KR100944800B1 - 직류 충전 제어회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직류 충전 제어회로에 관한 것으로서, 외부의 전압제어신호에 따라 직류 입력단에서 출력되는 직류 전원의 전류량과 전압을 조절하기 위한 듀티비를 변화시키는 펄스폭 변조신호를 출력하는 PWM 제어부와, 상기 PWM 제어부에서 출력되는 펄스폭 변조신호를 평활회로를 통해 직류로 정류하여 출력하는 직류 평활부와, 상기 직류 평활부에서 출력되는 직류전원을 충전하여 충전 전류로 공급하는 내부 충전지와, 상기 펄스폭 변조신호에 따라 상기 내부 충전지의 접속 노드와 외부 충전지 접속부 사이의 전기적 접속을 스위칭하는 스위칭 소자와, 외부의 전류제어신호를 일정한 듀티비를 갖는 전기신호로 변환하여 상기 PWM 제어부에 전달하는 포토커플러와, 상기 직류 입력단에서 공급되는 직류 전류를 상기 내부 충전지와 외부 충전지 접속부를 통해 외부 충전지에 공급되도록 충전전류 조절 기능, 및 상기 PWM 제어부의 충전전압 조절 기능을 수행함으로써 상기 전류제어신호, 전압제어신호와 같은 각종 제어신호를 생성 출력하는 마이크로프로세서로 구성된 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 휴대폰 및 PMP와 같은 외부 기기의 식별 데이터를 판독하여 충전지 전압을 자동으로 인식한 후 충전지의 손상없이 충전 동작을 수행할 수 있고, 직류전원의 사용이 어려운 장소에서 내부 충전지를 이용해 외부 충전지를 용이하게 충전할 수 있으며, 외부 충전지가 외부 충전지 접속부에 접속됨을 감지하고 이에 응답하여 충전전압을 제공함으로써 충전 대기 전원을 최소화할 수 있고, 과전 류 및 과충전, 장시간 충전 등을 검출하여 충전 전류량을 조절하거나 전원 유입을 차단함으로써 시스템 안정성 및 신뢰성을 확보할 수 있다.
Figure R1020090080433
직류 충전 제어회로, PWM 제어, 마이크로프로세서, 내부 충전지

Description

직류 충전 제어회로{CONTROLLNG CURCUIT FOR DC CHARGING}
본 발명은 직류 충전 제어회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휴대폰 및 PMP와 같은 외부 기기의 충전지 전압을 자동으로 인식하여 충전지의 손상없이 충전 동작을 수행할 수 있고, 직류전원의 사용이 어려운 장소에서 내부 충전지를 이용해 외부 충전지를 용이하게 충전할 수 있도록 하는 직류 충전 제어회로에 관한 것이다.
최근에는, 전자 기술이 고도로 발달하여 휴대폰이나 PMP 등과 같은 소형의 전자 장치들은 충전용 배터리를 전원으로 사용하고 있다.
이러한, 충전용 배터리를 충전시키기 위한 종래의 충전 장치로는, 교류 전원을 입력받아 충전용 배터리를 충전시키기 위한 교류용 충전 장치와 직류 전원을 입력받아 충전용 배터리를 충전시키기 위한 직류용 충전 장치가 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 직류 충전장치를 나타낸 회로도로서, 이를 참고하면 종래의 배터리 충전장치는 충전 전류와 전압을 연산증폭기(60)로 검출하여 디스 플레이를 제어함과 아울러 PWM 출력소자(30)를 이용하여 출력단(ES)을 통해 출력되는 저전압 직류 출력신호를 감시하여 충전전압과 전류를 제어하는 방식을 채택하고 있다.
상기와 같은 배터리 충전장치는, 배터리를 충전시키기 위한 전원단자와 감시단자 및 접지단자를 구비하는 충전구(10)와, 외부로부터 입력된 직류 전원을 제공받아 교류성분을 필터링하는 직류입력부(20)와, 직류입력부(20)에서 출력되는 직류전원을 제공받아 전압 다운시키고 출력단(ES)을 통해 출력되는 전원을 감시하여 출력전원을 미리 설정된 PWM 신호로 출력하는 PWM 전력제어부(30)로 구성되어 있다.
