KR100539216B1 - Battery charge circuit - Google Patents

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04Regulation of charging current or voltage

Abstract

본 발명은 축전지 충전 회로에 관한 것으로서, 상용 교류 전압을 입력하는 1차측 회로, 상기 1차측 회로의 출력을 강압시키는 변압기, 및 상기 변압기로부터 출력되는 전압을 정류하여 직류 레벨의 출력 전압을 출력하는 2차측 회로를 구비하고, 상기 2차측 회로에 축전지를 연결하여 상기 축전지를 충전할 때, 상기 축전지의 전압이 제1 전압보다 낮으면 상기 2차측 회로는 제2 정전류를 출력하고, 상기 축전지의 전압이 상기 제1 전압보다 높아지면 상기 2차측 회로는 상기 제2 정전류보다 점점 더 적은 전류를 출력하다가 상기 축전지의 전압이 점점 높아져서 제2 전압에 도달하면 상기 2차측 회로는 상기 제2 정전류보다 적은 제1 정전류를 출력함으로써 축전지 충전 시간이 빨라진다. The present invention relates to a battery charging circuit, comprising: a primary circuit for inputting commercial AC voltage, a transformer for stepping down the output of the primary circuit, and a rectifying voltage output from the transformer to output a DC voltage output voltage. The secondary side circuit includes a secondary side circuit, and when the battery is connected to the secondary side circuit to charge the battery, when the voltage of the battery is lower than the first voltage, the secondary side circuit outputs a second constant current, and the voltage of the battery is increased. When the voltage is higher than the first voltage, the secondary-side circuit outputs less current than the second constant current, and when the voltage of the battery increases and reaches the second voltage, the secondary-side circuit is smaller than the second constant current. By outputting a constant current, the battery charging time is accelerated.

Description

축전지 충전 회로{Battery charge circuit}Battery charge circuit

본 발명은 전기 회로에 관한 것으로서, 특히 리튬이온 축전지를 충전하는 축전지 충전 회로에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to electrical circuits, and more particularly, to a battery charging circuit for charging a lithium ion battery.

노트북 PC(Personal Computer, 이하 'PC')와 같은 휴대용 제품들의 경우, 얼마나 장시간 연속적으로 사용할 수 있는가 하는 점이 그 제품의 성능을 평가하는 중요한 요소중의 하나가 되었다. 따라서 제품의 성능 못지 않게 축전지의 성능 향상을 위해 많은 개발과 투자가 이루어지고 있는 중이며 같은 무게의 축전지라도 보다 많은 에너지를 저장할 수 있는 리튬이온과 같은 축전지를 사용하는 휴대용 제품들이 고가의 제품들을 중심으로 점차 증가 추세를 보이고 있다. 기존의 니카드(Nicad) 축전지나, 니켈수소(NiMH) 축전지에 비해 리튬이온 축전지의 경우, 같은 무게에 보다 많은 에너지 밀도를 가지고 있다. 이러한 리튬이온 축전지의 충전 방식은 니카드 축전지나 니켈수소 축전지의 충전 방식과는 다르다. 리튬이온 축전지의 충전 방식은 니카드 축전지나. 니켈수소 축전지를 충전하기 위해서는 기본적으로 정전류 및 정전압 충전 방식이 필요하다. 보다 구체적으로 말하자면, 리튬이온 축전지의 경우 초기에는 정전류로써 축전지를 충전하다 축전지 전압이 일정 이상 되면 그때부터는 정전압으로 충전을 하게 된다. 만일 리튬이온 축전지의 전압이 일정 전압 이상 증가하게되면 축전지의 폭발로까지 이어지는 위험한 상황을 초래할 수도 있게 됨으로써 일정 전압을 유지하도록 제어하는 것이 꼭 필요하다. In the case of portable products such as notebook computers (PCs), how long they can be used continuously has become an important factor in evaluating their performance. Therefore, a lot of developments and investments are being made to improve the performance of the battery as well as the performance of the product, and portable products using the battery such as lithium ions that can store more energy even with the same weight of electricity are mainly focused on expensive products. It is gradually increasing. Compared to conventional Nicad batteries or NiMH batteries, lithium ion batteries have more energy density at the same weight. The charging method of such a lithium ion battery is different from that of a nickel-card battery or a nickel-hydrogen battery. The charging method of lithium ion battery is Ni-cad battery. In order to charge nickel-metal hydride batteries, constant current and constant voltage charging methods are basically required. More specifically, in the case of a lithium ion battery, the battery is initially charged with a constant current, and when the battery voltage is above a certain level, the battery is charged with a constant voltage thereafter. If the voltage of the lithium ion battery increases above a certain voltage, it is necessary to control to maintain a constant voltage, which may cause a dangerous situation leading to the explosion of the battery.

이러한 리튬이온 축전지를 리튬이온 축전지의 전압이 최대 전압에 도달할 때까지 계속해서 정전류로 충전하다가 리튬이온 축전지의 전압이 최대 전압으로 되는 순간부터 그 전압을 일정하게 유지하는 정전압 모드로만 제어하는 경우 리튬이온 축전지가 연결된 출력단의 최대 출력 전력은 상대적으로 크게된다. 만약 상기와 같은 정전류와 정전압 방식으로만 리튬이온 축전지를 충전해서 최대 출력 전력이 커지게 되면 상기 리튬이온 축전지를 사용하는 시스템 측면에서는 열문제 및 사이즈의 증가 등의 어려움이 따르는 등 문제점이 많이 발생한다. 통상의 충전 아답터류의 제품이 보다 소형화되고 또 밀폐된 공간을 가지고 있을 때 열특성에 의한 신뢰성 저하 및 시스템 사이즈의 증가와 같은 사항은 무척이나 중요한 문제로 대두될 것이다. 리튬이온 축전지의 최대 전압은 축전지 셀이 몇 개로 직렬 연결되어 있느냐에 따라 축전지 제조 업체에서 정의하는 정격 전압으로 통상 일정한 전압으로 결정된다. 따라서 최대 출력 전력을 낮추기 위해서는 정전류 모드에서 정전류값을 낮춤으로써 출력 전력을 줄일 수 있게되는데 이러한 방법은 축전지의 충전 시간이 길어지는 원인이 된다. 따라서, 소형의 밀폐된 리튬이온 충전 아답터와 같은 제품의 경우 온도 신뢰성을 만족하며 축전지의 충전 시간을 단축하기 위한 방법으로 리튬이온 전지의 최대 전압보다 낮은 미리 설정된 전압까지는 큰 정전류로 충전하고 앞서 설정된 전압부터 리튬이온 축전지의 최대 전압까지는 일정한 전력을 유지하는 정전력 모드로 충전하도록 회로를 구현함으로써 보다 빠른 충전과 아울러 열적인 안정성을 구현할 수 있게 된다. When the lithium ion battery is continuously charged with a constant current until the voltage of the lithium ion battery reaches the maximum voltage, the lithium ion battery is controlled only in the constant voltage mode in which the voltage is kept constant from the moment when the voltage of the lithium ion battery reaches the maximum voltage. The maximum output power of the output stage to which the ion storage battery is connected becomes relatively large. If the maximum output power is increased by charging the lithium ion battery only by the constant current and the constant voltage method as described above, there are many problems such as difficulty in thermal problems and increase in size in terms of the system using the lithium ion battery. . When the products of the conventional charging adapters are more compact and have a confined space, problems such as a decrease in reliability due to thermal characteristics and an increase in system size will be very important problems. The maximum voltage of a Li-ion battery is a rated voltage defined by the battery manufacturer, which is determined by a constant voltage, depending on how many battery cells are connected in series. Therefore, in order to lower the maximum output power, it is possible to reduce the output power by lowering the constant current value in the constant current mode, which causes a longer charging time of the battery. Therefore, in the case of a product such as a small sealed lithium-ion charging adapter, it is charged with a large constant current up to a predetermined voltage lower than the maximum voltage of the lithium-ion battery in order to satisfy the temperature reliability and to shorten the charging time of the battery. To the maximum voltage of the lithium-ion battery by implementing a circuit to charge in a constant power mode that maintains a constant power it is possible to achieve faster charging and thermal stability.

