KR100470859B1 - 배터리충전기및배터리충전방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 배터리 충전기에 의하면, 전류조절수단과 전압조절수단이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 전류조절수단(11)이나 전압조절수단(12)의 손실이 허용손실을 초과할 경우, 원하는 펄스폭을 갖는 펄스신호를 발생시키기 위한 펄스폭변조수단(15, 16)과, 그 펄스신호에 기초해서, 허용손실을 초과하는 손실을 갖는 전류조절수단이나 전압조절수단을 간헐적으로 작동시키기 위한 제어수단(18, 19)이 설치됨으로써, 전류조절수단이나 전압조절수단의 손실을 억제하고 그로 인해 발생되는 열을 억제할 수 있으며, 따라서 전류조절수단과 전압조절수단이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

Description

배터리 충전기 및 배터리 충전방법
본 발명은 배터리 충전기 및 배터리 충전방법에 관한 것이며, 특히 전압조절회로와 전류조절회로를 갖춘 배터리 충전기에 적절하게 적용된다.
휴대전화, VTR 집적된 카메라 등과 같은 휴대용 전자장치에서의 전원으로써 2차 전지(secondary battery)가 사용되고 있다. 이들 휴대용 전자장치를 이용할 경우, 그 사용 전에 2차 전지를 충전해야 한다.
2차 전지를 충전할 때, 정격값(rated values) 보다 높은 충전전압 및 충전전류가 인가되면 2차 전지는 손상되기 쉽다. 따라서, 배터리 충전기는, 보통 2차 전지가 정격값 보다 높은 충전전압과 충전전류를 인가받지 못하도록 하기 위해서, 전압조절회로와 전류조절회로를 갖추어 구성된다.
그러한 배터리 충전기(battery charger)는 도 1에 도시된 것과 같다. 도 1에 도시된 바와같이, 배터리 충전기(1)는 직렬로 접속되는 전류조절회로(2)와 전압조절회로(3)를 갖추어 구성되며, 직류전원으로써 접속된 교류 변압기(AC 어댑터)(4)로부터의 입력전압과 입력전류는, 전류조절회로(2)를 거쳐 2차 전지(BT)에 충전전류를 정격값 이하로 공급하고, 전압조절회로(3)를 거쳐 2차 전지(BT)에 충전전압을 정격값 이하로 공급하도록 하는데 이용된다.
그러나, 상기와 같이 구성된 배터리 충전기(1)의 경우, 전류조절회로(2)와 전압조절회로(3)는 2차 전지(BT)가 손상되는 것을 방지할 수는 있지만, 전류조절회로(2)와 전압조절회로(3) 자체가 손상되는 것에서 보호받을 수는 없다는 문제점이 있다. 일반적으로, 배터리 충전기(1)에 공급되는 직류전원으로는, 배터리 충전기(1)에 적합한 출력전압과 출력전류를 갖는 직류전원이 이용된다. 그러나, 만일 사용자가 배터리 충전기(1)에 적합하지 않은 출력전압과 출력전류를 갖는 직류전원을 이용하게 되면, 전류조절회로(2)와 전압조절회로(3)는 정격값 보다 높은 입력전류 및 입력전압을 받아들이게 되어서, 전류조절회로(2) 및 전압조절회로(3)에 정격값 보다 높은 열이 발생하게 되어 전류조절회로(2)와 전압조절회로(3)에 손상을 입힐 수 있다는 문제가 발생한다.
상기의 문제점을 고려해서, 본 발명의 목적은, 전류조절수단과 전압조절수단이 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있는 배터리 충전기 및 배터리 충전방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적 및 그 외의 목적을 달성하기 위한 배터리 충전기는, 직렬로 접속된 전류조절수단과 전압조절수단을 갖추어 구성되고, 상기 전류조절수단에 의해서 소정 값 이하의 충전전류를 2차 전지에 공급하고, 상기 전압조절수단에 의해서 소정값 이하의 충전전압을 2차 전지에 공급하여 2차 전지를 충전하게 되며, 전류조절수단이나 전압조절수단의 손실이 허용손실을 초과할 경우, 상기 배터리 충전기는 원하는 펄스폭을 갖는 펄스신호를 발생하기 위한 펄스폭 변조수단과, 그 펄스신호에 기초해서 허용손실을 초과하는 손실을 갖게 되면 전류조절수단이나 전압조절수단을 간헐적으로 작동시키기 위한 제어수단을 포함하여 구성된다.
상기 설명된 바와같이 전류조절수단이나 전압조절수단의 손실이 허용손실을 초과하는 경우, 전류조절수단이나 전압조절수단은 펄스신호에 의해 간헐적으로 작동되어서 전류조절수단이나 전압조절수단의 손실을 억제하고 그로 인해 발생되는 열을 억제시키게 되며, 따라서 전류조절수단이나 전압조절수단이 손상되는 것으로부터 보호할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 직렬로 접속된 전류조절수단과 전압조절수단을 갖추어 구성되며, 전원으로부터 공급받는 입력전압과 입력전류를 이용하여, 전류조절수단에 의해 소정값 이하의 충전전류를 2차 전지에 공급하고 전압조절수단에 의해 소정값 이하의 충전전압을 2차 전지에 공급하여 2차 전지를 충전하는 배터리 충전기는, 전류조절수단의 손실이 허용손실을 초과하는 경우에 원하는 펄스폭을 갖는 제 1펄스신호를 발생하는 제 1펄스폭 변조수단과, 전압조절수단의 손실이 허용손실을 초과하는 경우에 원하는 펄스폭을 갖는 제 2펄스신호를 발생하는 제 2펄스폭 변조수단과, 제 1펄스신호와 제 2펄스신호 중에서 더 좁은 펄스폭을 갖는 펄스신호를 선택하여 그 선택된 펄스신호를 우선펄스신호로써 출력하는 우선펄스 발생수단과, 우선펄스신호에 기초해서 전류조절수단과 전압조절수단을 간헐적으로 작동시키는 제어수단과를 포함하여 구성된다.
이러한 방식으로, 전류조절수단과 전압조절수단은, 전류조절수단에 대한 제 1펄스신호와 전압조절수단에 대한 제 2펄스신호 중에서 선택된 더 좁은 펄스폭을 갖는 펄스신호인 우선펄스신호에 기초해서 간헐적으로 작동되기 때문에, 전류조절수단과 전압조절수단이 다른 손실을 갖더라도 전류조절수단과 전압조절수단의 손실을 동시에 억제함으로써, 열이 발생되는 것을 방지할 수 있으므로, 전류조절수단과 전압조절수단이 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.
본 발명의 특성, 원리 및 유용성은, 동일한 부분에 대해 동일한 도면부호 또는 동일한 문자로 표시한 첨부도면과 함께 읽게 될 때 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 명백하게 될 것이다.
첨부도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
(1) 원리
우선, 본 단락에서는 본 발명의 원리를 설명할 것이다. 일반적으로, 2차 전지는 그 배터리를 충전하기 위해 이용되는 전압 및 전류에 있어 한정되는 정격값을 갖고 있으며, 정격값의 전압과 전류로 배터리를 충전할 것을 권장한다. 예를 들어 최근에 상당히 이용되고 있는 리튬이온 전지의 경우, 그 정격값으로써 1[C] 이하의 충전전류와 4.2[V]이하의 충전전압으로 한정된다. 따라서, 배터리 충전기는, 전류조절회로와 전압조절회로에 의해 정격값의 전류와 전압을 2차 전지에 공급하기 위해서, 전류조절회로와 전압조절회로를 포함하여 구성된다.
또한, 전류조절회로와 전압조절회로는 그 입력전류와 입력전압에 있어 한정되는 정격 전류값과 정격 전압값을 가지며, 공급받는 입력전류와 입력전압은 각각 정격 전류 이하이고 정격 전압 이하이어야 한다. 그러나, 만일 사용자가 정격의 전류/전압값에 적합하지 않은 직류전원을 배터리 충전기에 연결하게 되면, 전류조절회로와 전압조절회로에는 자연히 정격 전류/전압값 보다 높은 입력전류와 입력전압이 공급된다. 만일 상기 설명된 바와같이 적합하지 않은 입력전류와 입력전압이 공급되면, 전류조절회로와 전압조절회로는 정격값 이상의 회로손실을 받게 되므로, 정격값 이상의 열을 발생하여 회로를 손상시키게 되는 문제를 야기하게 된다.
예를들어, 도 2에 도시된 바와같이, 만일 전류조절회로와 전압조절회로의 정격값이 각각 전류 A1[A]이고 전압 V1[V]이며, X로 표시된 영역이 허용범위를 나타낸다고 가정할 경우, 허용범위(X) 내의 직류전원이 접속되면, 전류조절회로와 전압조절회로에 발생되는 회로손실은 직선(x)으로 표시되며, 결코 허용손실(Px)을 초과하지 않게 된다. 그러나, 만일 허용범위(X)를 초과하는 직류전원이 접속될 경우, 예를 들어 도 2에 도시된 범위(Y) 내의 직류전원이 접속되면, 전류조절회로와 전압조절회로에서 발생되는 회로손실은 직선(y)으로 표시되며, 허용손실(Px)을 초과하고, 따라서 최악의 경우 Py로 표시된 회로손실을 야기한다. 만일, 전류조절회로와 전압조절회로의 손실이 상기 설명된 바와같이 허용손실(Px)을 초과할 경우, 그 회로손실은 정격값 이상의 열을 발생시키고, 그 결과 전류조절회로와 전압조절회로의 손실을 초래한다.
따라서, 배터리 충전기에 허용범위(X)를 초과하는 입력전류와 입력전압이 공급될 경우, 원하는 펄스폭을 갖는 펄스신호를 이용하여 전류조절회로와 전압조절회로를 간헐적으로 작동시켜 2차 전지를 충전하므로, 따라서 전류조절회로와 전압조절회로에서 발생하는 회로손실이 허용손실(Px)을 초과하는 것을 방지함으로써, 상기 회로들이 손상되는 것을 방지한다. 상기 설명된 본 발명의 원리를 이용하는 구체적인 실시예를 이하에 설명한다. 이하의 설명에서는, 펄스충전으로써 상기 설명된 펄스신호를 이용하는 간헐 배터리 충전을 이용한다.
(2) 제 1실시예
도 3에서, 도면부호(10)는 제 1실시예에 따른 배터리 충전기를 전체적으로 도시한 도면이며, 이 배터리 충전기(10)는 입력단자(IN-A)와 입력단자(IN-B) 사이에서 직류전원에 접속되도록 구성된다. 배터리 충전기(10)에는 입력단자(IN-A)와 2차 전지(BT)의 양극 사이에 직렬로 접속되는 2개의 회로가 설치된다. 구체적으로, 그 중 하나는 2차 전지(BT)에 충전전류를 그 전지에 한정된 정격값 이하로 공급하도록 하기 위한 전류조절회로(11)이며, 다른 하나는 2차 전지(BT)에 충전전압을 그 전지에 한정된 정격값 이하로 공급하도록 하기 위한 전압조절회로(12)이다. 그러므로, 2차 전지(BT)에는 그 전지에 한정된 정격값을 초과하는 충전전류와 충전전압이 공급되지 않게 되며, 따라서 2차 전지(BT)가 손상되지 않도록 보호할 수 있다.
더욱이, 입력단자(IN-A)와 입력단자(IN-B) 사이에는, 직류전원으로부터 공급되는 입력전압의 전압값을 검출하기 위한 전압검출기(13)가 설치된다. 전압검출회로(13)에 의해 행해진 전압검출의 결과가 이하에 설명될 제 2펄스폭 변조회로(16)에 공급된다.
또한, 입력단자(IN-B)와 2차 전지(BT) 사이에는, 직류전원으로부터 공급된 입력전류의 전류값을 검출하기 위한 전류검출회로(14)가 설치된다. 전류검출회로(14)에 의해 행해진 전류검출의 결과는 이하에 설명될 제 1펄스폭 변조기 회로(15)에 공급된다.
제 1펄스폭 변조회로(15)는, 전류검출회로(14)로부터의 전류검출결과, 검출된 입력전류가 전류조절회로(11)의 정격 전류값 보다 높다고 판명될 경우 허용손실이 초과될 가능성이 있고 결정하고, 발진기(OSC)(17)에서 공급된 클럭에 기초해서 도 4a에 도시된 바와같이 입력전류에 의거해서 원하는 펄스폭(W1)을 갖는 펄스신호를 발생하고, 그 펄스신호를 제 1제어회로(18)에 공급한다. 이 접속에서, 펄스신호의 펄스폭(W1)은 전류조절회로(11)의 회로손실이 허용손실을 초과하지 않도록 최적의 값으로 설정된다.
제 1펄스폭 변조회로(15)는, 전류검출회로(14)로부터의 전류검출결과에 의해 정격 전류값 이하의 입력전류가 검출될 경우, 논리레벨(logical level) "H"로 고정되는 신호를 발생하여 제 1제어회로(18)에 공급한다.
제 1제어회로(18)는, 펄스폭 변조회로(15)로부터 공급된 신호가 논리레벨"H"일 경우, 전류조절회로(11)를 활성화하고, 논리레벨"L"일 경우 전류조절회로(11)를 비활성화시킨다. 이러한 방식으로, 정격 전류값 보다 높은 입력전류가 검출될 때에는 전류조절회로(11)가 간헐적으로 작동되며, 반면 정격 전류값 이하의 입력전류가 검출될 경우에는 전류조절회로(11)가 연속적으로 작동된다.
반면, 제 2펄스폭 변조회로(16)는, 전압검출회로(13)로부터의 전압검출결과, 전압조절회로(12)에 대한 정격 전압 보다 높은 입력전압이 검출되면 허용손실이 초과될 가능성이 있다고 판정하고, 발진기(17)로부터의 공급되는 클럭신호에 기초해서 도 4b에 도시된 바와같은 입력전압에 따라 원하는 펄스폭(W2)을 갖는 펄스신호를 발생하고, 그 펄스신호를 제 2제어회로(19)에 공급한다. 그 펄스신호의 펄스폭(W2)은, 전압조절회로(12)의 회로손실이 허용손실을 초과하지 않도록 최적의 값으로 설정된다.
제 2펄스폭 변조회로(16)는, 전압검출회로(13)로부터의 전압검출결과에 의해 정격 전압값 이하의 입력전압이 검출될 경우, 논리레벨"H"로 고정된 신호를 발생하여 제 2제어회로(19)에 공급한다.
제 2제어회로(19)는, 펄스폭 변조회로(16)로부터 공급된 신호가 논리레벨"H"일 때 전압조절회로(12)를 활성화하고, 반면 논리레벨"L"일 때 전압조절회로(12)를 비활성화한다. 이러한 방식으로, 전압조절회로(12)는 정격 전압값 보다 높은 입력전압이 검출될 경우에는 간헐적으로 작동되는 한편, 전압조절회로(12)는 정격 전압값 이하의 입력전압이 검출될 경우에는 연속적으로 작동된다.
