KR100528457B1 - 배터리를 사용하는 휴대용 전자 장치의 전원 제어 회로 - Google Patents

배터리를 사용하는 휴대용 전자 장치의 전원 제어 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 메인 및 보조 배터리를 사용하는 휴대용 전자 장치의 전원 제어 회로에 관한 것으로, 메인 배터리의 전압 레벨을 검출하여, 전자 장치의 절전 모드 또는 정상 동작 모드에 대응하는 전원 공급을 제어한다. 메인 배터리가 완전 방전되거나 전자 장치로부터 분리될 경우에 이를 검출하고, 시스템이 안정될 때까지 제어 신호의 발진을 방지하며, 보조 배터리를 통하여 절전 모드를 유지하여 작업 중인 데이터를 보존한다. 그리고 메인 배터리의 로우 레벨의 배터리 전압을 이용하여 절전 모드의 전원을 공급한다.

Description

배터리를 사용하는 휴대용 전자 장치의 전원 제어 회로{POWER CONTROL CIRCUIT OF PORTABLE ELECTRONIC APPARATUS INCLUDING MAIN BATTERY AND BACK-UP BATTERY}
본 발명은 휴대용 전자 장치의 전원 제어 회로에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 메인 및 보조 배터리를 사용하는 휴대용 전자 장치의 절전 모드에서의 전원 공급을 제어하는 전원 제어 회로에 관한 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 휴대용 전자 장치의 하나로 PDA(Personal Digital Assistants)(10)를 도시하고 있다. 상기 PDA(10)는 메인 배터리(14)를 사용하여 시스템의 전원을 공급한다. 그리고 로직 인버터(22)를 통하여 백업(backup)용 보조 배터리(16)를 구비하며, 메인 배터리(16)의 충전 상태가 로우 레벨의 경우에 보조 배터리(16)를 통하여 시스템 전원을 일시적으로 공급한다.
그리고 메인 배터리(14)의 출력 전압으로부터 배터리 상태를 검출하는 전압 검출 회로(18)와 상기 전압 검출 회로(18)로부터 검출 신호를 받아서 상기 PDA(10)의 정상 동작 모드 또는 절전 모드를 제어하는 CPU(28)를 포함한다. 즉, 상기 CPU(28)는 메모리, 디스플레이 장치 및 입력 장치 등의 구성 요소들을 갖는 시스템 유닛(26)의 정상 동작 모드 또는 절전 모드를 제어한다.
상기 전압 검출 회로(18)는 메인 배터리(14)의 전원 전압을 검출하여 로우 배터리 상태이면, 검출 신호(LOW_batt)를 통하여 CPU(28)로 휴대용 전자 장치(10)가 절전 모드로 동작하기 위한 인터럽트를 발생한다. 그리고 검출된 정보를 이용하여 메인 DC/DC 레귤레이터(20)를 온/오프(ON/OFF) 제어한다. 따라서 로우 배터리 상태가 발생되면, 배터리 전압 검출 회로(18)로부터 로우 배터리 상태를 검출하여 검출 신호(LOW_batt)를 활성화(active)하여 출력한다. 이어서 CPU(28)는 검출 신호(LOW_batt)에 응답해서 휴대용 전자 장치(10)의 절전 모드로 동작되도록 제어한다. 이 때, 리쥼(resume) 동작이 이루어지면, CPU(28)는 메인 배터리(14)의 충방전 상태에 관계없이 리쥼 동작이 이루어져 메인 배터리(10)의 충전 용량이 없어서 시스템 전원이 불안정하게 되고, 이에 따라 휴대용 전자 장치(10)의 전원이 차단되어 작업 중인 데이터를 손실하는 경우가 발생된다.
또한 보조 배터리(16)를 사용하지 않는 경우에는 캐패시터(미도시됨)의 용량을 대용량으로 구비하여 메인 배터리(14)를 교환하는 동안에 휴대용 전자 장치(10)가 절전 모드로 동작하도록 전원을 일시적으로 공급한다. 이 경우에 있어서 짧은 시간 내에 메인 배터리를 교환하도록 설계되어 있어 사용상에 어려움이 따른다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 메인 배터리를 제거하는 경우 또는 메인 배터리의 충전 상태가 로우 배터리인 경우에 시스템 전원이 차단되어 작업 중인 데이터가 손실되는 것을 방지하고, 시스템 정지(hang-up)를 방지하는 휴대용 전자 장치의 전원 제어 회로를 제공하는데 있다.
