KR100507684B1 - 충전 제어 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 리튬 이온 배터리를 사용하는 휴대용 단말기에 있어서, 간단한 아날로그 로직 회로를 장착하고, 이 로직 회로를 통하여 배터리 과전압 및 단락 상태를 감지하는 동시에 충전을 제어할 수 있는 충전 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 충전 제어 장치는, 단말기에 배터리 전압을 공급하는 배터리; 과전압 감지 기준 전압과 상기 배터리 전압을 비교하여 비교 결과에 따라 다른 논리 단계를 갖는 과전압 감지 신호를 생성하는 과전압 감지부; 단락 감지 기준 전압과 상기 배터리 전압을 비교하여 비교 결과에 따라 다른 논리 단계를 갖는 단락 감지 신호를 생성하는 단락 감지부; 및 상기 과전압 감지 신호 및 상기 단락 감지 신호에 의해 외부 충전 전압을 상기 배터리로 인가하거나 상기 배터리로부터 차단하도록 스위칭하는 충전 스위치부를 포함한다.
Description
본 발명은 충전 제어 장치에 관한 것으로, 특히, 리튬 이온 배터리를 사용하는 휴대용 단말기에 있어서, 충전시 안전을 위한 배터리 이상 유무를 체크하는 충전 제어 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 충전 제어 장치를 나타낸 블록도로서, 이러한 종래의 충전 제어 장치에 관하여 설명하면 다음과 같다.
배터리(110)는, 충전식 장치로서, 단말기에 전원을 공급하는 역할을 한다. 또한, MCU(120)는, 배터리(110)로부터 ADC 단자를 통하여 전압을 인가받아 디지털 값으로 변환하고, 디지털 값에 의해 배터리(110)의 이상 유무를 판단하며, 이상이 있는 경우에는 배터리(110)의 충전을 중지하는 역할을 한다.
그러나, 상술한 종래의 기술에 의하면, 배터리 충전 시 MCU(120)에서 계속적으로 그 이상 유무 상태를 체크해야 하므로, 복잡한 소프트웨어의 장착을 요구하는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 리튬 이온 배터리를 사용하는 휴대용 단말기에 있어서, 간단한 아날로그 로직 회로를 장착하고, 이 로직 회로를 통하여 배터리 과전압 및 단락 상태를 감지하는 동시에 충전을 제어할 수 있는 충전 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 충전 제어 장치는, 단말기에 배터리 전압을 공급하는 배터리; 과전압 감지 기준 전압과 상기 배터리 전압을 비교하여 비교 결과에 따라 다른 논리 단계를 갖는 과전압 감지 신호를 생성하는 과전압 감지부; 단락 감지 기준 전압과 상기 배터리 전압을 비교하여 비교 결과에 따라 다른 논리 단계를 갖는 단락 감지 신호를 생성하는 단락 감지부; 및 상기 과전압 감지 신호 및 상기 단락 감지 신호에 의해 외부 충전 전압을 상기 배터리로 인가하거나 상기 배터리로부터 차단하도록 스위칭하는 충전 스위치부를 포함한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 본 발명의 가장 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 충전 제어 장치를 나타낸 블록도로서, 배터리(210), 과전압 감지부(220), 단락 감지부(230) 및 충전 스위치부(240)를 포함한다.
배터리(210)는, 충전식 장치로서, 단말기에 전원을 공급하고, 후술하는 과전압 감지부(220) 및 후술하는 단락 감지부(230)에 배터리 전압(BAT_B+)을 인가하며, 후술하는 충전 스위치부(240)로부터 충전 전압(CHG_B+)을 인가받아 충전 동작을 수행하는 역할을 한다.
또한, 과전압 감지부(220)는, 상기 배터리(210)로부터 상기 배터리 전압(BAT_B+)을 인가받고, 과전압 감지 기준 전압과 상기 배터리 전압(BAT_B+)을 비교하여 비교 결과에 따라 다른 논리 단계를 갖는 과전압 감지 신호를 생성하는 역할을 한다.
한편, 단락 감지부(230)는, 상기 배터리(210)로부터 상기 배터리 전압(BAT_B+)을 인가받고, 단락 감지 기준 전압과 상기 배터리 전압(BAT_B+)을 비교하여 비교 결과에 따라 다른 논리 단계를 갖는 단락 감지 신호를 생성하는 역할을 한다.
또한, 충전 스위치부(240)는, 상기 과전압 감지부(220)로부터 상기 과전압 감지 신호를 입력받고, 상기 단락 감지부(230)로부터 상기 단락 감지 신호를 입력받으며, 상기 과전압 감지 신호 및 상기 단락 감지 신호에 의해 상기 충전 전압(CHG_B+)을 상기 배터리(210)로 인가하거나 상기 배터리(210)로부터 차단하도록 스위칭하는 역할을 한다.