이하에는, 구체적인 구성의 개념으로 각 회로블럭을 설명한다. 우선, 도 5를 참고하여 전류조절회로(11)와 제 1제어회로(18)를 설명한다. 도 5에 도시된 바와같이, 저항기(R1)의 일단부는 전류조절회로(11)의 입력측에 접속되고, 저항기(R1)의 타단부는 스위치소자로써 기능하는 트랜지스터(Tr1)의 이미터에 접속된다. 트랜지스터(Tr1)의 콜렉터는 전류조절회로(11)의 출력측에 접속되고, 그 베이스는 저항기(R2)를 거쳐 제 1제어회로(18)에 접속된다. 더욱이, 저항기(R1)의 일단부는 전류검출소자로써 기능하는 트랜지스터(Tr2)의 이미터에 접속되고, 저항기(R1)의 타단부는 트랜지스터(Tr2)의 베이스에 접속된다. 또한, 트랜지스터(Tr2)의 콜렉터는 트랜지스터(Tr1)의 베이스에 접속된다.
상기 설명된 구성을 갖는 전류조절회로(11)의 경우, 트랜지스터(Tr1)의 베이스가 제 1제어회로(18)에 의해 접지될 때, 트랜지스터(Tr1)가 온으로 되어서, 전류가 입력측에서 출력측으로 흐르게 된다. 전류가 기준값이나 그 이상으로 증가하게 될 때, 트랜지스터(Tr2)의 베이스와 이미터 사이에는 저항기(R1)에 의해서 소정의 전위차가 발생되므로, 트랜지스터(Tr2)를 턴온시킨다. 트랜지스터(Tr2)가 턴온될 때, 트랜지스터(Tr1)는 이미터 전위 보다 베이스 전위가 높으므로, 트랜지스터(Tr1)가 오프되고, 따라서 전류의 흐름이 방지된다. 전류가 흐르지 않을 경우, 트랜지스터(Tr2)가 다시금 오프되어 트랜지스터(Tr1)의 베이스 전위를 이미터 전위 보다 낮게 감소시키게 되므로, 트랜지스터(Tr1)가 턴온된다. 그후, 회로작동을 제어하기 위해서 이들 작동이 반복되어서 트랜지스터(Tr2)가 전류를 검출하게 되며, 따라서 전류조절회로(11)는 기준값 이하의 전류를 출력하게 된다.
반면, 제 1제어회로(18)는 스위칭 소자로써 기능하는 트랜지스터(Tr3)를 포함하여 이루어진다. 트랜지스터(Tr3)의 콜렉터는 전류조절회로(11)의 상기 저항기(R2)에 접속되고, 이미터는 접지된다. 트랜지스터(Tr3)의 베이스에는 제 1펄스폭 변조회로(15)로부터의 신호가 공급되고, 그 결과 그 신호가 논리레벨"H"일 경우 트랜지스터(Tr3)가 턴온되고 논리레벨"L"일 경우 트랜지스터(Tr3)가 오프로 된다. 따라서, 제 1제어회로(18)는, 제 1펄스폭 변조회로(15)로부터의 신호가 논리레벨"H"일 경우 전류조절회로(11)의 트랜지스터(Tr1)의 베이스를 접지함으로써 전류조절회로(11)를 활성화하고, 논리레벨"L"일 경우 전류조절회로(11)의 트랜지스터(Tr1)의 베이스를 나머지 회로부에서 분리함으로써 전류조절회로(11)를 비활성화시킨다.
이하에는, 도 6을 참고하여 전압조절회로(12)와 제 2제어회로(19)를 설명한다. 도 6에 도시된 바와같이, 전압조절회로(12)의 입력측은 스위칭소자로써 기능하는 트랜지스터(Tr4)의 이미터에 접속되고, 트랜지스터(Tr4)의 콜렉터는 전압조절회로(12)의 출력측에 접속된다. 트랜지스터(Tr4)의 베이스는 제어소자로써 기능하는 트랜지스터(Tr5)의 콜렉터에 접속되고, 트랜지스터(Tr5)의 이미터는 저항기(R3)를 거쳐 제 2저항기(19)에 접속된다. 전압조절회로(12)의 출력측은, 전압조절회로(12)의 출력전압을 검출하기 위한 전압검출소자로써 기능하는 저항기(R4)의 일단부에 접속되고, 저항기(R4)의 타단부는 저항기(R5)를 거쳐 접지된다. 저항기(R4)와 저항기(R5)의 중앙지점의 전위는 전압조절회로(12)의 분할된 출력전압이며, 전압검출소자로써 기능하는 비교기(P1)에 입력된다. 비교기(P1)는 지너(zener) 다이오드(D1)에 의해 발생되는 기준전위와 저항기(R4, R5)의 중앙지점의 전위를 비교해서, 전압조절회로(12)의 출력전압이 기준값인지 여부를 검출하고, 검출결과에 따른 출력신호를 트랜지스터(Tr5)의 베이스에 출력한다. 구체적으로, 비교기(P1)는, 출력전압이 기준값 이하일 경우, 출력신호를 논리레벨"H"로 출력하고, 기준값 보다 높을 경우에는 출력신호를 논리레벨"L"로 출력한다.
트랜지스터(Tr5)의 이미터가 제 2제어회로(19)에 의해 접지될 때, 상기 설명된 구성을 갖는 전압조절회로(12)는 작동가능상태로 된다. 이 상태에서, 전압조절회로(12)의 출력전압은 여전히 기준값 이하이기 때문에, 비교기(P1)는 논리레벨"H"의 출력신호를 출력한다. 그에 의해, 트랜지스터(Tr5)가 턴온되고, 트랜지스터(Tr4)의 베이스가 접지되고, 트랜지스터(Tr4)가 턴온된다 따라서, 소정 전압이 전압조절회로(12)의 출력측에 출력된다. 그 출력전압은 저항기(R4, R5)에 의해 분할된 후 비교기(P1)에 입력되어서, 비교기(P1)에 의해 검출된다. 그 결과, 그 출력전압이 기준값 보다 높으면, 비교기(P1)는 출력신호를 논리레벨"L"로 출력하여 트랜지스터(Tr5)와 트랜지스터(Tr4)를 턴오프하고, 따라서 그 전압이 전압조절회로(12)의 출력측으로 출력되는 것을 방지하게 된다. 전압이 출력되지 않으면, 비교기(P1)는 다시 논리레벨"H"의 출력신호를 출력하여 트랜지스터(Tr4)와 트랜지스터(Tr5)를 턴온시키고, 따라서, 소정 전압이 전압조절회로(12)의 출력측에 출력된다. 그후, 이러한 작동을 반복하여, 저항기(R4, R5)와 비교기(P1)를 이용하여 전압을 검출하고, 그 검출결과에 따라 회로작동을 제어함으로써, 전압조절회로(12)는 전압을 기준값 이하로 출력하게 된다.
반면, 제 2제어회로(19)는 스위칭소자로써 기능하는 트랜지스터(Tr6)를 포함하여 구성된다. 트랜지스터(Tr6)의 콜렉터는 전압조절회로(12)의 상기 저항기(R3)에 접속되고, 이미터는 접지된다. 트랜지스터(Tr6)의 베이스에는 제 2펄스폭 변조회로(16)로부터의 신호가 공급되며, 따라서 그 신호가 논리레벨"H"일 때 트랜지스터(Tr6)가 턴온되며, 논리레벨"L"일 때 트랜지스터(Tr6)가 턴오프된다. 따라서, 제 2제어회로(19)는, 제 2펄스폭 변조회로(16)로부터의 신호가 논리레벨"H"일 때에는, 전압조절회로(12)의 트랜지스터(Tr5)의 이미터를 접지시킴으로써 전압조절회로(12)를 활성화시키고, 그 신호가 논리레벨"L"일 때에는, 전압조절회로(12)의 트랜지스터(Tr5)의 이미터를 나머지 회로부와 분리함으로써 전압조절회로(12)를 비활성화시킨다. 이하에는 도 7을 참고하여 전압검출회로(13)를 설명한다. 도 7에 도시된 바와같이, 전압검출회로(13)는 직류전원으로부터의 입력전압을 검출하기 위해서 두 개의 저항기(R6, R7)를 갖추어 구성된다. 저항기(R6)의 일단부는 입력단자(IN-A)에 접속되고, 타단부는 저항기(R7)를 거쳐 입력단자(IN-B)에 접속된다. 저항기(R6, R7)의 중앙지점의 전위는 직류전원으로부터의 분할된 입력전압이고, 전압을 검출하기 위해 비교기(P2)에 입력된다. 비교기(P2)는 지너 다이오드(D2)에 의해 발생된 기준전위와 저항기(R6, R7)의 중앙지점의 전위를 비교하여, 직류전원으로부터의 입력전압이 정격 전압값 이하인지 여부를 검출하고, 그 검출결과에 따라서 출력신호를 출력한다. 구체적으로, 비교기(P2)는 예를들어, 입력전압이 정격 전압값 보다 높으면 논리레벨"H"의 출력신호를 출력하고, 입력전압이 정격 전압값 이하이면 논리레벨"L"의 출력신호를 출력한다. 이러한 방식으로, 전압검출회로(13)는, 입력전압과 기준전위를 비교함으로써 직류전원으로부터의 입력전압이 정격 전압값 이하인지 여부를 검출한다.
이하에는 도 8을 참고하여 전류검출회로(14)를 설명한다. 도 8에 도시된 바와같이, 전류검출회로(14)는 직류전원으로부터 공급되는 입력전류를 검출하기 위해 저항기(R8)를 갖추어 구성된다. 저항기(R8)의 일단부는 입력단자(IN-B)에 접속되고, 그 타단부는 2차 전지(BT)의 음극에 접속된다. 직류전원으로부터 입력전류가 공급될 때, 그 입력전류는 저항기(R8)를 거쳐 직류전원으로 되돌아가며, 따라서 입력전류에 대응하는 전압이 저항기(R8)에 발생한다. 저항기(R8)의 양단에 발생하는 전위는 전류를 검출하기 위한 검출기(P3)에 입력된다. 검출기(P3)는 양단의 입력전위로부터 저항기(R8)에 발생되는 전압을 계산하고, 그 전압에 기초해서 저항기(R8)를 통해 흐르는 입력전류를 검출한다. 그 결과, 검출기(P3)는, 예를들어, 그 정격 전류값 보다 높은 입력전류가 흐를 경우에는 출력신호를 논리레벨"H"로 출력하고, 정격 전류값 이하의 입력전류가 흐를 경우에는 출력신호를 논리레벨"L"로 출력한다. 이러한 방식으로, 전류검출회로(14)는 저항기(R8)에서 발생하는 전압에 기초해서 입력전류를 계산하여, 직류전원으로부터 공급된 입력전류가 정격 전류값 이하인지 여부를 검출한다.
상기의 구성을 이용하여, 배터리 충전기(10)는 도 9에 도시된 작동순서를 따라 2차 전지(BT)를 충전한다. 구체적으로, 스텝(SP1)에서 작동순서가 시작하고, 스텝(SP2)에서, 전류조절회로(11)와 전압조절회로(12)가 연속적으로 작동되어 2차 전지(BT)가 정상적으로 충전된다. 특히, 제 1펄스폭 변조회로(15)와 제 2펄스폭 변조회로(16)는 연속적으로 신호를 논리레벨"H"로 출력하여서, 전류조절회로(11)와 전압조절회로(12)를 연속적으로 작동시킨다.
다음 스텝(SP3)에서, 직류전원으로부터 공급된 입력전압의 전압값을 전압검출회로(13)에 의해 검출한다. 다음 스텝(SP4)에서, 전압검출회로의 검출결과에 기초해서, 직류전원으로부터 공급된 입력전압이 정격 전압값 이하인지 여부를 결정한다. 만일 입력전압이 정격 전압값 이하이면, 작동순서는 스텝(SP2)으로 되돌아간다. 반면, 입력전압이 정격 전압값 보다 높으면, 작동순서는 다음 스텝(SP5)으로 진행한다. 스텝(SP5)에서, 제 2펄스폭 변조회로(16)로부터 원하는 펄스폭을 갖는 펄스신호를 출력한다. 다음 스텝(SP6)에서, 펄스신호는 전압조절회로(12)가 펄스충전을 행하게끔 한다. 특히, 그 펄스신호가 논리레벨"H"일 경우 전압조절회로(12)가 활성화되고, 그 펄스신호가 논리레벨"L"일 경우 전압조절회로(12)가 비활성화된다. 이러한 방식으로, 전압조절회로(12)는, 직류전원으로부터의 입력전압이 정격값 보다 높을 때에는 간헐적으로 작동됨으로써, 전압조절회로(12)의 회로손실이 허용손실을 초과하게 되는 것을 방지할 수 있으며, 따라서 전압조절회로(12)가 손상되지 않도록 보호할 수 있게 된다.
스텝(SP6)에서의 처리가 행해진 후에, 작동절차는 입력전압을 확인하기 위해서 일단 스텝(SP3)으로 되돌아간다. 만일 입력전압이 상기 설명된 바와같이 여전히 정격 전압값 보다 높다면, 작동절차는 다음 스텝(SP7)으로 진행한다. 예를들어 사용자가 정격값 이하의 전압을 공급하기 위해서 그 직류전원을 다른 직류전원으로 대체할 경우, 직류전원으로부터의 입력전압이 정격 전압값 이하가 될 수도 있기 때문에 그와 같이 입력전압을 확인한다.
다음 스텝(SP7)에서는, 전류검출회로(14)를 이용해서, 직류전원으로부터 공급된 입력전류의 전류값을 검출한다. 다음 스텝(SP8)에서는, 전류검출회로(14)의 검출결과에 기초해서, 직류전원으로부터 공급된 입력전류가 정격 전류값 이하인지 여부가 판별된다. 만일 입력전류가 정격 전류값 이하이면, 작동절차는 스텝(SP2)으로 되돌아가서, 전류조절회로(11)를 연속적으로 작동하게 된다. 반면, 입력전류가 정격 전류값 보다 높으면, 작동절차는 다음 스텝(SP9)으로 진행한다. 스텝(SP9)에서는, 제 1펄스폭 변조회로(15)로부터 원하는 펄스폭을 갖는 펄스신호가 출력된다. 다음 스텝(SP10)에서, 그 펄스신호는 전류조절회로(11)가 펄스충전을 행하게끔 한다. 구체적으로, 그 펄스신호가 논리레벨"H"일때 전류조절회로(11)가 활성화되며, 펄스신호가 논리레벨"L"일 때 전류조절회로(11)가 비활성화된다. 이러한 방식으로, 직류전원으로부터의 입력전류가 정격 전류값 보다 높을 때에는 전류조절회로(11)가 간헐적으로 작동되게 되어서 전류조절회로(11)의 회로손실이 허용손실을 초과하는 것을 방지하게 되며, 따라서 전류조절회로(11)가 손상되지 않도록 보호할 수 있게 된다.
스텝(SP10)에서의 처리를 행한 후, 작동절차는 상기와 동일한 이유로 인해, 스텝(SP7)으로 되돌아가서 입력전류를 확인한다. 민일 입력전류가 여전히 정격 전류값 보다 높으면, 펄스충전처리가 반복된다. 만일 입력전류가 정격 전류값 이하이면, 작동절차는 스텝(SP2)으로 되돌아간다.