본 발명이 이루고하는 기술적 과제는 소정의 출력 전압 이상에서는 정전력을 출력하는 축전지 충전 회로를 제공하는데 있다. An object of the present invention is to provide a battery charging circuit that outputs a constant power above a predetermined output voltage.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은,The present invention to achieve the above technical problem,

상용 교류 전압을 입력하는 1차측 회로, 상기 1차측 회로의 출력을 강압시키는 변압기, 및 상기 변압기로부터 출력되는 전압을 정류하여 직류 레벨의 출력 전압을 출력하는 2차측 회로를 구비하고, 상기 2차측 회로에 축전지를 연결하여 상기 축전지를 충전할 때, 상기 축전지의 전압이 제1 전압보다 낮으면 상기 2차측 회로는 제2 정전류를 출력하고, 상기 축전지의 전압이 상기 제1 전압보다 높아지면 상기 2차측 회로는 상기 제2 정전류보다 점점 더 적은 전류를 출력하다가 상기 축전지의 전압이 점점 높아져서 제2 전압에 도달하면 상기 2차측 회로는 상기 제2 정전류보다 적은 제1 정전류를 출력하는 것을 특징으로 하는 축전지 충전 회로를 제공한다.A secondary side circuit for inputting a commercial AC voltage, a transformer for stepping down the output of the primary side circuit, and a secondary side circuit for rectifying the voltage output from the transformer to output a DC level output voltage; When the battery is charged by connecting a battery to the battery, the secondary circuit outputs a second constant current when the voltage of the battery is lower than the first voltage, and when the voltage of the battery is higher than the first voltage, the secondary side. The circuit outputs less current than the second constant current, and when the voltage of the battery increases and reaches the second voltage, the secondary circuit outputs a first constant current less than the second constant current. Provide a circuit.

바람직하기는, 상기 2차측 회로는 상기 변압기의 2차측에 연결되는 일단이 연결되고 타단으로부터 상기 2차측 회로의 출력 전압이 발생하는 감지 저항, 상기 감지 저항에 발생하는 전압을 감지하여 증폭하는 제1 연산 증폭기, 상기 제1 연산 증폭기의 출력단에 베이스가 연결되며 상기 출력 전압이 상기 감지 저항의 일단에 인가되는 전압보다 높으면 턴온(turn-on)되는 제1 트랜지스터, 상기 감지 저항의 타단에 연결된 제너 다이오드(Zener Diode), 상기 제너 다이오드가 턴온(turn-on)되면 비활성화되고 상기 제너 다이오드가 턴오프(turn-off)되면 활성화되는 제2 연산 증폭기, 상기 제2 연산 증폭기의 출력단에 베이스가 연결되며 상기 출력 전압이 소정 레벨이 되면 턴온되어 상기 감지 저항의 타단에 발생하는 전류를 흘려주는 제2 트랜지스터, 상기 제1 및 제2 트랜지스터들의 출력단들과 접지 사이에 연결된 제어 저항, 상기 감지 저항의 타단에 직렬 연결된 제1 및 제2 저항들, 상기 제어 저항에 발생하는 전압과 기준 전압을 비교하는 제1 비교기, 및 상기 제1 및 제2 저항 사이에 발생하는 전압과 상기 기준 전압을 비교하는 제2 비교기를 구비하고, 상기 제1 및 제2 트랜지스터들은 모두 PNP 트랜지스터이다. Preferably, the secondary circuit has one end connected to the secondary side of the transformer and a sensing resistor for generating an output voltage of the secondary circuit from the other end and a first voltage for sensing and amplifying a voltage generated in the sensing resistor. A first transistor connected to a base of an operational amplifier and an output terminal of the first operational amplifier, the first transistor being turned on when the output voltage is higher than a voltage applied to one end of the sense resistor, and a Zener diode connected to the other end of the sense resistor (Zener Diode), a second operational amplifier which is deactivated when the zener diode is turned on and is activated when the zener diode is turned off, a base is connected to an output terminal of the second operational amplifier, A second transistor, the first and second transistors that turn on when the output voltage reaches a predetermined level and flow current generated at the other end of the sensing resistor; A control resistor connected between the output terminals of the resistors and ground, first and second resistors connected in series to the other end of the sense resistor, a first comparator comparing the voltage generated by the control resistor with a reference voltage, and the first and second resistors. And a second comparator for comparing the voltage generated between the second resistor and the reference voltage, wherein the first and second transistors are both PNP transistors.

바람직하기는 또한, 상기 2차측 회로는 상기 변압기의 2차측에 연결되는 일단이 연결되고 타단으로부터 상기 2차측 회로의 출력 전압이 발생하는 감지 저항, 상기 감지 저항에 발생하는 전압을 감지하여 증폭하는 연산 증폭기, 상기 제1 연산 증폭기의 출력단에 베이스가 연결되며 상기 출력 전압이 상기 감지 저항의 일단에 인가되는 전압보다 높으면 턴온되는 제1 트랜지스터, 상기 감지 저항의 타단에 연결된 전류 미러(Mirror), 상기 전류 미러의 출력단에 연결된 제너 다이오드, 상기 전류 미러의 출력단과 상기 제1 트랜지스터의 출력단들이 연결된 접속점과 접지 사이에 연결된 제어 저항, 상기 감지 저항의 타단에 직렬 연결된 제1 및 제2 저항들, 상기 제어 저항에 발생하는 전압과 기준 전압을 비교하는 제1 비교기, 및 상기 제1 및 제2 저항 사이에 발생하는 전압과 상기 기준 전압을 비교하는 제2 비교기를 구비한다. Preferably, the secondary circuit includes a sensing resistor for generating an output voltage of the secondary circuit from one end connected to the secondary side of the transformer, and sensing and amplifying a voltage generated at the sensing resistor. An amplifier, a first transistor connected to a base of an output terminal of the first operational amplifier and turned on when the output voltage is higher than a voltage applied to one end of the sense resistor, a current mirror connected to the other end of the sense resistor, and the current Zener diode connected to the output terminal of the mirror, a control resistor connected between the connection point and the ground connected to the output terminal of the current mirror and the output terminal of the first transistor, the first and second resistors connected in series to the other end of the sense resistor, the control resistor A first comparator for comparing the reference voltage and the voltage generated in the circuit, and a foot between the first and second resistors. And voltage and a second comparator for comparing the reference voltage.

바람직하기는 또한, 상기 전류 미러는 상기 감지 저항의 타단과 상기 제1 트랜지스터의 출력단 사이에 연결된 제2 트랜지스터, 및 상기 감지 저항의 타단과 상기 제너 다이오드 사이에 연결되며 상기 제2 트랜지스터의 베이스에 베이스가 연결된 제3 트랜지스터를 구비하고, 상기 제2 및 제3 트랜지스터들은 모두 PNP 트랜지스터들이다. Preferably, the current mirror is a second transistor connected between the other end of the sense resistor and the output end of the first transistor, and the other end of the sense resistor and the zener diode and is based on the base of the second transistor. Has a third transistor to which the second and third transistors are both PNP transistors.

상기 본 발명의 축전지 충전 회로에 의하여 축전지의 충전 시간이 빨라지며, 열적으로 안정된다. By the battery charging circuit of the present invention, the charging time of the battery becomes faster and is thermally stable.

