KR100514680B1 - Circuit for charging battery of high-speed - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 배터리가 과방전 되었을 때, 배터리가 정상적인 충전 상태로 복귀하는 시간을 단축함으로써, 전체 충전 시간을 단축하는 고속 충전을 구현하기 위한 배터리의 고속 충전 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fast charging circuit of a battery for implementing fast charging which shortens the overall charging time by shortening a time for the battery to return to a normal charging state when the battery is over discharged.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 배터리의 고속 충전 회로는, 충전 전원을 입력받고, 충전 인에이블 신호의 제어에 따라 상기 충전 전원에 의한 충전 전류를 출력하는 주 충전 수행부; 상기 주 충전 수행부에 흐르는 상기 충전 전류의 크기를 감지하고, 상기 충전 전류의 크기에 따라 다른 논리 단계를 갖는 충전 제어 신호를 생성하는 충전 전류 감지부; 및 상기 충전 전원을 입력받으며, 상기 충전 제어 신호에 따라 상기 충전 전원에 의한 충전 전류를 출력하는 보조 충전 수행부를 포함한다.In order to achieve the above object, a fast charging circuit of a battery of the present invention includes a main charging performing unit configured to receive a charging power and output a charging current by the charging power according to a control of a charge enable signal; A charging current sensing unit configured to sense a magnitude of the charging current flowing through the main charging unit and to generate a charging control signal having a different logic step according to the magnitude of the charging current; And an auxiliary charging performing unit configured to receive the charging power and output a charging current by the charging power according to the charging control signal.
Description
본 발명은 배터리의 고속 충전 회로에 관한 것으로, 특히, 장기간 동안 휴대용 단말기를 사용하지 않는 경우에 배터리가 과방전된 때, 과방전된 배터리의 고속 충전을 수행하는 배터리의 고속 충전 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fast charging circuit of a battery, and more particularly, to a fast charging circuit of a battery that performs fast charging of an over discharged battery when the battery is over discharged when the portable terminal is not used for a long time.
도 1은 종래의 충전 회로를 나타낸 회로도로서, 이러한 종래의 충전 회로는, 제1 단자가 배터리 충전을 위한 충전 핀(CHARGE)에 연결되어 충전 전류 크기를 결정하는 저항(R); 드레인 단자는 저항(R)의 제2 단자에 연결되고, 게이트 단자로 충전 인에이블 신호(CHARGE_EN)를 입력받으며, 충전 인에이블 신호(CHARGE_EN)에 따라 충전 전류를 도통/차단시키는 트랜지스터(110); 양극이 트랜지스터(110)의 소스 단자에 연결된 다이오드(D); 및 다이오드(D)의 음극에 연결되어 충전 동작을 수행하는 배터리(120)를 포함한다.1 is a circuit diagram showing a conventional charging circuit, which includes a resistor R having a first terminal connected to a charging pin CHARGE for charging a battery to determine a charging current magnitude; The drain terminal is connected to the second terminal of the resistor R, the transistor receives a charge enable signal (CHARGE_EN) to the gate terminal, the transistor 110 for conducting / blocking the charging current according to the charge enable signal (CHARGE_EN); A diode D having an anode connected to the source terminal of the transistor 110; And a battery 120 connected to the cathode of the diode D to perform a charging operation.
상술한 종래의 충전 회로의 동작에 관하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the conventional charging circuit described above is as follows.
먼저, 충전 핀(CHARGE)을 통해 충전 회로가 충전 전원에 연결되면, 충전 인에이블 신호(CHARGE_EN)가 트랜지스터(110)를 턴온시키고, 이에 의하여 충전 전류가 다이오드(D)를 통하여 배터리(120)를 충전시키게 된다. 이 때, 충전 전압은 5.2V, 충전 전류는 최대 600mA이다.First, when the charging circuit is connected to the charging power source through the charging pin CHARGE, the charging enable signal CHARGE_EN turns on the transistor 110, whereby the charging current is applied to the battery 120 through the diode D. Will be charged. At this time, the charging voltage is 5.2V and the charging current is up to 600mA.