상기 설명된 바와같이, 배터리 충전기(10)에서는, 전압검출회로(13)에 의해 입력전압이 검출되고, 그 입력전압이 정격 전압값 보다 높을 경우 전압조절회로(12)는 펄스충전을 행해야 한다. 따라서, 입력전압이 정격 전압값 보다 높을 때, 전압조절회로(12)는 간헐적으로 작동되고, 따라서 전압조절회로(12)의 회로손실이 억제되고 그로 인해 열이 발생되는 것이 억제된다. 따라서, 그 회로가 손상되지 않도록 보호될 수 있다.
또한, 전류검출회로(14)에 의해 입력전류가 검출되고, 그 입력전류가 정격 전류값 보다 높을 경우 전류조절회로(11)는 펄스충전을 행해야 한다. 따라서, 입력전류가 정격 전류값 보다 높을 때, 전류조절회로(11)는 간헐적으로 작동되고, 따라서 전류조절회로(11)의 회로손실이 억제되고, 그로 인해 열이 발생되는 것이 억제된다. 따라서 그 회로가 손상되지 않도록 보호될 수 있다.
상기 구성에 의하면, 직류전원으로부터의 입력전압이 정격 전압값 보다 높을 때에는 전압조절회로(12)가 간헐적으로 작동되고, 직류전원으로부터의 입력전류가 정격 전류값 보다 높을 때에는 전류조절회로(11)가 간헐적으로 작동되기 때문에, 입력전압과 입력전류가 각각 그 정격 값 보다 높더라도, 전압조절회로(12)와 전류조절회로(11)에서 열이 발생하는 것을 억제할 수 있으며 따라서 전압조절회로(12)와 전류조절회로(11)가 손상되지 않도록 보호할 수 있게 된다. 따라서, 전류조절회로와 전압조절회로에서 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있는 배터리 충전기를 얻을 수 있다.
(3) 제 2실시예
도 10은 도 3에서 대응하는 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 표시되며, 도면부호(20)는 제 2실시예에 따른 배터리 충전기 전체를 나타낸다. 본 실시예에서, 직류전원은 동일하게 입력단자(IN-A)와 입력단자(IN-B) 사이에 접속된다.
배터리 충전기(20)에서, 입력단자(IN-A)와 2차 전지(BT)의 양극 사이에는 직렬로 접속된 두 개의 회로가 설치된다. 구체적으로, 그중 하나는 직류전원으로부터 공급되는 입력전류의 전류값을 검출하기 위한 전류검출회로(21)이고, 다른 하나는, 충전전류를 그 배터리의 정격값 이하로 2차 전지(BT)에 공급하고, 충전전압을 그 배터리의 정격값 이하로 그 2차 전지(BT)에 공급하기 위한 전류/전압 조절회로(22)이다. 그러한 전류/전압 조절회로(22)를 설치하게 됨으로써, 본 실시예는 배터리의 각 정격값 보다 높은 충전전류 및 충전전압이 2차 전지(BT)에 공급되는 것을 방지할 수 있으며, 따라서 2차 전지(BT)가 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.
입력단자(IN-A)와 입력단자(IN-B) 사이에는, 직류전원으로부터 공급되는 입력전압의 전압값을 검출하기 위한 전압검출회로(23)가 설치된다.
전류검출회로(21)와 전압검출회로(23)에 의해 각각 검출된 전류검출결과와 전압검출결과가 각각 누산회로(accumulating circuit)(24)에 출력된다.
누산회로(24)는 전류조절회로(21)로부터 공급되는 전류검출결과와 전압조절회로(23)로부터 공급되는 전압검출결과를 누적하여, 직류전원으로부터 공급되는 입력전력을 산출하고, 전력 산출결과를 펄스폭 변조회로(25)에 출력한다.
누산회로(24)로부터 공급되는 전력 산출결과에 의해서, 정격 전력값 보다 높은 입력전력이 직류전원으로부터 공급되었다고 판별될 경우, 펄스폭 변조회로(25)는, 발진기(17)로부터 공급되는 클럭신호에 기초해서 검출된 입력전력에 따라서 원하는 펄스폭을 갖는 펄스신호를 생성하고, 그 펄스신호를 제어회로(26)에 공급한다. 이러한 접속에 의해, 펄스신호의 펄스폭은, 전류/전압 조절회로(22)의 회로손실이 허용손실을 초과하지 않도록 절절한 값으로 설정된다.
만일 누산회로(24)로부터 공급된 전력산출결과에 의해, 정격 전력값 이하의 입력전력이 직류전원으로부터 공급된다고 판단될 경우, 펄스폭 변조회로(25)는 논리레벨"H"의 신호를 발생하여 제어회로(26)에 공급한다.
펄스폭 변조회로(25)로부터 공급된 신호가 논리레벨"H"일 경우 제어신호는 전류/전압 조절회로(22)를 활성화하고, 논리레벨"L"일 경우 전류/전압 조절회로(22)를 비활성화시킨다. 이러한 방식으로, 정격 전력값 보다 높은 입력전력이 직류전원으로부터 공급될 때 전류/전압 조절회로(22)는 간헐적으로 작동되며, 반면 정격 전력 이하의 입력전력이 공급될 때 전류/전압 조절회로(22)는 연속적으로 작동된다.
이하에는, 도 11을 참고하여 전류/전압 조절회로(22)와 제어회로(26)의 구체적인 구성에 대해 설명한다. 도 11에 도시된 바와같이, 전류/전압 조절회로(22)는, 스위칭 소자로써 기능하는 트랜지스터를 공통으로 이용함으로써, 도 5 및 도 6에 도시된 전류조절회로(11)와 전압조절회로(12)를 결합한 것과 동등한 구성을 갖는다. 구체적으로, 전류/전압 조절회로(22)의 입력측은 저항기(R9)의 일단부에 접속되고, 저항기(R9)의 타단부는 스위칭 소자로써 기능하는 트랜지스터(Tr7)의 이미터에 접속된다. 트랜지스터(Tr7)의 콜렉터는 전류/전압 조절회로(22)의 출력측에 접속되고, 베이스는 제어소자로써 기능하는 트랜지스터(Tr9)의 콜렉터에 접속된다.
저항기(R9)의 일단부는 전류검출소자로써 기능하는 트랜지스터(Tr8)의 이미터에 접속되며, 저항기(R9)의 타단부는 트랜지스터(Tr8)의 베이스에 접속된다. 트랜지스터(Tr8)의 콜렉터는 트랜지스터(Tr7)의 베이스와 트랜지스터(Tr9)의 콜렉터에 접속된다.
전류/전압 조절회로(22)의 출력측은, 전류/전압 조절회로(22)의 출력전압을 검출하기 위한 전압검출소자로써 기능하는 저항기(R11)의 일단부와 접속되며, 저항기(R11)의 타단부는 저항기(R12)를 거쳐 접지된다. 저항기(R11)와 저항기(R12)의 중앙지점의 전위는 전류/전압 조절회로(22)의 분할된 출력전압이며, 전압검출소자로써 기능하는 비교기(P4)에 입력된다. 비교기(P4)는 지너 다이오드(D3)에 의해 발생된 기준전위와 저항기(R11, R12)의 중앙지점의 전위를 비교하여, 전류/전압 조절회로(22)의 출력전압이 기준전압인지 여부를 검출하고, 그 검출결과에 의거해서 출력신호를 트랜지스터(Tr9)의 베이스에 출력한다. 구체적으로, 출력전압이 기준값 이하일 때 비교기(P4)는 출력신호를 논리레벨"H"로 출력하고, 기준값 보다 높을 때는 출력신호를 논리레벨"L"로 출력한다.
그 출력신호를 공급받는 트랜지스터(Tr9)의 이미터는 저항기(R10)를 거쳐 제어회로(26)에 접속된다.
트랜지스터(Tr9)의 이미터가 제어회로(26)에 의해 접지될 때, 상기 설명된 구성을 갖는 전류/전압 조절회로(22)는 작동가능한 상태로 된다. 이러한 상태에서, 전류/전압 조절회로(22)의 출력전압은 여전히 기준값 이하이기 때문에 비교기(P4)는 출력신호를 논리레벨"H"로 출력한다. 따라서, 트랜지스터(Tr9)가 턴온되고, 트랜지스터(Tr7)의 베이스가 접지되고, 트랜지스터(Tr7)가 턴온된다. 따라서, 소정 전압과 소정 전류가 전류/전압 조절회로(22)의 출력측에 출력된다. 그 출력전압이 저항기(R11)와 저항기(R12)에 의해 분할되고, 비교기(P4)에 입력되어 비교기(P4)에 의해 검출된다. 그 결과, 출력전압이 기준전압 보다 높으면, 비교기(P4)는 출력신호를 논리레벨"L"로 출력하여, 트랜지스터(Tr9, Tr7)를 턴오프시킴으로써, 전압이 전류/전압 조절회로(22)의 출력측에 출력되는 것을 방지한다. 전압이 출력되지 않을 때, 비교기(P4)는 다시 출력신호를 논리레벨"H"로 출력하여, 트랜지스터(Tr9, Tr7)를 턴온함으로써, 소정 전압이 전류/전압 조절회로(22)의 출력측에 출력된다. 그후, 저항기(R11, R12)와 비교기(P4)를 이용하여 전압을 검출하고 그 검출결과에 따라서 회로작동을 제어하기 위해 이러한 작동을 반복하게 되고, 따라서, 전류/전압 조절회로(22)는 기준값 이하의 전압을 출력하게 된다.
트랜지스터(Tr7)가 턴온되어 전류가 저항기(R9)를 거쳐 흐르게 되어 전류가 기준값이나 그 이상으로 증가하게 되면, 트랜지스터(Tr8)의 베이스와 이미터 사이에서 저항기(R9)에 의해 소정의 전위차가 발생되고, 따라서 트랜지스터(Tr8)를 턴온시키게 된다. 트랜지스터(Tr8)가 턴온됨으로써 트랜지스터(Tr7)는 이미터전위 보다 높은 베이스전위를 가지게 되어 트랜지스터(Tr7)를 턴오프함으로써, 전류가 흐르는 것을 방지한다. 전류가 흐르지 않을 때, 트랜지스터(Tr8)는 다시금 턴오프되어서, 트랜지스터(Tr7)의 베이스 전위를 이미터 전위 보다 낮게 감소시키게 됨으로써, 트랜지스터(Tr7)가 턴온된다. 그후, 트랜지스터(Tr8)가 전류를 검출하도록 하기 위해 이러한 작동이 반복함으로써, 회로작동을 제어하게 되고, 따라서 전류/전압 조절회로(22)는 기준값 이하의 전류를 출력한다.
반면, 제어회로(26)는, 제 1실시예와 유사한 방식으로, 스위칭 소자로써 기능하는 트랜지스터(Tr10)를 포함하여 구성된다. 트랜지스터(Tr10)의 콜럭테는 전류/전압 조절회로(22)의 상기 저항기(R10)에 접속되고, 이미터는 접지된다. 트랜지스터(Tr10)의 베이스에는 펄스폭 변조회로(25)로부터의 신호가 공급되며, 그 결과 그 신호가 논리레벨"H"일 때 트랜지스터(Tr10)는 턴온되며, 반면 논리레벨"L"일 때 트랜지스터(Tr10)는 턴오프된다. 이러한 방식으로, 제어회로(26)는, 펄스폭 변조회로(25)로부터의 신호가 논리레벨"H"일 때 전류/전압 조절회로(22)의 트랜지스터(Tr9)의 이미터를 접지함으로써 전류/전압 조절회로(22)를 활성화하고, 반면 그 신호가 논리레벨"L"일 때 전류/전압 조절회로(22)의 트랜지스터(Tr9)의 이미터와 나머지 회로부를 분리함으로써 전류/전압 조절회로(22)를 비활성화한다.
상기의 구성을 이용하여, 배터리 충전기(20)는 도 12에 도시된 작동절차를 행함으로써 2차 전지를 충전한다. 구체적으로, 스텝(SP20)에서 작동절차가 시작하고, 스텝(SP21)에서, 전류/전압 조절회로(22)는 연속적으로 작동하여 정상적으로 2차 전지(BT)를 충전한다. 특히, 펄스폭 변조회로(25)는 논리레벨"H"로 고정된 신호를 출력하여, 전류/전압 조절회로(22)를 연속적으로 작동시킨다.
다음 스텝(SP22)에서, 직류전원으로부터 공급된 입력전압의 전압값은 전압조절회로(23)에 의해 검출된다. 다음 스텝(SP23)에서, 직류전원으로부터 공급된 입력전원의 전류값은 전류조절회로(21)에 의해 검출된다. 다음 스텝(SP24)에서, 검출된 전압값과 전류값은 누산회로(24)에 의해 누적되어 직류전원으로부터 공급된 입력전력을 산출한다. 다음 스텝(SP25)에서, 그 산출 입력전력이 정격 전력값 이하인지 여부가 판별된다. 그 산출 입력전력이 정격 전력값 이하일 때, 작동절차는 스텝(SP21)으로 되돌아가고, 그 산출 입력전력이 정격 전력값 보다 높을 때 다음 스텝(SP26)으로 진행한다.
스텝(SP26)에서는, 그 산출 입력전력에 기초해서 원하는 펄스폭을 갖는 펄스신호가 펄스폭 변조회로(25)로부터 출력된다. 다음 스텝(SP27)에서, 그 펄스신호는 전류/전압 조절회로(22)가 펄스충전을 수행하도록 유도한다. 구체적으로, 그 펄스신호가 논리레벨"H"일 때 전류/전압 조절회로(22)가 활성화되며, 펄스신호가 논리레벨"L"일 때 전류/전압 조절회로(22)가 비활성화된다. 이러한 방식으로, 정격 전력값 보다 높은 입력전력이 직류전원으로부터 공급될 때에는 전류/전압 조절회로(22)가 간헐적으로 작동되어서, 전류/전압 조절회로(22)의 회로손실이 허용손실을 초과하게 되는 것을 방지하며, 따라서 전류/전압 조절회로(22)가 손상되는 것을 방지한다.
스텝(SP27)에서의 처리가 행해진 후에, 입력전력을 확인하기 위해서 작동절차는 스텝(SP22)으로 되돌아간다. 만일 입력전력이 여전히 정격 전력값 보다 높을 때 펄스충전을 위한 처리가 반복되고, 만일 입력전력이 정격 전력값 이하로 감소되었다면 스텝(SP21)으로 되돌아간다. 입력전류의 감소 등으로 인해 직류전원으로부터 공급된 입력전력이 정격 전력값으로 감소될 수도 있기 때문에 그렇게 입력전력을 확인하는 것이다.
상기 설명된 바와같이, 배터리 충전기(20)에서는, 입력전압과 입력전류가 전압조절회로(23)와 전류조절회로(21)에 의해 각각 검출되고, 그 전압값과 전류값에 기초해서 입력전력이 산출된다. 그후, 그 입력전력이 정격 전력값 보다 높을 경우, 전류/전압 조절회로(22)는 펄스충전을 행해야 한다. 따라서, 직류전원으로부터 공급되는 입력전력이 정격 전력값 보다 높더라도, 전류/전압 조절회로(22)는 간헐적으로 작동하게 되므로, 전류/전압 조절회로(22)의 회로손실을 억제하게 되며, 그로 인해 발생되는 열을 억제하게 되므로, 그 회로의 손상을 방지할 수 있게 된다.
