12는 충방전용 배터리를 나타낸 것이다. 10은 제1직류/직류 변환기로서, 배터리로부터 공급되는 전원을 제1부하(3)에 해당하는 전압으로 변환하여 공급한다. 13은 어뎁터를 나타낸 것이다. D1은 출력단이 배터리에 연결된 다이오드를 나타낸 것이고, R은 상기 다이오드의 입력단에 연결된 충전 전류 측정 저항를 나타낸 것이다. 60은 한단이 상기 어뎁터와 연결된 제2스위치를 나타낸 것이고, 20는 제2직류/직류 변환기로서, 제2스위치의 나머지 한단에 연결되어 어뎁터(13)로부터 입력되는 직류전원을 배터리충전에 필요한 전압으로 변환하여 저항 R과 다이오드 D1을 통해 배터리(12)로 공급된다. 또한 상기 제2직류/직류 변환기(20)는 배터리(12)로부터 공급되는 전원을 제2부하(40)에 해당하는 전압으로 변환하여 공급한다. 상기한 바와 같이 상기 제2직류/직류 변환기(20)는 전원공급용과 충전용으로, 한쪽 방향으로는 감압 직류/직류 변환기로 이용되고, 반대 방향으로는 승압 직류/직류 변환기로 이용된다. 그리고 이러한 직류/직류 변환기는 동기(synchronous) 직류/직류 변환기의 구조로 이루어진다. 50는 배터리(12)와 제2직류/직류 변환기(20) 사이에 직렬로 연결된 다이오드 D1과 저항 R의 라인과 병렬로 상기 배터리(12)와 상기 제2직류/직류 변환기(20) 사이에 연결된 제1스위치를 나타낸 것이다. 70은 제2직류/직류 변환기(20)와 제2스위치의 접점과 제2부하(40) 사이에 연결된 제3스위치를 나타낸 것이다. 80은 제2부하(40)와 제3스위치(70)의 접점에서 제1직류/직류 변환기(10)에 연결된 제4스위치를 나타낸 것이다. 11은 충전 제어 회로로서, 배터리(12)와 저항 R의 입출력단과 제2직류/직류 변환기(20)에 연결되어, 배터리(12)로부터 전압과 저항 R로부터 충전 전류를 측정하여 제2직류/직류 변환기(20)의 출력전압을 조절한다.

상기한 도 2와 같은 구성을 가지는 전원 회로도의 동작은 다음과 같다.

충전이 수행되지 않고 있을 때에는 제1 및 제2직류/직류 변환기(10,20)는 제1 및 제2부하(30,40)에 각각 연결되고 배터리(12)를 이용하여 시스템에 전원을 공급한다. 이때 제1 및 제3스위치(50,70)는 단락되고 제2 및 제4스위치(60,80)는 오픈된 상태이다. 그래서 각 부하(30,40)는 해당 직류/직류 변환기로부터 전원을 공급받으므로 최대의 효율을 갖는다. 그리고 이때 충전 제어 회로는 비활성화 상태에 있게 된다.

그런데 어뎁터(13)가 외부의 직류 및 교류 전원에 연결되면 충전이 시작된다. 이때 제1 및 제3스위치(50,70)는 개방되고 제2 및 제4스위치(60,80)는 단락된다.

그리고 여기서 상기 제1∼제4스위치(50∼80)를 구동하는 신호는 어뎁터 전압에 의해 직접적으로 발생시킬 수 있다. 예를 들어 상기 제1∼제4스위치(50∼80)는 모스(MOS)트랜지스터로 구현할 수 있다. 이때 각 트랜지스터의 게이트 구동신호는 상기 어뎁터 전압에 의해 발생시킬 수 있는데, 상기 제1 및 제3스위치(50,70)에 대응하는 트랜지스터의 게이트 구동신호는 상기 어뎁터(13)의 전압을 그대로 사용하고 상기 제2 및 제4스위치(60,80)에 대응하는 트랜지스터의 게이트 구동신호는 상기 어뎁터 전압을 반전시켜 사용한다. 만일 동일한 형(type)의 모스트랜지스터를 쓰지 않고, 상기 제1 및 제3스위치(50,70)는 피모스(PMOS)트랜지스터로 구현하고 상기 제2 및 제4스위치(60,80)는 엔모스(NMOS)트랜지스터로 구현할 수도 있다. 이렇게 되면 동일한 신호에 대하여 배타적인 동작을 수행하게 되므로 어뎁터 전압에 따라 한쪽이 개방일 때 다른 한쪽은 단락이 된다. 또 다른 스위치 제어방법은 어뎁터에서 전원이 입력되고 있음을 감지한 마이크로프로세서(도면에는 표시되지 않음.)가 스위치들을 구동하는 신호를 변경시켜서 스위칭하는 방법이다.

