KR100895252B1

KR100895252B1 - 전원 장치의 제어 회로 및 전원 장치의 제어 방법

Info

Publication number: KR100895252B1
Application number: KR1020060102120A
Authority: KR
Inventors: 히데키요 오자와; 다카시 마츠모토; 다카히로 요시노; 토루 나카무라
Original assignee: 후지쯔 마이크로일렉트로닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2009-04-29
Also published as: US20070229036A1; TW200737642A; TWI342650B; KR20070098431A; JP2007274748A; JP4484839B2; CN101047318A; US7675267B2; CN101047318B

Abstract

본 발명은 2차 전지와 기기가 출력에 병렬 접속되어 있는 전원 장치에 있어서, 2차 전지의 과충전을 방지하는 동시에, 2차 전지로부터 기기로 전력을 공급하는 것이 가능한 전원 장치의 제어 회로 및 전원 장치의 제어 방법을 제공하는 것을 목적을 한다.

DC-DC 컨버터(1G)에는 기기(5G)와 2차 전지(2G)가 서로 병렬 접속된다. 따라서, DC-DC 컨버터(1G)로부터의 전력과 2차 전지(2G)로부터의 전력 양쪽으로부터 기기(5G)의 전력이 공급된다. 2차 전지(2G)가 비충전 상태일 때에는, 오프셋 회로(15G)는 충전 금지 신호(CAS)에 따라 검출 신호(Vx1G)와 기준 전압(e1G)과의 차전압이 축소되는 양의 오프셋을 기준 전압(e1G)에 대하여 부여한다. 오차 증폭기(ERA1G)는 충전 전류(CCG)가 오프셋값분만큼 쓸데없이 흐르고 있다고 인식한 결과, 실제로 흐르고 있는 충전 전류(CCG)를 오프셋분만큼 감소시킨다.

Description

전원 장치의 제어 회로 및 전원 장치의 제어 방법{CONTROL CIRCUIT OF POWER SUPPLY AND CONTROL METHOD OF THE POWER SUPPLY}

도 1은 본 발명의 원리도.

도 2는 DC-DC 컨버터(1)의 회로도.

도 3은 DC-DC 컨버터(1a)의 회로도.

도 4는 리니어 레귤레이터 방식의 DC-DC 컨버터(1b)의 회로도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

2 : 2차 전지

3 : 제어 회로

5 : 기기

12 : 출력 전류 감시 회로

13 : 출력 전압 감시 회로

14 : 충전 잔량 감시 회로

15 : 오프셋 회로

AMP1, AMP2 : 전압 증폭기

CAS : 충전 금지 신호

CC : 충전 전류

ERA1 내지 ERA3 : 오차 증폭기

FET1, FET2 : 트랜지스터

LC : 부하 전류

OC : 출력 전류

SW1 : 스위치 회로

본 발명은 전원 제어 장치 및 전원 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 2차 전지와 기기가 출력에 병렬 접속되어 있는 전원 장치에 관한 것이다.

퍼스널 컴퓨터용 범용 인터페이스 버스로서 사용되는 USB(유니버설·시리얼·버스)나 IEEE1394 등은 인터페이스 수단뿐만 아니라 전력 공급 라인도 포함하고 있다. 그러나, 전력 공급 라인으로부터의 공급 전력에는 제한이 있다. 예컨대, USB 인터페이스를 통해 공급되는 전원은 5 V·500 mA라는 전류 제한이 있다. 그리고, 제한치를 초과하는 전력을 기기측이 요구하면, 보호 회로가 동작함으로써, 기기로의 전원 공급이 차단되는 설정으로 되어 있다. 그러나, 인터페이스 버스에 접속되는 기기 중에는 하드디스크 장치나 DVD 장치 등의 모터의 기동시 등 단시간에 과도하게 큰 소비전류를 필요로 하는 기기가 있다.

이러한 기기를 안정하게 동작시키기 위해서, 2차 전지와 기기가 출력에 병렬 접속된 전원 장치가 있다. 이러한 전원 장치에서는, 인터페이스 버스로부터 공급 가능한 전력에 여유가 있을 때에, 이 잉여 전력에 의해 2차 전지가 충전된다. 그리고, 기기가 사용하는 전력이 인터페이스 버스의 전력 공급 능력을 초과할 때에는 2차 전지로부터 부족한 전력이 기기에 공급된다.

또한, 상기한 관련 기술로서 특허 문헌 1 내지 6이 개시되어 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2004-288537호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2005-12889호 공보

[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 제2005-275611호 공보

[특허 문헌 4] 일본 특허 공개 평성 제10-323026호 공보

[특허 문헌 5] 일본 특허 공개 제2000-29544호 공보

[특허 문헌 6] 일본 특허 공개 평성 제8-182219호 공보

그러나, 2차 전지와 기기를 병렬 접속하면, 2차 전지에 항상 전압이 인가되어 충전 상태가 계속되게 된다. 그렇게 하면, 2차 전지에는 만충전이 된 이후에도 충전 전류가 유입되어 과충전 상태가 되기 때문에, 전지 수명이 줄어드는 등의 성능열화나 2차 전지의 파열·발화 등의 장해가 발생하기 때문에 문제이다.

본 발명은 상기 배경 기술의 과제 중 적어도 하나를 해소하기 위해서 이루어진 것으로서, 2차 전지의 과충전을 방지할 수 있는 동시에, 2차 전지로부터 기기로 전력을 공급할 수 있는 전원 장치의 제어 회로 및 전원 장치의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 있어서의 전원 장치의 제어 회로에서는, 2차 전지 및 부하에 전력을 공급하는 전원 장치에 있어서, 2차 전지의 충전 정지 지령에 따라 2차 전지로의 충전 전류가 0이 되도록 출력 전압을 제어하는 충전 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서의 전원 장치에서는, 2차 전지 및 부하에 전력을 공급하는 전원 장치에 있어서, 2차 전지의 충전 정지 지령에 따라 2차 전지로의 충전 전류가 0이 되도록 출력 전압을 제어하는 충전 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서의 전원 장치의 제어 방법에서는, 2차 전지 및 부하에 전력을 공급하는 전원 장치에 있어서, 2차 전지의 충전 정지 지령에 따라 2차 전지로의 충전 전류가 0이 되도록 출력 전압을 제어하는 것을 특징으로 한다.

전원 장치로부터는, 부하와 2차 전지에 대하여 전력이 공급된다. 여기서, 전원 장치의 전력 공급 능력 이상의 전력을 부하가 사용할 때에는 전원 장치로부터의 전력과 2차 전지로부터의 전력 양쪽에서 부하 전력을 공급하는 형태로 할 수 있다. 여기서, 전원 장치는 2차 전지의 충전기로서 이용되어도 좋고, 각종 기기로의 전원 공급 장치로서 이용되어도 좋다.