또한 메인 배터리의 로우 레벨의 전원 전압을 이용하여 시스템 절전 모드를 구동하여 배터리 사용 효율을 향상시키는 휴대용 전자 장치를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, CPU와 상기 CPU의 제어를 받아서 정상 동작 모드 또는 절전 모드로 동작되는 시스템 유닛과 상기 시스템 유닛의 전원을 공급하는 메인 및 보조 배터리를 구비한 휴대용 전자 장치에 있어서: 상기 메인 배터리의 출력 전압을 통해 상기 메인 배터리의 상태를 검출하는 검출 회로와; 상기 검출 회로의 검출 신호를 받아들여서 상기 시스템 유닛으로 정상 동작 모드 또는 절전 모드에 대응하는 제어 신호를 출력하는 제어 회로와; 상기 메인 배터리로부터 입력되는 전원을 통하여 상기 시스템 유닛의 정상 모드 또는 절전 모드에 필요한 전원을 공급하는 메인 레귤레이터 및; 상기 시스템 유닛의 상기 보조 배터리로부터 입력되는 전원을 통하여 상기 시스템 유닛의 절전 모드에 필요한 전원을 공급하는 보조 레귤레이터를 포함하되; 상기 제어 회로는 상기 시스템 유닛이 절전 모드로 동작되면, 상기 메인 레귤레이터를 차단시키고, 상기 보조 레귤레이터로부터 상기 시스템 유닛의 절전 모드를 동작하기 위한 전원을 공급하도록 제어하는 것을 포함한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 시스템 유닛이 절전 모드로 동작되는 경우에, 상기 메인 배터리가 제거되거나 로우 배터리 상태이면, 상기 메인 배터리로부터 충전된 전원 전압을 상기 시스템 유닛으로 공급하여 상기 시스템 유닛의 리쥼 기능을 방지하는 캐패시터를 더욱 포함한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어 회로는 한번 트리거(trigger) 후에 출력 신호를 래치(latch)하는 사이리스터(thyrister)로 구비된다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 메인 배터리로부터 상기 시스템 유닛으로 공급되는 전원 전압이 적정의 전압 레벨을 유지하는 동안에는 상기 출력 신호를 래치하는 것을 포함한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어 회로는 마이크로컴퓨터로 구비된다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 전압 검출 회로가 상기 메인 배터리의 돌입 전류로 인하여 전압 강하되는 현상을 로우 배터리 상태로 감지하지 않도록 필터링하는 제 1 딜레이 회로와; 상기 시스템 유닛이 절전 모드로 동작될 때까지 상기 보조 DC/DC 레귤레이터가 턴-온되지 않도록 적정의 딜레이 시간을 구비하고, 상기 시스템 유닛으로 공급되는 전원 전압이 상기 시스템 유닛의 정상 동작 모드 또는 절전 모드에서의 전원 전압 이하로 되기 전에 상기 보조 DC/DC 레귤레이터가 턴-온되도록 구비되는 제 2 딜레이 회로를 더욱 포함한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 1 딜레이 회로는 상기 메인 배터리가 순간적으로 전압 강하되는 경우에, 상기 메인 DC/DC 레귤레이터의 출력 전압이 정상적으로 상기 시스템 유닛으로 공급하도록 조정하는 딜레이 시간을 갖는 것을 포함한다.
따라서 본 발명에 의하면, 메인 배터리의 출력 전압을 받아들여서 로우 레벨의 검출 신호를 메인 배터리가 제거되기 전 또는 로우 배터리 상태가 검출 될 때까지 로우 레벨의 검출 신호를 제어 회로로 출력한다. 이 상태에서 시스템 유닛이 절전 모드로 동작되면, 메인 DC/DC 레귤레이터가 턴-오프되고, 시스템 유닛은 캐패시터로부터 적정의 전원 전압을 공급받아 절전 모드로 동작된다.