한편, 배터리(120)가 과방전된 경우에는, 정상적인 충전 과정이 수행되지 않고, 충전 인에이블 신호(CHARGE_EN)의 제어에 따라 20~30mA의 충전 전류가 흐르도록 조정된다. 이러한 약한 충전 전류에 의하여 일정 시간 동안 기본적인 충전이 이루어진 후에, 정상적인 5.2V/600mA의 충전이 이루어지게 된다.On the other hand, when the battery 120 is over-discharged, the normal charging process is not performed, and the charging current of 20 to 30 mA is adjusted according to the control of the charge enable signal CHARGE_EN. After the basic charging is performed for a predetermined time by this weak charging current, normal 5.2V / 600mA charging is performed.
그러나, 상술한 종래의 충전 회로에 의하면, 배터리(120)가 과방전된 경우에, 정상적인 충전이 이루어지지 않고 약한 충전이 일정 시간 동안 유지되므로, 전체 배터리 충전 시간이 길어지는 문제점이 있다.However, according to the above-described conventional charging circuit, when the battery 120 is over discharged, since the normal charging is not performed and the weak charging is maintained for a predetermined time, there is a problem in that the total battery charging time becomes long.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 배터리가 과방전 되었을 때, 배터리가 정상적인 충전 상태로 복귀하는 시간을 단축함으로써, 전체 충전 시간을 단축하는 고속 충전을 구현하기 위한 배터리의 고속 충전 회로를 제공하는데 그 목적이 있다. In order to solve the above problems, the present invention provides a fast charging circuit of a battery for implementing fast charging, which shortens the overall charging time by shortening a time for the battery to return to a normal charging state when the battery is over discharged. The purpose is to provide.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 배터리의 고속 충전 회로는, 충전 전원을 입력받고, 충전 인에이블 신호의 제어에 따라 상기 충전 전원에 의한 충전 전류를 출력하는 주 충전 수행부; 상기 주 충전 수행부에 흐르는 상기 충전 전류의 크기를 감지하고, 상기 충전 전류의 크기에 따라 다른 논리 단계를 갖는 충전 제어 신호를 생성하는 충전 전류 감지부; 및 상기 충전 전원을 입력받으며, 상기 충전 제어 신호에 따라 상기 충전 전원에 의한 충전 전류를 출력하는 보조 충전 수행부를 포함한다.In order to achieve the above object, a fast charging circuit of a battery of the present invention includes a main charging performing unit configured to receive a charging power and output a charging current by the charging power according to a control of a charge enable signal; A charging current sensing unit configured to sense a magnitude of the charging current flowing through the main charging unit and to generate a charging control signal having a different logic step according to the magnitude of the charging current; And an auxiliary charging performing unit configured to receive the charging power and output a charging current by the charging power according to the charging control signal.
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.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the technical idea of the present invention. .
먼저, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리의 고속 충전 회로를 나타낸 블록도로서, 이러한 본 발명의 배터리의 고속 충전 회로는, 주 충전 수행부(210), 배터리(220), 충전 전류 감지부(230) 및 보조 충전 수행부(240)를 포함한다.First, Figure 2 is a block diagram showing a fast charging circuit of a battery according to an embodiment of the present invention, the fast charging circuit of the battery of the present invention, the main charge performing unit 210, the battery 220, the charging current The detector 230 and the auxiliary charging unit 240 is included.
주 충전 수행부(210)는, 충전 전원을 입력받고, 충전 인에이블 신호의 제어에 따라 상기 충전 전원에 의한 충전 전류를 출력하는 역할을 한다.The main charging performing unit 210 receives a charging power and outputs a charging current by the charging power according to the control of the charging enable signal.
또한, 배터리(220)는, 상기 주 충전 수행부(210)로부터 입력받은 상기 충전 전류에 의해 충전되고, 단말기에 전원을 공급하는 역할을 한다.In addition, the battery 220 is charged by the charging current received from the main charging unit 210 and serves to supply power to the terminal.
한편, 충전 전류 감지부(230)는, 상기 주 충전 수행부(210)에 흐르는 상기 충전 전류의 크기를 감지하고, 상기 충전 전류의 크기에 따라 다른 논리 단계를 갖는 충전 제어 신호를 생성하며, 상기 충전 제어 신호를 후술하는 보조 충전 수행부(240)로 출력하는 역할을 한다.Meanwhile, the charging current detector 230 detects the magnitude of the charging current flowing through the main charging unit 210 and generates a charging control signal having a different logic step according to the magnitude of the charging current. It serves to output a charging control signal to the auxiliary charging performing unit 240 to be described later.