충전 정지 지령은 2차 전지의 충전이 만충전이 된 것을 통지하는 지령 신호이다. 충전 정지 지령은 CPU 등으로 대표되는 2차 전지의 충전량 감시 회로에 의해 행해진다. 충전량 감시 회로에 있어서, 2차 전지가 만충전인 것이 검출되면, 그 취지를 통지하는 충전 정지 지령이 충전량 감시 회로로부터 출력된다. 충전 제어 회 로는 충전 정지 지령에 따라 2차 전지로의 충전 전류가 0이 되도록 출력 전압을 제어한다. 따라서, 2차 전지로의 충전이 정지된다.

만충전 후에도 2차 전지의 충전 상태가 계속되면, 2차 전지에는 충전 전류가 유입되어 과충전 상태가 된다. 예컨대 2차 전지를 충전 완료한 후 장기간 방치하면, 전지 내부에서의 자기 방전에 의해 충전 잔량이 감소하여 전지 전압이 저하되기 때문에, 트리클 충전이 발생한다. 그렇게 하면, 전지 수명이 줄어드는 등의 성능 열화나 2차 전지의 파열·발화 등의 장해가 발생할 우려가 있다. 그러나, 본 발명에 의해 충전 정지 지령에 따라 2차 전지로의 충전 전류를 0으로 하여 충전 제어를 정지함으로써, 만충전 후에는 2차 전지에 충전이 행해지는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 2차 전지의 과충전을 방지할 수 있으므로, 2차 전지의 열화를 방지할 수 있다.

본 발명의 원리도를 도 1에 도시한다. DC-DC 컨버터(1G)는 제어 회로(3G), 전력 공급 회로(PS), 전류 측정 회로(RS2G)를 포함한다. 또한, 제어 회로(3G)는 오차 증폭기(ERA1G), 오프셋 회로(15G), 기준 전압 설정부(e1RG)를 포함한다. 또한, DC-DC 컨버터(1G)로부터 출력되는 충전 전류(CCG) 및 부하 전류(LCG)는 각각 2차 전지(2G) 및 기기(5G)에 입력된다. 전류 측정 회로(RS2G)로부터 출력되는 검출 신호(Vx1G)는 2차 전지(2G)로 충전되는 충전 전류(CCG)에 따른 신호이다. 기준 전압 설정부(e1RG)로부터 출력되는 기준 전압(e1G)은 충전 전류(CCG)의 제한치를 설정하는 신호이다.

DC-DC 컨버터(1G)에는 기기(5G)와 2차 전지(2G)가 서로 병렬 접속되기 때문 에, DC-DC 컨버터(1G)의 전력 공급 능력 이상의 전력을 기기(5G)가 사용할 때에는 DC-DC 컨버터(1G)로부터의 전력과 2차 전지(2G)로부터의 전력 양쪽에서 기기(5G)의 전력을 공급할 수 있다.

오프셋 회로(15G)는 2차 전지(2G)가 충전 상태인지 비충전 상태인지에 따라 오프셋값을 변경하는 회로이다. 2차 전지(2G)가 아직 충전 미완료인 경우에는, 2차 전지(2G)는 충전 상태가 된다. 한편, 2차 전지(2G)가 만충전 상태인 경우에는, 2차 전지(2G)는 비충전 상태가 된다.

충전 상태일 때의 제어 회로(3G)의 작용을 설명한다. 충전 상태일 때에는 2차 전지(2G)는 기준 전압(e1G)에 의해 설정되는 제한치를 초과하지 않는 충전 전류(CCG)로 충전된다. 이에 따라, 기기(5G)의 부하 전류(LCG)가 0이 되어, DC-DC 컨버터(1G)로부터 공급되는 모든 전력이 2차 전지(2G)에 공급할 수 있는 상태라도, 2차 전지(2G)의 허용 능력 이상의 전류로 2차 전지(2G)가 충전되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 비충전 상태일 때의 제어 회로(3G)의 작용을 설명한다. 충전 전류(CCG)가 기준 전압(e1G)으로 설정되는 제한치에 미달인 경우에는, 검출 신호(Vx1G)는 기준 전압(e1G)보다 낮아진다. 그리고, 오프셋 회로(15G)는 충전 금지 신호(CAS)에 따라 검출 신호(Vx1G) 또는 기준 전압(e1G)에 대하여 오프셋값을 부여하는 동작을 행한다.

오프셋 회로(15)에 의해 검출 신호(Vx1G)에 대하여 오프셋값이 부여되는 경우를 설명한다. 이 경우, 검출 신호(Vx1G)에는 검출 신호(Vx1G)와 기준 전압(e1G)과의 차전압이 축소되는 양의 오프셋이 부여된다. 그리고, 오프셋 회로(15G)는 오프셋 부여 후의 신호를 검출 신호(Ve4G)로서 오차 증폭기(ERA1G)에 대하여 출력한다. 그렇게 하면, 오차 증폭기(ERA1G)는 충전 전류(CCG)가 오프셋값분만큼 많이 흐르고 있다고 인식하여 충전 전류(CCG)량을 전류 제한치에 따라 제어하는 동작을 행한다. 그 결과, 실제로 흐르고 있는 충전 전류(CCG)를 오프셋분만큼 감소시킬 수 있다. 그리고, 오프셋값을 기준 전압(e1G)의 값과 동일하게 설정하면, 오차 증폭기(ERA1G)가 행하는 「충전 전류(CCG)를 제한치 이하로 유지하는 제어」는 「실제의 충전 전류(CCG)를 0 이하로 유지하는 제어」와 등가가 되기 때문에, 충전 전류(CCG)를 0으로 할 수 있다.

한편, 오프셋 회로(15)에 의해 기준 전압(e1G)에 대하여 오프셋값이 부여되는 경우를 설명한다. 이 경우, 기준 전압(e1G)에는 검출 신호(Vx1G)와 기준 전압(e1G)과의 차전압이 축소되는 음의 오프셋이 부여된다. 그리고, 오프셋 회로(15G)는 오프셋 부여 후의 신호를 검출 신호(Ve5G)로서 오차 증폭기(ERA1G)에 대하여 출력한다. 그렇게 하면, 오차 증폭기(ERA1G)의 제한치가 저하된다. 그리고, 오차 증폭기(ERA1G)는 저하 후의 제한치에 따라 충전 전류(CCG)를 제어하는 동작을 행한다. 그 결과, 충전 전류(CCG)를 오프셋분만큼 감소시킬 수 있다. 그리고, 검출 신호(Ve5G)의 값이 0이 되도록 설정하면, 오차 증폭기(ERA1G)에 의해 충전 전류(CCG)를 0으로 하는 제어가 행해지기 때문에, 충전 전류(CCG)를 0으로 할 수 있다.