또한, 상기 PWM 전력제어부(30)로부터 출력된 PWM 신호를 소정의 L, C 필터를 통해 평활하여 직류 전원을 출력하는 정류회로부(40)와, 정류회로부(40)의 출력단과 충전구(10)의 전원단자(①) 사이에 설치되어 소정의 만충전 제어신호에 따라 개폐하는 충전스위치부(50)와, 충전구(10)의 감시단자와 접지단자 사이에 걸린 전압을 검출하여 증폭한 후 디스플레이 제어용 소스원을 출력하는 연산증폭기(60)와, 충전구(10)와 시스템 컨트롤러(90) 사이에 설치된 저항(R1∼R3) 및 커패시터(C1∼C3)로 배터리의 전압 및 용량을 검출하는 검출부(70)와, 시스템 컨트롤러(90)의 제어신호에 따라 배터리의 장착 여부와 장착에러 및 만충전 상태를 표시하는 복수의 발광소자를 포함한 표시부(80)와, 충전구(10)의 전원단자(①)와 감시단자(②)로부터 인출된 저항(R1∼R3) 및 커패시터(C1∼C3)를 이용하여 배터리의 전압 및 용량을 검출하고 그 검출 정보에 따라 충전스위치부(50)를 제어하여 전원공급을 결정함과 아울러 상기 연산증폭기로(60)부터 출력된 신호에 따라 배터리의 장착 및 충전 상태를 디스플레이하도록 제어하는 시스템 컨트롤러(90)로 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 충전기의 작동을 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.
외부로부터 제공된 직류전원은 직류입력부(20)에 의해 노이즈 성분이 제거되어 PWM 전력제어부(30)로 입력된다. PWM 전력제어부(30)는 입력된 직류전원을 소정 레벨로 전압다운시킨 후 펄스폭변조하여 출력하는 데, 출력단(ES)의 전력을 감시하여 미리 설정된 일정 주파수의 펄스폭변조 신호로 출력하게 된다.
상기에서 출력된 펄스 신호는 정류회로부(40)를 통해 평활된 후 충전스위치부(50)의 전류통로를 통해 배터리로 공급된다.
한편, 시스템 컨트롤러(90)는 내재된 A/D변환단자와 충전구(10)의 각 단자 사이에 연결된 저항(R1∼R3)으로부터 배터리의 전압을 검출하여 만충전시에는 충전스위치(50; Q2)를 제어하여 전원공급을 차단시키거나 연산증폭기(60)에서 출력되는 충전전류검출신호에 따라 발광소자를 제어하여 충전 상태를 표시하게 된다.