또한, 보조 충전 수행부(240)는, 상기 충전 전류 감지부(230)로부터 상기 충전 제어 신호를 입력받고, 상기 충전 전원을 입력받으며, 상기 충전 제어 신호에 따라 상기 충전 전원에 의한 충전 전류를 상기 배터리(220)로 출력하는 역할을 한다.In addition, the auxiliary charging performing unit 240 receives the charging control signal from the charging current sensing unit 230, receives the charging power, and receives the charging current by the charging power according to the charging control signal. It serves to output to the battery 220.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리의 고속 충전 회로를 나타낸 회로도로서, 이에 관하여 설명하면 다음과 같다.3 is a circuit diagram illustrating a fast charging circuit of a battery according to an embodiment of the present invention, which will be described below.
상기 주 충전 수행부(210) 내에 장착된 제1 저항(211)은, 제1 단자가 배터리 충전을 위한 상기 충전 전원이 공급되는 충전 핀(CHARGE)에 연결되어 상기 충전 전류 크기를 조정하는 역할을 한다.The first resistor 211 mounted in the main charging unit 210 has a first terminal connected to a charging pin (CHARGE) to which the charging power for charging the battery is supplied to adjust the magnitude of the charging current. do.
또한, 상기 주 충전 수행부(210) 내에 장착된 제1 트랜지스터(212)는, 드레인 단자는 상기 제1 저항(211)의 제2 단자에 연결되고, 게이트 단자로 상기 충전 인에이블 신호(CHARGE_EN)를 입력받으며, 상기 충전 인에이블 신호(CHARGE_EN)에 따라 상기 충전 전류를 도통/차단시키는 역할을 한다.In addition, in the first transistor 212 mounted in the main charging unit 210, a drain terminal is connected to a second terminal of the first resistor 211, and the charge enable signal CHARGE_EN is connected to a gate terminal. Is received and serves to conduct / block the charging current according to the charge enable signal CHARGE_EN.
한편, 상기 주 충전 수행부(210) 내에 장착된 다이오드(213)는, 양극이 상기 제1 트랜지스터(212)의 소스 단자에 연결되고, 음극이 상기 배터리(220)에 연결되어 전류의 역류를 방지하는 역할을 한다.Meanwhile, in the diode 213 mounted in the main charging unit 210, a positive electrode is connected to the source terminal of the first transistor 212 and a negative electrode is connected to the battery 220 to prevent reverse current flow. It plays a role.
또한, 상기 보조 충전 수행부(240) 내에 장착된 제2 트랜지스터(241)는, 이미터 단자가 접지되고, 베이스 단자로 상기 충전 제어 신호(CHARGE_CTRL)를 입력받는다. 여기서, 상기 제2 트랜지스터(241)는, NPN형으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, the second transistor 241 mounted in the auxiliary charging unit 240 has an emitter terminal grounded and receives the charge control signal CHARGE_CTRL from the base terminal. Here, the second transistor 241 is illustrated as an NPN type, but is not limited thereto.
한편, 상기 보조 충전 수행부(240) 내에 장착된 제2 저항(242)은, 제1 단자가 상기 제2 트랜지스터(241)의 컬렉터 단자에 연결되어 저항값을 제공하는 역할을 한다.On the other hand, the second resistor 242 mounted in the auxiliary charging performer 240 serves to provide a resistance value by connecting a first terminal to the collector terminal of the second transistor 241.
또한, 상기 보조 충전 수행부(240) 내에 장착된 제3 트랜지스터(243)는, 이미터 단자가 접지되고, 베이스 단자는 상기 제2 저항(242)의 제2 단자에 연결된다. 여기서, 상기 제3 트랜지스터(243)는, NPN형으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, in the third transistor 243 mounted in the auxiliary charging unit 240, an emitter terminal is grounded and a base terminal is connected to a second terminal of the second resistor 242. Here, the third transistor 243 is illustrated as an NPN type, but is not limited thereto.
한편, 상기 보조 충전 수행부(240) 내에 장착된 제3 저항(244)은, 제1 단자는 상기 제2 트랜지스터(241)의 컬렉터 단자에 연결되고, 제2 단자는 상기 충전 전원에 연결되어 저항값을 제공하는 역할을 한다.Meanwhile, the third resistor 244 mounted in the auxiliary charging unit 240 has a first terminal connected to the collector terminal of the second transistor 241, and a second terminal connected to the charging power supply so that the resistor It serves to provide a value.