충전시에는 제2직류/직류 변환기(20)에서 전류 흐름이 역전되어, 전류는 다이오드 D1을 통해 정류되어 배터리(12)로 충전된다. 이때 충전 제어 회로(11)는 활성화되어 배터리(12)의 전압 및 저항 R을 통해 충전전류를 감지하여 제2직류/직류 변환기(20)의 출력전압을 제어한다.

그리고 배터리가 충전하는 동안 제1부하(30)와 제2부하(40)는 모두 제1직류/직류 변환기(10)로부터 전원을 공급받아 구동하게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명은 직류/직류 변환기를 공유함으로 하나의 직류/직류 변환기를 줄일 수 있다. 이로 인해 시스템의 가격이 절감되고 공간을 줄일 수 있다.

Claims (13)

1. 제1부하 및 제2부하에 전원을 공급하는 전원 회로에 있어서,

   배터리 전압을 발생시키는 충전용 배터리와,

   상기 발생되는 배터리 전압을 전원공급 전압으로 변환하는 배터리와 연결되며, 동작 모드시에는 상기 전원공급 전압을 상기 제1부하에 제공하고, 배터리 충전 모드시에는 상기 제1부하와 제2부하로 전원공급 전압을 제공하는 제1변환기와,

   상기 배터리와 연결되며, 배터리 전압을 전원공급 전압으로 변환하여 동작 모드동안 변환된 전원공급 전압을 상기 제2부하 제공하고 외부 전압을 충전 전압으로 변환하여 충전 모드동안 상기 변환된 충전전압을 상기 충전 배터리로 제공하는 제2변환기를 구비하고 있음을 특징으로 하는 전원회로.
2. 제1항에 있어서,

   외부 교류전압을 직류전압으로 변환하는 제2변환기와 연결되며 배터리 충전 모드동안 상기 제2변환기에 직류전압을 공급하는 어댑터를 더 구비하고 있음을 특징으로 하는 전원회로.
3. 제1항에 있어서,

   직렬연결되어 배터리 충전 모드동안 상기 제2변환기로부터 발생된 충전 전압을 상기 충전 배터리로 제공하는 저항 및 다이오드를 포함하고 있음을 특징으로 하는 전원회로.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제2변환기 및 배터리와 연결되며, 상기 제2변환기로부터 발생된 충전 전압에 따라 소정 제어 신호를 발생하는 충전 제어 회로를 더 구비하고 있음을 특징으로 하는 전원회로.
5. 제3항에 있어서,

   상기 제2변환기 및 배터리와 연결되며, 상기 저항 및 다이오드와 병렬 접속되어, 상기 제1변환기에 의해 발생된 충전 전압에 따라 소정 제어 신호를 발생하고, 배터리 충전 모드동안 상기 발생된 제어신호를 상기 제2변환기로 제공하는 충전 제어 회로를 더 구비하고 있음을 특징으로 하는 전원회로.
6. 제5항에 있어서, 상기 충전 제어 회로는,

   배터리 충전 모드동안 전압 및 전류 제어 신호를 발생시키기 위해 상기 저항을 통해 흐르는 전류와 상기 충전 배터리의 전압을 감지함을 특징으로 하는 전원 회로,
7. 제6항에 있어서, 상기 충전 제어 회로는,

   배터리 충전 모드동안 상기 저항을 통해 흐르는 전류에 의해 구동함을 특징으로 하는 전원 회로.
8. 제1항에 있어서,

   동작 모드동안 상기 제2부하로 상기 제1변환기를 연결하는 스위칭 수단을 더 구비하고 있음을 특징으로 하는 전원회로.
9. 제8항에 있어서, 상기 스위칭 수단은,

   상기 제1변환기 및 제2부하 사이에 위치하는 제1스위치를 포함하고 있음을 특징으로 하는 전원회로.
10. 제2항에 있어서,

    동작 모드동안 상기 제2부하로 상기 제2변환기를 연결하며, 배터리 충전 모드동안 상기 제2변환기를 상기 어댑터에 연결하는 제2스위칭 수단을 더 구비하고 있음을 특징으로 하는 전원회로.
11. 제10항에 있어서, 상기 제2스위칭 수단은,

    상기 제2변환기 및 제2부하 사이에 위치하는 제2스위치와, 상기 제2변환기 및 어댑터 사이에 연결되는 제3스위치를 포함하고 있음을 특징으로 하는 전원회로.
12. 제4항에 있어서,

    충전 제어 회로의 구동을 제어하는 제3스위칭 수단을 더 구비하고 있음을 특징으로 하는 전원회로.
13. 제12항에 있어서, 상기 제3스위칭 수단은,

    상기 다이오드 및 저항과 병렬로 연결되는 제4스위치를 포함하고 있음을 특징으로 하는 전원회로.