본 발명과 본 발명의 동작상의 잇점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 축전지 충전 회로의 회로도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 축전지 충전 회로는 1차측 회로(111), 변압기(115) 및 2차측 회로를 구비한다. 2차측 회로는 정류 회로(121), 감지 저항(Rsense1), 저항들(R4∼R12), 캐패시터들(C11∼C15), 제너 다이오드(ZD1), PNP 트랜지스터들(Q1,Q2), 연산 증폭기들(151,152) 및 비교기들(161,162)을 구비한다. 1차측 회로(11)로 입력되는 상용 교류 전압, 예컨대 110볼트 또는 220볼트의 교류 전압은 변압기(115)를 통해 강압되고, 강압된 전압은 정류 회로(121)를 통해 직류 전압으로 변환된다. 2차측 회로로부터 출력되는 출력 전압(Vo1)은 축전지(125), 예컨대 리튬이온 축전지로 공급된다. 2차측 회로는 2차측 회로가 정전류 모드로 동작할 경우에는 일정한 전류를 축전지(125)에 공급하고, 2차측 회로가 정전압 모드로 동작할 경우에는 일정한 전압을 축전지(125)에 공급하며, 2차측 회로가 정전력 모드로 동작할 경우에는 일정한 전력을 축전지(125)에 공급한다.1 is a circuit diagram of a battery charging circuit according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the battery charging circuit according to the first embodiment of the present invention includes a primary side circuit 111, a transformer 115, and a secondary side circuit. The secondary circuit includes the rectifier circuit 121, the sense resistor R sense1 , the resistors R4 to R12 , the capacitors C11 to C15, the zener diode ZD1, the PNP transistors Q1 and Q2, and an operational amplifier. 151, 152 and comparators 161, 162. A commercial AC voltage input to the primary side circuit 11, for example 110 volts or 220 volts, is stepped down through the transformer 115, and the stepped down voltage is converted into a DC voltage through the rectifier circuit 121. The output voltage Vo1 output from the secondary side circuit is supplied to the storage battery 125, for example, a lithium ion storage battery. The secondary circuit supplies a constant current to the storage battery 125 when the secondary circuit operates in the constant current mode, and supplies a constant voltage to the storage battery 125 when the secondary circuit operates in the constant voltage mode. When the circuit operates in the constant power mode, constant power is supplied to the storage battery 125.

저항(R6)과 PNP 트랜지스터(Q2)를 흐르는 전류는 다음과 같다. The current flowing through the resistor R6 and the PNP transistor Q2 is as follows.

IR6 = (Vo1-VZD1)/R6I R6 = (Vo1-V ZD1 ) / R6

IQ2 = IR6×((β-1)/β)I Q2 = I R6 × ((β-1) / β)

여기서, β= Ie/Ib이며, 이 때 β≫1이다. 따라서,Here, β = Ie / I b , which is β >> 1. therefore,

IQ2 ≒ IR6 I Q2 ≒ I R6

로 등가화된다. 그리고 IQ1 = IR4이다. 그리고, 저항(R10)에 발생하는 전압(VR10)은 다음과 같다.Is equivalent to And I Q1 = I R4 . The voltage V R10 generated in the resistor R10 is as follows.

VR10 = (IQ1+IQ2)×R10V R10 = (I Q1 + I Q2 ) × R10

도 1에 도시된 축전지 충전 회로의 출력 특성은 도 2에 도시된 바와 같다. 즉, 축전지(125)의 전압이 제1 전압(V1)보다 낮을 때는 제2 전류(A2)와 같이 많은 전류가 축전지 충전 회로로부터 축전지(125)로 공급되고, 축전지(125)의 전압이 제2 전압(V2)으로 높아질 때는 제1 전류(A1)처럼 낮은 전류가 축전지 충전 회로로부터 축전지(125)로 공급되며, 축전지(125)의 전압이 제1 전압(V1)보다 높고 제2 전압(V2)보다 낮을 때는 제1 전류(A1)보다 많고 제2 전류(A2)보다는 적은 전류가 축전지 충전 회로로부터 축전지(125)로 공급된다. The output characteristics of the battery charging circuit shown in FIG. 1 are as shown in FIG. 2. That is, when the voltage of the battery 125 is lower than the first voltage V1, much current is supplied from the battery charging circuit to the battery 125, such as the second current A2, and the voltage of the battery 125 is second. When the voltage is increased to V2, a current as low as the first current A1 is supplied from the battery charging circuit to the battery 125, and the voltage of the battery 125 is higher than the first voltage V1 and the second voltage V2. When lower, more current than the first current A1 and less than the second current A2 is supplied from the battery charging circuit to the storage battery 125.

이와 같이, 축전지 충전 회로로부터 축전지(125)로 공급되는 정전류가 축전지(125)의 충전 전압의 크기에 따라 탄력적으로 조정되므로써 축전지(125)의 충전 속도가 빨라질 뿐만 아니라 축전지는 열적으로도 안정된다. As described above, since the constant current supplied from the battery charging circuit to the battery 125 is elastically adjusted according to the size of the charging voltage of the battery 125, not only the charging speed of the battery 125 is fast but also the battery is thermally stable.

도 3은 상기 도 1에 도시된 축전지 충전 회로가 정전류 모드로 동작할 때의 2차측 회로의 등가회로도이다. 도 1에 도시된 회로가 도 3에 도시된 등가회로로 나타나게 되는 이유를 설명하기로 한다. 축전지(125)의 전압이 제너 다이오드(ZD1)의 제어 전압(VZD1)보다 낮을 경우, 도 1에 도시된 축전지 충전 회로는 도 3에 도시된 바와 같은 정전류 모드로 동작하게 된다. 축전지(125)의 전압이 제너 다이오드(ZD1)의 제너 전압보다 낮으면 제너 다이오드(ZD1)는 오픈(OPEN)이 된다. 그러면, 트랜지스터(도 1의 Q2)의 콜렉터 전류(iQ2)는 영(0)이 된다. 또한 비교기(154)의 반전 입력단(-)의 전압(VR12)이 비반전 입력단(+)의 전압(Vref)보다 낮기 때문에 비교기(154)의 내부에 있는 트랜지스터(도시안됨)는 오픈 상태가 된다. 결국 출력 전압(Vo1) 전압이 제너 다이오드(ZD1)의 제너 전압(VZD1)보다 낮을 때는 도 6과 같이 등가화된다. 도 6의 정전류 모드로 동작할 때 축전지(125)로 공급되는 정전류(Io1)는 다음과 같이 결정된다.FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a secondary circuit when the battery charging circuit shown in FIG. 1 operates in the constant current mode. The reason why the circuit shown in FIG. 1 is represented by the equivalent circuit shown in FIG. 3 will be described. When the voltage of the battery 125 is lower than the control voltage V ZD1 of the zener diode ZD1, the battery charging circuit illustrated in FIG. 1 operates in the constant current mode as shown in FIG. 3. When the voltage of the storage battery 125 is lower than the zener voltage of the zener diode ZD1, the zener diode ZD1 is open. Then, the collector current i Q2 of the transistor (Q2 in FIG. 1) becomes zero (0). In addition, since the voltage V R12 of the inverting input terminal (-) of the comparator 154 is lower than the voltage Vref of the non-inverting input terminal (+), the transistor (not shown) inside the comparator 154 is opened. . As a result, when the output voltage Vo1 is lower than the zener voltage V ZD1 of the zener diode ZD1, the voltage is equalized as shown in FIG. 6. When operating in the constant current mode of FIG. 6, the constant current Io1 supplied to the storage battery 125 is determined as follows.