상기 구성에 의하면, 직류전원으로부터의 입력전력이 정격 전력값 보다 높을 경우 전류/전압 조절회로(22)는 간헐적으로 작동되므로, 직류전원이 정격 전력값 보다 높더라도, 전류/전압 조절회로(22)에 열이 발생하는 것을 억제할 수 있으며, 따라서 전류/전압 조절회로(22)의 손상을 보호할 수 있다. 이러한 방식으로, 전류/전압 조절회로가 손상되는 것을 방지할 수 있는 배터리 충전기를 제공할 수 있게 된다.
(4) 제 3실시예
도 13은, 도 3 및 도 10에서 대응하는 부분에 대해서 동일한 도면부호를 참고하여 설명하며, 도면부호(30)는 제 3실시예에 따른 배터리 충전기를 전체적으로 도시한 것이다. 본 실시예에서, 전류조절회로(11)와 전압조절회로(12)의 전력을 검출하여 펄스충전을 제어한다.
우선, 배터리 충전기(30)에서, 입력단자(IN-A)와 2차 전지(BT)의 양극과의 사이에 3개의 회로가 직렬로 접속되어 설치된다. 구체적으로, 그중 하나는 직류전원으로부터 공급되는 입력전류의 전류값을 검출하기 위한 전류검출회로(21)이고, 다른 하나는 2차 전지(BT)에 충전전류를 그 배터리의 정격값 이하로 공급하기 위한 전류조절회로(11)이고, 나머지 하나는 2차 전지(BT)에 충전전압을 그 배터리의 정격값 이하로 공급하기 위한 전압조절회로(12)이다. 이와같이 전류조절회로(11)와 전압조절회로(12)를 설치 구성함으로써, 본 실시예의 경우에도 배터리의 각각의 정격값 보다 높은 충전전류 및 충전전압이 2차 전지(BT)에 공급되는 것을 방지할 수 있으며, 따라서 2차 전지(BT)가 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 배터리 충전기(30)에는, 전류조절회로(11)와 전압조절회로(12)의 입력과 출력 사이에서의 전위차를 검출하기 위한 제 1 및 제 2 전압검출회로(31, 32)가 설치된다. 전류조절회로(11)의 입력과 출력 사이의 전위차를 검출하기 위한 회로인 제 1전압검출회로(31)는, 전류조절회로(11)의 입력측 전위와 전류조절회로(11)의 출력측 전위를 취해서, 그들 사이의 전위차를 구하여, 전류조절회로(11)의 입력과 출력 사이의 전위차를 산출한다. 이와 관련해서, 전류조절회로(11)의 전위차는 이하에 설명될 제 1누산회로(33)에 출력된다.
반면, 전압조절회로(12)의 입력과 출력 사이의 전위차를 검출하기 위한 회로인 제 2전압검출회로(32)는, 전압조절회로(12)의 입력측 전위와 전압조절회로(12)의 출력측 전위를 취해서, 그들 사이의 전위차를 구하여, 전압조절회로(12)의 입력과 출력 사이의 전위차를 산출한다. 이와 관련해서, 전압조절회로(12)의 전위차는 이하에 설명될 제 2누산회로(34)에 출력된다.
전류조절회로(11)의 전력을 산출하기 위한 회로인 제 1누산회로(33)는, 전류검출회로(21)에 의해 검출된 입력전류와, 제 1전압검출회로(31)에 의해 검출된 전류조절회로(11)의 입력과 출력 사이의 전위차를 누적하여, 전류조절회로(11)의 전력을 산출하고, 그 전력산출결과를 제 1펄스폭 변조회로(35)로 출력한다.
또한, 전압조절회로(12)의 전력을 산출하기 위한 회로인 제 2누산회로(34)는, 전류검출회로(21)에 의해 검출된 입력전류와, 제 2전압검출회로(32)에 의해 검출된 전압조절회로(12)의 입력과 출력 사이의 전위차를 누적하여, 전압조절회로(12)의 전력을 산출하고, 전력산출결과를 제 2펄스폭 변조회로(36)로 출력한다.
제 1펄스폭 변조회로(35)는, 제 1누산회로(33)로부터 공급된 전력산출결과에 의해, 전류조절회로(11)의 전력이 정격 전력값 보다 높다고 결정될때, 발진기(17)로부터 공급된 클럭신호에 기초한 검출전력에 의거해서 원하는 펄스폭을 갖는 펄스신호를 발생하고, 펄스신호를 제 1제어회로(18)로 출력한다. 이와 관련해서, 펄스신호의 펄스폭은, 전류조절회로(11)의 회로손실이 허용손실을 초과하지 않도록 최적의 값으로 설정된다.
제 1누산회로(33)로부터 공급된 전력산출결과에 의해서, 전류조절회로(11)의 전력이 정격 전력값 이하라고 판단될 경우, 제 1펄스폭 변조회로(35)는 계속해서 논리레벨"H"의 신호를 발생하여 그 신호를 제 1제어회로(18)에 공급한다.
반면, 제 2누산회로(34)로부터 공급된 전력산출결과에 의해서, 전압조절회로(12)의 전력이 정격 전력값 보다 높다고 판단될 경우, 제 2펄스폭 변조회로(36)는 발진기(17)로부터 공급된 클럭신호에 기초해서 검출된 전력에 의거해서 원하는 펄스폭을 갖는 펄스신호를 발생하고, 그 펄스신호를 제 2제어회로(19)로 출력한다. 이와 관련해서, 펄스신호의 펄스폭은, 전압조절회로(12)의 회로손실이 허용손실을 초과하지 않도록 최적의 값으로 설정된다.
제 2누산회로(34)로부터 공급된 전력산출결과에 의해서, 전압조절회로(12)의 전력이 정격 전력값 이하라고 판단될 경우, 제 2펄스폭 변조회로(36)는 논리레벨"H"로 고정된 신호를 발생하고 그 신호를 제 2제어회로(19)에 공급한다.
제 1제어회로(18)는, 제 1펄스폭 변조회로(35)로부터 공급된 신호가 논리레벨"H"일 때 전류조절회로(11)를 활성화하고, 논리레벨"L"일때는 전류조절회로(11)를 비활성화시킨다. 이러한 방식으로, 전류조절회로(11)는, 전력이 정격 전력값 보다 높을 때 간헐적으로 작동되며, 전력이 정격 전력값 이하 일때에는 연속적으로 작동된다.
또한, 제 2제어회로(19)는, 제 2펄스폭 변조회로(36)로부터 공급된 신호가 논리레벨"H"일 경우에는 전압조절회로(12)를 활성화시키고, 논리레벨"L"일 경우에는 전압조절회로(12)를 비활성화시킨다. 이러한 방식으로, 전압조절회로(12)는 전력이 정격 전력값 보다 높을 때는 간헐적으로 작동되며, 전력이 정격 전력값 이하일 때에는 연속적으로 작동된다.
상기와 같이 구성된 배터리 충전기(30)의 경우, 전류조절회로(11)의 입력과 출력 사이의 전위차는 제 1전압검출회로(31)에 의해 검출되고, 전류조절회로(11)의 전력은 그 전위차와 전류검출회로(21)에 의해 검출된 입력전류에 기초해서 직접 산출된다. 또한, 전류조절회로(11)의 전력이 정격 전력값 보다 높을 경우, 제 1펄스폭 변조회로(35)는 원하는 펄스폭을 갖는 펄스신호를 출력하여 전류조절회로(11)를 간헐적으로 작동시킨다. 이러한 방식으로, 전류조절회로(11)의 전력이 정격 전력값 보다 높을 경우, 전류조절회로(11)는 간헐적으로 작동되어 전류조절회로(11)의 전력을 정격 전력 이하로 감소시키며(다시말해, 전류조절회로(11)의 회로손실을 억제하고 그로 인해 발생되는 열을 억제함), 따라서 회로가 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 배터리 충전기(30)에서, 전압조절회로(12)의 입력과 출력 사이의 전위차는 제 2전압검출회로(32)에 의해 검출되고, 전압조절회로(12)의 전력은 상기 전위차와 전류검출회로(21)에 의해 검출된 입력전류에 기초해서 직접 계산된다. 그후, 전압조절회로(12)의 전력이 정격 전력값 보다 높을 경우, 제 2펄스폭 변조회로(36)는 원하는 펄스폭을 갖는 펄스신호를 출력하여 전압조절회로(12)를 간헐적으로 작동시킨다. 이러한 방식으로, 전압조절회로(12)의 전력이 정격 전력값 보다 높을 경우, 전압조절회로(12)는 간헐적으로 작동되어서 전압조절회로(12)의 전력이 정격 전력값 이하로 감소되며(다시말해, 전압조절회로(12)의 회로손실을 억제하고, 그로 인해 발생되는 열을 억제하게 됨), 따라서 회로가 손상되는 것으로부터 보호할 수 있다.
상기 구성에 의하면, 전류조절회로(11)는, 전류조절회로(11)가 정격 전력값 보다 높을 경우 간헐적으로 작동되는 한편, 전압조절회로(12)는, 전압조절회로(12)가 정격 전력값 보다 높을 때 간헐적으로 작동되며, 따라서, 전류조절회로(11)와 전압조절회로(12)에서 열이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 따라서 전류조절회로(11)와 전압조절회로(12)가 손상되는 것으로부터 보호할 수 있게 된다. 따라서, 전류조절회로와 전압조절회로에서의 손상을 회피할 수 있는 배터리 충전기를 제공할 수 있게 된다.
(5) 제 4실시예
도 14에는, 도 10에서 대응하는 부품에 대해 동일한 도면부호를 사용하며, 도면부호(40)는 제 4실시예에 따른 배터리 충전기 전체를 나타낸다. 본 실시예의 경우, 전류/전압 조절회로(22)를 조절하기 위해 우선펄스신호가 발생된다.
우선, 배터리 충전기(40)의 경우에도, 전류검출회로(21)에 의해 검출된 입력전류의 전류값과 전압검출회로(23)에 의해 검출된 입력전압의 전압값이 각각 누산회로(24)에 공급된다.
누산회로(24)는 전류값과 전압값을 누적함으로써 직류전원으로부터 공급되는 입력전력을 산출하고, 그 전력산출결과를 제 1 및 제 2펄스폭 변조회로(41, 42)로 출력한다.
제 1펄스폭 변조회로(41)는, 누산회로(24)로부터 공급된 전력산출결과에 의해서 직류전원으로부터 정격 전력값 보다 높은 입력전력이 공급된다고 판단될 경우, 발진기(17)로부터 공급되는 클럭신호에 기초해서 도 15a에 도시된 바와같이, 검출된 입력전력에 의거해서 원하는 펄스폭(W3)을 갖는 펄스신호를 발생하고, 그 펄스신호를 우선펄스 발생회로(43)에 공급한다. 이와 관련해서, 그 펄스신호는 전류/전압 조절회로(22) 내의 전류조절회로부를 조절하기 위한 것이며, 그 펄스폭은 전류조절회로부의 회로손실이 허용손실을 초과하지 안도록 적절한 값으로 설정된다.
제 1펄스폭 변조회로(41)는, 누산회로(24)로부터 공급된 전력산출결과에 의해, 직류전원으로부터 정격 전력값 이하의 입력전력이 공급된다고 판단될 경우, 논리레벨"H"로 고정된 신호를 발생하여 그 신호를 우선펄스 발생회로(43)로 출력한다.
반면, 제 2펄스폭 변조회로(42)는, 누산회로(24)로부터 공급된 전력산출결과에 의해서, 직류전원으로부터 정격 전력값 보다 높은 입력전력이 공급된다고 판단될 때, 발진기(17)로부터 공급된 클럭신호에 기초해서 도 15b에 도시된 바와같이, 검출된 입력전력에 의거해서 원하는 펄스폭(W4)을 갖는 펄스신호를 발생하고, 그 펄스신호를 우선펄스 발생회로(43)로 출력한다. 이와 관련해서, 그 펄스신호는 전류/전압 조절회로(22) 내의 전압조절회로부를 조절하기 위한 것이며, 그 펄스폭은 전압조절회로부의 회로손실이 허용손실을 초과하지 않도록 적절한 값으로 설정된다.
제 2펄스폭 변조회로(42)는, 누산회로(24)로부터 공급된 전력산출결과에 의해서, 직류전원으로부터 정격 전력값 이하의 입력전력이 공급된다고 판단될 때, 논리레벨"H"로 고정된 신호를 발생하고 그 신호를 우선펄스 발생회로(43)로 출력한다.
도 15a 및 도 15b에 도시된 바와같이, 전류조절회로부를 제어하기 위한 제1펄스폭 변조회로(41)로부터 출력된 펄스신호와 전압조절회로부를 제어하기 위한 제 2펄스폭 조절회로(42)로부터 출력된 펄스신호는, 서로 동기로 되지만, 서로 다른 펄스폭을 갖는다. 이는 전류조절회로부와 전압조절회로부가 다른 회로손실을 갖기 때문이다. 그 예로, 제 1펄스폭 변조회로(41)는, 전류조절회로부가 더 큰 회로손실을 가진다는 것을 나타내는 더 좁은 펄스폭을 갖는 펄스를 출력하며, 전압조절회로 보다 더 오랫동안 작동될 수는 없다.
상기 설명된 바와같이 각 회로부가 다른 회로손실을 가질 경우, 더 큰 회로손실을 갖는 회로편에서 제어되어야 한다. 왜냐하면, 만일 더 적은 회로손실을 갖는 회로 편에서 제어된다면, 더 큰 회로손실을 갖는 회로부는 허용손실을 초과하게 되어 손상될 것이기 때문이다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서, 본 실시예는 2개의 펄스 중에서 더 좁은 펄스폭을 갖는 펄스를 선택하기 위한 우선펄스 발생회로(43)를 포함하여 구성된다. 구체적으로, 도 15c에 도시된 바와같이, 우선펄스 발생회로(43)는 제 1 및 제 2펄스폭 변조회로(41, 42)로부터 각각 출력된 펄스신호 중에서 좁은 펄스폭을 갖는 펄스신호를 선택하여, 그 펄스신호를 우선펄스로써 제어회로(26)로 출력한다.
제어회로(26)는 우선펄스 발생회로(43)로부터 출력된 우선펄스신호에 기초해서 전류/전압 조절회로(22)의 작동을 제어한다. 구체적으로, 전류/전압 조절회로(22)는, 우선펄스신호가 논리레벨"H"일 경우 활성화되고, 우선펄스신호가 논리레벨"L"일 경우 비활성화된다.