또한 시스템 유닛이 정상 동작 모드로 동작하는 경우, 메인 배터리의 출력 전압이 로우 레벨의 전원 전압인 경우에 메인 DC/DC 레귤레이터가 턴-오프되고 시스템 유닛이 절전 모드로 동작되면, 메인 배터리는 절전 모드 동안의 시스템 유닛의 전원을 공급한다. 그리고 제어 회로가 메인 배터리로부터 검출된 로우 배터리의 상태에 의해서 제어 신호를 래치한다.
상술한 동작의 진행이 계속되어 메인 배터리는 로우 레벨 상태에서 시스템 유닛의 절전 모드를 동작시킬 수 없는 배터리 상태가 되면, 보조 배터리로부터 시스템 유닛으로 절전 모드의 전원을 공급한다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 전자 장치(100)의 구성을 도시하고 있다.
도면을 참조하면, 상기 휴대용 전자 장치(100)는 메인 배터리(102)와 보조 배터리(104)를 구비하여 시스템 전원을 공급한다. 그리고 로직 인버터(112)와 제 1 및 제 2 딜레이 회로(106, 114)를 포함한다. 그리고 전압 검출 회로(108)와 제어 회로(120)와 메인 및 보조 DC/DC 레귤레이터(110, 116)를 포함한다. 그리고 캐패시터(118)와 시스템 유닛(122)을 포함한다.
상기 시스템 유닛(122)은 예컨대, CPU(124)와 메모리, 디스플레이 장치 및 입출력 장치 등의 휴대용 전자 장치(100)의 특성에 맞도록 구비되어 있다. 상기 CPU(124)는 시스템의 제반 동작을 제어한다. 특히, 시스템 유닛(124)의 정상 동작 모드 또는 절전 모드를 제어한다.
상기 제 1 딜레이 회로(106)는 예컨대, 저항(R)-캐패시터(C) 딜레이 회로로 구비되어, 상기 전압 검출 회로(108)가 메인 배터리(102)의 돌입 전류(inrush current)로 인하여 전압 강하(drop)되는 현상을 로우 배터리 상태로 감지하지 않도록 하는 필터링 회로이다. 그러므로 상기 딜레이 회로(106)의 딜레이 시간은 메인 배터리(102)가 순간적으로 전압 강하되는 경우에, 상기 메인 DC/DC 레귤레이터(110)의 출력 전압이 정상적으로 되는 최대 시간으로 설정되도록 구비한다. 이는 메인 배터리(102)의 충전 용량이 작고, 시스템 유닛(122)의 부하가 최대로 구동되는 경우에 있어서도 시스템이 안정되게 동작하도록 설계되어야 한다.
상기 전압 검출 회로(108)는 상기 메인 배터리(102)의 출력 전압으로부터 배터리 충전 상태를 감지하고, 이에 대응하는 검출 신호(LOW_batt)를 출력한다. 즉, 메인 배터리(102)의 출력 전압이 로우 레벨의 배터리 전압이면, 상기 전압 검출 회로(108)는 활성화(active : HIGH)된 검출 신호(LOW_batt)를 출력한다. 이 때, 로우 배터리 상태는 시스템의 구동 조건에서 메인 배터리(102)의 방전 곡선을 정형화하여 적정한 로우 배터리 전압으로부터 산출된다. 따라서 상기 검출 신호(LOW_batt)는 상기 CPU(124)로 제공되어 CPU(124)로 하여금 시스템의 절전 모드로 동작하도록 제어한다.
상기 제어 회로(120)는 예를 들어, 전력 제어용 역방향 블록킹 3 상 사이리스터(reverse blocking triode thyrister)를 구비하여, 1 회 트리거(trigger) 후 인터럽트를 위한 출력 신호(INTERRUPT)를 래치(latch)하는 기능을 갖는다. 또는 마이크로컴퓨터로 구비되어 동일한 기능으로 제어한다. 따라서 메인 배터리(102)로부터 공급되는 전원 전압이 적정의 전압 레벨을 유지하는 동안에는 상기 출력 신호(INTERRUPT)의 상태를 계속해서 유지시킨다.