이상으로부터, 기기(5G)와 병렬 접속된 2차 전지(2G)의 과충전을 방지할 수 있게 되는 동시에, 기기(5G)의 소비전력이 DC-DC 컨버터(1G)로부터의 전력 공급 능 력 이상이 될 때에는 2차 전지(2G)로부터 기기(5G)로 전력을 공급함으로써 DC-DC 컨버터(1G)의 공급 능력을 초과하는 만큼을 보충할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 실시 형태를 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2에 본 실시 형태에 따른 충전기용 DC-DC 컨버터(1)를 도시한다. DC-DC 컨버터(1)는 기기(5)에 전력을 공급하는 동시에, 2차 전지(2)를 충전하는 동작을 하는 컨버터이다. DC-DC 컨버터(1)의 입력 단자는 도시되지 않는 범용 인터페이스 버스(USB 등)에 접속되고, 입력 전압(Vin)이 입력된다. 또한, DC-DC 컨버터(1)의 출력 단자는 2차 전지(2) 및 기기(5)에 접속된다. 2차 전지(2) 및 기기(5)에는 각각 출력 전압(Vout1 및 Vout2)이 공급된다. DC-DC 컨버터(1)는 제어 회로(3), 전원 회로(4), 전류 측정 저항(RS1 및 RS2)을 포함한다. 입력 전압(Vin)은 전류 측정 저항(RS1)의 입력 단자 및 제어 회로(3)의 입력 단자(CS1)에 접속된다. 그리고, 전류 측정 저항(RS2)의 출력 단자는 2차 전지(2)의 입력 단자에 접속되는 동시에, 제어 회로(3)의 입력 단자(FB2)에 접속된다.

전원 회로(4)의 구성을 설명한다. 전원 회로(4)는 초크 코일(L1), 평활 콘덴서(C1)를 포함한다. 초크 코일(L1)의 출력 단자는 전류 측정 저항(RS2)의 입력 단자, 그라운드 사이의 평활 콘덴서(C1), 제어 회로(3)의 입력 단자(CS2) 및 기기(5)에 접속된다.

제어 회로(3)의 구성을 설명한다. 제어 회로(3)는 메인 스위칭 트랜지스터인 트랜지스터(FET1), 동기 정류 스위치 회로인 트랜지스터(FET2), 입력 전류 감시 회로(11), 출력 전류 감시 회로(12), 출력 전압 감시 회로(13), 충전 잔량 감시 회로 (14), PWM 비교기(PWM1)를 포함한다. 트랜지스터(FET1)는 드레인·드레인·게이트·백 게이트의 4극 구조를 구비하는 MOS 트랜지스터이다. 트랜지스터(FET1)의 입력 단자에는 전류 측정 저항(RS1)의 출력 단자가 접속되고, 출력 단자에는 초크 코일(L1)의 입력 단자가 접속된다. 또한, 트랜지스터(FET1)의 제어 단자에는 PWM 비교기(PWM1)의 비반전 출력 단자(Q1)가 접속되고, PWM 비교기(PWM1)에 의해 온/오프된다. 트랜지스터(FET2)의 입력 단자는 그라운드에 접지되고, 출력 단자는 초크 코일(L1)의 입력 단자에 접속된다. 또한, 트랜지스터(FET2)의 제어 단자에는 PWM 비교기(PWM1)의 반전 출력 단자(*Q1)가 접속된다.

여기서, 트랜지스터(FET1)를 제어 회로(3)와 동일한 LSI에 형성하는 소위 온 칩 구조로 하면, 백 게이트 단자의 설계 자유도가 높아지기 때문에, 백 게이트를 접지하는 구성을 보다 용이하게 실현할 수 있다. 또한, 트랜지스터(FET1)를 독립된 소자인 개별 소자로서, 제어 회로(3)와 별도로 구성하는 형태로 할 수 있는 것은 물론이다. 또한, 마찬가지로, 트랜지스터(FET2)도 개별의 전원 소자로 구성되어도 되는 것은 물론이다.

입력 전류 감시 회로(11)는 전압 증폭기(AMP2), 오차 증폭기(ERA3) 및 기준 전압 설정부(e3R)를 포함한다. 전압 증폭기(AMP2)의 비반전 입력 단자에는 입력 단자(CS1)가 접속되고, 반전 입력 단자에는 입력 단자(FB1)가 접속되며, 출력 전압(Vx2)이 출력된다. 오차 증폭기(ERA3)의 반전 입력에는 출력 전압(Vx2)이 입력되고, 비반전 입력에는 그라운드로부터의 기준 전압(e3)이 입력된다. 오차 증폭기(ERA3)의 출력 전압(Vop3)은 PWM 비교기(PWM1)의 제1 비반전 입력에 입력된다.

출력 전류 감시 회로(12)는 전압 증폭기(AMP1), 오차 증폭기(ERA1), 오프셋 회로(15), 기준 전압 설정부(e1R)를 포함한다. 오프셋 회로(15)는 스위치 회로(SW1) 및 오프셋 전압 설정부(e4R)를 포함한다. 전압 증폭기(AMP1)의 반전 입력 단자에는 입력 단자(FB2)가 접속되고, 비반전 입력 단자에는 입력 단자(CS2)가 접속되며, 출력 전압(Vx1)이 출력된다. 스위치 회로(SW1)에는 충전 금지 신호(CAS)가 입력되고, 전압 증폭기(AMP1)의 출력 단자를 오프셋 전압 설정부(e4R) 또는 오차 증폭기(ERA1)의 비반전 입력 단자 중 어느 한쪽에 접속한다. 오차 증폭기(ERA1)의 반전 입력에는 출력 전압(Vx1) 또는 출력 전압(Vx1)에 오프셋 전압 설정부(e4R)의 출력 전압(Ve4)을 가한 전압이 입력되고, 비반전 입력에는 그라운드로부터의 기준 전압(e1)이 입력된다. 오차 증폭기(ERA1)의 출력 전압(Vop1)은 PWM 비교기(PWM1)의 제2 비반전 입력에 입력된다.

도 2에 있어서, 충전 금지 신호(CAS)는 충전기 회로가 2차 전지(2)의 충전을 행할지 금지할지를 지정하는 제어 신호로서, 로우 레벨을 출력하고 있을 때 2차 전지(2)의 충전을 허가하고, 하이 레벨을 출력하고 있을 때 2차 전지(2)의 충전이 금지된다. 스위치 회로(SW1)는 충전 금지 신호(CAS)에 따라 2차 전지(2)의 충전 전류를 전환하는 스위치 회로이다.