상기 설명된 바와같은 구성을 갖는 배터리 충전기(40)의 경우에, 직류전원으로부터 공급된 입력전력은 전류검출회로(21)에 의해 검출된 입력전류와 전압검출회로(23)에 의해 검출된 입력전압에 기초해서 산출된다. 그 산출된 입력전력이 정격 전력값 보다 높을 경우, 제 1펄스폭 변조회로(41)는 전류/전압 조절회로(22)내의 전류조절회로부를 조절하기 위해서 펄스신호를 발생한다. 또한, 산출된 입력전력이 정격 전력값 보다 높을 경우, 제 2펄스폭 변조회로(42)는 전류/전압 조절회로(22) 내의 전압조절회로부를 조절하기 위해 펄스신호를 발생한다. 우선펄스 발생회로(43)는 두 개의 펄스신호 중에서 더 좁은 펄스폭을 갖는 펄스신호를 선택하고, 그 펄스신호를 우선펄스신호로써 제어회로(26)로 출력한다. 제어회로(26)는 우선펄스신호에 기초해서 전류/전압 조절회로(22)의 작동을 조절하여, 펄스충전방식으로 2차 전지(BT)를 충전한다.
이러한 방식으로, 배터리 충전기(40)는 전류조절회로부용 펄스신호와 전압조절회로부용 펄스신호 중에서 더 좁은 펄스폭을 갖는 펄스신호를 선택하고, 선택된 펄스신호(즉, 우선펄스신호)에 기초해서 전류/전압 조절회로(22)의 작동을 제어하면, 전류조절회로부와 전압조절회로부가 서로 다른 회로손실을 갖더라도 전류/전압 조절회로(22)는 전류조절회로부와 전압조절회로부의 회로손실을 동시에 억제함으로써 손상을 보호할 수 있다.
상기 구성에 의하면, 전류/전압 조절회로(22)의 작동은, 전류조절회로부의 작동을 제어하기 위한 펄스신호와 전압조절회로부의 작동을 제어하기 위한 펄스신호 중에서 더 좁은 펄스폭을 갖는 펄스신호에 기초해서 제어되기 때문에, 전류/전압 조절회로(22)는, 전류조절회로부와 전압조절회로부가 서로 다른 회로손실을 갖더라도 손상으로부터 보호받을 수 있게 된다.
(6) 제 5실시예
도 10에 대응하는 부품에는 동일한 도면부호를 붙여서 설명한 도 16에서, 도면부호(50)는 제 5실시예에 따른 배터리 충전기를 전체적으로 나타낸다. 본 실시예는, 정격값 이하(rated-value-or-less) 검출회로(52)와 펄스충전 정지회로(53)를 포함하여 구성됨으로써, 직류전원으로부터 공급된 입력전력이 정격값 이하일 때 펄스충전이 중단된다.
우선, 배터리 충전기(50)의 경우, 누산회로(24)에 의해 산출된 입력전력의 전력산출결과는 펄스폭 변조회로(51)와 정격값 이하 검출회로(52)에 공급된다.
정격값 이하 검출회로(52)는 누산회로(24)로부터 공급된 전력산출결과에 기초해서, 직류전원으로부터 공급된 입력전력이 정격 전력값 이하인지 여부를 판별하고, 만일 입력전력이 정격 전력값 이하이면 정격 전력값 이하의 입력전력을 나타내는 정격값 이하 정보를 펄스충전 정지회로(53)로 출력한다. 펄스충전 정지회로(53)는 펄스충전을 정지하기 위한 제어신호를 정격값 이하 정보에 기초해서 제어회로(54)로 출력한다.
펄스폭 변조회로(51)는 발진기(17)로부터 공급된 클럭신호에 기초해서 검출된 입력전력에 의거해서 원하는 펄스폭을 갖는 펄스신호를 발생하고, 펄스신호를 제어회로(54)에 출력한다.
제어회로(54)는, 펄스폭 변조회로(51)로부터의 펄스신호가 논리레벨"H"일 때에는 전류/전압 조절회로(22)를 활성화하고, 논리레벨"L"일때에는 전류/전압 조절회로(22)를 비활성화한다. 이러한 방식으로, 정격 전력값이거나 그보다 높은 입력전력이 직류전원으로부터 공급될 때, 전류/전압 조절회로(22)는 펄스신호에 의거해서 간헐적으로 작동되어서, 펄스충전방식으로 2차 전지를 충전한다. 도한, 제어회로(54)는, 펄스충전 정지회로(53)로부터 펄스충전을 정지하기 위한 제어신호를 수신하게 되면, 곧바로 펄스신호를 무시하고, 계속해서 전류/전압 조절회로(22)를 작동시킨다. 이러한 방식으로, 정격 전력값 이하의 입력전력이 직류전원으로부터 공급될 때, 펄스충전이 정지되어 정식으로 2차 전지(BT)를 충전하게 된다.
상기의 구성에 의해서, 배터리 충전기(50)는 도 17에 도시된 작동절차를 행함으로써 2차 전지(BT)를 충전한다. 구체적으로, 스텝(SP30)에서 작동절차가 시작되고, 스텝(SP31)에서, 2차 전지(BT)를 정상적으로 충전하기 위해서 전류/전압 조절회로(22)를 연속적으로 작동시킨다. 다음 스텝(SP32)에서는, 직류전원으로부터 공급된 입력전압의 전압값이 전압검출회로(23)에 의해 검출된다. 다음 스텝(SP33)에서는, 직류전원으로부터 공급된 입력전류의 전류값이 전류검출회로(21)에 의해 검출된다. 다음 스텝(SP34)에서, 검출된 전압값과 전류값이 누산회로(24)에 의해 누적되어, 직류전원으로부터 공급된 입력전력을 산출하게 된다.
다음 스텝(SP35)에서, 정격값 이하 검출회로(52)는 입력전력이 정격값 이하인지 여부를 검출한다. 그 결과, 입력전력이 정격 전력값 보다 높다면, 스텝(SP36)과 스텝(SP37)으로 이루어진 펄스충전처리를 행한다. 구체적으로, 스텝(SP36)에서, 원하는 펄스폭을 갖는 펄스신호가 펄스폭 변조회로(51)로부터 출력되고, 스텝(SP37)에서는 그 펄스신호에 기초해서 전류/전압 조절회로(22)가 조절됨으로써, 전류/전압 조절회로(22)를 간헐적으로 작동하여, 펄스충전방식으로 2차 전지(BT)를 충전한다. 처리가 완료된 후에, 작동절차는 스텝(SP32)으로 되돌아가서 처리절차를 반복한다.
반면, 스텝(SP35)에서, 입력전력이 정격 전력값 이하라고 판별되면, 스텝(SP38) 및 스텝(SP39)으로 이루어진 정상적인 충전절차가 행해진다. 구체적으로, 스텝(SP38)에서는, 입력전력이 정격 전력값 이하이므로, 정격값 이하 검출회로(52)는 정격값 이하 정보를 출력한다. 펄스충전 정지회로(53)는, 정격값 이하 정보를 수신하게 되면, 펄스충전을 정지하기 위한 제어신호를 제어회로(54)로 출력한다. 이러한 방식으로 스텝(SP39)에서, 제어회로(54)는 전류/전압 조절회로(22)를 연속적으로 작동함으로써 펄스충전을 정지하게 되면, 2차 전지(BT)를 정상적으로 충전하게 된다.
이러한 방법으로, 배터리 충전기(50)는 검출전류전원에서 공급된 입력전력이 정격 전력값 이하인지 아닌지를 검출하는 정격값 이하 검출회로(52)를 포함하므로, 정격값 이하 검출회로(52)에 의해 입력전력이 정격 전력값 이하인 것으로 검출될 때 펄스충전 정지회로(53)에 의해 펄스충전이 정지되고, 그럼으로써, 입력전력이 정격 전력값 이하인지 아닌지 펄스폭 변조회로(51)에 의해 결정하지 않고 펄스충전을 정지할 수 있다.
상기의 구조에 따르면, 배터리 충전기(50)는 직류전원으로부터 공급된 입력전력이 정격 전력값 이하인지 아닌지를 검출하는 정격값 이하 검출회로(52)와 검출결과에 따라서 펄스충전을 정지하는 펄스충전 정지회로(53)를 포함하므로, 펄스폭 변조회로(51)에 의해 입력전력이 정격 전력값 이하인지 아닌지를 결정하지 않고 입력전력이 정격 전력값 이하일 때 펄스충전이 정지될 수 있다.
(7) 제 6실시예
제 10도에 대응하는 부분에 동일 도면부호를 붙인 도 18에 있어서, 도면부호(60)는 전체로서 제 6실시예에 따르는 배터리 충전기를 나타낸다. 이 실시예는 2차 전지(BT)의 유형에 따라서 전환되는 다른 출력전류값과 다른 출력전압값을 가지는 다수의 전류/전압 조절회로를 포함한다.
먼저, 배터리 충전기(60)는 전류검출회로(21)의 출력측에서 전환스위치(61)를 포함한다. 전환스위치(61)는 다른 출력전류값과 다른 출력전압값을 가지는 제 1, 제 2 및 제 3전류/전압 조절회로(62, 63, 64)를 절환하기 위한 것이고, 후술하는 스위치 제어회로(65)로부터의 전환제어신호에 따라서 전류/전압 조절회로(62, 63, 64) 중의 소정의 하나에 전류검출회로(21)의 출력을 연결하여 충전용으로 사용되도록 전류/전압 조절회로를 절환한다.
제 1, 제 2 및 제 3전류/전압 조절회로(62, 63, 64)는 다른 출력전류값과 다른 출력전압값을 가진다. 예를 들면, 제 1전류/전압 조절회로(62)는 출력전류(A1)와 출력전압(V1)으로 설정되어 있고; 제 2전류/전압 조절회로(63)는 출력전류(A2)와 출력전압(V2)으로 설정되어 있고, 제 3전류/전압 조절회로(64)는 출력전류(A3)와 출력전압(V3)으로 설정되어 있다. 최적의 충전전류와 충전전압이 배터리 유형에 의존하므로, 이렇게 다른 정격값을 가지는 전류/전압 조절회로가 설치되며, 따라서 2차 전지(BT)는 항상 최적의 충전전류와 충전전압이 충전될 수 있다.
한편, 배터리 유형을 검출하기 위하여 검출소자(66)가 2차 전지(BT)근처에 배열된다. 검출소자(66)는 검출회로(67)에 연결되어 있다. 검출회로(67)는 검출소자(66)로부터의 신호에 의거하여 2차 전지(BT)의 유형(더욱 상세히는, 리튬이온 배터리, 니켈수소 배터리, 니켈카드뮴 배터리 등의 배터리 유형, 셀의 수, 직렬접속 및 병렬접속 등과 같은 셀의 접속상태)을 검출하고, 2차 전지(BT)의 검출된 유형을 스위치 제어회로(65)에 표시한다.
스위치 제어회로(65)는 2차 전지(BT)의 유형에 따라서 제 1, 제 2 및 제 3전류/전압 조절회로(62∼64) 중에서 최적의 전류/전압 조절회로를 결정한다. 그러면, 스위치 제어회로(65)는 스위치 제어신호를 최적의 전류/전압 조절회로로 전환하기 위한 전환스위치(61)에 출력한다. 이러한 방법으로, 최적의 전류/전압 조절회로(62, 63 또는 64)는 2차 전지(BT)에 대하여 설정하는 것이 가능하다.
스위치 제어회로(65)는 또한 모드전환회로(68)에 전류/전압 조절회로(62, 63 및 64) 중 어느 것이 설정되었는지를 나타내는 설정정보를 출력한다.
모드전환회로(68)는 공급된 설정정보에 의거하여 펄스폭 변조회로(69)의 모드를 전환하는 모드전환 제어신호를 출력한다. 최적의 펄스폭과 최적의 제어모드는 사용되는 전류/전압 조절회로(62, 63 또는 64)에 의존하므로, 모드가 전환된다. 제어모드는 전류에 대한 제어모드와 전압에 대한 제어모드를 포함하는 것에 주의한다.
펄스폭 변조회로(69)는 모드전환 제어신호에 따르는 제어모드에서 동작하고, 전류검출회로(21)에 의해 검출된 입력전류와 전압검출회로(23)에 의해 검출된 입력전압에 따르는 소망의 펄스폭을 가지는 펄스신호를 발생하고, 펄스신호를 제어회로(70)에 출력한다. 펄스폭 변조회로(69)는 입력전류 또는 입력전압이 한 세트의 전류/전압 조절회로(62, 63 또는 64)에 대하여 정격값 보다 높으면, 펄스신호를 발생하고, 정격값 이하이면 펄스신호 대신에 논리레벨 "H"로 고정된 신호를 출력한다.
제어회로(70)는 펄스폭 변조회로(69)에서 공급된 신호에 의거하여 한 세트의 전류/전압 조절회로(62, 63 또는 64)의 동작을 제어한다. 특히, 펄스폭 변조회로(69)로부터의 신호가 논리레벨"H"일 때 제어회로(70)는 전류/전압 조절회로(62, 63 또는 64)를 활성화하고, 논리레벨 "L"일 때 전류/전압 조절회로(62, 63 또는 64)를 비활성화한다. 그러므로, 입력전류 또는 입력전압이 정격값 보다 높을때 전류/전압 조절회로(62, 63 또는 64)는 간헐적으로 동작하여 2차 전지(BT)를 펄스충전방법으로 충전하고, 입력전류 또는 입력전압이 정격값 이하일 경우 전류/전압 조절회로(62, 63 또는 64)는 연속적으로 동작하여 2차 전지(BT)를 정상으로 충전한다.
상기 구조에서, 배터리 충전기(60)는 도 19에 나타낸 작동절차를 실행함으로써 2차 전지(BT)를 충전한다. 특히, 스텝(SP40)에서 작동절차가 시작되고, 스텝(SP41)에서 2차 전지(BT)의 유형이 검출소자(66)와 검출회로(67)에 의해 검출된다. 다음의 스텝(SP42)에서, 배터리의 유형에 의거하여 제 1, 제 2 및 제 3전류/전압 조절회로(62, 63 또는 64) 중에서 최적의 회로가 결정되고, 전환제어신호를 전환스위치(61)에 출력하여 전류/전압 조절회로(62, 63 또는 64)를 설정한다.
다음의 스텝(SP43)에서, 펄스폭 변조회로(69)의 모드는 설정된 전류/전압 조절회로(62, 63 또는 64)에 대응하는 모드로 절환된다. 다음의 스텝(SP44)에서, 설정된 전류/전압 조절회로(62, 63 또는 64)는 계속하여 동작된다. 특히, 펄스충전이 아니라, 정상의 충전이 실행되어 연속적으로 충전전류와 충전전압을 공급한다.
다음의 스텝(SP45)에서, 입력전류 또는 입력전압이 전류검출회로(21) 또는 전압검출회로(23)에 의해 검출된다. 다음의 스텝(SP46)에서, 검출된 입력전류 또는 입력전압이 정격값 이하인지 아닌지가 결정된다. 그 결과, 검출된 입력전류 또는 입력전압이 정격값 이하이면 작동절차는 스텝(SP44)으로 되돌아가서 전류/전압 조절회로(62, 63 또는 64)를 그대로 동작시킨다. 역으로, 정격값 보다 높으면 펄스신호가 스텝(SP47)에서 펄스폭 변조회로(69)에서 출력되고, 스텝(SP48)에서, 전류/전압 조절회로(62, 63 또는 64)는 펄스신호에 의거하여 제어되어 전류/전압 조절회로(62, 63 또는 64)를 간헐적으로 동작시켜서 2차 전지(BT)를 펄스충전방식으로 충전시킨다. 처리가 완료된 후, 작동절차는 스텝(SP45)으로 되돌아가서 처리를 반복한다.