상기와 같이 방식으로 충전기의 입력 전원과 디스플레이를 제어하는 기술은 충전기의 전류와 전압을 검출하는 수단으로 연산증폭기 또는 비교기를 사용함으로써, 부품이 많아 설계가 복잡할 뿐만 아니라 그에 따른 부품의 불량과 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 휴대폰 및 PMP와 같은 외부 기기의 충전지 전압을 자동으로 인식하여 충전지의 손상없이 단시간 내에 충전 동작을 수행할 수 있고, 직류전원의 사용이 어려운 장소에서 내부 충전지를 이용해 외부 충전지를 용이하게 충전할 수 있도록 하는 직류 충전 제어회로를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 외부 충전지가 외부 충전지 접속부에 접속됨을 감지하고 이에 응답하여 충전전압을 제공함으로써 충전 대기 전원을 최소화할 수 있는 직류 충전 제어회로를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 과전류 및 과충전, 장시간 충전 등을 검출하여 충전 전류량을 조절하거나 전원 유입을 차단함으로써 시스템 안정성을 확보할 수 있는 직류 충전 제어회로를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 직류 충전 제어회로는, 외부의 전압제어신호에 따라 직류 입력단에서 출력되는 직류 전원의 전류량과 전압을 조절하기 위한 듀티비를 변화시키는 펄스폭 변조신호를 출력하는 PWM 제어부와, 상기 PWM 제어부에서 출력되는 펄스폭 변조신호를 평활회로를 통해 직류로 정류하여 출력하는 직류 평활부와, 상기 직류 평활부에서 출력되는 직류전원을 충전하여 충전 전류로 공급하는 내부 충전지와, 상기 펄스폭 변조신호에 따라 상기 내부 충전지의 접속 노드와 외부 충전지 접속부 사이의 전기적 접속을 스위칭하는 스위칭 소자와, 외부의 전류제어신호를 일정한 듀티비를 갖는 전기신호로 변환하여 상기 PWM 제어부에 전달하는 포토커플러와, 상기 직류 입력단에서 공급되는 직 류 전류를 상기 내부 충전지와 외부 충전지 접속부를 통해 외부 충전지에 공급되도록 충전전류 조절 기능, 및 상기 PWM 제어부의 충전전압 조절 기능을 수행함으로써 상기 전류제어신호, 전압제어신호와 같은 각종 제어신호를 생성 출력하는 마이크로프로세서로 구성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 직류 충전 제어회로는 기준전압과 충전 전압과의 정량적인 차이를 감지하는 전원 감시부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 전원 감시부는 충전 전압과 기준 전압을 비교하여 과전류를 검출하는 과전류 검출부 및 상기 충전 전압과 기준 전압을 비교하여 과충전을 검출하는 과충전 검출부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 과전류 검출부는 전압 분배용으로 병렬 연결된 2개의 분배저항과 기준 전압과 상기 분배된 전압을 비교하는 과전류 검출 비교기로 이루어지고, 상기 과충전 검출부는 전압 분할용으로 병렬 연결된 4개의 분할 저항과, 상기 분할된 전압과 기준 전압을 비교하는 과충전 검출 비교기로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마이크로프로세서는 상기 과전류 검출부에서 과전류가 검출되면 충전 동작을 차단하는 과전류 방지 제어신호를 출력하고, 상기 과충전 검출부에서 과충전이 검출되면 충전전압이 만충전 전압 이상으로 충전되는 것을 방지하는 과충전 방지 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 직류 충전 제어회로는 상기 포토커플러와 PWM 제어부의 사이에 상기 마이크로프로세서에서 전송되는 각종 제어신호에 따라 충전지로 유입되는 충 전 또는 방전 전류량을 조절하는 스위칭 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 스위칭 제어부는 상기 포토커플러에서 전송되는 제어신호가 베이스 단에 입력되는 트랜지스터와, 상기 트랜지스터의 컬렉터단과 PWM 제어부 사이에 복수의 저항과 캐패시터가 병렬로 연결된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 PWM 제어부는 전압 및 전류 비교기, 기준전압원, 단일(SINGLE) 출력 또는 푸쉬-풀(PUSH-PULL) 출력설정이 가능한 출력단으로 구성된 PWM용 IC인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 직류 평활부는 인덕터, 저항, 캐패시터, 다이오드가 병렬로 조합된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마이크로프로세서는 충전 상태를 표시하는 복수의 LED와, 경고음을 발생시키는 