출력 전압 감시 회로(13)는 입력 저항(R1), 접지 저항(R2), 오차 증폭기(ERA2) 및 기준 전압 설정부(e2R)를 포함한다. 입력 단자(CS2)와 그라운드 사이에 직렬 접속되는 입력 저항(R1)과 접지 저항(R2)의 회로에 의해 출력 전압(Vout2)은 분압 전압(DV)으로 분압된 후에, 오차 증폭기(ERA2)의 반전 입력에 입력된다. 또 한, 오차 증폭기(ERA2)의 비반전 입력에는 그라운드로부터의 기준 전압(e2)이 입력된다. 오차 증폭기(ERA2)의 출력 전압(Vop2)은 PWM 비교기(PWM1)의 제3 비반전 입력에 입력된다.

충전 잔량 감시 회로(14)는 전압 비교기(COMP1) 및 기준 전압 설정부(e5R)를 포함한다. 전압 비교기(COMP1)의 반전 입력에는 분압 전압(DV)이 입력되고, 비반전 입력에는 기준 전압(e5)이 입력된다. 전압 비교기(COMP1)로부터 출력되는 출력 전압(Vc1)은 출력 단자(CREQ)로부터 출력된다.

PWM 비교기(PWM1)의 반전 입력 단자에는 삼각파 발진기(OSC1)의 출력 단자가 접속된다. PWM 비교기(PWM1)의 비반전 출력 단자(Q1)는 트랜지스터(FET1)의 제어 단자에 접속되고, 반전 출력 단자(*Q1)는 트랜지스터(FET2)의 제어 단자에 접속된다.

DC-DC 컨버터(1)의 동작을 설명한다. DC-DC 컨버터(1)는 출력 전압(Vout2)에 의해 기기(5)를 동작시키는 동시에, 출력 전압(Vout2)에 의해 2차 전지(2)를 충전하는 충전기이다. 그리고, 기기(5)의 소비전력이 USB 등의 인터페이스 버스 규격에 의해 정해지는 입력 전력의 제한치를 초과하는 경우에는, 제한치를 초과하는 전력을 2차 전지(2)로부터 기기(5)로 공급할 수 있는 충전기이다.

DC-DC 컨버터(1)의 동작에는 2차 전지(2)의 충전 중인 동작과, 충전 완료 후의 동작의 2종류가 있다. 우선, 충전 중인 동작에 대해서 설명한다. 충전 동작 중에 있어서는, 도시되지 않는 제어 회로(CPU 등)로부터 출력되는 로우 레벨의 충전 금지 신호(CAS)가 스위치 회로(SW1)에 입력된다. 스위치 회로(SW1)는 충전 금지 신 호(CAS)에 따라 전압 증폭기(AMP1)의 출력 단자와 오차 증폭기(ERA1)의 반전 입력을 접속한다. 이에 따라 2차 전지(2)는 충전 상태가 된다.

도 2의 DC-DC 컨버터(1)에 있어서, 출력 전압(Vout2)은 하기 수학식 1로 주어진다.

Vout2=Ton/(Ton+Toff)×Vin

여기서, 온 시간 Ton은 트랜지스터(FET1)가 도통 상태로 되어 있는 시간이며, 오프 시간 Toff는 트랜지스터(FET1)가 비도통 상태로 되어 있는 시간이다. 수학식 1로부터, 듀티 사이클의 제어에 의해 출력 전압(Vout2)을 제어 가능한 것을 알 수 있다. 또한, 충전 전류(CC)는 출력 전압(Vout2)에 의해 제어할 수 있기 때문에, 듀티 사이클의 제어에 의해 충전 전류(CC)를 제어하는 것도 가능하다.

또한, 초크 코일(L1)에 흐르는 전류는 트랜지스터(FET1)가 온인 동안 입력 전압(Vin)으로부터 트랜지스터(FET1)를 통해 공급되고, 트랜지스터(FET1)가 오프인 동안 트랜지스터(FET2)를 통해 공급된다. 따라서, 입력 전류(IC)의 평균치는 출력 전류(OC)의 평균치와 트랜지스터(FET1)의 온 듀티와의 곱과 같기 때문에, 이하의 수학식 2로 표시된다.

IC=Ton/(Ton+Toff)×OC

수학식 2로부터, 입력 전류(IC)의 평균치의 값은 트랜지스터(FET1)의 온 듀티의 제어에 의해 제어 가능한 것을 알 수 있다.

PWM 비교기(PWM1)는 3개의 비반전 입력과 1개의 반전 입력을 갖는 전압 비교기로서, 3개의 비반전 입력에 입력되는 출력 전압(Vop1 내지 Vop3) 중 가장 낮은 입력 전압과 반전 입력의 전압을 비교한다. 그리고, 비반전 입력에 입력되는 오차 증폭기의 전압 쪽이 반전 입력에 입력되는 삼각파의 전압보다 높을 때에 펄스를 출력하는 전압 펄스폭 변환기이다.

출력 전류 감시 회로(12)에 의해 DC-DC 컨버터(1)가 제어되는 경우를 설명한다. 즉, 출력 전압(Vop1 내지 Vop3) 중, 출력 전압(Vop1)이 가장 낮은 경우이다. 출력 전류 감시 회로(12)의 전압 증폭기(AMP1)는 전류 측정 저항(RS2)의 양단에 발생하는 전압 강하를 증폭함으로써, 충전 전류(CC)에 따른 전압을 출력하는 전압 증폭기이다. 또한, 오차 증폭기(ERA1)는 전압 증폭기(AMP1)의 출력 전압(Vx1)과 기준 전압(e1)의 차를 증폭하여 출력 전압(Vop1)을 출력하는 증폭기이다. 또한, PWM 비교기(PWM1)는 출력 전압(Vop1 내지 Vop3) 중 가장 낮은 전압인 출력 전압(Vop1)을 선택하고, 출력 전압(Vop1)이 삼각파 발진기(OSC1)의 출력 전압보다 높을 때에 펄스를 출력한다. 전류 측정 저항(RS2)을 흐르는 충전 전류(CC)(충전기로부터 전지로 흐르는 방향을 양으로 함)가 증가하면, 전류 측정 저항(RS2)의 양단에 발생하는 전압 강하가 커지기 때문에, 출력 전압(Vx1)은 상승한다. 그렇게 하면, 출력 전압(Vx1)과 기준 전압(e1)과의 차가 작아지기 때문에, 오차 증폭기(ERA1)의 출력 전압(Vop1)이 낮아진다. 그 결과, PWM 비교기(PWM1)의 출력 펄스폭은 좁아지고, 트랜지스터(FET1)의 온 듀티가 작아지기 때문에, 출력 전압(Vout2)이 저하한다. 따라서, 2차 전지(2)의 충전 전류(CC)가 저하한다. 이에 따라 출력 전류 감시 회로(12)에 의해 기준 전압(e1)으로 정해지는 허용 전류 이상의 전류로 2차 전지(2)가 충전되는 사태를 방지할 수 있다.