이러한 방법으로, 배터리 충전기(60)는 다른 출력전류값과 다른 출력전압값을 가지는 제 1, 제 2 및 제 3전류/전압 조절회로(62, 63, 64)를 포함하고, 검출소자(66) 및 검출회로(67)에 의해 검출된 2차 전지(BT)의 유형에 따라서 사용되는 전류/전압 조절회로로 절환한다. 이러한 방법으로, 2차 전지(BT)는 최적의 충전전류 및 충전전압으로 충전될 수 있다.
또한, 배터리 충전기(60)에서, 검출된 입력전류 또는 입력전압이 정격값 보다 높을때, 펄스신호는 펄스폭 변조회로(69)에서 출력되어 펄스신호에 의거하여 설정된 전류/전압 조절회로(62, 63 또는 64)를 간헐적으로 동작시킨다. 이러한 방법으로, 전류/전압 조절회로(62, 63 또는 64)는 손상이 방지될 수 있다.
상기의 구조에 따라서, 다른 출력전류값과 다른 출력전압값을 가지는 전류/전압 조절회로(62, 63, 64)는, 2차 전지(BT)의 유형에 따라서 전류/전압 조절회로(62, 63, 64)가 전환되도록 설치되므로, 2차 전지(BT)는 최적의 충전전류와 충전전압으로 충전될 수 있다.
또한, 검출된 입력전류 또는 입력전압이 정격값 보다 높으면, 설정된 전류/전압 조절회로(62, 63 또는 64)는 간헐적으로 동작되고, 그럼으로써 전류/전압 조절회로(62, 63 또는 64)가 손상되는 것을 쉽게 방지할 수 있다.
(8) 제 7실시예
먼저, 이 실시예의 배터리 충전기의 원리에 대하여 설명한다. 입력전력에 의거하여 잔류/전압조절회로를 펄스충전으로 전환하기 위하여, 입력전력이 정격 전력값(P)을 초과하는지 아닌지를 검출하여야 한다. 검출방법으로서, 전력(P)을 발생하는 전압 및 전류를 각각 VA 및 IA로 가정하면, 입력전압 및 입력전류가 검출된다. 검출결과가 모두 전압기준치(VA) 및 전류기준치(IA)이하이면 정격 전력값(P)이 초과하지 않는 것으로 결정하고, 반대이면 정격 전력값(P)을 초과하는 것으로 결정된다. 즉, 도 20a에 나타낸 것같이, 입력전압 및 입력전류가 모두 영역(E)내에 있을 때 정격 전력값(P)을 초과하지 않는 것으로 결정된다.
그러나, 전력(P)에 대한 위치가 도 20b에 나타낸 파선(F)상에서 실제로 한 점이므로, 파선(F)아래의 어느 위치도 전력이 정격 전력값(P)을 초과할 수 없는 것이라고 말할 수 있다.
그래서, 이 실시예에서, 입력전압과 입력전류를 검출하는 많은 수의 기준치가 제공되므로 펄스충전을 보다 정확히 제어하기 위하여 입력전력이 보다 세밀하게 검출된다. 예를들면, 전압기준치가 도 20b에 나타낸 전압(VA, VB, VC)이고 전류기준치가 도 20b에 나타낸 전류(IA, IB, IC)라고 가정하면, 입력전력이 정격 전력값(P)을 초과하지 않는 영역(G)내에 입력전력이 있는지 아닌지를 결정하기 위하여 입력전압 및 입력전류가 각각의 기준치를 초과하고 있는지 아닌지를 결정한다. 영역(G)이 초과되지 않으면, 전압 및 전류가 연속적으로 공급되어 정상의 충전을 실행한다. 역으로, 영역(G)이 초과되면, 전력에 따라서 최적의 펄스충전이 실행된다. 예를들면, 검출된 입력전압 및 입력전류가 도 20b에서 점(H)에 위치하면(즉, VB<입력전압<VC, IC<입력전류<IB), 전류/전압 조절회로가 예를들면 전류를 IC이하로 감소하는 제어모드에서 구동될 수 있고, 그럼으로써 전력을 정격값 이하로 억제하고 회로의 손상을 방지한다.
제 7실시예에 따르는 배터리 충전기를 도 21을 참조하여 설명한다. 도 21에서 도 10에서 대응하는 부분에는 동일 도면부호를 인가하고, 도면부호(80)는 전체로서 제 7실시예에 따르는 배터리 충전기를 나타내고, 다른 전압검출치를 가지는 다수의 전압검출회로(81∼83)와 다른 전류검출치를 가지는 다수의 전류검출회로(84∼85)를 포함한다.
제 1전압검출회로(81)는 입력전압이 전압(VA)(도 20b참조)을 초과하고 있는지 아닌지를 검출하고, 제 1분리검출회로(87)에 검출결과를 공급한다. 또한, 제 2전압검출회로(82)는 입력전압이 전압(VB)(도 20b참조)을 초과하고 있는지 아닌지를 검출하고, 제 1분리검출회로(87)에 검출결과를 동일한 방법으로 공급한다. 또한, 제 3전압검출회로(83)는 입력전압이 전압(VC)(도 20b참조)을 초과하고 있는지 아닌지를 검출하고, 제 1분리검출회로(87)에 검출결과를 동일한 방법으로 공급한다.
한편, 제 1전류검출회로(84)는 입력전류가 전류(IA)(도 20b참조)를 초과하고 있는지 아닌지를 검출하고, 제 2분리검출회로(88)에 검출결과를 공급한다. 또한, 제 2전류검출회로(85)는 입력전류가 전류(IB)(도 20b참조)를 초과하고 있는지 아닌지를 검출하고, 제 2분리검출회로(88)에 검출결과를 동일한 방법으로 공급한다. 또한, 제 3전류검출회로(86)는 입력전류가 전류(IC)(도 20b참조)을 초과하고 있는지 아닌지를 검출하고, 제 2분리검출회로(88)에 검출결과를 동일한 방법으로 공급한다.
제 1분리검출회로(87)는, 3개의 전압검출회로(81∼83)로부터 각각 공급된 검출결과에 의거하여, 입력전압이 도 20b의 영역 중 어느 것에 위치하는지를 검출하고, 검출결과를 모드전환회로(89)에 공급한다.
또한, 제 2분리검출회로(88)는, 3개의 전류검출회로(84∼86)로부터 각각 공급된 검출결과에 의거하여, 입력전류가 도 20b의 영역 중 어느 것에 위치하는지를 검출하고, 검출결과를 모드전환회로(89)에 공급한다.
모드전환회로(89)는, 제 1 및 제 2분리검출회로(87 및 88)로부터 각각 공급된 전압범위에 관계된 검출결과 및 전류범위에 관계된 검출결과에 의거하여, 입력전압과 입력전류가 존재하는 영역을 검출한다. 그 결과, 그들이 도 20b에 나타낸 영역(G)내에 존재하면, 모드전환회로(89)는 펄스폭 변조회로(90)에 정상 충전 제어모드를 통지하고, 만일 그들이 영역(G)밖에 존재하면, 펄스폭 변조회로(90)에 영역에 대응하는 최적의 펄스충전 제어모드를 통지한다.
펄스폭 변조회로(90)는, 발진기(17)로부터의 클럭신호에 의거하여 모드전환회로(89)로부터 통지된 제어모드에 대응하는 최적의 펄스폭을 가지는 펄스신호를 발생하고, 펄스신호를 제어회로(26)에 출력한다. 펄스폭 변조회로(90)는 정상 충전 제어모드가 통지될때, 논리레벨"H"로 고정된 신호를 제어회로(26)에 출력하는 것에 주의한다.
제어회로(26)는 펄스폭 변조회로(90)로부터의 신호의 논리레벨에 따라서 전류/전압 조절회로(22)의 작동을 제어한다. 특히, 제어회로(26)는, 신호가 논리레벨"H"일 때 전류/전압 조절회로(22)를 활성화하고, 논리레벨 "L"일 때 전류/전압 조절회로(22)를 비활성화한다. 이러한 방법으로, 펄스신호가 펄스폭 변조회로(90)로부터 공급될 때, 전류/전압 조절회로(22)는 간헐적으로 동작하여 펄스충전을 실행하고, 논리레벨"H"에 고정된 신호가 펄스폭 변조회로(90)로부터 공급될 때, 전류/전압 조절회로(22)는 연속적으로 동작하여 정상적인 충전을 실행한다.
상기 구조에서, 배터리 충전기(80)는 도 22에 나타낸 작동절차를 실행함으로써 2차 전지(BT)를 충전한다. 특히, 스텝(SP50)에서 작동절차가 시작하고, 전류/전압 조절회로(22)는 연속적으로 동작하여 2차 전지(BT)를 정상적으로 충전한다. 다음의 스텝(SP52)에서, 입력전압과 입력전류는 전압검출회로(81, 83) 및 전류검출회로(84∼86)에 의해 검출된다.
다음 스텝(SP53)에서, 검출된 전압의 검출결과와 검출된 전류의 검출결과에 의해, 입력전압과 입력전류가 각각 정격값 이하인지 여부가 판별된다. 다시 말해, 입력전압과 입력전류가 도 20b에 도시된 영역(G) 내에 있는지 여부가 판별된다. 그 결과, 입력전압과 입력전류가 영역(G)내에 있기 때문에, 정격값 이하라고 판별되면, 스텝(SP54)에서, 전류/전압 조절회로(22)는 2차 전지(BT)를 정상적으로 충전하도록 작동된다.
반대로, 입력전압과 입력전류가 영역(G) 밖에 존재하므로 그것이 정격값 보다 높다고 판별되면, 스텝(SP55)에서, 입력전압과 입력전류에 의거해서 최적의 제어모드가 결정된다. 다음 스텝(SP56)에서, 제어모드가 펄스폭 변조회로(90)에 통지되고, 제어모드에 의거해서 최적의 펄스폭을 갖는 펄스신호를 발생한다. 다음 스텝(SP57)에서, 전류/전압 조절회로(22)는 펄스신호에 기초하여 작동되어서 최적의 상태에서 펄스충전방식으로 2차 전지(BT)를 충전하게 된다. 이러한 방식으로, 전력이 정격값으로 감소될 수 있으며, 따라서 전류/전압 조절회로(22)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 처리가 완료된 후에, 작동절차는 스텝(SP52)으로 되돌아가서 처리를 반복하게 된다.
상기 구성에 의거해서, 배터리 충전기(80)는 서로 다른 검출전압값을 갖는 다수의 전압검출회로(81∼83)와 서로 다른 검출전류값을 갖는 다수의 전류검출회로(84∼86)를 포함하여 구성되므로, 입력전압 및 입력전류를 보다 정확하게 검출하여 펄스충전을 정확하게 제어할 수 있게 되며, 따라서 전류/전압 조절회로(22)가 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.
(9) 제 8실시예
2차 전지(BT)의 충전작동이 완결되었는지 여부(2차 전지(BT)가 완전히 충전되었는지 여부)를 검출하는 방법과 관련하여 제 8실시예를 설명한다. 2차 전지(BT)가 지나치게 충전되면, 충전전압과 충전전류 사이의 관계는 도 23에 도시된 것과 같이 변경된다. 구체적으로, 2차 전지(BT)가 만충전(fully charged) 지점에 더욱 근접하게 충전될 때 충전전압은 일정한 전압으로 되며, 반면 2차 전지(BT)가 만충전 지점에 더욱 근접하게 충전되면 충전전류는 감소한다. 이러한 경우, 도 23으로부터 명백해지는 것과 같이, 충전전류의 변화가 더욱 현저하다. 그러므로, 충전전류를 검출함으로써 2차 전지(BT)가 완전히 충전되었는지 여부를 검출할 수 있다.
그러나, 펄스충전의 경우 충전전류가 간헐적으로 변경되기 때문에, 펄스충전이 완료된 후에 충전전류를 검출하는 것이 바람직하다. 그러므로, 본 발명에서, 펄스충전이 정지된 후에, 만충전(완전한 충전)인지를 체크하기 위해 충전전류를 검출한다.
이하에는, 도 24에 도시된 플로우차트를 참고하여 만충전을 검출하는 절차를 설명한다. 이와 관련해서, 여기에 이용되는 배터리 충전기는 상기의 제 1 내지 제 7실시예 중 어느 하나의 구성을 갖는다. 또한, 도 24는 펄스충전 상태로 진입한 후의 절차를 나타낸다.
우선, 스텝(SP60)에서 절차가 시작하고, 스텝(SP61)에서, 펄스충전작동이 수행되며, 그후 스텝(SP62)에서 전력이 검출된다. 다음 스텝(SP63)에서는, 검출된 전력이 정격 전력값 이하인지 여부가 판별된다. 만일 검출된 전력이 정격 전력값 보다 높다면 절차는 스텝(SP61)으로 되돌아가서 펄스충전을 계속적으로 수행하게 되며, 반면 검출된 전력이 정격 전력값 이하이면 처리절차는 스텝(SP64)으로 진행하게 된다. 스텝(SP64)에서, 전류/전압 조절회로가 연속적으로 작동되어서 정상 충전작동을 수행하게 된다.
다음 스텝(SP66)에서, 입력전류가 전류검출회로에 의해 검출되고, 다음 스텝(SP67)에서, 입력전류가 충전완료시의 전류와 동일한지 여부가 판별된다. 그 결과, 입력전류가 충전완료시의 전류 보다 높다면 처리절차는 스텝(SP66)으로 되돌아가서 처리절차를 반복하게 되고, 반면 입력전류가 충전완료시의 전류보다 낮다면 처리절차는 스텝(SP68)으로 진행하게 되어, 전류/전압 조절회로의 작동을 정지시킴으로써 충전을 종료하게 된다.
따라서, 상기 구성에 의하면, 펄스충전이 정지된 후에 충전전류를 체크함으로서 만충전이 검출되며, 따라서 정확한 전류를 검출함으로써 만충전을 정확하게 검출할 수 있게 된다.
(10) 기타 실시예
상기 실시예에서, 본 발명은 도 5, 도 6 또는 도 11에 도시된 바와같이 전류조절회로와 전압조절회로를 이용하는 배터리 충전기에 적용된다. 그러나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 본 발명은 도 25에 도시된 바와같이 스위칭 전원(101)을 이용하는 배터리 충전기(100)에 적용할 수 있다. 이와 관련해서, 이 경우에도, 스위칭 전원(101)의 작동을 제어하기 위해서 펄스폭 변조회로로부터 출력된 펄스신호가 제어회로(102)에 공급되며, 따라서, 제어회로(102)는 펄스신호에 기초해서 스위칭 전원(101)을 간헐적으로 작동함으로서 펄스충전을 행한다.