상기 캐패시터(118)는 상기 메인 배터리(102)와 보조 배터리(104)가 로우 배터리 상태에서 상기 CPU(124)가 절전 모드로 들어갈 때까지의 시스템 유닛(122)의 정상 동작 모드에서의 전원을 공급하는 적정의 용량을 구비한다.
상기 제 2 딜레이 회로(114)는 예컨대, 저항(R)-캐패시터(C) 딜레이 회로로 구비된다. 그리고 상기 메인 배터리(102)가 휴대용 전자 장치(100)로부터 제거될 때, 상기 CPU(124)가 절전 모드로 동작될 때까지 보조 DC/DC 레귤레이터(116)가 턴-온(turn-on)되지 않도록 적정의 딜레이 시간을 구비한다. 그리고 상기 시스템 유닛(122)으로 공급되는 전원 전압이 시스템 유닛(122)의 정상 동작 모드 또는 절전 모드에서의 전원 전압 이하로 되기 전에 보조 DC/DC 레귤레이터(116)가 턴-온(turn-on)되도록 구비된다.
좀 더 구체적으로 살펴보면, 상기 전압 검출 회로(108)는 메인 배터리(102)의 출력 전압을 받아들여서 로우 레벨으로 바이어스(bias)된 검출 신호(LOW_batt)를 메인 배터리(102)가 제거되기 전 또는 로우 배터리 상태가 검출될 때까지 로우 레벨의 검출 신호(LOW_batt)를 출력한다. 즉, 비활성화된 검출 신호(LOW_batt)를 상기 제어 회로(120)로 출력한다. 이 상태에서 상기 시스템 유닛(122)이 절전 모드로 동작되면, 메인 DC/DC 레귤레이터(110)가 턴-오프(turn-off)되더라도 상기 시스템 유닛(122)은 상기 캐패시터(118)로부터 적정의 전원 전압을 공급받아 절전 모드로 동작된다. 이는 상기 캐패시터(118)가 절전 모드를 구동하기에 충분한 전원을 상기 시스템 유닛(122)으로 공급함으로서 시스템 유닛(122)은 절전 모드로 동작한다.
또한 시스템 유닛(122)이 정상 동작 모드로 동작하는 경우, 메인 배터리(102)의 출력 전압이 로우 레벨의 전원 전압인 경우에 메인 DC/DC 레귤레이터(110)가 턴-오프되고 CPU(124)가 시스템 유닛(122)을 절전 모드로 제어하면 시스템 유닛(122)은 절전 모드로 동작된다. 이 때, 메인 배터리(102)는 절전 모드 동안의 시스템 유닛(122)의 전원을 공급하기에 충분한 상태가 되므로 즉, 절전 모드로 인한 시스템의 부하가 줄어들어 메인 배터리(102)의 로우 레벨 상태에서 시스템 전원을 공급하기 위하여 메인 DC/DC 레귤레이터(110)가 다시 턴-온이 되지만, 상기 제어 회로(120)가 메인 배터리(102)로부터 검출된 로우 배터리의 상태에 의해서 제어 신호(INTERRUPT)를 계속해서 래치(latch)하므로서 시스템 유닛은 리쥼(resume)되는 경우가 발생되지 않는다.
따라서 절전 모드 동안의 전원 공급을 메인 배터리(102)기 때문에 보조 배터리(104)의 사용 시간을 연장할 수 있다.
상술한 동작의 진행이 계속되어 메인 배터리(102)는 로우 레벨 상태에서 시스템 유닛(122)의 절전 모드를 동작시킬 수 없는 충전 상태가 되면, 보조 배터리(104)로부터 시스템 유닛(122)으로 절전 모드의 전원을 공급한다. 따라서 시스템 유닛(122)은 보조 배터리(104)를 통하여 절전 모드가 유지된다.
그러므로 메인 배터리(102)를 빠른 시간 내에 교환하지 못하는 경우에 절전 모드의 시스템 유닛(122)의 전원을 로우 배터리 상태의 메인 배터리(102)를 이용하여 전원을 공급하므로서 보조 배터리(104)를 방전시키지 않게 된다. 또한 로우 배터리 상태의 메인 배터리(102)를 최대한 사용하므로서 메인 배터리(102)의 사용 효율을 향상시킨다.