도 3은 도 2의 과전압 감지부(220) 및 단락 감지부(230)를 나타낸 회로도로서, 이에 관하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 2에는 도시되지 않으나, 복수개의 저항(R39, R40, R41, R42)에 의해 전원 전압(+5V)이 분배되어 상기 과전압 감지 기준 전압과 상기 단락 감지 기준 전압이 생성된다.
상기 과전압 감지부(220) 내에 장착된 과전압 비교기(321)는, 비반전 단자로 상기 과전압 감지 기준 전압을 인가받고, 반전 단자로 상기 배터리(210)로부터 상기 배터리 전압(BAT_B+)을 인가받으며, 상기 과전압 감지 기준 전압과 상기 배터리 전압(BAT_B+)을 비교하고, 상기 배터리 전압(BAT_B+)이 상기 과전압 감지 기준 전압 이상인 경우에는 제1 논리 단계(Low)인 상기 과전압 감지 신호를 생성하며, 상기 배터리 전압(BAT_B+)이 상기 과전압 감지 기준 전압 미만인 경우에는 제2 논리 단계(High)인 상기 과전압 감지 신호를 생성하는 역할을 한다.
또한, 상기 단락 감지부(230) 내에 장착된 단락 비교기(331)는, 반전 단자로 상기 단락 감지 기준 전압을 인가받고, 비반전 단자로 상기 배터리(210)로부터 상기 배터리 전압(BAT_B+)을 인가받으며, 상기 단락 감지 기준 전압과 상기 배터리 전압(BAT_B+)을 비교하고, 상기 배터리 전압(BAT_B+)이 상기 단락 감지 기준 전압 이상인 경우에는 제2 논리 단계(High)인 상기 단락 감지 신호를 생성하며, 상기 배터리 전압(BAT_B+)이 상기 단락 감지 기준 전압 미만인 경우에는 제1 논리 단계(Low)인 상기 단락 감지 신호를 생성하는 역할을 한다.
도 4는 도 2의 충전 스위치부(240)를 나타낸 회로도로서, 이에 관하여 설명하면 다음과 같다.
상기 충전 스위치부(240) 내에 장착된 제1 트랜지스터(Q3)는, 에미터 단자는 접지되고, 베이스 단자로 상기 과전압 감지 신호 및 상기 단락 감지 신호를 입력받으며, 상기 과전압 감지 신호 및 상기 단락 감지 신호에 따라 스위칭 동작을 수행하는 역할을 한다.
또한, 충전 스위치부(240) 내에 장착된 제2 트랜지스터(Q1)는, 베이스 단자의 전압 레벨이 상기 제1 트랜지스터(Q3)의 컬렉터 단자에 의해서 결정되고, 에미터 단자로 트랜스포머(T1)를 통한 충전 전압을 인가 받으며, 컬렉터 단자를 통하여 상기 배터리(210)로 충전 전압(CHG_B+)을 인가하거나 차단하는 스위칭 동작을 수행하는 역할을 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 충전 제어 장치의 동작을 나타낸 동작흐름도로서, 이에 관하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 과전압 감지부(220) 및 단락 감지부(230)는, 배터리(210)로부터 배터리 전압(BAT_B+)을 인가받는다(S501).
그 후, 과전압 감지부(220) 내에 장착된 과전압 비교기(321)는, 비반전 단자로 과전압 감지 기준 전압(예를 들면, 4.3V)을 인가받고, 반전 단자로 배터리(210)로부터 배터리 전압(BAT_B+)을 인가받으며, 과전압 감지 기준 전압과 배터리 전압(BAT_B+)을 비교하고, 배터리 전압(BAT_B+)이 과전압 감지 기준 전압 이상인 경우에는 제1 논리 단계(Low)인 과전압 감지 신호를 생성하며, 배터리 전압(BAT_B+)이 과전압 감지 기준 전압 미만인 경우에는 제2 논리 단계(High)인 과전압 감지 신호를 생성하게 된다. 한편, 과전압 감지부(220) 내에 장착된 단락 비교기(331)는, 반전 단자로 단락 감지 기준 전압(예를 들면, 1V)을 인가받고, 비반전 단자로 배터리(210)로부터 배터리 전압(BAT_B+)을 인가받으며, 단락 감지 기준 전압과 배터리 전압(BAT_B+)을 비교하고, 배터리 전압(BAT_B+)이 단락 감지 기준 전압 이상인 경우에는 제2 논리 단계(High)인 단락 감지 신호를 생성하며, 배터리 전압(BAT_B+)이 단락 감지 기준 전압 미만인 경우에는 제1 논리 단계(Low)인 단락 감지 신호를 생성하게 된다(S502).
