KR100677483B1 - 휴대 단말기의 전원장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 휴대 단말기에 관한 것으로, 특히 배터리의 사용시간이 개선된 휴대 단말기의 전원장치에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은, 휴대 단말기의 배터리와; 상기 휴대 단말기에 흐르는 피크 전류를 공급하는 피크 전류 제공부와; 상기 피크 전류 제공부와 연결된 휴대 단말기의 본체로 이루어진다.

Description

휴대 단말기의 전원장치 {ELECTRIC POWER SOURCE APPARATUS FOR MOBILE TERMINAL}
도 1은 종래 기술에 따른 휴대 단말기의 전원장치 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 일반적인 휴대 단말기의 본체에 흐르는 전류의 흐름을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 휴대 단말기의 전원장치 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 휴대 단말기의 전원장치 구성의 일 실시 예를 나타낸 블록도이다.
도 5a ~ 5c는 도 4의 A, B, C에서의 전류의 흐름을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 휴대 단말기의 배터리의 사용시간을 시뮬레이션을 통해 나타낸 것이다.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
32: 배터리 34: PAM
36: 피크 전류 제공부 36-1: 전류 리미트부
36-2: 콘덴서부 37: 전류 리미트부 제어부
38: 휴대 단말기의 본체
본 발명은 휴대 단말기에 관한 것으로, 특히 배터리의 사용시간이 개선된 휴대 단말기의 전원장치에 관한 것이다.
최근 들어, 휴대 단말기의 기능이 복잡, 다양해지고 성능이 향상됨에 따라 단위 시간당 이동기기의 소모 전력의 양이 크게 늘어났다. 따라서 휴대 단말기의 소모 전력의 양을 줄이기 위해 소프트웨어 및 하드웨어에서의 전력 관리가 휴대 단말기의 설계에서 더욱 중요해졌다.
일반적으로, 휴대 단말기는 리튬-이온 배터리를 사용하고, 특히 GSM 휴대 단말기의 배터리는 4.2 V로 충전되고, GSM 휴대 단말기의 컷오프 전압은 3.4 V로 설정된다. 여기서 컷오프 전압에 대해서 알아보면 다음과 같다. 즉, 배터리를 전원으로 쓰는 기기를 동작시키기 위해서는 기기가 필요로 하는 전류를 흘리기에 충분한 전압이 유지되어야 한다. 그러나 배터리를 사용하면 용량이 감소하면서 배터리의 전압도 같이 감소하는데, 전압이 감소하여 기기가 더 이상 동작할 수 없는 시점의 전압을 컷오프 전압이라고 한다.
여기서, 배터리의 화학적 특성상, 배터리가 일정한 전류를 공급하는 경우에는 배터리의 사용시간이 길지만, 배터리가 일정한 전류를 공급하지 않고 변동이 심한(전류의 최고치와 전류의 최저치의 차이 값이 큰) 전류를 공급하는 경우에는 배터리의 사용시간이 단축된다. 배터리가 공급하는 최고치 전류와 최저치 전류의 차이 값이 클수록 배터리의 사용시간이 짧아진다.
그리고 배터리는 전류를 높게 방전하면 할수록 그 용량이 떨어져 배터리의 사용시간이 줄어든다.
또한, 배터리의 특성상, 배터리가 갑자기 큰 전류를 공급할 때, 상기 큰 전류를 공급하는 동안 상기 배터리가 공급하는 전압의 크기는 갑자기 작아진다.
이하에서는 종래 기술에 따른 휴대 단말기의 전원장치 구성을 도 1 참조하여 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따른 휴대 단말기의 전원장치 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래 기술에 따른 휴대 단말기의 전원장치는, 휴대 단말기에 전원을 공급하는 휴대 단말기의 배터리(12)와; 상기 배터리(12)에 직접 연결된 파워 증폭기(Power Amp Module, PAM)(14)를 포함하는 휴대 단말기의 본체(16)로 이루어져 있다.
이하에서는 상기 휴대 단말기가 GSM 휴대 단말기인 경우로 가정하여 설명한다.
상기 배터리(12)는 상기 휴대 단말기의 본체(16)에 전원을 공급하기 위하여 상기 PAM(14)에 전원을 공급한다. 이때, 상기 배터리(12)가 방전되어 공급하는 전압이 컷오프 전압(3.4 V)이하일 때, 상기 휴대 단말기는 오프된다.
