KR100662435B1 - Circuit for charging battery in order to reducing heat of charger - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 ABB 칩의 규격에 따른 충전회로의 회로도.1 is a circuit diagram of a charging circuit according to the standard of the conventional ABB chip.
도 2는 종래의 충전회로를 이용하여 충전실험을 한 결과, 시간경과에 따른 전원공급장치 및 배터리의 전압 및 전류의 변화를 나타낸 그래프.2 is a graph showing a change in voltage and current of a power supply and a battery over time as a result of a charging experiment using a conventional charging circuit.
도 3은 종래의 충전회로를 이용하여 충전실험을 한 결과, 시간경과에 따른 충전회로의 온도변화를 나타낸 그래프.3 is a graph showing the temperature change of the charging circuit over time as a result of the charging experiment using a conventional charging circuit.
도 4는 본 발명에 따른 발열방지를 위한 충전회로의 회로도.4 is a circuit diagram of a charging circuit for preventing heat in accordance with the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 충전회로를 이용하여 충전실험을 한 결과, 시간경과에 따른 전원공급장치 및 배터리의 전압 및 전류의 변화를 나타낸 그래프.5 is a graph showing a change in voltage and current of a power supply and a battery over time as a result of a charging experiment using a charging circuit according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 충전회로를 이용하여 충전실험을 한 결과, 시간경과에 따른 충전회로의 온도변화를 나타낸 그래프.6 is a graph showing the temperature change of the charging circuit over time as a result of the charging experiment using the charging circuit according to the present invention.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
210 배터리 충전 인터페이스 215 로드 스위치210
220 배터리 230 전원공급장치(TA)220
본 발명은 발열방지를 위한 충전회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 ABB(Analog Baseband)칩을 구비한 GSM(Global System for Mobile communication) 방식의 이동통신 단말기를 충전하는 과정에서 발생하는 발열량을 최소화할 수 있는 발열방지를 위한 충전회로에 관한 것이다.The present invention relates to a charging circuit for preventing heat, and more particularly, to minimize the amount of heat generated in the process of charging a mobile communication terminal of a Global System for Mobile communication (GSM) system having an ABB (Analog Baseband) chip. It relates to a charging circuit for preventing heat generation.
도 1은 종래의 ABB 칩의 규격에 따른 충전회로의 회로도이다. ABB(Analog Baseband) 칩이란, TI(Texas Instrument)사에서 제작하는 GSM(Global System for Mobile communication) 방식의 디지털 신호 처리장치(DSP:Digital Signal Processor)를 말한다. 1 is a circuit diagram of a charging circuit according to a standard of a conventional ABB chip. An analog baseband (ABB) chip refers to a digital signal processor (DSP) of a Global System for Mobile communication (GSM) system manufactured by Texas Instruments (TI).
도 1을 참조하면, 충전회로는 ABB 칩의 배터리 충전 인터페이스(Battery Charge Interface)(110) 및 배터리(120)와 연계되어 있고, 전원공급장치(TA:Travle Adapter)(130)로부터 전원을 공급받는다. 충전회로 내부를 살펴보면, PCHG 단자 및 VCCS 단자 사이에 역전류를 방지하기 위해 다이오드(115)를 구비하고 있는데, 이 다이오드(115)에서 소정(약 0.4V)의 전압강하가 발생하게 된다.Referring to FIG. 1, the charging circuit is connected to a
도 2는 종래의 충전회로를 이용하여 충전실험을 한 결과, 시간경과에 따른 전원공급장치 및 배터리의 전압 및 전류의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 2를 참조하면, 전원공급장치(TA)(130)의 공급전압은 약 5.2V이고 배터리(120)의 만충전압은 4.2V정도임을 알 수 있다. 즉, 충전회로 내부에서 발생하는 전압강하는 약 1.0V가 되고, 배터리(120)의 만충전압은 4.2V가 되기 위해서는, ABB 솔루션이 구비된 GSM 이동통신 단말기를 충전하기 위해서 전원공급장치(TA)(130)의 공급전압은 약 5.2V 가 되어야 함을 알 수 있다.2 is a graph showing a change in voltage and current of a power supply and a battery over time as a result of a charging experiment using a conventional charging circuit. Referring to FIG. 2, it can be seen that the supply voltage of the power supply device TA is about 5.2V and the full voltage of the