더욱이, 상기 제 1실시예의 경우, 도 9에 도시된 절차에 따라서 충전작동이 수행되지만, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 충전작동은 도 26에 도시된 절차에 의거해서 수행될 수도 있다. 구체적으로, 스텝(SP70)에서 처리절차가 시작되고, 스텝(SP71)에서, 전류조절회로(11)와 전압조절회로(12)가 정지되고, 다음 스텝(SP72)에서, 전압검출회로(13)에 의해 입력전압이 검출된다. 다음 스텝(SP73)에서, 검출된 전압이 정격 전압값 이하인지 여부가 판별된다. 그 결과, 만일 검출된 전압이 정격 전압값 보다 높다면, 스텝(SP74)에서, 제 2펄스폭 변조회로(16)로부터 원하는 펄스폭을 갖는 펄스신호가 발생된다. 그후, 다음 스텝(SP75)에서, 전압조절회로(12)는 펄스신호에 기초해서 전압조절회로(12)가 펄스충전작동을 행하도록 작동된다. 이러한 처리가 완료된 후에, 처리절차는 스텝(SP72)으로 진행하여, 처리를 반복한다.
반면, 스텝(SP73)에서, 검출된 전압이 정격 전압값 이하라고 판별되면, 스텝(SP76)에서, 전류조절회로(11)와 전압조절회로(12)가 활성화된다. 다음 스텝(SP77)에서, 전류검출회로(14)에 의해 입력전류가 검출된다. 다음 스텝(SP78)에서, 검출된 입력전류가 정격 전류값 이하인지 여부가 판별된다. 그 결과, 만일 검출된 입력전류가 정격 전류값 이하이면, 처리절차는 스텝(SP76)으로 되돌아가서 처리절차를 반복한다. 반면, 입력전류가 정격 전류값 보다 높다면, 스텝(SP79)에서, 제 1펄스폭 변조회로(15)로부터 원하는 펄스폭을 갖는 펄스신호가 발생된다. 다음 스텝(SP80)에서, 펄스신호에 기초해서 전류조절회로(11)가 활성화되어, 전류조절회로(11)가 펄스충전작동을 수행하게 된다. 이러한 처리가 완료된 후에, 처리절차는 스텝(SP77)으로 되돌아가서 처리를 반복하게 된다.
이러한 방식으로, 전류조절회로(11)와 전압조절회로(12)의 작동을 중단한 상태에서, 2차 전지(BT)를 충전하지 않으면서 입력전압을 검출할 수 있으며, 따라서 펄스충전을 수행하기 위해서 전압조절회로(12)가 작동되는지 여부를 판별한다.
또한, 상기 제 6실시예에서, 배터리 충전기는 서로 다른 출력전류값과 서로 다른 출력전압값을 갖는 전류/전압 조절회로(62, 63, 64)를 포함하여 구성되며, 따라서 전류/전압 조절회로(62, 63, 64)는 검출소자(66)와 검출회로(67)에 의해 검출된 2차 전지(BT)의 유형에 의거해서 스위치 절환된다. 그러나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 도 18의 대응하는 부품에 대해 동일한 도면부호가 부여되는 도 27에 도시된 바와같이, 제어회로(112, 113, 114)는 검출된 2차 전지(BT)의 유형에 의거해서 미리 스위치절환될 수 있다. 구체적으로 설명하면, 조절된 전류와 조절된 전압을 제어하기 위한 전류검출소자와 전압검출소자가 전류/전압 조절회로(111)에 설치되지 않으며, 전류검출소자와 전압검출소자는 제어회로(112, 113, 114)에 배치된다. 이 경우, 제어회로는 다른 전류값과 다른 전압값을 검출하기 위해서 설치된다. 상기 설명된 제어회로(112, 113, 114)가 스위칭 제어회로(65)와 전환스위치(115)를 이용하여 스위치절환되는 경우, 전류/전압 조절회로(111)로부터 출력된 전류 및 전압이 다를 수 있다. 따라서, 상기 설명된 제어회로(112, 113, 114)가 검출된 2차 전지(BT)의 유형에 따라서 스위치절환되도록 구성된다면, 2차 전지(BT)는 최적의 충전전압과 충전전류로 충전될 수 있다.
또한, 상기 실시예의 경우에는, 타이밍을 조절하기 위한 회로 사이에 시상수 회로가 삽입되지 않는다. 그러나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 타이밍을 조절하기 위한 시상수 회로를 각 회로 사이에 또는 원하는 회로 사이에 삽입할 수도 있다. 예를들어, 도 28에 도시된 바와같이, 시상수 회로(123)가 전압, 전류 또는 전력을 검출하기 위한 검출회로(121)와 펄스신호를 발생하기 위한 펄스폭 변조회로(122) 사이에 삽입되어서, 검출결과를 통과시키는 타이밍을 조절할 수 있다. 또한, 시상수 회로(125)가, 펄스충전을 정지시키기 위한 펄스충전 정지회로(124)와 펄스폭 변조회로(122) 사이에 삽입되어서, 펄스충전을 정지시키기 위한 제어신호를 통과시키는 타이밍을 조절할 수도 있다. 또한, 시상수 회로(127)가, 펄스폭 변조회로(122)와 제어회로(126) 사이에 삽입되어 펄스신호를 통과시키는 타이밍을 조절할 수 있다. 시상수 회로는 그것이 삽입되는 특정 위치에 한정되지 않으며, 원하는 위치에 설치할 수 있다.
또한, 상기 실시예의 경우, 전압검출회로와 전류검출회로로써, 도 7 및 도 8에 도시된 것과 같은 회로를 이용한다. 그러나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 도 29에 도시된 것과 같이, 전압과 전류를 검출하기 위해 마이크로컴퓨터(130)를 이용할 수도 있다. 구체적으로, 저항기(R20)와 지너 다이오드(D10)에 의해 발생되는 기준전위와 저항기(R21)와 저항기(R22)에 의해 얻어지는 입력전압을 분할함으로써 발생되는 전압이 마이크로컴퓨터(130)에 공급되면, 이들 전압에 기초해서 마이크로컴퓨터(130)에 의해 입력전압을 검출할 수 있다. 또한, 저항기(R23)의 양단의 전위가 마이크로컴퓨터(130)에 공급되면, 마이크로컴퓨터(130)는 저항기(R23)의 양단의 전위에 기초해서 입력전류를 검출한다.
또한, 상기 실시예에서, 펄스폭 변조회로에 의해 발생되는 펄스신호에 기초해서 전류조절회로나, 전압조절회로 또는 전류/전압 조절회로의 작동을 제어함으로써 펄스충전이 행해진다. 그러나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 스위칭소자가 전류조절회로나 전압조절회로 또는 전류/전압 조절회로의 전단계에 설치되어서, 스위칭소자가 펄스신호에 기초해서 온/오프로 절환됨으로써 펄스충전을 행할 수도 있다. 예를들어, 도 30에 도시된 바와같이, 펄스충전을 위한 스위칭소자(141)가 전류조절회로(11)와 전압조절회로(12)의 전단계에 설치되어 스위칭소자(141)가 펄스폭 변조회로(69)로부터 출력되는 펄스신호에 기초해서 온/오프로 절환됨으로써, 상기 설명된 실시에의 경우와 유사한 효과를 얻으면서 펄스충전을 행할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 도 31에 도시된 바와같이, 전류조절회로(11)를 바이패스하기 위해 전류조절회로(11)와 병렬로 접속되는 스위칭소자(152)가 설치되어 그 스위칭소자(152)가 펄스폭 변조회로(153)로부터의 펄스신호에 의거해서 온/오프 절환됨으로써 펄스충전을 행할 수 있다. 이 구성은 전류조절회로(11)가 바이패스될 때 전류조절회로(11)의 임피던스를 제거하기 때문에, 허용손실 보다 더 큰 회로손실을 발생함으로써 전류조절회로(11)가 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다. 이 경우, 전압조절회로(12)는, 전압검출회로(13)에 의해 입력전압이 정격값 보다 높다고 판별될 경우 정지회로(151)에 의해 그 작동을 정지함으로써, 그것이 손상되는 것으로부터 보호받을 수 있다.
또한, 상기 제 6실시예에서, 본 발명은 전환스위치(61)를 이용해서 절환되는 서로 다른 출력전류와 서로 다른 출력전압을 갖는 다수의 전류/전압 조절회로를 포함하여 구성된 배터리 충전기(60)에 적용된다. 그러나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 도 32에 도시된 바와같이, 본 발명은 서로 직렬로 접속된 제 1출력전류를 출력하기 위한 제 1전류조절회로(11)와 제 1출력전압을 출력하기 위한 제 1전압조절회로(12)를 갖춘 제 1라인과, 서로 직렬로 접속된 제 2출력전류를 출력하기 위한 제 2전류조절회로(161)와 제 2출력전압을 출력하기 위한 제 2전압조절회로(162)를 갖춘 제 2라인과를 병렬접속하여 구성되는 배터리 충전기(160)에 적용될 수도 있다. 이러한 접속에서, 제 1 및 제 2전류조절회로(11, 161)의 작동이 제어회로(18)에 의해 제어되고, 제 1 및 제 2 전압조절회로(12, 162)의 작동이 제어회로(19)에 의해 제어되지만, 이들은 분리되어 각각 제어될 수 있다.
또한, 상기 설명된 제 6실시예에서, 특정 도면부호가 검출소자(66)로 지정되지 않았다. 그러나, 저항기나 서미스터(thermistor) 등이 검출소자로써 이용될 수 있으며, 이 경우 저항기나 서미스터로부터 공급되는 전류나 전압을 검출하여 배터리의 유형을 판별할 수 있게 된다.
더욱이, 상기 제 6실시예의 경우, 서로 다른 출력전류와 서로 다른 출력전압을 갖는 3개의 전류/전압 조절회로가 배치된다. 그러나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 어떤 수의 전류/전압 조절회로도 설치할 수 있다. 또한, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 서로 다른 출력전류와 서로 다른 출력전압을 갖는 다수의 전류/전압 조절회로 중 몇 개가 스위칭 전원을 구성할 수도 있다. 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 전류조절회로부와 전압조절회로부의 결합으로 구성된 전류/전압 조절회로 대신, 전류조절회로와 전압조절회로가 도 5 및 도 6에 도시된 바와같이 별도로 분리되어 설치될 수도 있다.
또한, 상기 설명된 제 3실시예의 경우, 전류조절회로(11)의 입력과 출력 사이의 전위차를 검출하여 전류조절회로(11)의 전력을 산출하는 반면, 전압조절회로(12)의 입력과 출력 사이의 전위차를 검출하여 전압조절회로(12)의 전력을 산출하고, 그 후 그 산출결과에 기초해서 펄스충전을 제어하게 된다. 그러나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 전류조절회로와 전압조절회로가 단일의 전류/전압 조절회로로 결합되고, 전류/전압 조절회로의 입력과 출력 사이의 전위차를 검출하여 전류/전압 조절회로의 전력을 산출하고, 그 산출결과에 기초해서 펄스충전을 제어할 수 있다.
또한, 상기 설명된 제 2실시예에서, 전류검출회로(21)에 의해 검출된 입력전류와 전압검출회로(23)에 의해 검출된 입력전압은 누산회로(24)에 의해 누적되어 입력전력을 산출하게 되고, 그 입력전력에 기초해서 전류/전압 조절회로(22)의 작동이 제어된다. 그러나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 전류조절회로와 전압조절회로가 분리되어 설치된 경우에, 누산회로에 의해 산출된 입력전력에 의해 전류조절회로와 전압조절회로를 개별적으로 제어할 수 있다.
또한, 상기 제 4실시예의 경우, 우선펄스신호에 의해 전류/전압 조절회로(22)를 제어함으로써 펄스충전을 행한다. 그러나, 본 발명은 그에 한정되지 않고, 스위칭소자가 전류/전압 조절회로(22)의 전단계에 설치되어서 우선펄스신호에 의해 스위칭소자가 온/오프로 스위치절환되어 펄스충전을 행할 수도 있다.
또한, 상기 제 4실시예의 경우, 누산회로(24)에 의해 산출된 입력전력에 기초해서 제 1 및 제 2 펄스폭 변조회로(41, 42)가 펄스신호를 발생한다. 그러나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 제 1펄스폭 변조회로(41)가 전류검출회로(21)에 의해 검출된 입력전류에 기초해서 펄스신호를 발생할 수 있으며, 또한 제 2펄스폭 변조회로(42)가 전압조절회로(23)에 의해 검출된 입력전압에 기초해서 펄스신호를 발생할 수 있다.
또한, 상기 실시예의 경우, 직류전원으로부터 공급되는 입력전압, 입력전류 또는 입력전력이나 또는 전압조절회로나 전류조절회로의 전력이 검출되고, 그 검출결과가 정격값을 초과하게 되면 펄스충전이 행해진다. 그러나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 만일 펄스충전이 행해지더라도 정격값이 초과하게 되면, 위험을 방지하기 위해서 충전작동 자체가 정지될 수도 있다. 또한, 상기 실시예의 경우, 전류검출회로는 2차 전지(BT)의 양극측에 설치되고, 또한 그것은 2차 전지(BT)의 음극측에 설치된다. 그러나, 전류검출회로는 음극이나 양극 중 어느 측에 설치되어도 좋다.
상기 설명된 본 발명에 의하면, 만일 전류조절수단이나 전압조절수단의 손실이 허용손실을 초과하게 되면, 전류조절수단이나 전압조절수단은 펄스신호에 의해 간헐적으로 작동되어서, 전류조절수단이나 전압조절수단의 손실을 억제하고 그로 인해 열이 발생되는 것을 억제함으로써, 전류조절수단 및 전압조절수단이 손상되는 것으로부터 보호할 수 있게 된다. 따라서, 전류조절수단 및 전압조절수단에서의 손상을 회피할 수 있는 배터리 충전기를 제공할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 전류조절수단과 전압조절수단은, 전류조절수단에 대한 제 1펄스신호와 전압조절수단에 대한 제 2펄스신호 중 더 좁은 펄스폭을 갖는 펄스신호인 우선펄스신호에 기초해서 간헐적으로 작동되기 때문에, 전류조절수단과 전압조절수단이 서로 다른 손실을 갖더라도 전류조절수단과 전압조절수단의 손실을 동시에 억제할 수 있게 되어, 그로 인해 발생되는 열을 방지할 수 있게 되며, 따라서 전류조절수단과 전압조절수단이 손상되는 것을 보호할 수 있게 된다. 따라서, 전류조절수단과 전압조절수단이 손상되는 것을 피할 수 있는 배터리 충전기를 제공할 수 있게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예와 관련하여 설명하였지만, 본 발명은 발명의 진의 및 범위에서 벗어나지 않는 한 본 기술분야의 기술자에 의한 다양한 변경 및 수정이 의도됨은 물론이며, 따라서 첨부된 청구범위 내에서라면 그러한 변경 및 수정은 보호할 수 있음은 물론이다.
도 1은 종래의 배터리 충전기를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 원리를 설명하는 회로손실을 나타내는 개략도이다.
도 3은 제 1실시예에 따른 배터리 충전기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4a 및 도 4b는 펄스신호의 파형을 나타내는 신호파형 차트이다.