그리고 상기 휴대 단말기의 본체(16)는 상기 PAM(14)에 공급된 전원에 의해 정상적으로 동작한다. 이때, 상기 휴대 단말기가 정상적으로 동작할 때, 특히 전화 통화할 때, 상기 휴대 단말기는 일정한 전류를 필요로 하지 않고, 도 2에 도시한 바와 같은 최고치 전류와 최저치 전류가 일정한 주기로 반복되는 전류를 필요로 한다. 이때 상기 휴대 단말기가 필요로 하는 상기 최고치 전류를 피크(Peak) 전 류라고 한다. 도 2에 도시한 바와 같이, GSM 휴대 단말기의 피크 전류는 2.1 A이다.
일반적인 휴대 단말기의 배터리와 휴대 단말기의 관계를 살펴보면 다음과 같다.
휴대 단말기가 피크 전류를 필요로 할 때, 즉 휴대 단말기에 피크 전류가 흐를 때, 상기 배터리는 상기 피크 전류를 공급하고, 배터리의 특성상 상기 배터리가 공급하는 전압의 크기는 일정한 크기만큼 떨어진다. 따라서, 상기 떨어진 일정한 크기만큼의 전압의 크기를 고려하지 않고 배터리의 컷오프 전압을 설정하면 피크 전류가 흘러 상기 배터리가 공급하는 전압이 상기 컷오프 전압 이하일 때 상기 휴대 단말기는 오프된다. 따라서 상기 피크 전류에 의해서 감소되는 전압의 크기를 고려하여, 배터리의 컷오프 전압을 설정해야 한다. 그렇지 않으면, 피크 전류에 의해서 떨어지는 전압에 의해 상기 휴대 단말기가 오프된다.
위에서 살펴본 바와 같이, 종래 기술에 따른 휴대 단말기의 전원장치는, 휴대 단말기에 흐르는 피크 전류를 배터리가 공급함으로써 배터리의 화학적 특성에 따라 배터리의 사용시간이 단축되는 문제점이 있었다.
또한, 종래 기술에 따른 휴대 단말기는, 휴대 단말기의 배터리가 휴대 단말기의 피크 전류를 공급함에 따라 상기 피크 전류에 의한 상기 배터리의 전압이 떨어지는 현상 때문에 상기 배터리의 컷오프 전압을 높게 설정해야 했다. 따라서, 종래 기술에 따른 휴대 단말기의 전원장치는 상기 배터리의 컷오프 전압을 높게 설정함으로써 배터리의 사용시간이 단축되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 휴대 단말기의 피크 전류에 의한 영향을 감소시킴으로써, 상기 피크 전류에 의해서 단축되는 배터리의 사용시간을 연장시킬 수 있는 본 발명에 따른 휴대 단말기의 전원장치를 제공함에 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은, 휴대 단말기의 피크 전류에 의한 영향을 감소시킴으로써, 상기 휴대 단말기의 배터리의 컷오프 전압을 낮게 설정할 수 있고, 그에 따라 배터리의 사용시간을 연장시킬 수 있는 본 발명에 따른 휴대 단말기의 전원장치를 제공함에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 휴대 단말기의 전원장치는 휴대 단말기의 배터리와; 상기 휴대 단말기에 흐르는 피크 전류를 공급하는 피크 전류 제공부와; 상기 피크 전류 제공부와 연결된 휴대 단말기의 본체로 이루어진다.
이하에서는, 휴대 단말기의 피크 전류에 의한 영향을 감소시킴으로써, 상기 피크 전류에 의해서 단축되는 배터리의 사용시간을 연장시킬 수 있고 상기 휴대 단말기의 배터리의 컷오프 전압을 낮게 설정함에 따라 배터리의 사용시간을 연장시킬 수 있는 본 발명에 따른 휴대 단말기의 전원장치의 바람직한 실시 예를 도 3 - 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
이하에서 설명되는 본 발명에 따른 휴대 단말기의 구성 및 동작 방법은 본 발명을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외의 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의해야 한다.
또한, 이하에서 설명되는 휴대 단말기는 GSM 휴대 단말기를 예를 들어 설명한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 휴대 단말기의 전원장치 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대 단말기의 전원장치는, 휴대 단말기의 배터리(32)와; 상기 휴대 단말기에 흐르는 피크 전류를 공급하는 피크 전류 제공부(36)와; 상기 피크 전류 제공부와 연결된 휴대 단말기의 본체(38)로 이루어진다.