만약, 배터리 전압(BAT_B+)이 감지 기준 전압 이상이고, 과전압 감지 기준 전압 미만인 경우에는 과전압 감지 신호 및 단락 감지 신호에 의해 제1 트랜지스터(Q3)의 베이스 단자가 제2 논리 단계(High)가 되므로, 제1 트랜지스터(Q3)가 턴온되고, 이에 따라, 충전 스위치부(240) 내에 장착된 제2 트랜지스터(Q1)는, 배터리(210)로 충전 전압(CHG_B+)을 인가하는 스위칭 동작을 수행하게 된다(S503).
한편, 배터리 전압(BAT_B+)이 과전압 감지 기준 전압 이상이거나, 감지 기준 전압 미만인 경우에는 과전압 감지 신호 또는 단락 감지 신호에 의해 제1 트랜지스터(Q3)의 베이스 단자가 제1 논리 단계(Low)가 되므로, 제1 트랜지스터(Q3)가 턴오프되고, 이에 따라, 충전 스위치부(240) 내에 장착된 제2 트랜지스터(Q1)는, 배터리(210)로 충전 전압(CHG_B+)을 차단하는 스위칭 동작을 수행하게 된다(S504).
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
본 발명은 리튬 이온 배터리를 사용하는 휴대용 단말기에 있어서, 간단한 아날로그 로직 회로를 장착하고, 이 로직 회로를 통하여 배터리 과전압 및 단락 상태를 감지하는 동시에 충전을 제어할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 충전 제어 장치를 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 충전 제어 장치를 나타낸 블록도,
도 3은 도 2의 과전압 감지부 및 단락 감지부를 나타낸 회로도,
도 4는 도 2의 충전 스위치부를 나타낸 회로도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 충전 제어 장치의 동작을 나타낸 동작흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
210 : 배터리 220 : 과전압 감지부
230 : 단락 감지부 240 : 충전 스위치부
Claims (5)
- 단말기에 배터리 전압을 공급하는 배터리;과전압 감지 기준 전압과 상기 배터리 전압을 비교하여 비교 결과에 따라 다른 논리 단계를 갖는 과전압 감지 신호를 생성하는 과전압 감지부;단락 감지 기준 전압과 상기 배터리 전압을 비교하여 비교 결과에 따라 다른 논리 단계를 갖는 단락 감지 신호를 생성하는 단락 감지부; 및상기 과전압 감지 신호 및 상기 단락 감지 신호에 의해 외부 충전 전압을 상기 배터리로 인가하거나 상기 배터리로부터 차단하도록 스위칭하는 충전 스위치부를 포함하는 충전 제어 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 과전압 감지부는,비반전 단자로 상기 과전압 감지 기준 전압을 인가받고, 반전 단자로 상기 배터리로부터 상기 배터리 전압을 인가받으며, 상기 과전압 감지 기준 전압과 상기 배터리 전압의 비교 결과에 의해 상기 과전압 감지 신호를 생성하는 과전압 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 제어 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단락 감지부는,반전 단자로 상기 단락 감지 기준 전압을 인가받고, 비반전 단자로 상기 배터리 전압을 인가받으며, 상기 단락 감지 기준 전압과 상기 배터리 전압의 비교 결과에 의해 상기 단락 감지 신호를 생성하는 단락 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 제어 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 충전 스위치부는,에미터 단자는 접지되고, 베이스 단자로 상기 과전압 감지 신호 및 상기 단락 감지 신호를 입력받는 제1 트랜지스터; 및베이스 단자의 전압 레벨이 상기 제1 트랜지스터의 컬렉터 단자에 의해서 결정되고, 에미터 단자로 외부 충전 전압을 인가 받으며, 컬렉터 단자는 상기 배터리의 충전 전압 입력 단자에 연결된 제2 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 제어 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 충전 스위치부는,에미터 단자는 접지되고, 베이스 단자로 상기 과전압 감지 신호 및 상기 단락 감지 신호를 입력받는 제1 트랜지스터; 및베이스 단자의 전압 레벨이 상기 제1 트랜지스터의 컬렉터 단자에 의해서 결정되고, 에미터 단자로 외부 충전 전압을 인가 받으며, 컬렉터 단자는 상기 배터리의 충전 전압 입력 단자에 연결된 제2 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 제어 장치.
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