또한, 상기 보조 충전 수행부(240) 내에 장착된 제4 저항(245)은, 제1 단자가 상기 제3 트랜지스터(243)의 컬렉터 단자에 연결되어 저항값을 제공하는 역할을 한다.In addition, the fourth resistor 245 mounted in the auxiliary charging performer 240 has a first terminal connected to the collector terminal of the third transistor 243 to provide a resistance value.
한편, 상기 보조 충전 수행부(240) 내에 장착된 제5 저항(246)은, 제1 단자가 상기 제3 저항(244)의 제1 단자에 연결되어 저항값을 제공하는 역할을 한다.Meanwhile, the fifth resistor 246 mounted in the auxiliary charging performer 240 has a first terminal connected to the first terminal of the third resistor 244 to provide a resistance value.
또한, 상기 보조 충전 수행부(240) 내에 장착된 제4 트랜지스터(247)는, 이미터 단자는 상기 제5 저항(246)의 제2 단자에 연결되고, 상기 베이스 단자는 상기 제4 저항(245)의 제2 단자에 연결되며, 컬렉터 단자는 상기 배터리(220)에 연결된다. 여기서, 상기 제4 트랜지스터(247)는, PNP형으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, the fourth transistor 247 mounted in the auxiliary charging unit 240 has an emitter terminal connected to a second terminal of the fifth resistor 246 and the base terminal connected to the fourth resistor 245. Is connected to the second terminal of the (), and the collector terminal is connected to the battery 220. Here, the fourth transistor 247 is illustrated as a PNP type, but is not limited thereto.
상술한 본 발명의 배터리의 고속 충전 회로의 동작에 관하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the fast charging circuit of the battery of the present invention described above is as follows.
먼저, 배터리(220)가 과방전된 상태에서는, 주 충전 수행부(210)가 충전 핀을 통해 충전 전원에 연결되었을 때 충전 인에이블 신호(CHARGE_EN)에 의해 600mA가 아닌 20~30mA 정도의 충전 전류가 흐르게 된다. 즉, 정상적인 충전이 이루어지지 않는다.First, in a state in which the battery 220 is over discharged, when the main charging unit 210 is connected to the charging power through the charging pin, the charging current of about 20 to 30 mA instead of 600 mA is generated by the charge enable signal CHARGE_EN. Will flow. That is, normal charging is not made.
이 때, 충전 전류의 크기가 충전 전류 감지부(230)에 의해 측정되는데, 과방전된 상태이므로 충전 전류의 크기가 작게 되고, 이에 따라 충전 전류 감지부(230)는 제1 논리 단계(Low)인 충전 제어 신호(CHARGE_CTRL)를 생성하게 된다.At this time, the magnitude of the charging current is measured by the charging current sensing unit 230, and because the over-discharged state, the magnitude of the charging current becomes small, and accordingly, the charging current sensing unit 230 has a first logic step (Low). The charge control signal CHARGE_CTRL is generated.
그 후, 제1 논리 단계(Low)인 충전 제어 신호(CHARGE_CTRL)는 보조 충전 수행부(240)로 입력되어, 제2 트랜지스터(241)가 턴오프되고, 그 결과, 제3 트랜지스터(243)의 베이스 단자가 제2 논리 단계(High)가 되어 제3 트랜지스터(243)가 턴온된다. 또한, 제4 트랜지스터(247)의 베이스 단자는 제1 논리 단계(Low)가 되어 제4 트랜지스터(247)는 턴온된다.Thereafter, the charge control signal CHARGE_CTRL, which is the first logic step Low, is input to the auxiliary charge performing unit 240 so that the second transistor 241 is turned off. As a result, the third transistor 243 is turned off. The third terminal 243 is turned on because the base terminal becomes the second logic step High. In addition, the base terminal of the fourth transistor 247 becomes the first logic step Low, and the fourth transistor 247 is turned on.