상기 배터리(32)는 상기 피크 전류 제공부(36)와 상기 휴대 단말기의 본체(38)에 연결되어, 종래 기술과 다르게 피크 전류를 휴대 단말기의 본체(38)에 공급하지 않고, 대신에 상기 피크 전류 제공부(36)를 충전시킨다.
상기 피크 전류 제공부(36)는, 상기 배터리(32)에 직렬로 연결되어 상기 배터리(32)의 전원을 공급받고, 상기 휴대 단말기의 본체(38)내의 PAM(34)에 직렬로 연결되어 상기 휴대 단말기가 필요로 하는 전원을 공급한다. 여기서, 상기 피크 전류 제공부(36)는 상기 배터리에 직렬로 연결되고, 미리 설정된 값 이상의 전류를 제한하는 전류 리미트부(36-1)와; 상기 배터리에 병렬로 연결된 콘덴서부(36-2)를 포함하여 이루어진다. 여기에, 상기 전류 리미트부(36-1)가 제한하는 미리 설정된 값을 제어하는 전류 리미트부 제어부(37)가 더 포함된다.
상기 피크 전류 제공부(36)를 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 휴대 단말기의 전원장치 구성의 일 실시 예를 나타낸 것이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대 단말기의 피크 전류 제공부 (36)는, 상기 배터리(32)에 직렬로 연결된 전류 리미트부(36-1)와; 상기 배터리에 병렬로 연결된 콘덴서부(36-2)로 이루어진다.
여기서 상기 전류 리미트부(36-1)는 상기 배터리(32)에 직렬로 연결되고, 미리 설정된 값 이상의 전류의 흐름을 차단한다. 여기서, 상기 미리 설정된 값은 0.4 A인 것이 바람직하다.
그리고 상기 전류 리미트부 제어부(37)는 상기 전류 리미트부(36-1)가 제한하는 미리 설정된 값을 상기 휴대 단말기의 본체(38)가 필요로 하는 전류의 크기에 따라 가변시킨다. 예를 들어, 사용자가 휴대 단말기를 통해 게임을 하거나, 휴대 단말기의 후레쉬 LED를 켜는 등 상기 휴대 단말기의 본체(38)가 필요로 하는 피크 전류가 클 경우에는 그에 따라 상기 전류 리미트부 제어부(37)는 상기 전류 리미트부(36-1)가 제한하는 미리 설정된 값을 더 높인다.
상기 콘덴서부(36-2)는 상기 배터리(32)에 병렬로 연결되고, 상기 휴대 단말기의 본체(38)가 필요로 하는 피크 전류를 공급한다. 그리고 상기 휴대 단말기의 본체(38)가 필요로 하는 피크 전류를 공급하기 위해서, 상기 콘덴서부(36-2)는 상기 배터리(32)로부터 충전된다. 상기 휴대 단말기의 본체(38)에 쓰이는 콘덴서의 용량은 일반적으로 수십 정도이지만, 본 발명에 따른 휴대 단말기의 콘덴서부(36-2)의 용량은 50 ~ 200mF 정도이다.
상기 피크 전류 제공부(36)는 상기 휴대 단말기의 배터리(32)안에 설치되는 것이 바람직하나, 상기 휴대 단말기의 본체(38)안에 설치될 수도 있다. 그리고 상기 피크 전류 제공부(36)는 상기 휴대 단말기의 본체(38)의 PAM(34)에 직렬로 연결된다.
상기 본 발명에 따른 휴대 단말기의 전원장치 동작을 도 5a ~ 5c와 도 6을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
휴대 단말기가 정상적으로 동작하는 경우(특히, 전화 통화를 하는 경우), 휴대 단말기에는 변동이 심한, 즉 최고치 전류(피크 전류)와 최저치 전류의 차이가 큰 전류가 흐른다.
본 발명에 따른 휴대 단말기의 전원장치 동작을 설명하기 위해서, 휴대 단말기는 GSM 휴대 단말기라고 가정하고, 상기 전류 리미트부(36-2)에 미리 설정된 값은 0.4 mA라고 가정한다. 이때, 통화 중인 GSM 휴대 단말기에 흐르는 전류의 최고치(피크 전류)는 2.1 A이고, 최저치는 20 mA이다.