비교기(153)의 출력은 캐패시터(C12)에 의해 반전 입력단(-)으로 피드백되기 때문에 비교기(153)의 반전 입력단(-)의 전압은 비교기(153)의 비반전단(+)으로 입력되는 기준 전압(Vref)과 같은 전압이 되도록 포토 커플러(Photo Coupler)(131)를 통해 변압기(115)의 1차측 회로(111)를 제어하게된다. 따라서, 정상 상태에서는 저항(R10) 양단에 발생하는 전압(VR10)은 기준 전압(Vref)과 같게 된다. 이를 상기 수학식 4에 대입하여 전개하면,Since the output of the comparator 153 is fed back to the inverting input terminal (-) by the capacitor C12, the voltage of the inverting input terminal (-) of the comparator 153 is a reference voltage input to the non-inverting terminal (+) of the comparator 153. The primary circuit 111 of the transformer 115 is controlled through the photo coupler 131 so as to have a voltage equal to (Vref). Therefore, in the normal state, the voltage V R10 generated across the resistor R10 is equal to the reference voltage Vref. Substituting this in Equation 4 expands,

Vref = IQ1×R10 = IR4×R10, VR4 = IR4×R4 = (Vref×R4)/R10Vref = I Q1 × R10 = I R4 × R10, V R4 = I R4 × R4 = (Vref × R4) / R10

또한, 정상 상태에서 연산 증폭기(151)의 반전 입력단(-)과 비반전 입력단(+)의 전압은 동일하다. 이 때, 연산 증폭기(151)의 입력 바이어스 전류를 영(0)이라하면 저항(R4)의 양단 전압(VR4)은 다음 수학식 6과 같다.In addition, in the steady state, the voltages of the inverting input terminal (-) and the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 151 are the same. At this time, if the input bias current of the operational amplifier 151 is zero, the voltage V R4 at both ends of the resistor R4 is expressed by Equation 6 below.

VR4 = Vsense1+VR5 V R4 = V sense1 + V R5

여기서, 감지 전압(Vsense1)은 감지 저항(Rsense1) 양단에 발생하는 전압이고, 전압(VR5)은 저항(R5) 양단에 발생하는 전압이다. 만일, 연산 증폭기(151)의 입력 바이어스 전류를 영이라 하면,Here, the sense voltage V sense1 is the sense resistor R sense1 . The voltage is generated across both ends, and the voltage V R5 is a voltage generated across the resistor R5. If the input bias current of the operational amplifier 151 is zero,

VR4= Vsense1 = Io1×Rsense1 V R4 = V sense1 = Io1 × R sense1

따라서, 출력 전류(Io1)는Therefore, the output current Io1 is

Io1 = VR4/Rsense1 = (Vref×R4)/(R10×Rsense1)Io1 = V R4 / R sense1 = (Vref × R4) / (R10 × R sense1 )

로 된다. It becomes

도 4는 상기 도 1에 도시된 축전지 충전 회로가 정전압 모드로 동작할 때의 2차측 회로의 등가회로도이다. 도 1에 도시된 회로가 도 4에 도시된 등가회로로 나타나게 되는 이유를 설명하기로 한다. 축전지(125)의 전압이 제2 전압(도 2에 도시된 V2)에 도달하게 되면 도 1에 도시된 축전지 충전 회로는 도 4에 도시된 바와 같은 정전압 모드로 동작하게 된다. FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a secondary circuit when the battery charging circuit shown in FIG. 1 operates in the constant voltage mode. The reason why the circuit shown in FIG. 1 is represented by the equivalent circuit shown in FIG. 4 will be described. When the voltage of the battery 125 reaches the second voltage (V2 shown in FIG. 2), the battery charging circuit shown in FIG. 1 operates in the constant voltage mode as shown in FIG. 4.

축전지(125)가 충전되면서 축전지(125)의 전압이 점차 증가해 제2 전압(V2)에 도달하게되면 그때까지 오픈 콜렉터 상태로 남아 있던 비교기(162)가 정상 동작을 하게 되면서 비교기(161)의 내부 출력 트랜지스터(도시안됨)는 오픈이 된다. 비교기(161)의 출력단이 오픈 콜렉터 상태가 되면 연산 증폭기(151)와 연산 증폭기(152)의 동작은 제어에 아무런 영향을 미치지 않음을 쉽게 알 수 있다. 따라서, 도 1에 도시된 축전지 충전 회로는 도 4에 도시된 바와 같이 정전압 모드로 동작하게 된다. 도 1에 도시된 축전지 충전 회로가 정전압 모드로 되면 비교기(162)의 반전 입력단(-)의 전압은 기준 전압(Vref)을 유지하게끔 포토 커플러(opt1)를 통해 변압기(115)의 1차측 회로를 제어한다. 따라서, 출력 전압(Vo1)은 다음 수학식 9와 같은 일정한 정전압으로 유지된다. When the battery 125 is charged and the voltage of the battery 125 gradually increases to reach the second voltage V2, the comparator 162 remaining in the open collector state until then becomes normal operation, and thus the The internal output transistor (not shown) is open. When the output terminal of the comparator 161 is in the open collector state, it can be easily seen that the operation of the operational amplifier 151 and the operational amplifier 152 has no influence on the control. Thus, the battery charging circuit shown in FIG. 1 operates in the constant voltage mode as shown in FIG. 4. When the battery charging circuit shown in FIG. 1 is in the constant voltage mode, the voltage at the inverting input terminal (-) of the comparator 162 maintains the primary circuit of the transformer 115 through the photo coupler opt1 to maintain the reference voltage Vref. To control. Therefore, the output voltage Vo1 is maintained at a constant constant voltage as shown in Equation 9 below.

Vo1 = {Vref×(R11+R12)}/R12Vo1 = {Vref × (R11 + R12)} / R12

도 5는 상기 도 1에 도시된 축전지 충전 회로가 정전력 모드로 동작할 때의 2차측 회로의 등가회로도이다. 축전지(125)의 전압이 제1 전압(도 2에 도시된 V1)보다 높고 제2 전압(도 2에 도시된 V2)보다 낮으면 도 1에 도시된 축전지 충전 회로는 도 5에 도시된 바와 같은 정전력 모드로 동작하게 된다. 도 5에 도시된 회로의 동작을 설명하기로 한다. FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of a secondary circuit when the battery charging circuit shown in FIG. 1 operates in the constant power mode. If the voltage of the battery 125 is higher than the first voltage (V1 shown in FIG. 2) and lower than the second voltage (V2 shown in FIG. 2), the battery charging circuit shown in FIG. It will operate in constant power mode. The operation of the circuit shown in FIG. 5 will be described.

축전지(125) 전압이 제너 전압(VZD1)보다 증가하기 시작하면 저항(R7) 양단의 전압(VR7)도 증가하게 되며 이는 수학식 10과 같다.When the voltage of the storage battery 125 starts to increase than the zener voltage V ZD1 , the voltage V R7 across the resistor R7 also increases, which is expressed by Equation 10.

VR7 = Vo1 - VZD1 V R7 = Vo1-V ZD1

이 때 션트 레귤레이터(Shunt Regulator)로 동작하는 비교기(162)의 비반전 입력단(+)의 전압과 반전 입력단(-)의 전압은 동일하기 때문에 결국 저항(R7) 양단에 걸리는 전압(VR7)과 저항(R6) 양단에 걸리는 전압(VR6)은 동일하다. 따라서, 저항(R6)을 통해 흐르는 전류(IR6)는 다음 수학식 11로 정의되며 축전지(125) 전압(Vo1)이 제너 전압(VZD1)보다 커질수록 점점 더 큰 값으로 증가하게 된다.At this time, since the voltage of the non-inverting input terminal (+) of the comparator 162 operating as a shunt regulator and the voltage of the inverting input terminal (-) are the same, the voltage across the resistor (R7) (V R7 ) The voltage V R6 across the resistor R6 is the same. Therefore, the current I R6 flowing through the resistor R6 is defined by the following Equation 11 and increases to a larger value as the battery 125 voltage Vo1 becomes larger than the zener voltage V ZD1 .