그 후, 제4 트랜지스터(247)가 턴온되면, 충전 전원의 의한 충전 전류가 주 충전 수행부(210) 내의 제1 트랜지스터(212) 뿐만아니라 제4 트랜지스터(247)를 통해서도 흐르게 된다. 즉, 두 개의 경로를 통하여 배터리(220)가 충전되므로 전체 충전 전류의 양이 많아지는 만큼 충전 시간도 짧아지게 된다. 여기서, 추가되는 충전 전류의 크기는 제5 저항(246)으로 조정할 수 있는데, 테스트 결과 제1 트랜지스터(212) 및 제4 트랜지스터(247)를 통해서 흐르는 충전 전류의 합이 100mA를 넘지 않도록 하는 것이 바람직하고, 제4 트랜지스터(247)를 통해서 흐르는 충전 전류가 20~30mA인 것이 가장 바람직하다.Thereafter, when the fourth transistor 247 is turned on, the charging current by the charging power flows not only through the first transistor 212 in the main charging performing unit 210 but also through the fourth transistor 247. That is, since the battery 220 is charged through two paths, the charging time is shortened as the amount of the total charging current increases. Here, the magnitude of the added charging current may be adjusted by the fifth resistor 246, and it is preferable that the sum of the charging currents flowing through the first transistor 212 and the fourth transistor 247 does not exceed 100 mA as a result of the test. The charging current flowing through the fourth transistor 247 is most preferably 20 to 30 mA.
한편, 배터리(220)가 어느 정도 충전되어 정상적인 충전이 이루어질 수 있는 상태가 되면, 주 충전 수행부(210)가 충전 핀을 통해 충전 전원에 연결되었을 때 충전 인에이블 신호(CHARGE_EN)에 의해 600mA의 충전 전류가 흐르게 된다.On the other hand, when the battery 220 is charged to some extent and normal charging can be achieved, when the main charging unit 210 is connected to the charging power through the charging pin of the charge enable signal (CHARGE_EN) of 600mA Charge current flows.
이 때, 충전 전류의 크기가 충전 전류 감지부(230)에 의해 측정되는데, 정상 상태이므로 충전 전류의 크기가 크게 되고, 이에 따라 충전 전류 감지부(230)는 제2 논리 단계(High)인 충전 제어 신호(CHARGE_CTRL)를 생성하게 된다.At this time, the magnitude of the charging current is measured by the charging current sensing unit 230. Since the charging current is normal because the charging current sensing unit 230 is normal, the charging current sensing unit 230 is charged according to the second logic step (High). The control signal CHARGE_CTRL is generated.
그 후, 제2 논리 단계(High)인 충전 제어 신호(CHARGE_CTRL)는 보조 충전 수행부(240)로 입력되어, 제2 트랜지스터(241)가 턴온되고, 그 결과, 제3 트랜지스터(243)의 베이스 단자가 제1 논리 단계(Low)가 되어 제3 트랜지스터(243)가 턴오프된다. 또한, 제4 트랜지스터(247)의 베이스 단자는 제2 논리 단계(High)가 되어 제4 트랜지스터(247)는 턴오프된다.Thereafter, the charge control signal CHARGE_CTRL, which is the second logic step High, is input to the auxiliary charge performing unit 240 so that the second transistor 241 is turned on, and as a result, the base of the third transistor 243 is turned on. The third transistor 243 is turned off because the terminal becomes the first logic step Low. In addition, the base terminal of the fourth transistor 247 becomes the second logic step High, and the fourth transistor 247 is turned off.
그 후, 제4 트랜지스터(247)가 턴오프되면, 충전 전원의 의한 충전 전류가 주 충전 수행부(210) 내의 제1 트랜지스터(212)를 통해서만 흐르게 된다.Thereafter, when the fourth transistor 247 is turned off, the charging current by the charging power flows only through the first transistor 212 in the main charging performing unit 210.
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.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited to the drawings shown.
본 발명은, 배터리가 과방전 되었을 때, 배터리가 정상적인 충전 상태로 복귀하는 시간을 단축함으로써, 전체 충전 시간을 단축하는 고속 충전을 구현할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, when the battery is over discharged, by shortening the time for the battery to return to the normal state of charge, there is an advantage in that it is possible to implement fast charging which shortens the overall charging time.
도 1은 종래의 충전 회로를 나타낸 회로도,1 is a circuit diagram showing a conventional charging circuit,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리의 고속 충전 회로를 나타낸 블록도,2 is a block diagram showing a fast charging circuit of a battery according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리의 고속 충전 회로를 나타낸 회로도.3 is a circuit diagram showing a fast charging circuit of a battery according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
210 : 주 충전 수행부 220 : 배터리210: main charging performing unit 220: battery
230 : 충전 전류 감지부 240 : 보조 충전 수행부230: charging current detection unit 240: auxiliary charging performing unit
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