먼저, 휴대 단말기에 피크 전류(2.1 A)가 흐를 때, 상기 피크 전류(2.1 A)는 전류 리미트부(36-1)에 미리 설정된 값인 0.4 A 이상이므로, 상기 PAM(34)는 상기 배터리(32)로부터 상기 전류 리미트부(36-1)에 의해서 차단되고, 상기 콘덴서부(36-2)에 연결된다. 따라서, 상기 PAM(34)은 상기 콘덴서부(366-2)로부터 상기 피크 전류(2.1 A)를 공급받는다.
반면에, 상기 휴대 단말기에 흐르는 전류가 0.4 A이하일 때, 상기 PAM(34)은 상기 전류 리미트부(36-1)에 의해서 차단되지 않고, 상기 배터리(32)와 연결된다. 따라서 상기 PAM(34)은 상기 배터리(32)로부터 상기 휴대 단말기의 본체가 필요로 하는 전류 0.4 A이하의 전류를 공급받는다. 이때, 상기 배터리(32)는 상기 PAM(34)으로부터 차단된 상기 콘덴서부(36-2)와 연결되어 있고, 따라서 상기 PAM(34)으로 부터 차단된 콘덴서부(36-2)를 충전한다.
본 발명에 따른 휴대 단말기의 전원장치가 정상적으로 동작할 때(특히, 전화 통화할 때)흐르는 전류의 흐름을 도 5a ~ 5c를 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 5a ~ 5c는 도 4의 A, B, C에서의 전류의 흐름을 나타낸 것이다.
휴대 단말기는 송신(TX)할 때, 2.1 A의 전류를 필요로 하고, 수신(RX)할 때, 20 mA의 전류를 필요로 한다. 따라서 휴대 단말기의 본체(38)에 유입되는 전류(A)에 흐르는 전류는 도 5a와 같다. 즉, 도 5a에 도시한 바와 같이, 휴대 단말기는 송신(TX)하는 577 us 동안 2.1 A의 피크 전류가 흐르고, 수신(RX)하는 4.0 ms 동안 20 mA의 전류가 흐른다.
상기 휴대 단말기가 송신(TX)하는 577 us 동안에는 상기 휴대 단말기의 본체(38)가 필요로 하는 전류는 2.1 A의 피크 전류이므로, 상기 휴대 단말기의 본체(38)에 흐르는 전류가 상기 전류 리미트부(36-1)에 미리 설정된 값 0.4 A보다 크다. 따라서, 상기 배터리(32)는 상기 전류 리미트부(36-1)에 의해서 상기 PAM(34)에 차단되고 상기 콘덴서부(36-2)만 상기 PAM(34)에 연결된다. 결국, 상기 콘덴서부(36-2)는 상기 피크 전류 2.1 A를 상기 PAM(34)에 공급한다.
반면에, 상기 휴대 단말기가 수신(RX)하는 4.0 ms 동안에는 상기 휴대 단말기의 본체(38)가 필요로 하는 전류는 20 mA이므로 즉, 상기 휴대 단말기의 본체(38)에 흐르는 전류가 상기 전류 리미트부(36-1)에 미리 설정된 값 0.4 A보다 작다. 따라서, 상기 배터리(32)는 상기 전류 리미트부(36-1)에 의해서 상기 PAM(34)에 차단되지 않고 상기 PAM(34)에 연결된다. 결국, 상기 배터리(32)는 상기 휴대 단말기의 본체(38)가 필요로 하는 전류 20 mA를 상기 PAM(34)에 공급한다. 이때, 상기 배터리(32)는 상기 콘덴서부(36-2)를 충전한다.
따라서, 상기 콘덴서부(36-2)가 상기 배터리(32)에 공급하는 전류의 흐름(B)은 도 5b와 같고, 상기 배터리(32)가 공급하는 전류의 흐름(C)은 도 5c와 같다. 즉, 도 5c에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 배터리(32)가 공급하는 전류의 최고치와 최저치의 차이값이 종래 기술에 따른 휴대 단말기보다 훨씬 작아졌음을 알 수 있다.
위와 같이, 최고치와 최저치의 차이값이 크지 않은 전류를 배터리가 휴대 단말기의 본체에 공급할 때, 배터리의 사용시간은 도 6에 도시한 바와 같이 증가한다.