출력 전압 감시 회로(13)에 의해 DC-DC 컨버터(1)가 제어되는 경우를 설명한다. 즉, 출력 전압(Vop1 내지 Vop3) 중, 출력 전압(Vop2)이 가장 낮은 경우이다. 오차 증폭기(ERA2)는 DC-DC 컨버터의 출력 전압(Vout2)의 분압 전압(DV)과 기준 전압(e2)의 차를 증폭하여 출력 전압(Vop2)을 출력한다. 또한, PWM 비교기(PWM1)는 출력 전압(Vop2)을 펄스 신호로 변환한다. 출력 전압(Vout2)이 상승하면, 분압 전압(DV)은 상승하기 때문에, 오차 증폭기(ERA2)의 출력 전압(Vop2)이 저하한다. 그 결과, PWM 비교기(PWM1)의 출력 펄스폭은 좁아지고, 트랜지스터(FET1)의 온 듀티가 작아지기 때문에, 출력 전압(Vout2)이 저하한다. 이에 따라 출력 전압 감시 회로(13)에 의해 출력 전압(Vout2)이 기준 전압(e2)으로 정해지는 2차 전지(2)의 충전시의 최대 전압값을 초과하지 않도록 제어된다.

입력 전류 감시 회로(11)에 의해 DC-DC 컨버터(1)가 제어되는 경우를 설명한다. 즉, 출력 전압(Vop1 내지 Vop3) 중, 출력 전압(Vop3)이 가장 낮은 경우이다. 입력 전류 감시 회로(11)의 전압 증폭기(AMP2)는 전류 측정 저항(RS1)의 양단에 발생하는 전압 강하를 증폭한다. 오차 증폭기(ERA3)는 전압 증폭기(AMP2)의 출력 전압(Vx2)과 기준 전압(e3)의 차를 증폭하여 출력 전압(Vop3)을 출력한다. 그리고, PWM 비교기(PWM1)는 출력 전압(Vop3)의 크기에 따른 펄스폭의 펄스를 출력한다.

출력 전류(OC)가 증가하면, 수학식 2로부터, 전류 측정 저항(RS1)을 흐르는 입력 전류(IC)가 증가한다. 입력 전류(IC)의 증가에 따라 전류 측정 저항(RS1)의 양단에 발생하는 전압 강하가 커지기 때문에, 출력 전압(Vx2)이 높아진다. 그렇게 하면, 출력 전압(Vx2)과 기준 전압(e3)과의 차가 작아지기 때문에, 오차 증폭기(ERA3)의 출력 전압(Vop3)이 저하한다. 그 결과, PWM 비교기(PWM1)의 출력 펄스폭은 좁아지고, 트랜지스터(FET1)의 온 듀티가 작아지기 때문에, 출력 전압(Vout2)이 저하한다. 그렇게 하면, 출력 전류(OC)도 저하하기 때문에, 수학식 2로부터, 입력전류(IC)도 저하한다. 이에 따라, 입력 전류 감시 회로(11)에 의해 출력 전류(OC)를 제어하는 것으로 입력 전류(IC)를 제어함으로써, 입력 전류(IC)가 기준 전압(e3)으로 정해지는 최대 전류값[500(mA)]을 초과하지 않도록 제어하는 것이 가능해진다.

이상에 의해, 입력 전류 감시 회로(11)에 의해 기기(5)의 소비전류가 증가하면 2차 전지(2)의 충전 전류가 감소하고, 기기(5)의 소비전류가 감소하면 2차 전지(2)의 충전 전류가 증가하기 때문에, USB 등의 외부 전원으로부터의 전력이 공급 능력을 초과하지 않도록 2차 전지(2)의 충전 전류(CC)가 제어된다. 또한, 출력 전류 감시 회로(12)에 의해 기기(5)의 부하 전류(LC)가 0이 되고 외부로부터 공급되는 모든 전력이 2차 전지(2)에 공급할 수 있는 상태라도, 2차 전지(2)의 허용 능력 이상의 전류로 충전되는 사태를 방지할 수 있다. 따라서, 2차 전지(2)의 충전 전류(CC)는 USB 인터페이스로부터 공급 가능한 최대 전류(500 mA)로부터 기기(5)가 소요하는 전류를 뺀 값과, 2차 전지(2)가 허용할 수 있는 최대 전류값 중 작은 쪽의 값이 되도록 제어된다. 또한, 출력 전압 감시 회로(13)에 의해 출력 전압(Vout2)이 2차 전지(2)의 충전시의 최대 전압값을 초과하지 않도록 제어된다. 따라서, 입력 전류(IC)와, 충전 전류(CC)와, Vout2의 각각의 제한치를 모두 지키도록 DC-DC 컨버터(1)가 동작한다. 이에 따라, 정전압·정전류에 의한 충전이 가능해지기 때문에, 2차 전지(2)의 성능이 열화하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기기(5)의 소비전력이 USB 등의 인터페이스 버스 규격에 의해 정해지는 입력 전력의 제한치를 초과하는 경우에는, 제한치를 초과하는 전력을 2차 전지(2)로부터 기기(5)로 공급할 수 있다.

다음에, 2차 전지의 충전이 완료되었을 때의 동작에 대해서 설명한다. 도시되지 않은 제어 회로(CPU 등)에 의해 2차 전지(2)가 만충전 상태가 된 것이 검지되면, 이 제어 회로로부터는 2차 전지(2)의 충전을 금지하는 취지의 하이 레벨의 충전 금지 신호(CAS)가 출력되어 제어 회로(3)에 입력된다. 하이 레벨의 충전 금지 신호(CAS)가 입력되면, 스위치 회로(SW1)는 전압 증폭기(AMP1)의 출력 단자와 오프셋 전압 설정부(e4R)를 접속시킨다. 그렇게 하면, 오프셋 전압 설정부(e4R)로부터 출력되는 출력 전압(Ve4)의 값은 전압 증폭기(AMP1)의 출력 전압(Vx1)에 오프셋 전압(e4)이 가산된 값이 된다. 이에 따라, 오차 증폭기(ERA1)는 충전 전류(CC)가 양의 방향으로 오프셋 전압(e4)분만큼 많이 흐르고 있다고 인식하여 충전 전류(CC)를 기준 전압(e1)에 따라 제어하는 동작을 행한다. 그 결과, 실제의 충전 전류(CC)량을 오프셋분만큼 감소시킬 수 있다.