한편, 전원공급장치의 공급전압 및 배터리의 만충전압의 차이만큼, 즉 충전회로 전체의 전압강하가 일어나는 만큼(약 1.0V), 전압강하의 정도 및 충전전류에 비례하는 열이 발산되는 데, 종래의 충전회로에서 다이오드에서 발생하는 전압강하는 약 0.4V로서 500mA로 충전할 경우 약 0.2W의 전력이 열로 손실된다. 이와 같이 종래의 충전회로의 경우 다이오드에서 일어나는 전압강하가 크기 때문에, 발열 정도가 매우 높다. 도 3은 종래의 충전회로를 이용하여 충전실험을 한 결과, 시간경과에 따른 온도변화를 나타낸 그래프이다. 도 3을 참조하면, 주변온도는 약 21.7도씨인데 비해 부품온도는 49.6도씨로서, 충전과정을 통해서 총 27.9도씨의 온도가 상승되었음을 알 수 있다.On the other hand, as much as the difference between the supply voltage of the power supply and the full voltage of the battery, that is, the voltage drop of the entire charging circuit occurs (about 1.0V), heat is dissipated in proportion to the degree of voltage drop and the charging current. In the charging circuit, the voltage drop generated by the diode is about 0.4V. When charging at 500mA, about 0.2W of power is lost as heat. As described above, in the conventional charging circuit, since the voltage drop occurring in the diode is large, the degree of heat generation is very high. 3 is a graph showing a temperature change with time as a result of a charging experiment using a conventional charging circuit. Referring to FIG. 3, the ambient temperature is about 21.7 degrees Celsius, whereas the component temperature is 49.6 degrees Celsius, and the total temperature of 27.9 degrees Celsius is increased through the charging process.
이와 같이 종래의 충전회로에 따르면, 충전회로 내부의 전압강하가 크기 때문에 충전회로의 발열정도가 심해질 뿐만 아니라, 배터리의 만충전압에 도달하는 시간이 길어짐에 따라 충전효율이 낮아지고, 전력이 낭비되는 문제점이 있다.As described above, according to the conventional charging circuit, since the voltage drop inside the charging circuit is large, not only the heat generation of the charging circuit is increased, but also the charging efficiency is lowered and the power is wasted as the time to reach the full voltage of the battery becomes longer. There is a problem.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 역전류 방지를 위해 로드 스위치(Load Switch)를 구비함으로써, 충전회로의 전압강하의 정도를 줄임에 따라 충전회로의 발열을 감소시킬 수 있는 발열방지를 위한 충전회로를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the above problems, and provided with a load switch to prevent reverse current, thereby reducing the heat generation of the charging circuit by reducing the degree of voltage drop in the charging circuit. It is an object of the present invention to provide a charging circuit for preventing heat generation.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 발열방지를 위한 충전 회로는, 충전 전압이 인가되는지 여부를 인식하고, 상기 충전 전압에 의한 충전 전류를 감지하여 상기 충전 전류의 도통 또는 차단 여부를 결정하는 충전 제어 신호를 생성하는 배터리 충전 인터페이스; 상기 충전 제어 신호에 따라 내부의 제1 스위치를 턴온 또는 턴오프시키는 충전 조정부; 및, 배터리에 공급되는 충전전류의 역전류를 방지하는 제2 스위치;를 포함한다.In order to achieve the above object, the charging circuit for preventing heat generation according to the present invention recognizes whether a charging voltage is applied and determines whether the charging current is turned on or off by sensing the charging current by the charging voltage. A battery charging interface configured to generate a charging control signal; A charge adjusting unit which turns on or off an internal first switch according to the charge control signal; And a second switch for preventing a reverse current of the charging current supplied to the battery.
상기 배터리 충전 인터페이스는 디지털 신호 처리 장치(DSP)에 포함되어 있으며, 상기 디지털 신호 처리 장치(DSP)는 아날로그 베이스밴드 디바이스(ABB: Analog Baseband Device)일 수 있다.The battery charging interface is included in a digital signal processing device (DSP), and the digital signal processing device (DSP) may be an analog baseband device (ABB).
상기 제2 스위치는, 온 신호가 입력되면, 충전 전류를 정방향으로 통과시키고, 오프 신호가 입력되면, 충전 전류가 역방향으로 통과되는 것을 차단시키는 것일 수 있다.When the on signal is input, the second switch may pass the charging current in a forward direction, and when the off signal is input, the second switch may block the charging current from being passed in the reverse direction.