부저(Buzzer)와, 충전 시간 및 전압을 표시하는 디스플레이, 충전시 필요한 버튼들과 연결되어 각각의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 마이크로프로세서는 수동 조정 상태를 세트(set)하는 세트버튼과 연결된 제1 스위치, 충전 전압의 양을 조정하는 업/다운 버튼과 연결된 제2 스위치, LED의 온/오프를 결정하는 온/오프 버튼과 연결된 제3 스위치와 연결된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 스위칭 소자는 베이스단에 PWM 제어부가 접속되고, 컬렉터단에 상기 직류 평활부가 접속되는 트랜지스터(Q2)이고, 상기 PWM 제어부에 의해 온/오프 구동 주기가 조절되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 직류 충전 제어회로는 일정한 전원전압(Vcc)을 출력하도록 하는 레귤레이터부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 레귤레이터부는 전원전압이 입력되는 정전압 IC와, 상기 정전압 IC의 입력단에 병렬 연결된 2개의 캐패시터와, 상기 정전압 IC의 출력단에 병렬 연결된 다이오드와 캐패시터로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 직류 충전 제어회로에 따르면, PWM 스위칭 방식과 단일 칩의 마이크로프로세서를 이용하여 휴대폰 및 PMP와 같은 외부 기기의 기의 식별 데이터를 판독하여 충전지 전압을 자동으로 인식한 후 충전지의 손상없이 단시간 내에 충전 동작을 수행할 수 있고, 직류전원의 사용이 어려운 장소에서 내부 충전지를 이용해 외부 충전지를 용이하게 충전할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 외부 충전지가 외부 충전지 접속부에 접속됨을 감지하고 이에 응답하여 충전전압을 제공함으로써 충전 대기 전원을 최소화할 수 있고, 과전류 및 과충전, 장시간 충전 등을 검출하여 충전 전류량을 조절하거나 전원 유입을 차단함으로써 시스템 안정성 및 신뢰성을 확보할 수 있는 효과도 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 실시예에 직류 충전 제어회로의 회로도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 직류 충전 제어회로는 직류 입력단(110), PWM 제어부(120), 직류 평활부(130), 스위칭 제어부(140), 내부 충전지(101), 스위칭 소자(Q2), 포토커플러(150), 전원 감시부(160), 외부 충전지 접속부(180), 마이크로프로세서(170), 스위칭부(190), 레귤레터부(200)를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
먼저, 상기 직류 입력단(110)에는 12V의 직류 전원이 입력되고, 상기 외부 충전지 접속부(180)는 USB 잭(Jack)과 연결되는 USB 출력 단자이다.
그리고, 상기 포토커플러(150)는 상기 마이크로프로세서(170)에서 전송되는 제어신호에 응답하여 광 스위칭을 수행한다.
또한, 상기 PWM 제어부(120)는 상기 마이크로프로세서(170)의 전압제어신호에 따라 직류 입력단(110)에서 출력되는 직류 전원의 전류량과 전압을 조절하기 위한 듀티비를 변화시키는 펄스폭 변조신호를 출력하는데, 듀티(Duty) 조절을 할 수 있는 구형파 발생회로 기능을 포함한다.
여기서, 상기 펄스폭 변조신호는 외부 충전지 접속부(USB1)로 공급되는 충전 전압이 소정 기준 전압에 도달 및 유지되도록 현재 충전전압의 전압레벨을 조절하게 된다.
이러한 PWM 제어부(120)는 전압 및 전류 비교기, 기준전압원, 단일(SINGLE) 출력 또는 푸쉬-풀(PUSH-PULL) 출력 설정이 가능한 출력단으로 구성된 PWM용 IC(예를 들어 TL494 사용)이다.
상기 스위칭 제어부(140)는 상기 포토커플러(150)와 PWM 제어부(120)의 사이에 상기 마이크로프로세서(170)에서 전송되는 각종 제어신호에 따라 상기 직류 평활부(130)의 동작을 단속하여 충전 또는 방전 전류량을 조절하게 된다.
이러한 스위칭 제어부(140)는 상기 포토커플러(150)에서 전송되는 제어신호가 베이스 단에 입력되는 트랜지스터(Q5)와, 상기 트랜지스터(Q)의 컬렉터단과 PWM 제어부(120) 사이에 복수의 저항(R33, R34, R36, R37)과 캐패시터(EC5)가 병렬로 연결된다.
한편, 상기 직류 평활부(130)는 상기 PWM 제어부(120)에서 출력되는 펄스폭 변조신호를 근거로 하여 다이오드(D4)의 출력 전압에 대한 노이즈를 제거하고 정류 신호를 직류 전압으로 변환하는 인덕터(L4), 저항(R8, R12), 다이오드(D5)가 병렬로 연결되어 있다.