도 6은 본 발명에 따른 휴대 단말기의 배터리의 사용시간을 시뮬레이션을 통해 나타낸 것이다. 여기서, 상기 시뮬레이션은 TX 레벨 5를 대상으로 한 것으로써, A는 시간의 흐름에 따른 종래 기술에 따른 휴대 단말기의 배터리의 전압의 크기를 나타낸 것이고, B는 시간의 흐름에 따른 본 발명에 따른 휴대 단말기의 전압의 크기를 나타낸 것이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대 단말기의 배터리의 전압의 사용시간은 13시간 25분이고 종래 기술에 따른 휴대 단말기의 배터리의 전압의 사용시간은 12시간 35분이다. 즉, 본 발명에 따른 휴대 단말기의 배터리의 사용시간이 종래 기술에 따른 휴대 단말기보다 증가했음을 알 수 있다.
또한, 도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 배터리(32)가 공급하는 전류의 최고치가 전류 리미트부(36-1)에 미리 설정된 값(0.4 A)이하이므로, 상기 배터리(32)가 공급하는 최고치 전류는 0.4 A이므로, 상기 배터리(32)가 공급하는 최고치 전류에 의해서 떨어지는 전압의 크기는 피크 전류(2.1 A)에 의해서 떨어지는 전압의 크기보다 훨씬 작다. 따라서, 휴대 단말기의 배터리(32)의 컷오프 전압을 낮출 수 있고, 그로 인해 휴대 단말기의 사용시간이 증가한다. 예를 들어, 종래 기술에 따른 휴대 단말기의 컷오프 전압은 피크 전류에 의해서 떨어지는 전압의 크기를 고려하여 3.4 V이라면, 본 발명에 따른 휴대 단말기의 컷오프 전압은 피크 전류에 의해서 떨어지는 전압이 적으므로 3.0 V로 설정할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 휴대 단말기는 휴대 단말기의 배터리가 3.0 V가 될 때까지 정상적으로 동작함으로써, 본 발명에 따른 휴대 단말기의 사용시간은 증가한다.
본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시 예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시 예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위 내에서 여러 가지 변경 실시가 가능한 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대 단말기의 전원장치는 휴대 단말기의 피크 전류에 의한 영향을 감소함으로써, 상기 피크 전류에 의해서 단축되는 배터리의 사용시간을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 휴대 단말기의 전원장치는, 휴대 단말기의 피크 전류에 의한 영향을 감소함으로써, 상기 휴대 단말기의 배터리의 컷오프 전압을 낮게 설정할 수 있고, 그에 따라 배터리의 사용시간을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 휴대 단말기의 전원장치는, 휴대 단말기에 흐르는 높은 전류를 콘덴서에 의해 방전된 전류로 공급함으로써, 배터리가 높은 전류를 공급함에 따라 발생되는 배터리의 용량이 감소되는 것을 막을 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 휴대 단말기의 배터리와;
    상기 휴대 단말기의 피크 전류를 감소시키는 피크 전류 제공부와;
    상기 피크 전류 제공부와 연결된 휴대 단말기의 본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기의 전원장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 피크 전류 제공부는,
    상기 배터리에 직렬로 연결되고, 0.4A(암페어) 이상의 전류의 흐름을 차단하는 전류 리미트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기의 전원장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 피크 전류 제공부는,
    상기 배터리에 병렬로 연결된 콘덴서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기의 전원장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 피크 전류 제공부는,
    상기 배터리에 직렬로 연결되고, 0.4A 이상의 전류를 제한하는 전류 리미트부와;
    상기 배터리에 병렬로 연결된 콘덴서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기의 전원장치.
  5. 제 3항 또는 4항에 있어서,
    상기 콘덴서부는,
    그 용량이 50 ~ 200 mF(밀리패럿)인 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
  6. 제 2항 또는 4항에 있어서,
    상기 전류 리미트부의 0.4A를 제어하는 전류 리미트부 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기의 전원장치.
  7. 제 2항 또는 4항에 있어서,
    상기 전류 리미트부의 0.4A는,
    조절이 가능한 것을 특징으로 하는 휴대 단말기의 전원장치.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 피크 전류 제공부는,
    상기 휴대 단말기의 배터리의 안에 설치되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기의 전원장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 피크 전류 제공부는,
    상기 휴대 단말기의 본체 안에 설치되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기의 전원장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 휴대 단말기의 본체는,
    상기 피크 전류 제공부와 연결된 PAM을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기의 전원장치.
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