상기 제1 스위치는, 그 드레인 단자가 상기 충전 전압측에 연결되고, 그 게이트 단자로 상기 충전 제어 신호를 입력받으며, 그 소스 단자로 상기 충전 전류를 공급하는 FET(Field Effect Transistor)이고, 상기 제2 스위치는, 그 드레인 단자가 PCHG(Battery Precharge Output Current) 단자 및 상기 FET의 소스 단자에 연결되고, 그 소스 단자가 VCCS(Charging Current Sense) 단자에 연결되는 것이 바람직하다.The first switch is a field effect transistor (FET) whose drain terminal is connected to the charging voltage side, receives the charging control signal through its gate terminal, and supplies the charging current to its source terminal. The switch preferably has a drain terminal connected to a battery precharge output current (PCHG) terminal and a source terminal of the FET, and the source terminal connected to a charging current sense (VCCS) terminal.
상기 제2 스위치는, 상기 제2 스위치에 제어신호를 전달할 수 있는 GPIO 포트와 연결될 수 있다.The second switch may be connected to a GPIO port capable of transmitting a control signal to the second switch.
상기 GPIO 포트를 통해 상기 제2 스위치에 입력되는 제어신호는, 상기 충전 전압이 인가되었을 때 온 신호이고, 상기 충전 전압이 인가되지 않았을 때 오프 신호일 수 있다.The control signal input to the second switch through the GPIO port may be an on signal when the charging voltage is applied and an off signal when the charging voltage is not applied.
4.8V의 충전 전압을 제공하는 전원공급장치;를 더 포함할 수 있다.It may further include a power supply for providing a charging voltage of 4.8V.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
도 4는 본 발명에 따른 발열방지를 위한 충전회로의 회로도이다. 도 4를 참조하면, 충전회로는 ABB 칩의 배터리 충전 인터페이스(Battery Charge Interface)(210) 및 배터리(220)와 연계되어 있고, 전원공급장치(TA:Travle Adapter)(230)로부터 전원을 공급받는다. 4 is a circuit diagram of a charging circuit for preventing heat generation according to the present invention. Referring to FIG. 4, the charging circuit is connected to a
배터리 충전 인터페이스(210)는 VCHG 단자를 통해 전원공급장치(230)로부터 충전 전압이 인가되는지 여부를 인식하고, 상기 충전 전압에 의한 충전 전류를 감지하여 상기 충전 전류의 도통 또는 차단 여부를 결정하는 충전 제어 신호를 생성한다. 여기서 상기 충전 제어 신호는 ICTL 단자를 통해 FET에 전달된다. The
한편, 배터리 충전 인터페이스(210)는 디지털 신호 처리 장치(DSP)에 포함되어 있는 것으로서, 여기서 디지털 신호 처리 장치(DSP)는 아날로그 베이스밴드 디바이스(ABB: Analog Baseband Device)일 수 있다.The
충전 조정부는 배터리 충전 인터페이스(210)의 ICTL 단자를 통해 입력된 충전 제어 신호에 따라 내부의 전류 스위치를 턴온 또는 턴오프시켜서 충전 전류의 흐름을 제어한다. 여기서 전류 스위치는, 전류 스위치는 그 드레인 단자가 상기 충전 전압측에 연결되고, 그 게이트 단자로 상기 충전 제어 신호를 입력받으며, 그 소스 단자로 상기 충전 전류를 공급하는 FET(Field Effect Transistor)일 수 있다.The charging controller controls the flow of the charging current by turning on or off an internal current switch according to a charging control signal input through the ICTL terminal of the
로드 스위치(215)는 배터리(220)에 공급되는 충전전류의 역전류를 방지하는 것으로서, PCHG(Battery Precharge Output Current) 단자 및 VCCS(Charging Current Sense) 단자 사이에 위치한다. 구체적으로, 로드 스위치(215)의 드레인 단자는 PCHG 단자 및 FET의 소스 단자에 연결되고, 로드 스위치(215)의 소스 단자는 VCCS 단자에 연결되어 있다. 여기서 PCHG 단자는, 배터리의 전압이 일정 전압이상이 될 때까지 수십mA로 배터리(220)에 충전을 함으로써, 배터리(220)가 완전히 방전되었을 때 배터리(220)를 보호하기 위한 단자이고, VCCS 단자는, 배터리(220)로 공급되는 충전 전류가 충전종지전류 이상이 되었는지 여부를 모니터링 하여, 충전종지전류 이상일 경우 충전을 중지시키기 위한 단자를 말한다.The