IR6 = (Vo1-VZD1)/R6 = IQ2 I R6 = (Vo1-V ZD1 ) / R6 = I Q2

도 5에서 알 수 있듯이 축전지(125) 전압이 점차 증가해 제너 전압(VZD1)보다 커지게 되면 트랜지스터(Q2)의 콜렉터 전류(IQ2)는 점차 증가함에 반해 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전류(IQ1)는 점차 감소함을 알 수 있다 이는 저항(R10)을 통해 흐르는 전류(IR10)는 일정한 값을 가지기 때문이다. 즉 저항(R10)을 통해 흐르는 전류(IR10)는 일정한 상수이므로 트랜지스터(Q2)의 콜렉터 전류(IQ2)가 증가한 만큼 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전류(IQ1)는 감소하게 된다. 트랜지스터(Q2)의 콜렉터 전류(IQ2)의 증가량만큼 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전류(IO1)의 감소는 결과적으로 저항(R4) 양단의 전압 강하를 만들게 된다. 이 때 저항(R4) 양단의 전압과 감지 저항(Rsense1)의 양단 전압은 동일하므로 축전지(125)로 공급되는 출력 전류(Io1) 또한 선형적인 감소가 이루어지도록 한다. 도 5에서 저항(R6)값의 변화에 따라 출력 전압(Vo1)의 증가에 따른 출력 전류(Io)의 감소 기울기가 달라짐을 알 수 있다. 따라서, 축전지(125) 전압이 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2) 구간에서 정전력 모드로 동작하기 위해서는 조건(V2×A1=V1×A2)을 만족하는 저항(R6)값을 선정해야 한다.As can be seen in FIG. 5, when the voltage of the battery 125 gradually increases and becomes larger than the zener voltage V ZD1 , the collector current I Q2 of the transistor Q2 gradually increases, whereas the collector current I of the transistor Q1 is increased. It can be seen that Q1 ) gradually decreases because the current I R10 flowing through the resistor R10 has a constant value. That is, since the current I R10 flowing through the resistor R10 is a constant constant, the collector current I Q1 of the transistor Q1 decreases as the collector current I Q2 of the transistor Q2 increases. The decrease in the collector current I O1 of the transistor Q1 by the increase amount of the collector current I Q2 of the transistor Q2 results in a voltage drop across the resistor R4. At this time, since the voltage across the resistor R4 and the voltage across the sense resistor R sense1 are the same, the output current Io1 supplied to the battery 125 is also linearly reduced. In FIG. 5, it can be seen that the decreasing slope of the output current Io according to the increase of the output voltage Vo1 varies according to the change of the resistance R6 value. Therefore, in order for the voltage of the battery 125 to operate in the constant power mode in the interval between the first voltage V1 and the second voltage V2, a value of the resistor R6 satisfying the condition (V2 × A1 = V1 × A2) is selected. Should be.

IQ1 = IR10-IQ2, IR10 = VR10/R10, IQ2 = (Vo1-VZD1)/R6I Q1 = I R10 -I Q2 , I R10 = V R10 / R10, I Q2 = (Vo1-V ZD1 ) / R6

IQ1 = (VR10/R10) - (Vo1-VZD1)/R6I Q1 = (V R10 / R10)-(Vo1-V ZD1 ) / R6

또한, Io1 = VR4/Rsense, VR4 = IQ1 × R4 = {(VR10/R10)-(Vo1-VZD1)/R6}×R4 이므로, 출력 전류(Io1)는In addition, since Io1 = V R4 / R sense , V R4 = I Q1 × R4 = {(V R10 / R10)-(Vo1-V ZD1 ) / R6} × R4, the output current Io1 is

Io1 = [{(VR10/R10) - (Vo1-VZD1)/R6}×R4]/Rsense1 Io1 = [{(V R10 / R10)-(Vo1-V ZD1 ) / R6} × R4] / R sense1

= [{(Vref/R10) - (Vo1-VZD1)/R6}×R4]/Rsense1 = [{(Vref / R10)-(Vo1-V ZD1) / R6} × R4] / R sense1

로 된다. It becomes

상기 수학식 14에서 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2) 구간에서 정전력 모드로 동작하기 위한 저항(R6)값은 출력 전류(Io1)에 제1 전류(도 2의 A1)를 대입하고, 출력 전압(Vo1)에 제2 전압(V2)을 대입함으로써 구해진다. 이 때, 선행되어야할 점은 우선 기준 전압(Vref), 저항(R10) 및 감지 저항(Rsense1)은 임의로 지정된 상태에서 저항(R4)값이 정의되어야 하는데, 이는 수학식 8에서 출력 전류(Io1)에 제2 전류(도 2의 A2)를 대입함으로써 구할 수 있다.In Equation 14, the value of the resistor R6 for operating in the constant power mode between the first voltage V1 and the second voltage V2 is substituted with the first current A1 of FIG. 2 in the output current Io1. It is obtained by substituting the second voltage V2 for the output voltage Vo1. At this time, it should be preceded by first defining the value of the resistor R4 in a state in which the reference voltage Vref, the resistor R10 and the sense resistor R sense1 are arbitrarily designated, which is expressed in Equation 8 by the output current Io1. Can be obtained by substituting a second current (A2 in FIG.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 축전지 충전 회로의 회로도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 축전지 충전 회로는 1차측 회로(611), 변압기(615) 및 2차측 회로를 구비한다. 2차측 회로는 정류 회로(621), 감지 저항(Rsense2), 저항들(R14∼R22), 캐패시터들(C21∼C25), 제너 다이오드(ZD2), PNP 트랜지스터들(Q11,Q12,Q13), 연산 증폭기(651) 및 비교기들(661,662)을 구비한다. 캐패시터(C21)의 양단에 축전지(625), 예컨대 리튬이온 축전지가 연결되어 충전된다.6 is a circuit diagram of a battery charging circuit according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the battery charging circuit according to the second embodiment of the present invention includes a primary side circuit 611, a transformer 615, and a secondary side circuit. The secondary circuit includes the rectifier circuit 621, the sense resistor R sense2 , the resistors R14 to R22, the capacitors C21 to C25, the zener diode ZD2, the PNP transistors Q11, Q12 and Q13, An operational amplifier 651 and comparators 661 and 662. A battery 625, for example, a lithium ion battery, is connected and charged at both ends of the capacitor C21.

1차측 회로(611)로 입력되는 상용 교류 전압, 예컨대 110볼트 또는 220볼트의 교류 전압은 변압기(615)를 통해 강압되고, 강압된 전압은 정류 회로(621)를 통해 직류 전압으로 변환된다. 2차측 회로로부터 출력되는 출력 전압(Vo2)은 축전지(625), 예컨대 리튬이온 축전지로 공급된다. 2차측 회로는 2차측 회로가 정전류 모드로 동작할 경우에는 일정한 전류를 축전지(625)에 공급하고, 2차측 회로가 정전압 모드로 동작할 경우에는 일정한 전압을 축전지(625)에 공급하며, 2차측 회로가 정전력 모드로 동작할 경우에는 일정한 전력을 축전지(625)에 공급한다. A commercial AC voltage input to the primary side circuit 611, for example 110 volts or 220 volts, is stepped down through the transformer 615, and the stepped down voltage is converted into a direct current voltage through the rectifier circuit 621. The output voltage Vo2 output from the secondary side circuit is supplied to a storage battery 625, for example, a lithium ion storage battery. The secondary circuit supplies a constant current to the storage battery 625 when the secondary circuit operates in the constant current mode, and supplies a constant voltage to the storage battery 625 when the secondary circuit operates in the constant voltage mode. When the circuit operates in the constant power mode, constant power is supplied to the storage battery 625.

트랜지스터들(Q11,Q12,Q13)의 콜렉터 전류들(IQ11,IQ12,IQ13)과 저항(R20) 양단에 발생하는 전압(VR20)은 다음과 같다.The collector currents I Q11 , I Q12 and I Q13 of the transistors Q11, Q12 and Q13 and the voltage V R20 generated across the resistor R20 are as follows.