그리고, 오프셋 전압(e4)의 값을 기준 전압(e1)의 값과 같이 하면, 기준 전압(e1)에 의해 정해지는 전류분만큼 많이 흐르고 있다고 인식되고 있는 충전 전류(CC)를 기준 전압(e1)에 의해 정해지는 전류값 이하로 하는 제어가 행해지게 된다. 그렇게 하면, 실제의 충전 전류(CC)를 0 이하로 하는 제어가 행해지는 것과 등가가 된다. 이에 따라, 2차 전지(2)의 비충전 상태일 때에, 충전 전류(CC)를 0 이하로 하는 제어를 행하는 것이 가능해진다.

또한, 오프셋 전압(e4)의 값을 기준 전압(e1)보다 큰 값으로 하면, 기준 전압(e1)에 의해 정해지는 전류보다 많이 흐르고 있는 충전 전류(CC)를 기준 전압(e1)에 의해 정해지는 전류값으로 하는 제어가 행해지게 된다. 그렇게 하면, 실제의 충전 전류(CC)를 음[2차 전지(2)로부터 전류가 유출하는 방향]으로 하는 제어가 행해지는 것과 등가가 된다. 즉, 충전 전류(CC)를 음의 정전류로 제어하는 동작이 행해진다. 이 상태에서는 2차 전지(2)의 충전이 발생하지 않기 때문에, 2차 전지(2)의 과충전을 방지할 수 있다.

또한, 충전 잔량 감시 회로(14)의 작용을 설명한다. 2차 전지(2)는 충전 완료 후 장기간 방치하면, 전지 내부에서의 자기 방전에 의해 충전 잔량이 감소하여 전지 전압이 저하된다. 그리고, DC-DC 컨버터(1)에서는 충전 전류(CC)가 0 이하가 되도록 제어하고 있기 때문에, 2차 전지(2)의 충전 잔량의 감소에 의한 출력 전압 (Vout1)의 저하와 함께, 출력 전압(Vout2)도 저하된다. 그렇게 하면, 2차 전지(2)의 충전 잔량이 감소하여도 2차 전지(2)는 충전 상태가 되지 않기 때문에, 충전 완료 후의 2차 전지(2)의 전지 전압의 저하를 방지할 수 없다. 그래서, 충전 잔량 감시 회로(14)가 필요하게 된다.

충전 잔량 감시 회로(14)는 충전 완료 후, 소정 기간 경과한 경우에 동작하는 회로이다. 충전 잔량 감시 회로(14)의 전압 비교기(COMP1)는 출력 전압(Vout2) 의 분압 전압(DV)이 기준 전압(e5)보다 높을 때에는 로우 레벨의 출력 전압(Vc1)을 출력 단자(CREQ)에 출력하고, 분압 전압(DV)이 기준 전압(e5)보다 낮을 때에는 하이 레벨의 출력 전압(Vc1)을 출력 단자(CREQ)에 출력한다. 즉, 충전 잔량 감시 회로(14)에 의해 출력 전압(Vout2)을 감시함으로써, 2차 전지(2)의 잔량이 소정의 값보다 감소한 것을 출력 전압(Vc1)에 의해 도시되지 않은 제어 회로 등으로 통지할 수 있다. 그리고, 통지를 받은 제어 회로는 2차 전지(2)의 잔량이 감소함에 따라 2차 전지(2)의 충전을 시작하는 취지의 로우 레벨의 충전 금지 신호(CAS)를 출력한다. 그리고, DC-DC 컨버터(1)는 로우 레벨의 충전 금지 신호(CAS)에 따라 2차 전지(2)에 대하여 충전을 시작한다. 이에 따라, 2차 전지(2)의 전지 전압의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따른 트랜지스터(FET1)에 대해서 설명한다. 트랜지스터(FET1)는 드레인·드레인·게이트·백 게이트의 4극 구조의 MOSFET로서, 백 게이트가 접지되는 구성을 갖는다.

종래에는 대전력용 파워 트랜지스터로서 N형 DMOS나 P형 DMOS의 트랜지스터가 사용되고 있었다. 이들 트랜지스터는 소자의 단면 세로 방향(벌크 방향)으로 전류가 흐르는 특성을 갖는 트랜지스터이다. 그러나, N형 DMOS는 소스로부터 드레인 방향으로 기생 다이오드가 존재하고, P형 DMOS에서는 드레인으로부터 소스 방향으로 기생 다이오드가 존재하기 때문에, 스위치 동작은 한 쪽에 밖에 동작하지 않는다. 그렇게 하면, 퍼스널 컴퓨터 등의 인터페이스 버스와 DC-DC 컨버터(1)를 물리적으로 접속한 상태에서 인터페이스 버스로부터의 전력 공급이 차단되면, 2차 전지 (2)로부터 인터페이스 버스에 대하여 메인 트랜지스터의 기생 다이오드를 통해 전류 누설이 발생하는 문제가 있었다. 따라서, 종래에는 전류 누설의 방지를 위해 DMOS 트랜지스터를 서로 역방향으로 직렬 접속하여 사용하거나 다이오드를 삽입해야 했기 때문에, 회로 규모 증대나 부품 갯수 증가의 문제가 있었다.

그러나, 본 실시 형태에 따른 DC-DC 컨버터(1)에서는, 파워 트랜지스터로서 드레인·드레인·게이트·백 게이트의 4극 구조를 구비하고, 백 게이트가 접지되는 N형의 MOSFET인 트랜지스터(FET1)를 이용하고 있다. 트랜지스터(FET1)는 소자의 단면 가로 방향으로 전류가 흐르는 특성을 갖는 트랜지스터이다. 따라서, 백 게이트를 접지함으로써, 드레인·드레인 사이에 서로 역방향의 기생 다이오드를 2개 형성할 수 있다. 이에 따라, 별도의 트랜지스터나 다이오드 등을 이용하지 않고, 트랜지스터(FET1)에 의해서만 전류 누설의 발생을 방지할 수 있기 때문에, 회로 규모의 축소화나 부품 갯수의 삭감 등을 도모하는 것이 가능해진다.

이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 DC-DC 컨버터(1)에서는, 충전 상태시에는 2차 전지(2)에 정전압·정전류 충전을 행하고, 비충전 상태시에는 충전 전류(CC)가 0 이하가 되도록 충전 상태를 제어하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 2차 전지(2)와 기기(5)를 병렬 접속한 충전기에 있어서, 2차 전지(2)의 과충전을 방지할 수 있으므로, 2차 전지(2)의 열화를 방지할 수 있다. 그리고, 기기(5)의 소비전력이 DC-DC 컨버터(1)로부터의 전력 공급 능력 이상의 값이 될 때에는 기기(5)와 병렬 접속된 2차 전지(2)로부터 기기(5)로 전력을 공급할 수 있다.