상기 내부 충전지(101)는 상기 직류 평활부(130)에서 출력되는 직류 전원을 충전전류로 하여 그 전기에너지를 저장하고, 외부 충전지 접속부(180)로 공급되는 이차적인 충전 전원으로 사용되게 된다.
한편, 상기 스위칭 소자(Q2)는 상기 펄스폭 변조신호에 따라 상기 내부 충전지(101)의 접속 노드와 외부 충전지 접속부(180) 사이의 전기적 접속을 스위칭하도록 상기 PWM 제어부(120)와 직류 평활부(130) 사이에 설치되어 상기 PWM 제어부(120)에 의해 온/오프 구동 주기가 조절된다.
이러한 스위칭 소자(Q2)는 트랜지스터(Q2)로서, 트랜지스터(Q2)의 베이스단에 PWM 제어부(120)가 접속되고, 상기 직류 평활부(130)의 출력단은 다이오드(D4)를 통해 트랜지스터(Q2)의 컬렉터단에 접속된다.
또한, 상기 마이크로프로세서(170)는 상기 직류 입력단(110)에서 공급되는 직류 전류를 상기 내부 충전지(101)와 외부 충전지 접속부(180)를 통해 외부 충전지에 공급되도록 충전전류 조절 기능, 및 상기 PWM 제어부(120)의 충전전압 조절 기능을 수행함으로써 상기 전류제어신호, 전압제어신호와 같은 각종 제어신호를 생성 출력한다.
이러한 마이크로프로세서(170)는 휴대폰이나 PMP 등의 충전지 접속시 외부 충전지 접속부(180)로부터 전송되는 해당 충전지의 식별 데이터(ID)를 판독하여 최대 충전전압 및 충전 전류 값을 설정하고, 이를 근거로 상기 직류 평활부(130)와 PWM 제어부(120)의 동작을 제어한다.
상기 마이크로프로세서(170)는 LCD 드라이버, 아날로그/디지털 컨버터(ADC), PWM, 부저, 타이머가 내장된 CMOS 단일 칩으로 설계된다.
한편, 상기 전원 감시부(160)는 기준전압과 충전 전압과의 정량적인 차이를 감지하기 위해, 충전 전압과 기준 전압을 비교하여 과전류를 검출하는 과전류 검출부(161), 및 상기 충전 전압과 기준 전압을 비교하여 과충전을 검출하는 과충전 검출부(162)로 이루어진다.
상기 과전류 검출부(161)는 전압 분배용으로 병렬 연결된 2개의 분배저항(R19, R26)과, 기준 전압과 상기 분배된 전압을 비교하는 과전류 검출 비교기(U3A)로 이루어진다.
즉, 상기 과전류 검출 비교기(U3A)의 (+)입력단에는 상기 과충전 검출비교기(USB)의 (+)입력단이 연결되고, (-)출력단에는 분배 전압이 입력된다.
그리고, 상기 과충전 검출부(162)는 전압 분할용으로 병렬 연결된 4개의 분할 저항(R29, R30, R31, R32)과, 캐패시터(EC4), 저항(R28), 상기 분할된 전압과 기준 전압을 비교하는 과충전 검출 비교기(U3B)로 이루어진다.
이때, 상기 과충전 검출 비교기(USB)DML (+)입력단에는 과충전 검출 비교기(U3A)의 (+)입력단과 상기 분할 저항(R29, R30, R31, R32)과, 캐패시터(EC4), 저항(R28)을 거쳐 분할 전압이 입력되고, (-)입력단에는 저항(R38, R39)과 캐패시 터(C13)가 연결되어 있다.
따라서, 상기 마이크로프로세서(170)는 과전류 검출부(161)에서 과전류가 검출되면 충전지의 충전 동작을 차단하여 충전지에 과전류가 흐르는 것을 방지하는 과전류방지 제어신호를 출력하고, 상기 과충전 검출부(162)에서 과충전이 검출되면 충전전압이 만충전 전압 이상으로 충전되는 것을 방지하기 위해 충전을 중지시키는 과충전 방지 제어신호를 출력한다.