IQ13 ≒ (Vo2-VZD2-0.6)/R16I Q13 ≒ (Vo2-V ZD2 -0.6) / R16

IQ12 = IQ13 I Q12 = I Q13

IQ11 ≒ IR14 = (Io2×Rsense2)/R14I Q11 ≒ I R14 = (Io2 × R sense2 ) / R14

VR20 = (IQ11+IQ12)×R20V R20 = (I Q11 + I Q12 ) × R20

여기서, 연산 증폭기(651)의 입력 바이어스 전류 및 PNP 트랜지스터들(Q11,Q12,Q13)의 베이스 전류는 무시할만큼 작다고 가정하였다. Here, it is assumed that the input bias current of the operational amplifier 651 and the base current of the PNP transistors Q11, Q12, and Q13 are negligibly small.

도 6에 도시된 축전지 충전 회로의 출력 특성은 도 7에 도시된 바와 같다. 즉, 축전지(625)의 전압이 제1 전압(V3)보다 낮을 때는 제2 전류(A4)와 같이 많은 전류가 축전지 충전 회로로부터 축전지(625)로 공급되고, 축전지(625)의 전압이 제2 전압(V4)으로 높아질 때는 제1 전류(A3)처럼 낮은 전류가 축전지 충전 회로로부터 축전지(625)로 공급되며, 축전지(625)의 전압이 제1 전압(V3)보다 높고 제2 전압(V4)보다 낮을 때는 제1 전류(A3)보다 많고 제2 전류(A4)보다는 적은 전류가 축전지 충전 회로로부터 축전지(625)로 공급된다. Output characteristics of the battery charging circuit shown in FIG. 6 are as shown in FIG. 7. That is, when the voltage of the battery 625 is lower than the first voltage V3, a large amount of current is supplied from the battery charging circuit to the battery 625, such as the second current A4, and the voltage of the battery 625 is second. When the voltage is increased to V4, a current as low as the first current A3 is supplied from the battery charging circuit to the battery 625, and the voltage of the battery 625 is higher than the first voltage V3 and the second voltage V4. When lower, more current than the first current A3 and less than the second current A4 is supplied from the battery charging circuit to the storage battery 625.

이와 같이, 축전지 충전 회로로부터 축전지(625)로 공급되는 정전류가 축전지(625)의 충전 전압의 크기에 따라 탄력적으로 조정되므로써 축전지(625)의 충전 속도가 빨라질 뿐만 아니라 축전지는 열적으로도 안정된다. As described above, since the constant current supplied from the battery charging circuit to the battery 625 is elastically adjusted according to the size of the charging voltage of the battery 625, not only the charging speed of the battery 625 is increased but also the battery is thermally stable.

도 8과 도 9는 상기 도 6에 도시된 축전지 충전 회로가 각각 정전류 모드와 정전압 모드로 동작할 때의 2차측 회로의 등가회로도들이다. 도 8과 도 9에 도시된 회로는 각각 도 3과 도 4에 도시된 회로와 그 구성 및 동작이 동일하므로 중복 설명을 생략하기로 한다. 8 and 9 are equivalent circuit diagrams of a secondary circuit when the battery charging circuit illustrated in FIG. 6 operates in the constant current mode and the constant voltage mode, respectively. Since the circuits shown in FIGS. 8 and 9 have the same configuration and operation as the circuits shown in FIGS. 3 and 4, respectively, redundant description will be omitted.

도 10은 상기 도 6에 도시된 축전지 충전 회로가 정전력 모드로 동작할 때의 2차측 회로의 등가회로도이다. 축전지(625)의 전압이 제1 전압(도 7에 도시된 V3)보다 높고 제2 전압(도 6에 도시된 V4)보다 낮으면 도 6에 도시된 축전지 충전 회로는 도 10에 도시된 바와 같은 정전력 모드로 동작하게 된다. 도 10에 도시된 회로의 동작을 설명하기로 한다. FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of a secondary circuit when the battery charging circuit illustrated in FIG. 6 operates in the constant power mode. If the voltage of the storage battery 625 is higher than the first voltage (V3 shown in FIG. 7) and lower than the second voltage (V4 shown in FIG. 6), the battery charging circuit shown in FIG. 6 may be configured as shown in FIG. 10. It will operate in constant power mode. The operation of the circuit shown in FIG. 10 will be described.

축전지(625) 전압이 소정 전압(0.6+VZD1)보다 커지기 시작하면 제너 다이오드(ZD2)가 턴온되고, 이때부터 저항(R16) 양단의 전압(VR16)도 출력 전압(Vo2)의 증가와 비례하여 증가하게 되며 이를 식으로 표현하면 수학식 19와 같다.When the voltage of the battery 625 starts to be greater than the predetermined voltage (0.6 + V ZD1 ), the zener diode ZD2 is turned on, and from this time, the voltage V R16 across the resistor R16 is also proportional to the increase in the output voltage Vo2. It is increased by the equation (19).

VR16 = Vo2 - (0.6+VZD2) V R16 = Vo2-(0.6 + V ZD2)

이 때, 전류 미러의 특성에 의해 트랜지스터(Q12)의 콜렉터 전류(IQ12)는 트랜지스터(Q13)의 콜렉터 전류(IQ13)와 같은 전류값을 가지게 되며, 아래 수학식 20에 나태낸 바와 같이 출력 전압이 (0.6+VZD2)보다 커질수록 점점 더 큰 값으로 증가하게 된다.At this time, the collector current I Q12 of the transistor Q12 has the same current value as the collector current I Q13 of the transistor Q13 due to the characteristics of the current mirror, and is output as shown in Equation 20 below. As the voltage is greater than (0.6 + V ZD2 ), it will increase to a larger value.

IQ12 = IQ13 = (Vo2-0.6-VZD2)/R16I Q12 = I Q13 = (Vo2-0.6-V ZD2 ) / R16

도 10에서 알 수 있듯이 축전지(625) 전압이 점차 증가해 소정 전압(0.6+VZD2)보다 커지게 되면 트랜지스터(Q12)의 콜렉터 전류(IQ12)는 점차 증가함에 반해 트랜지스터(Q11)의 콜렉터 전류(IQ11)는 점차 감소함을 알 수 있다 이는 저항(R20) 양단 전압은 기준 전압(Vref)과 동일한 전압으로 유지됨에 따라 저항(R20)을 통해 흐르는 전류(IR20)는 일정한 값을 가지기 때문이다. 즉, (IR20=IQ11+IQ12)에서 전류(IR20)가 일정한 상수이므로 전류(IQ12)가 증가한 만큼 전류(IQ11)는 감소하게 된다.As can be seen in FIG. 10, when the voltage of the battery 625 gradually increases and becomes larger than a predetermined voltage (0.6 + V ZD2 ), the collector current I Q12 of the transistor Q12 gradually increases, whereas the collector current of the transistor Q11 is increased. It can be seen that (I Q11 ) gradually decreases because the current I R20 flowing through the resistor R20 has a constant value as the voltage across the resistor R20 is maintained at the same voltage as the reference voltage Vref. to be. That is, since the current I R20 is a constant constant at (I R20 = I Q11 + I Q12 ), the current I Q11 decreases as the current I Q12 increases.