도 5는 전류조절회로와 제어회로의 구성을 나타내는 접속도이다.
도 6은 전압조절회로와 제어회로의 구성을 나타내는 접속도이다.
도 7은 전압검출회로의 구성을 나타내는 접속도이다.
도 8은 전류검출회로의 구성을 나타내는 접속도이다.
도 9는 제 1실시예에 따른 배터리 충전기의 작동순서를 나타내는 플로우차트도이다.
도 10은 제 2실시예에 따른 배터리 충전기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 11은 전류/전압 조절회로의 구성을 나타내는 접속도이다.
도 12는 제 2실시예에 따른 배터리 충전기의 작동순서를 나타내는 플로우차트도이다.
도 13은 제 3실시예에 따른 배터리 충전기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 14는 제 4실시예에 따른 배터리 충전기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 15a 내지 도 15c는 각 펄스폭 변조회로에 의해 발생된 펄스신호와 우선펄스발생회로에 의해 발생된 우선펄스신호를 나타내는 신호파형 차트이다.
도 16은 제 5실시예에 따른 배터리 충전기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 17은 제 5실시예에 따른 배터리 충전기의 작동순서를 나타내는 플로우차트이다.
도 18은 제 6실시예에 따른 배터리 충전기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 19는 제 6실시예에 따른 배터리 충전기의 작동순서를 나타내는 플로우차트도이다.
도 20a 및 도 20b는 제 7실시예에 따른 배터리 충전기의 원리를 설명하는 개략도이다.
도 21은 제 7실시예에 따른 배터리 충전기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 22는 제 7실시예에 따른 배터리 충전기의 작동순서를 나타내는 플로우차트도이다.
도 23은 만충전된 배터리(fully charged battery)를 검출하는 원리를 설명하는 개략도이다.
도 24는 만충전된 배터리를 검출하는 검출절차를 나타내는 플로우차트도이다.
도 25는 펄스신호에 의해 스위칭 전원의 작동을 제어하는 배터리 충전기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 26은 제 1실시예의 배터리 충전기의 또다른 작동순서를 나타내는 플로우차트도이다.
도 27은 배터리의 유형에 따라 제어회로를 절환하는 배터리 충전기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 28은 시상수 회로를 포함하는 배터리 충전기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 29는 마이크로컴퓨터를 이용하는 전압 및 전류 검출회로를 나타내는 접속도이다.
도 30은 스위치를 온/오프로 절환함으로써 펄스충전을 행하는 배터리 충전기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 31은 스위치에 의해 전류조절회로가 바이패스(bypass)되는 배터리 충전기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 32는 병렬로 접속되는 다른 정격값을 갖는 다수 전류조절회로와 다수 전압조절회로의 2개의 라인을 포함하여 구성되는 배터리 충전기를 나타내는 블록도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명
1,10,20,30,40,50,60,80,100,160. 배터리 충전기
2. 전류조절회로 3. 전압조절회로
11. 전류조절회로 12. 전압조절회로
13. 전압검출기 14. 전류검출기
15, 16. 펄스폭 변조회로 17. 발진기(OSC)
18. 제 1제어회로 19. 제 2제어회로
21. 전류검출회로 22. 전류/전압 조절회로
23. 전압검출회로 24. 누산회로
25,35,36,41,42,51,69,90. 펄스폭 변조회로
31,32. 전압검출회로 33,34. 누산회로
43. 우선펄스 발생회로 26,54,70,102. 제어회로
52. 정격값 이하 검출회로 53,124. 펄스충전 정지회로
54. 제어회로 62,63,64. 전류/전압 조절회로
65. 스위치 제어회로 66. 검출소자
67. 검출회로 68. 모드전환 스위치
125. 시상수 회로

Claims (19)

  1. 전류조절수단과 전압조절수단을 직렬로 접속하여 갖추어 구성되며, 상기 전류조절수단에 의해 충전전류를 소정 값 이하로 2차 전지에 공급하고 상기 전압조절수단에 의해 충전전압을 소정 값 이하로 2차 전지에 공급하여 상기 2차 전지를 충전하기 위한 배터리 충전기에 있어서,
    상기 전류조절수단이나 상기 전압조절수단의 손실이 허용손실을 초과하게 되면 원하는 펄스폭을 갖는 펄스신호를 발생하기 위한 펄스폭 변조수단과,
    상기 펄스신호에 기초해서, 상기 허용손실을 초과하는 손실을 가질 때 상기 전류조절수단이나 전압조절수단을 간헐적으로 작동시키는 제어수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 충전기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 2차 전지에 공급되는 입력전압을 검출하기 위한 전압검출수단을 더 포함하여 구성되며,
    상기 펄스폭 변조수단은, 상기 전압검출수단의 검출결과가 정격값 보다 높으면, 상기 검출결과에 따른 펄스폭을 갖는 상기 펄스신호를 발생하며,
    상기 제어수단은 상기 펄스신호에 기초해서 상기 전압조절수단을 간헐적으로 작동시키는 것을 특징으로 하는 배터리 충전기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 2차 전지에 공급되는 입력전류를 검출하기 위한 전류검출수단을 더 포함하여 구성되며,
    상기 펄스폭 변조수단은, 상기 전류검출수단의 검출결과가 정격값 보다 높으면, 상기 검출결과에 따른 펄스폭을 갖는 상기 펄스신호를 발생하고,
    상기 제어수단은 상기 펄스신호에 기초해서 상기 전류조절수단을 간헐적으로 작동시키는 것을 특징으로 하는 배터리 충전기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 2차 전지에 공급되는 입력전압을 검출하기 위한 전압검출수단과,
    상기 2차 전지에 공급되는 입력전류를 검출하기 위한 전류검출수단과,
    상기 전압검출수단과 상기 전류검출수단의 검출결과를 각각 누적하여, 전원에서 공급되는 입력전력값을 산출하기 위한 누산수단을 더 포함하여 구성되며,
    상기 펄스폭 변조수단은, 상기 누산수단의 산출결과가 정격값 보다 높다면, 그 산출결과에 따른 펄스폭을 갖는 상기 펄스신호를 발생하고,
    상기 제어수단은 상기 펄스신호에 기초해서 상기 전류조절수단과 상기 전압조절수단을 간헐적으로 작동시키는 것을 특징으로 하는 배터리 충전기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 2차 전지에 공급되는 입력전류를 검출하기 위한 전류검출수단과,
    상기 전류조절수단의 입력과 출력 사이의 전위차를 검출하기 위한 전류검출수단과,
    상기 전류검출수단과 상기 전압검출수단의 검출결과를 각각 누적하여 상기 전류조절수단의 전력값을 산출하기 위한 누산수단을 더 포함하여 구성되며,
    상기 펄스폭 변조수단은, 만일 상기 누산수단의 산출결과가 정격값 보다 높다면, 산출결과에 따른 펄스폭을 갖는 상기 펄스신호를 발생하며,
    상기 제어수단은, 상기 펄스신호에 기초해서 상기 전류조절수단을 간헐적으로 작동시키는 것을 특징으로 하는 배터리 충전기.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 2차 전지에 공급되는 입력전류를 검출하기 위한 전압검출수단과,
    상기 전압조절수단의 입력과 출력 사이의 전위차를 검출하기 위한 전압검출수단과,
    상기 전류검출수단과 상기 전압검출수단의 검출결과를 누적하여, 상기 전압조절수단의 전력값을 산출하기 위한 누산수단을 더 포함하여 구성되며,
    상기 펄스폭 변조수단은, 만일 상기 누산수단의 산출결과가 정격값 보다 높다면, 산출결과에 따른 펄스폭을 갖는 상기 펄스신호를 발생하며,
    상기 제어수단은, 상기 펄스신호에 기초해서 상기 전압조절수단을 간헐적으로 작동시키는 것을 특징으로 하는 배터리 충전기.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 전류조절수단과 상기 전압조절수단은, 직렬로 접속되는 제 1출력전류를 출력하기 위한 제 1전류조절회로와 제 1출력전압을 출력하기 위한 제 1전압조절회로를 갖춘 제 1라인과, 직렬로 접속되는 제 2출력전류를 출력하기 위한 제 2전류조절회로와 제 2출력전압을 출력하기 위한 제 2전압조절회로를 갖춘 제 2라인을 병렬접속으로 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 충전기.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 전류조절수단을 바이패스(bypass)하기 위해 상기 전류조절수단과 병렬로 접속되는 스위치를 갖추어 구성되며,
    상기 제어수단은 상기 펄스신호에 대응해서 상기 스위치를 온/오프로 절환하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전기.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 전류조절수단은 서로 다른 출력전류값을 갖는 다수의 전류조절회로를 포함하여 구성되며, 상기 전압조절수단은 서로 다른 출력전압값을 갖는 다수의 전압조절회로를 갖추어 구성되며,
    상기 배터리 충전기는,
    상기 다수의 전류조절회로와 상기 다수의 전압조절회로를 스위칭 절환하기 위한 전환스위치와,
    상기 2차 전지의 유형에 따라서 상기 전환스위치를 절환하기 위한 스위치 제어회로를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 충전기.
  10. 제 1항에 있어서,
    입력전압을 검출하기 위한 전압검출수단으로써, 서로 다른 검출전압값을 갖는 다수의 전압검출회로와,
    입력전류를 검출하기 위한 전류검출수단으로써, 서로 다른 검출전류값을 갖는 다수의 전류검출회로와,
    상기 다수의 전압검출회로와 상기 다수의 전류검출회로의 검출결과에 의거해서 상기 펄스폭 변조수단에 최적의 제어모드를 통지하기 위한 모드전환회로를 포함하여 구성되며,
    상기 펄스폭 변조수단은 상기 제어모드에 의거해서 최적의 펄스폭을 갖는 펄스신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전기.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제어수단은, 상기 펄스폭 변조수단이나 소정 정지수단으로부터의 신호에 기초해서, 간헐적으로 작동하고 있는 상기 전류조절수단이나 상기 전압조절수단을 연속적으로 작동시키는 것을 특징으로 하는 배터리 충전기.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 전류조절수단과 상기 전압조절수단이 연속적으로 작동되는 동안 입력전류를 검출함으로써 상기 2차 전지의 만충전 상태를 검출하는 전류검출수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 충전기.
  13. 전류조절수단과 전압조절수단을 직렬로 접속하여 갖추어 구성되며, 전원으로부터 공급되는 입력전압과 입력전류를 이용하며, 상기 전류조절수단에 의해 충전전류를 소정 값 이하로 2차 전지에 공급하고 상기 전압조절수단에 의해 충전전압을 소정값 이하로 2차 전지에 공급하여 상기 2차 전지를 충전하기 위한 배터리 충전기에 있어서,
    상기 전류조절수단의 손실이 허용손실을 초과하게 되면 원하는 펄스폭을 갖는 제 1펄스신호를 발생하기 위한 제 1펄스폭 변조수단과,
    상기 전압조절수단이 허용손실을 초과하면 원하는 펄스폭을 갖는 제 2펄스신호를 발생하기 위한 제 2펄스폭 변조수단과,
    상기 제 1 및 제 2펄스신호 중 더 좁은 펄스폭을 갖는 펄스신호를 선택하고, 그 선택된 펄스신호를 우선 펄스신호로써 출력하기 위한 우선펄스 발생수단과,
    상기 우선펄스신호에 기초하여 상기 전류조절수단과 상기 전압조절수단을 간헐적으로 작동시키기 위한 제어수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 충전기.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 입력전류를 검출하기 위한 전류검출수단을 포함하여 구성되며, 여기서 상기 제 1펄스폭 변조수단은, 상기 전류검출수단의 검출결과가 정격값 보다 높으면, 검출결과에 따른 펄스폭을 갖는 상기 제 1펄스신호를 발생하고,
    상기 입력전압을 검출하기 위한 전압검출수단을 포함하여 구성되며, 여기서 상기 제 2펄스폭 변조수단은, 상기 전압검출수단의 검출결과가 정격값 보다 높으면, 검출결과에 따른 펄스폭을 갖는 제 2펄스신호를 발생하는 것을 것을 특징으로 하는 배터리 충전기.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 입력전류를 검출하기 위한 전류검출수단과,
    상기 입력전압을 검출하기 위한 전압검출수단과,
    상기 전압검출수단과 상기 전류검출수단의 검출결과를 누적하여, 상기 전원으로부터 공급된 입력전력의 전력값을 산출하기 위한 누산수단을 포함하여 구성되며,
    상기 제 1 및 제 2 펄스폭 변조수단은, 만일 상기 누산수단의 산출결과가 정격값 보다 높을 경우, 상기 제 1 및 제 2 펄스신호를 각각 발생하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전기.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 제어수단은, 상기 우선펄스 발생수단으로부터의 출력신호에 기초해서, 간헐적으로 작동되고 있은 상기 전류조절수단이나 상기 전압조절수단을 연속적으로 작동시키는 것을 특징으로 하는 배터리 충전기.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 전류조절수단과 상기 전압조절수단이 연속적으로 작동되는 동안, 상기 입력전류를 검출함으로써 상기 2차 전지의 만충전 상태를 검출하기 위한 전류검출수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 충전기.
  18. 전류조절수단과 전압조절수단을 직렬로 접속하여 갖추어 구성되며, 전원으로부터 공급되는 입력전압과 입력전류를 이용하며, 상기 전류조절수단에 의해 충전전류를 소정 값 이하로 2차 전지에 공급하고 상기 전압조절수단에 의해 충전전압을 소정값 이하로 2차 전지에 공급하여 상기 2차 전지를 충전하기 위한 배터리 충전기의 배터리 충전방법에 있어서,
    만일 상기 전류조절수단이나 상기 전압조절수단의 손실이 허용손실을 초과하게 되면, 허용손실을 초과하는 손실을 갖는 상기 전류조절수단이나 상기 전압조절수단은 원하는 펄스폭을 갖는 펄스신호에 기초해서 간헐적으로 작동되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전방법.
  19. 전류조절수단과 전압조절수단을 직렬로 접속하여 갖추어 구성되며, 전원으로부터 공급되는 입력전압과 입력전류를 이용하며, 상기 전류조절수단에 의해 충전전류를 소정 값 이하로 2차 전지에 공급하고 상기 전압조절수단에 의해 충전전압을 소정값 이하로 2차 전지에 공급하여 상기 2차 전지를 충전하기 위한 배터리 충전기의 배터리 충전방법에 있어서,
    상기 전류조절수단의 손실이 허용손실을 초과할 경우 원하는 펄스폭을 갖는 제 1펄스신호를 발생하는 제 1펄스폭 변조수단과,
    상기 전압조절수단의 손실이 허용손실을 초과할 경우 원하는 펄스폭을 갖는 제 2펄스신호를 발생하는 제 2펄스폭 변조수단과,
    상기 제 1 및 제 2 펄스신호 중 더 좁은 펄스폭을 갖는 펄스신호를 선택하고, 그 선택된 펄스신호를 우선펄스신호로써 출력하는 우선펄스 발생수단과,
    상기 우선펄스신호에 기초해서 상기 전류조절수단과 상기 전압조절수단을 간헐적으로 작동시키는 제어수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 충전기의 배터리 충전방법.
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