따라서, 상기 과충전 검출부(162)는 상기 과충전 방지 제어신호를 이용해 만충전 전압까지 충전이 완료되면 충전을 중지시키고, 미소전류를 공급하여 내부 충전지(101) 또는 외부 충전지가 만충전 전압 이상으로 충전되는 것을 방지하게 된다.
그리고, 상기 과전류 검출부(161)는 상기 과전류 방지 제어신호를 이용해 내부 충전지(101)에 과전류가 흐르면 충전 동작을 차단하여 충전지의 내부 회로 손상을 방지할 수 있다.
한편, 상기 마이크로프로세서(170)는 충전, 만충전 상태를 표시하도록 서로 다른 색상을 갖는 2개의 LED(LD2)를 포함하는 충전표시부(220)와, 충전지의 충전 상태 및 장착에러를 경보하는 부저(Buzzer)(BZ1)를 포함하는 경고음 발생부(210)와, 충전 시간 및 전압, 장착에러를 표시하는 디스플레이(LCD1)와, 충전시 필요한 버튼들과 연결되어 각각의 동작을 제어하게 된다.
이때, 상기 스위칭부(190)는 수동 조정 상태를 세트(set)하는 세트 버튼과 연결된 제1 스위치(SW1), 충전 전압의 양을 조정하는 업/다운 버튼과 연결된 제2 스위치(SW2), LED의 온/오프를 결정하는 온/오프버튼과 연결된 제3 스위치(SW3)로 구성된다.
이때, 상기 마이크로프로세서(170)는 사용자가 세트 버튼의 누름 동작을 5초 이상 지속하게 되면, 조명용 LED를 통해 조명 기능이 수행되도록 할 수도 있다. 따라서, 사용자가 야간이나 어두운 곳에서 편리하게 충전 동작을 수행할 수 있다.
상기 레귤레터부(200)는 입력되는 전압에 상관없이 일정한 전압을 출력해주는 역할을 수행하는 것으로서, 전원전압이 입력되는 정전압 IC(U1)와, 상기 정전압 IC(U1)의 입력단에 병렬 연결된 2개의 캐패시터(EC2, C2)와, 상기 정전압 IC(U1)의 출력단에 병렬 연결된 다이오드(D2)와 캐패시터(EC1)로 이루어진다.
특히, 상기 정전압 IC(U1)는 입력되는 전압에 상관없이 일정한 전원전압(Vcc), 예들 들어 +5V를 출력하는 기능을 수행한다.
예를 들어, 상기 마이크로프로세서(170)로 전원전압(Vcc)을 제외한 전압, 4.5V가 Vcc로 입력되면 상기 마이크로프로세서(170)에서 출력되는 제어신호 출력값들이 변경되고, 그로 인해 시스템 오동작을 야기할 수 있다.
그러나, 상기 레귤레이터부(200)에서 항상 일정한 Vcc를 출력해 줌으로써 상기 마이크로프로세서(170)는 안정적으로 출력값을 내보낼 수 있다.
한편, 상기 충전 상태를 표시하는 LED(LD2)는 상기 마이크로프로세서(170)의 제어에 따라 충전시 적색을 점멸하고 완충전시 녹색을 점등하며, 전류가 낮을 때(잔류 30% 상태)에는 적색을 점등한다.
또한, 상기 디스플레이(LCD1)는 상기 마이크로프로세서(170)의 제어에 따라 충전시 잔량 표시막대를 위쪽 방향으로 순차적으로 표시하여 만충전시 잔량 표시막대가 모두 표시되도록 하고, 충전시 충전지의 극성이 바뀌면 표시하여 과전압이 충전되는 것이 방지되도록 한다.