전류(IQ12)의 증가량만큼의 전류(IQ11)의 감소는 결과적으로 저항(R14) 양단의 전압 강하를 만들게 된다. 이 때, 앞에서 언급했듯이 저항(R14) 양단 전압(VR14)과 감지 저항(Rsense2) 양단의 감지 전압(Vsemse2)은 동일하므로 축전지(625)로 공급되는 출력 전류(Io2) 또한 선형적인 감소가 이루어진다. 도 10에서 저항(R16)값의 변화에 따라 출력 전압(Vo2)의 증가에 따른 출력 전류(Io2)의 감소 기울기가 달라짐을 알 수 있다. 따라서, 축전지(625) 전압이 제1 전압(V3)과 제2 전압(V4) 구간에서 정전력 모드로 동작하기 위해서는 조건(V4ㅧA3=V3ㅧA4)을 만족하는 저항(R16)값을 선정해야 한다.Reduction of current I Q11 by the increase amount of current I Q12 results in a voltage drop across resistor R14. In this case, As previously mentioned, the resistance (R14) the voltage across (V R14) and the sense resistor (R sense2) output current (Io2) supplied to the battery 625, the sense voltage (V semse2) at both ends is the same, also linearly decreases Is done. In FIG. 10, it can be seen that the slope of the decrease in the output current Io2 varies with the increase in the output voltage Vo2 according to the change in the value of the resistor R16. Therefore, in order for the voltage of the storage battery 625 to operate in the constant power mode in the period between the first voltage V3 and the second voltage V4, the value of the resistor R16 satisfying the condition (V4 ㅧ A3 = V3 ㅧ A4) is selected. Should be.

여기서, IQ11 = IR20-IQ12, IR20 = VR20/R20, IQ12 = (Vo2-0.6-VZD2)/R16 이다. 따라서,Here, I Q11 = I R20 -I Q12 , I R20 = V R20 / R20, I Q12 = (Vo2-0.6-V ZD2 ) / R16. therefore,

IQ11 = (VR20/R20) - (Vo2-0.6-VZD2)/R16I Q11 = (V R20 / R20)-(Vo2-0.6-V ZD2 ) / R16

또한, Io2 = VR14/Rsense2, VR14 = IQ11 × R14 = {(VR20/R20)-(Vo2-0.6-VZD2)/R16}×R14 이므로, 출력 전류(Io2)는In addition, since Io2 = V R14 / R sense2 , V R14 = I Q11 × R14 = {(V R20 / R20 )-(Vo2-0.6-V ZD2 ) / R16} × R14, the output current Io2 is

Io2 = [{(VR20/R20) - (Vo2-0.6-VZD2)/R16}×R14]/Rsense2 Io2 = [{(V R20 / R20)-(Vo2-0.6-V ZD2 ) / R16} × R14] / R sense2

= [{(Vref/R20) - (Vo2-0.6-VZD2)/R16}×R14]/Rsense2 = [{(Vref / R20)-(Vo2-0.6-V ZD2) / R16} × R14] / R sense2

로 된다. It becomes

상기 수학식 22에서 제1 전압(V3)과 제2 전압(V4) 구간에서 정전력 모드로 동작하기 위한 저항(R16)값은 출력 전류(Io2)에 제1 전류(도 7의 A3)를 대입하고, 출력 전압(Vo2)에 제2 전압(V4)을 대입함으로써 구해진다. 이 때, 선행되어야할 점은 우선 기준 전압(Vref), 저항(R20) 및 감지 저항(Rsense2)은 임의로 지정된 상태에서 저항(R14)값이 정의되어야 하는데, 이는 수학식 8에서 출력 전류(Io2)에 제2 전류(도 7의 A4)를 대입함으로써 구할 수 있다.In Equation 22, the value of the resistor R16 for operating in the constant power mode between the first voltage V3 and the second voltage V4 is substituted with the first current A3 of FIG. 7 in the output current Io2. It is obtained by substituting the second voltage V4 for the output voltage Vo2. At this time, it should be preceded by first defining the value of the resistor R14 in a state in which the reference voltage Vref, the resistor R20 and the sense resistor R sense2 are arbitrarily designated. Can be obtained by substituting a second current (A4 in FIG.

이와 같이, 도 6에 도시된 회로는 도 1에 도시된 회로에 비해 회로 구성이 간단하므로 그만큼 제작비가 감소된다. As such, the circuit shown in FIG. 6 has a simpler circuit configuration than the circuit shown in FIG. 1, thereby reducing the manufacturing cost.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and it is apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 축전지 충전 회로로부터 축전지로 공급되는 정전류가 축전지의 충전 전압의 크기에 따라 탄력적으로 조정되므로써 축전지의 충전 속도가 빨라질 뿐만 아니라 축전지는 열적으로도 안정된다. As described above, according to the present invention, since the constant current supplied from the battery charging circuit to the battery is elastically adjusted according to the size of the charging voltage of the battery, not only the charging speed of the battery is increased but also the battery is thermally stable.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 축전지 충전 회로의 회로도.1 is a circuit diagram of a battery charging circuit according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 상기 도 1에 도시된 축전지 충전 회로의 출력 특성을 도시한 도면.2 is a view showing output characteristics of the battery charging circuit shown in FIG. 1;

도 3은 상기 도 1에 도시된 축전지 충전 회로가 정전류 모드로 동작할 때의 2차측 회로의 등가회로도.3 is an equivalent circuit diagram of a secondary circuit when the battery charging circuit shown in FIG. 1 operates in the constant current mode.

도 4는 상기 도 1에 도시된 축전지 충전 회로가 정전압 모드로 동작할 때의 2차측 회로의 등가회로도.FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a secondary circuit when the battery charging circuit shown in FIG. 1 operates in the constant voltage mode. FIG.

도 5는 상기 도 1에 도시된 축전지 충전 회로가 정전력 모드로 동작할 때의 2차측 회로의 등가회로도.FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of a secondary circuit when the battery charging circuit shown in FIG. 1 operates in the constant power mode. FIG.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 축전지 충전 회로의 회로도.6 is a circuit diagram of a battery charging circuit according to a second embodiment of the present invention.

도 7은 상기 도 6에 도시된 축전지 충전 회로의 출력 특성을 도시한 도면.7 is a view showing output characteristics of the battery charging circuit shown in FIG. 6;

도 8은 상기 도 6에 도시된 축전지 충전 회로가 정전류 모드로 동작할 때의 2차측 회로의 등가회로도.FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of a secondary circuit when the battery charging circuit shown in FIG. 6 operates in the constant current mode. FIG.

도 9는 상기 도 6에 도시된 축전지 충전 회로가 정전압 모드로 동작할 때의 2차측 회로의 등가회로도.Fig. 9 is an equivalent circuit diagram of a secondary circuit when the battery charging circuit shown in Fig. 6 operates in the constant voltage mode.

도 10은 상기 도 6에 도시된 축전지 충전 회로가 정전력 모드로 동작할 때의 2차측 회로의 등가회로도.FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of a secondary circuit when the battery charging circuit shown in FIG. 6 operates in the constant power mode. FIG.

Claims (5)