또한, 충전 잔량 감시 회로(14)에 의해 출력 전압(Vout2)을 감시함으로써, 2 차 전지(2)의 자기 방전에 의한 전지 전압 저하를 검출할 수 있다. 따라서, 2차 전지(2)의 전지 전압의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 메인 스위칭 트랜지스터로서 드레인·드레인·게이트·백 게이트의 4극 구조의 MOSFET로서, 백 게이트가 접지되는 트랜지스터(FET1)가 이용된다. 백 게이트를 접지함으로써, 드레인·드레인 사이에 서로 역방향의 기생 다이오드를 2개 형성할 수 있다. 이에 따라, 전류 누설을 방지할 수 있으므로, 별도의 트랜지스터나 다이오드 등을 이용하지 않고, 2차 전지(2)로부터의 외부 전원로의 전류 누설을 방지하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지 개량, 변형이 가능한 것은 물론이다. 도 2의 오프셋 회로(15)에서는, 전압 증폭기(AMP1)의 출력 전압(Vx1)에 오프셋 전압(e4)을 부여함으로써, 충전 전류(CC)가 0 이하가 되도록 제어하였지만, 이 형태에 한정되지 않는다. 도 3에 도시된 DC-DC 컨버터(1a)에 구비되는 출력 전류 감시 회로(12a)와 같이, 기준 전압(e1)에 오프셋을 부여하는 형태라도 좋다.

출력 전류 감시 회로(12a)는 도 2의 오프셋 회로(15) 대신에 오프셋 회로(15a)를 포함한다. 오프셋 회로(15a)에 포함되는 스위치 회로(SW1a)는 접지 전위와 기준 전압 설정부(e1R)를 충전 금지 신호(CAS)에 따라 택일로 선택하여 오차 증폭기(ERA1)의 비반전 입력 단자로 입력한다.

2차 전지(2)의 충전 상태시에 있어서는 2차 전지(2)의 충전을 허가하는 취지의 로우 레벨의 충전 금지 신호(CAS)가 스위치 회로(SW1a)에 입력된다. 스위치 회 로(SW1a)는 충전 금지 신호(CAS)에 따라 기준 전압 설정부(e1R)와 오차 증폭기(ERA1)의 비반전 입력을 접속한다. 따라서, 충전 전류(CC)의 제한치는 기준 전압(e1)에 따른 값이 된다.

한편, 2차 전지(2)의 비충전 상태시에 있어서는 2차 전지의 충전을 금지하는 취지의 하이 레벨의 충전 금지 신호(CAS)가 스위치 회로(SW1a)에 입력된다. 스위치 회로(SW1a)는 충전 금지 신호(CAS)에 따라 접지 전위와 오차 증폭기(ERA1)의 비반전 입력을 접속한다. 그렇게 하면, 충전 전류(CC)의 제한치가 0이 되기 때문에, 오차 증폭기(ERA1)는 충전 전류(CC)를 0 이하로 하는 제어를 행한다. 이상에 의해 오프셋 회로(15a)를 이용함으로써, 2차 전지(2)의 비충전 상태의 때에 충전 전류(CC)를 0 이하로 제어하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시 형태에서는, 도 2에 도시된 DC-DC 컨버터(1)는 스위칭 방식의 DC-DC 컨버터라고 하였지만, 이 형태에 한정되지 않는다. 도 4에 도시된 바와 같이, 드라이버 회로(20)를 포함하는 제어 회로(3b)를 구비한 리니어 레귤레이터 방식의 DC-DC 컨버터(1b)라도 좋은 것은 물론이다.

또한, 본 실시 형태에서는, 전압 모드형의 DC-DC 컨버터에 대해서 설명하였다. 여기서, 본 발명의 포인트는 2차 전지(2)의 비충전 상태일 때에는 충전 전류(CC)를 0 이하가 되도록 제어하는 것에 있다. 구체적으로는, 오프셋 회로(15)에 있어서, 충전 상태에 따라 오프셋값을 전환하는 것이 특징이다. 따라서, 전압 모드형뿐만 아니라, 전류 모드형의 DC-DC 컨버터에 있어서도 본 발명을 적용할 수 있는 것은 물론이다.

또한, 출력 전압(Vx1)에 오프셋 전압을 부여하는 경우(도 2)와, 기준 전압(e1)에 오프셋 전압을 부여하는 경우(도 3)를 따로따로 설명하였지만, 이 형태에 한정되지 않는다. 출력 전압(Vx1)과 기준 전압(e1)의 양쪽에 오프셋 부여하는 형태라도 좋은 것은 물론이다.

또한, 본 실시 형태의 제어 회로(3)는 단일 또는 복수의 반도체 칩 등에 의해 구성하여도 좋다. 또한, DC-DC 컨버터(1)를 단일 또는 복수의 반도체 칩에 의해 구성하여도 좋다. 또한, DC-DC 컨버터(1) 및 제어 회로(3)는 모듈로서 구성하여도 좋다. 또한, DC-DC 컨버터(1)를 보조 전력을 구비한 전원 장치로서 이용하는 형태로 하여도 좋다. 이 경우, 2차 전지(2)는 DC-DC 컨버터(1)에 구비된다. 그리고, 필요에 따라 2차 전지(2)에는 충전이 행해진다. 또한, DC-DC 컨버터(1)를 충전기로서 이용하는 형태로 하여도 좋다. 이 경우, 2차 전지(2)는 기기(5)측에 구비된다.

또한, 충전 금지 신호(CAS)는 충전 정지 지령의 일례, 오차 증폭기(ERA1)는 제1 오차 증폭기의 일례, 출력 전압(Vx1)은 검출 신호의 일례, 기준 전압(e1)은 기준 신호의 각각 일례이다.

여기서, 본 발명의 기술 사상에 의해 배경 기술에 있어서의 과제를 해결하기 위한 수단을 이하에 열기한다.

(부기 1)

2차 전지 및 부하에 전력을 공급하는 전원 장치에 있어서, 상기 2차 전지의 충전 정지 지령에 따라 상기 2차 전지로의 충전 전류가 0이 되도록 출력 전압을 제어하는 충전 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 회로.

(부기 2)

부기 1에 있어서, 상기 충전 제어 회로는 상기 충전 전류에 따른 검출 신호와 상기 충전 전류의 목표값을 설정하는 기준 신호와의 차분을 증폭하는 제1 오차 증폭기와, 상기 충전 정지 지령에 따라 상기 차분 중 상기 충전 전류가 상기 목표값에 미달인 것을 나타내는 상기 차분을 축소하는 오프셋값을, 상기 검출 신호 및/또는 상기 기준 신호에 부여하는 오프셋 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 회로.