상술한 바와 같이 본 발명은 메인 배터리 방전시 메인 배터리를 교환하는 경우에 보조 배터리를 통하여 작업 중인 데이터를 보존하고, 로우 배터리 검출 신호의 발진을 방지함으로서 시스템의 중지 현상을 방지한다.
그리고 메인 배터리를 빠른 시간 내에 교환하지 못하는 경우에 보조 배터리를 방전하지 않고, 캐패시터의 충전 전압을 이용하므로 메인 배터리의 사용 효율을 높일 수 있다.
도 1은 배터리를 사용하는 휴대용 전자 장치인 PDA를 도시한 사시도;
도 2는 종래 기술의 일 실시예에 따른 휴대용 전자 장치의 구성을 도시한 블럭도; 그리고
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 전자 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
100 : PDA 102 : 메인 배터리
104 : 보조 배터리 106 : 제 1 딜레이 회로
108 : 전압 검출 회로 110 : 메인 DC/DC 레귤레이터
112 : 로직 인버터 114 : 제 2 딜레이 회로
116 : 보조 DC/DC 레귤레이터 118 : 캐패시터
120 : 제어 회로 122 : 시스템 유닛
124 : CPU

Claims (6)

  1. CPU와 상기 CPU의 제어를 받아서 정상 동작 모드 또는 절전 모드로 동작되는 시스템 유닛과 상기 시스템 유닛의 전원을 공급하는 메인 및 보조 배터리를 구비한 휴대용 전자 장치에 있어서:
    상기 메인 배터리의 출력 전압을 통해 상기 메인 배터리의 상태를 검출하는 검출 회로와;
    상기 검출 회로의 검출 신호를 받아들여서 상기 시스템 유닛으로 정상 동작 모드 또는 절전 모드에 대응하는 제어 신호를 출력하는 제어 회로와;
    상기 메인 배터리로부터 입력되는 전원을 통하여 상기 시스템 유닛의 정상 모드 또는 절전 모드에 필요한 전원을 공급하는 메인 레귤레이터 및;
    상기 시스템 유닛의 상기 보조 배터리로부터 입력되는 전원을 통하여 상기 시스템 유닛의 절전 모드에 필요한 전원을 공급하는 보조 레귤레이터를 포함하되;
    상기 제어 회로는 상기 시스템 유닛이 절전 모드로 동작되면, 상기 메인 레귤레이터를 차단시키고, 상기 보조 레귤레이터로부터 상기 시스템 유닛의 절전 모드를 동작하기 위한 전원을 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템 유닛이 절전 모드로 동작되는 경우에, 상기 메인 배터리가 제거되거나 로우 배터리 상태이면, 상기 메인 배터리로부터 충전된 전원 전압을 상기 시스템 유닛으로 공급하여 상기 시스템 유닛의 리쥼 기능을 방지하는 캐패시터를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 회로는 한번 트리거(trigger) 후에 출력 신호를 래치(latch)하는 사이리스터(thyrister)로 구비되는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 메인 배터리로부터 상기 시스템 유닛으로 공급되는 전원 전압이 적정의 전압 레벨을 유지하는 동안에는 상기 출력 신호를 래치하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 검출 회로가 상기 메인 배터리의 돌입 전류로 인하여 전압 강하되는 현상을 로우 배터리 상태로 감지하지 않도록 필터링하는 제 1 딜레이 회로와;
    상기 시스템 유닛이 절전 모드로 동작될 때까지 상기 보조 DC/DC 레귤레이터가 턴-온(turn-on)되지 않도록 적정의 딜레이 시간을 구비하고, 상기 시스템 유닛으로 공급되는 전원 전압이 상기 시스템 유닛의 정상 동작 모드 또는 절전 모드에서의 전원 전압 이하로 되기 전에 상기 보조 DC/DC 레귤레이터가 턴-온(turn-on)되도록 구비되는 제 2 딜레이 회로를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 딜레이 회로는 상기 메인 배터리가 순간적으로 전압 강하되는 경우에, 상기 메인 DC/DC 레귤레이터의 출력 전압이 정상적으로 상기 시스템 유닛으로 공급하도록 조정하는 딜레이 시간을 갖는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자 장치.
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