상용 교류 전압을 입력하는 1차측 회로;A primary circuit for inputting commercial AC voltage; 상기 1차측 회로의 출력을 강압시키는 변압기; 및A transformer for stepping down the output of the primary circuit; And 상기 변압기의 2차측에 일단이 연결되고 타단으로부터 상기 2차측 회로의 출력 전압이 발생하는 감지 저항과, 상기 감지 저항에 발생하는 전압을 감지하여 증폭하는 제1 연산 증폭기와, 상기 제1 연산 증폭기의 출력단에 베이스가 연결되며 상기 출력 전압이 상기 감지 저항의 일단에 인가되는 전압보다 높으면 턴온되는 제1 트랜지스터와, 상기 감지 저항의 타단에 연결된 제너 다이오드와, 상기 제어 다이오드에 연결되며 상기 제너 다이오드가 턴온되면 비활성화되고 상기 제너 다이오드가 턴오프되면 활성화되는 제2 연산 증폭기와, 상기 제2 연산 증폭기의 출력단에 베이스가 연결되며 상기 출력 전압이 소정 레벨이 되면 턴온되어 상기 감지 저항의 타단에 발생하는 전류를 흘려주는 제2 트랜지스터와, 상기 제1 및 제2 트랜지스터들의 출력단들과 접지 사이에 연결된 제어 저항과, 상기 감지 저항의 타단에 직렬 연결된 제1 및 제2 저항들과, 상기 제어 저항에 발생하는 전압과 기준 전압을 비교하는 제1 비교기, 및 상기 제1 및 제2 저항 사이에 발생하는 전압과 상기 기준 전압을 비교하는 제2 비교기를 구비하는 2차측 회로를 구비하고,One end is connected to the secondary side of the transformer and a sense resistor for generating the output voltage of the secondary circuit from the other end, a first operational amplifier for sensing and amplifying the voltage generated in the sense resistor, and the first operational amplifier of the A base is connected to an output terminal and the first transistor is turned on when the output voltage is higher than the voltage applied to one end of the sense resistor, a zener diode connected to the other end of the sense resistor, and is connected to the control diode, and the zener diode is turned on. A second operational amplifier that is deactivated when the zener diode is turned off and a base is connected to an output terminal of the second operational amplifier, and is turned on when the output voltage reaches a predetermined level to generate a current generated at the other end of the sensing resistor. Flowing a second transistor and the output terminals of the first and second transistors. A control resistor connected therebetween, first and second resistors connected in series with the other end of the sense resistor, a first comparator comparing the voltage generated by the control resistor with a reference voltage, and the first and second resistors. And a secondary side circuit having a second comparator for comparing the voltage generated in the circuit with the reference voltage, 상기 2차측 회로에 축전지를 연결하여 충전할 때, 상기 2차측 회로는 상기 축전지의 전압이 제1 전압보다 낮을 때는 제2 정전류를 출력하고, 상기 축전지의 전압이 상기 제1 전압보다 높고 제2 전압보다 낮을 때는 상기 제2 정전류보다 적고 제1 정전류보다 많은 전류를 출력하고, 상기 축전지의 전압이 상기 제2 전압보다 높을 때는 상기 제1 정전류를 출력하는 것을 특징으로 하는 축전지 충전 회로;When the battery is connected to the secondary circuit and charged, the secondary circuit outputs a second constant current when the voltage of the battery is lower than the first voltage, and the voltage of the battery is higher than the first voltage and the second voltage. A lower battery than the second constant current and a higher current than the first constant current, and a battery charging circuit for outputting the first constant current when the voltage of the battery is higher than the second voltage; 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 트랜지스터들은 모두 PNP 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 축전지 충전 회로.The battery charging circuit of claim 1, wherein the first and second transistors are both PNP transistors. 상용 교류 전압을 입력하는 1차측 회로;A primary circuit for inputting commercial AC voltage; 상기 1차측 회로의 출력을 강압시키는 변압기; 및A transformer for stepping down the output of the primary circuit; And 상기 변압기의 2차측에 일단이 연결되고 타단으로부터 상기 2차측 회로의 출력 전압이 발생하는 감지 저항과, 상기 감지 저항에 발생하는 전압을 감지하여 증폭하는 연산 증폭기와, 상기 제1 연산 증폭기의 출력단에 베이스가 연결되며 상기 출력 전압이 상기 감지 저항의 일단에 인가되는 전압보다 높으면 턴온되는 제1 트랜지스터와, 상기 감지 저항의 타단에 연결된 전류 미러와, 상기 전류 미러의 출력단에 연결된 제너 다이오드와, 상기 전류 미러의 출력단과 상기 제1 트랜지스터의 출력단들이 연결된 접속점과 접지 사이에 연결된 제어 저항과, 상기 감지 저항의 타단에 직렬 연결된 제1 및 제2 저항들과, 상기 제어 저항에 발생하는 전압과 기준 전압을 비교하는 제1 비교기, 및 상기 제1 및 제2 저항 사이에 발생하는 전압과 상기 기준 전압을 비교하는 제2 비교기를 구비하는 2차측 회로를 구비하고,One end is connected to the secondary side of the transformer and from the other end a sense resistor for generating the output voltage of the secondary circuit, an operational amplifier for sensing and amplifying the voltage generated in the sense resistor, and an output terminal of the first operational amplifier A first transistor turned on when a base is connected and the output voltage is higher than a voltage applied to one end of the sense resistor, a current mirror connected to the other end of the sense resistor, a zener diode connected to an output end of the current mirror, and the current A control resistor connected between a connection point between the output terminal of the mirror and the output terminals of the first transistor and ground, first and second resistors connected in series with the other end of the sensing resistor, and a voltage and a reference voltage generated in the control resistor. Comparing the reference voltage with a voltage generated between the first comparator and the first and second resistors Claim and a secondary circuit having a second comparator, 상기 2차측 회로에 축전지를 연결하여 충전할 때, 상기 2차측 회로는 상기 축전지의 전압이 제1 전압보다 낮을 때는 제2 정전류를 출력하고, 상기 축전지의 전압이 상기 제1 전압보다 높고 제2 전압보다 낮을 때는 상기 제2 정전류보다 적고 제1 정전류보다 많은 전류를 출력하고, 상기 축전지의 전압이 상기 제2 전압보다 높을 때는 상기 제1 정전류를 출력하는 것을 특징으로 하는 축전지 충전 회로;When the battery is connected to the secondary circuit and charged, the secondary circuit outputs a second constant current when the voltage of the battery is lower than the first voltage, and the voltage of the battery is higher than the first voltage and the second voltage. A lower battery than the second constant current and a higher current than the first constant current, and a battery charging circuit for outputting the first constant current when the voltage of the battery is higher than the second voltage; 제3항에 있어서, 상기 전류 미러는 The method of claim 3, wherein the current mirror is 상기 감지 저항의 타단과 상기 제1 트랜지스터의 출력단 사이에 연결된 제2 트랜지스터; 및A second transistor connected between the other end of the sense resistor and the output end of the first transistor; And 상기 감지 저항의 타단과 상기 제너 다이오드 사이에 연결되며 상기 제2 트랜지스터의 베이스에 베이스가 연결된 제3 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 축전지 충전 회로;A third transistor connected between the other end of the sense resistor and the zener diode and having a base connected to a base of the second transistor; 제4항에 있어서, 상기 제2 및 제3 트랜지스터들은 모두 PNP 트랜지스터들인 것을 특징으로 하는 축전지 충전 회로.5. The battery charging circuit of claim 4, wherein the second and third transistors are all PNP transistors.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021101107A1 (en) * 2019-11-19 2021-05-27 한국전기연구원 Battery charging device for energy harvesting

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100390362B1 (en) * 2000-09-26 2003-07-07 엘지전자 주식회사 Control method for battery charging of mobile phone having charger

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06113477A (en) * 1992-09-16 1994-04-22 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Power-supply device for electronic equipement and electronic-equipment system
JPH06245402A (en) * 1993-02-23 1994-09-02 Sony Corp Battery charger
KR960003016A (en) * 1994-06-30 1996-01-26 김주용 Multi-step constant current charging method of lead acid battery
KR970013559A (en) * 1995-08-23 1997-03-29 김주용 Multi-step constant current charging method of sealed small lead acid battery
KR0129296Y1 (en) * 1995-10-31 1998-12-15 이형도 Battery charging circuit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06113477A (en) * 1992-09-16 1994-04-22 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Power-supply device for electronic equipement and electronic-equipment system
JPH06245402A (en) * 1993-02-23 1994-09-02 Sony Corp Battery charger
KR960003016A (en) * 1994-06-30 1996-01-26 김주용 Multi-step constant current charging method of lead acid battery
KR970013559A (en) * 1995-08-23 1997-03-29 김주용 Multi-step constant current charging method of sealed small lead acid battery
KR0129296Y1 (en) * 1995-10-31 1998-12-15 이형도 Battery charging circuit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021101107A1 (en) * 2019-11-19 2021-05-27 한국전기연구원 Battery charging device for energy harvesting

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