(부기 3)

부기 2에 있어서, 상기 오프셋 회로는 상기 검출 신호의 전송 경로 상에 구비되고, 상기 충전 정지 지령이 행해져 있지 않을 때에는 상기 검출 신호를 출력하며, 상기 충전 정지 지령에 따라 상기 검출 신호의 전압값의 절대치를 크게 하는 상기 오프셋값을 상기 검출 신호에 더하여 출력하는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 회로.

(부기 4)

부기 3에 있어서, 상기 오프셋값은 상기 기준 신호 이상의 값이 되는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 회로.

(부기 5)

부기 2에 있어서, 상기 오프셋 회로는 상기 기준 신호의 전송 경로 상에 구비되고, 상기 충전 정지 지령이 행해져 있지 않을 때에는 상기 기준 신호를 출력하며, 상기 충전 정지 지령에 따라 접지 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 회로.

(부기 6)

부기 1에 있어서, 상기 2차 전지가 비충전 상태일 때에, 상기 2차 전지의 출력 전압과 미리 정해지는 설정 전압을 비교하는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 회로.

(부기 7)

부기 1에 있어서, 상기 부하와 상기 2차 전지는 상기 전원 장치에 대하여 병렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 회로.

(부기 8)

부기 1에 있어서, 백 게이트가 접지 전압에 접속되는 4극 구조의 MOS 트랜지스터로 이루어지는 출력 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 회로.

(부기 9)

2차 전지 및 부하에 전력을 공급하는 전원 장치에 있어서, 상기 2차 전지의 충전 정지 지령에 따라 상기 2차 전지로의 충전 전류가 0이 되도록 출력 전압을 제어하는 충전 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.

(부기 10)

2차 전지 및 부하에 전력을 공급하는 전원 장치에 있어서, 상기 2차 전지의 충전 정지 지령에 따라 상기 2차 전지로의 충전 전류가 0이 되도록 출력 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 방법.

(부기 11)

부기 10에 있어서, 상기 충전 전류에 따른 검출 신호와 상기 충전 전류의 목표값을 설정하는 기준 신호와의 차분을 증폭하는 단계와, 상기 충전 정지 지령에 따라 상기 차분 중 상기 충전 전류가 상기 목표값에 미달인 것을 나타내는 상기 차분을 축소하는 오프셋값을, 상기 검출 신호 및/또는 상기 기준 신호에 부여하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 방법.

본 발명의 전원 장치의 제어 회로, 전원 장치 및 전원 장치의 제어 방법에 따르면, 2차 전지의 과충전을 방지할 수 있는 동시에, 기기의 소비전력이 전원 장치로부터의 전력 공급 능력 이상의 값이 되는 경우에는, 2차 전지로부터 기기로 전력을 공급할 수 있게 된다.

Claims

2차 전지 및 부하에 전력을 공급하는 전원 장치의 제어 회로에 있어서,

상기 2차 전지의 충전 상태에 기초한 제어 신호에 따라 상기 2차 전지로의 충전 전류가 감소하도록 상기 전력을 제어하는 제어부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 회로.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,

상기 충전 전류에 따른 검출 신호와 상기 충전 전류의 목표값을 설정하는 기준 신호와의 차분을 증폭하는 제1 오차 증폭기와;

상기 제어 신호에 따라, 상기 충전 전류가 상기 목표값에 미달인 것을 나타내는 상기 차분을 축소하기 위해, 오프셋값을 상기 검출 신호 및 상기 기준 신호 중 하나 이상에 부여하는 오프셋 회로

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 회로.
제2항에 있어서, 상기 오프셋 회로는 상기 검출 신호의 전송 경로 상에 구비되고,

상기 제어 신호가 행해져 있지 않을 때에는 상기 검출 신호를 출력하며,

상기 제어 신호에 따라 상기 검출 신호의 전압값의 절대치를 크게 하는 상기 오프셋값을 상기 검출 신호에 더하여 출력하는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 회로.
제3항에 있어서, 상기 오프셋값은 상기 기준 신호 이상의 값이 되는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 회로.
제2항에 있어서, 상기 오프셋 회로는 상기 기준 신호의 전송 경로 상에 구비되고,

상기 제어 신호가 행해져 있지 않을 때에는 상기 기준 신호를 출력하며,

상기 제어 신호에 따라 접지 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 회로.
제1항에 있어서, 상기 부하와 상기 2차 전지는 상기 전원 장치에 대하여 병렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 회로.
제1항에 있어서, 백 게이트가 접지 전압에 접속되는 4극 구조의 MOS 트랜지스터로 이루어지는 출력 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 회로.
2차 전지 및 부하에 전력을 공급하는 전원 장치에 있어서,

상기 2차 전지의 제어 신호에 따라 상기 2차 전지로의 충전 전류가 감소하도록 상기 전력을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
2차 전지 및 부하에 전력을 공급하는 전원 장치의 제어 방법에 있어서,

상기 2차 전지의 제어 신호에 따라 상기 2차 전지로의 충전 전류가 감소하도록 상기 전력을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 방법.
제9항에 있어서, 상기 충전 전류에 따른 검출 신호와 상기 충전 전류의 목표값을 설정하는 기준 신호와의 차분을 증폭하는 단계와;

상기 제어 신호에 따라, 상기 충전 전류가 상기 목표값에 미달인 것을 나타내는 상기 차분을 축소하기 위해, 오프셋값을 상기 검출 신호 및 상기 기준 신호 중 하나 이상에 부여하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 충전 전류가 0이 되도록 상기 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 회로.
제1항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 충전 전류가 0 이하가 되도록 상기 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 회로.
제1항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 2차 전지가 만충전의 경우에 상기 충전 전류가 감소하도록 상기 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 회로.
2차 전지 및 부하에 전력을 공급하는 전원 장치의 제어 회로에 있어서,

상기 2차 전지의 충전을 제어하는 제어 신호에 따라 상기 2차 전지로의 충전 전류를 제어하는 제어부를 포함하고,

상기 제어부는,

상기 충전 전류에 따라, 검출 신호와 상기 충전 전류의 목표값을 설정하는 기준 신호와의 차분을 증폭하는 제1 오차 중폭기와;

상기 제어 신호에 따라, 상기 검출 신호 및 상기 기준 신호 중 하나 이상에 오프셋값을 부여하는 오프셋 회로

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 회로.
제8항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 충전 전류가 0이 되도록 상기 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
제8항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 충전 전류가 0 이하가 되도록 상기 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
제8항에 있어서,

상기 제어부는 상기 2차 전지가 만충전의 경우에 상기 충전 전류가 감소하도록 상기 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
제9항에 있어서,

상기 충전 전류가 0이 되도록 상기 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 방법.
제9항에 있어서,

상기 충전 전류가 0 이하가 되도록 상기 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 방법.
제9항에 있어서,

상기 2차 전지가 만충전의 경우에 상기 충전 전류가 감소하도록 상기 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 장치의 제어 방법.