로드 스위치(215)는 GPIO 포트와 연결됨으로써, 이 GPIO 포트를 통해 제어신호를 수신한다. 여기서 GPIO 포트를 통해 입력된 제어신호는 로드 스위치의 온 신호 또는 로드 스위치의 오프 신호인 데, 구체적으로, 전원공급장치(230)로부터 충 전 전압이 인가되었을 때 온 신호가 수신되고, 전원공급장치(230)로부터 충전 전압이 인가되지 않을 때 오프 신호가 수신된다. 로드 스위치(215)는 온 신호가 입력되면, 충전 전류를 정방향으로 통과시키고, 오프 신호가 입력되면, 충전 전류가 역방향으로 통과되는 것을 차단시키는 역할을 한다.The
도 5는 본 발명에 따른 충전회로를 이용하여 충전실험을 한 결과, 시간경과에 따른 전원공급장치 및 배터리의 전압 및 전류의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 5를 참조하면, 전원공급장치(230)의 전압은 4.8V이고, 배터리(220)의 만충전압은 4.2V임을 알 수 있다. 즉, 종래의 전원공급장치(130)의 전압(약 5.2V)보다 작은 4.8V의 전원공급장치(230)로도, 배터리(220)의 만충전압인 4.2V를 제공할 수 있는 것이다. 한편, 로드 스위치(215)에 걸리는 전압강하는 500mA 충전시 약 0.1V정도로서, 전력손실은 약 0.05W이다. 종래의 다이오드(115)에 걸리는 전압강하가 500mA 충전시 약 0.4V이고 전력손실이 약 0.2W인 것에 비교하면, 발열량이 약 1/4(25%)수준으로 감소한 것이다.5 is a graph showing a change in voltage and current of a power supply and a battery over time as a result of a charging experiment using a charging circuit according to the present invention. Referring to FIG. 5, it can be seen that the voltage of the
도 6은 본 발명에 따른 충전회로를 이용하여 충전실험을 한 결과, 시간경과에 따른 온도변화를 나타낸 그래프이다. 도 6을 참조하면, 주변온도는 약 24.2도씨이고, 충전회로의 온도(특히 온도가 가장 높은 FET의 온도)는 약 43.4도씨로써, 충전과정을 통해서 총 19.2도씨의 온도가 상승되었음을 알 수 있다. 종래 기술의 경우, 충전에 의해 27.9도씨 상승된 것과 비교하면, 약 8.7도씨 낮은 수준이다.6 is a graph showing a temperature change with time as a result of a charging experiment using the charging circuit according to the present invention. Referring to FIG. 6, the ambient temperature is about 24.2 degrees Celsius, and the temperature of the charging circuit (particularly, the temperature of the highest FET) is about 43.4 degrees Celsius, indicating that the total temperature of 19.2 degrees Celsius has been increased through the charging process. Can be. In the prior art, it is about 8.7 degrees Celsius lower than that raised by 27.9 degrees Celsius by charging.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지 식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical spirit of the present invention and the following will be understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Various modifications and variations are possible, of course, within the scope of equivalents of the claims to be described.
본 발명의 일 측면에 따르면, 이동통신 단말기를 충전하는 데 있어서, 충전회로의 전압강하의 폭을 줄임으로써 발열량을 감소시킴에 따라, 충전시 이동통신 단말기에 발생되는 온도상승을 현저하게 낮출 수 있다.According to an aspect of the present invention, in the charging of the mobile communication terminal, by reducing the amount of heat generated by reducing the width of the voltage drop of the charging circuit, it is possible to significantly lower the temperature rise generated in the mobile communication terminal during charging. .
본 발명의 다른 측면에 따르면, 발열량이 감소되기 때문에 전력 낭비가 현저하게 줄어들 뿐만 아니라, 이동통신 단말기의 내구성이 높아지는 효과가 있다.According to another aspect of the present invention, since the heat generation is reduced, not only the power waste is significantly reduced, but also the durability of the mobile communication terminal is increased.
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