그리고, 도 2b에서 참조부호 230은 소정 색상의 LED(LD1)의 점멸 동작을 통해 충전 시간을 나타내도록 하는 충전시간 표시부이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 직류 충전 제어회로의 동작에 대해 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 직류 충전 제어회로는 직류 입력단(110)을 통해 직류 전원이 입력되면, 상기 직류전원을 직류 평활부(130)를 거쳐 정류하여 직류전압으로 출력된다.
이때, 상기 마이크로프로세서(170)는 기설정된 내부 충전지(101)의 최대 충전전압 및 최대 충전전류량에 따라 포토커플러(150)로 펄스폭 변조신호인 전류제어신호를 인가하고, 외부 충전지 접속부(180)로부터 전송되는 휴대폰이나 PMP 등의 외부 충전지의 식별 데이터(ID)를 판독하여 상기 외부 충전지의 최대 충전전압 및 최대 충전전류를 설정하고, 상기 외부 충전지의 최대 충전전압을 PWM 제어부(120)의 기준 전압으로 설정한다.
그리고, 상기 포토커플러(150)는 마이크로프로세서(170)로부터 전송되는 전류제어신호에 대응되는 소정 듀티비의 전기신호를 광스위칭 동작을 통해 스위칭 제어부(140)로 전송하고, 상기 스위칭 제어부(140)는 상기 전기신호의 듀티비에 따라 직류 평활부(130)의 인덕터(L1)의 동작을 단속할 수 있다.
그로 인해, 상기 외부 충전지 접속부(180) 및 내부 충전지(101)로 공급되는 충전 전류량을 조절할 수 있게 된다.
한편, 상기 PWM 제어부(120)는 소정 주기마다 트랜지스터(Q2)의 에미터단과 외부 충전지 접속부(180)에 걸리는 전압, 즉 현재 충전전압과 기설정된 기준전압을 비교하여 현재 충전전압이 설정된 기준전압에 도달 및 유지되도록 트랜지스터(Q2)의 온/오프 구동주기를 조절하게 된다.
그리고, 현재 충전전압이 기준전압에 도달되는 만충전 상태일 경우에 PWM 제어부(120)는 마이크로프로세서(170)에 만충전 상태를 통보하게 되고, 상기 마이크로프로세서(170)는 상기 직류 평활부(130)를 통해 공급되는 충전 전류량이 점차 감소되도록 전류제어신호를 포토커플러(150)에 인가한다.
따라서, 상기 외부 충전지 또는 내부 충전지(101)에는 미소전류가 공급되어 만충전 전압 이상으로 충전되는 것이 방지된다. 그리고, 내부 충전지(101)는 만충전 상태에 도달한 경우에 과충전 검출부(162)를 통해 과충전 상태가 감지되어 충전전류의 유입을 자동 차단하게 된다.
이러한 충전 동작을 통해 내부 충전지(101)가 완충전되면, 상기 외부 충전지 접속부(180)에 외부 충전지가 접속시 상기 마이크로프로세서(170)는 외부 충전지의 식별 데이터를 판독하여 최대 충전 전압 및 최대 충전 전류를 설정하고, 최대 충전 전압을 상기 PWM 제어부(120)의 기준 전압으로 설정한다.
그러면, 상기 PWM 제어부(120)는 외부 충전지 접속부(180)에 접속된 외부 충 전지의 현재 충전전압을 기준전압과 비교하여 현재 충전전압이 기준전압에 도달 및 유지되도록 트랜지스터(Q2)의 온/오프 구동주기를 조절하여 외부 충전지를 충전시키게 된다.
한편, 상기 직류 충전 제어회로는 동작 전원으로 직류 평활부(130)를 거쳐 출력되는 직류 전압의 일부를 이용하고, 내부 충전지(101)가 충전 전원으로 이용되는 경우에 그 충전전원의 일부를 동작전원으로 이용하게 된다.
그리고, 상기 직류 입력단(110)은 자동차의 시거잭(도시되지 않음)과 접속되어 소정 전압레벨의 직류전원을 공급받을 수 있다.
이때, 상기 자동차에서 유입되는 직류전원의 전압레벨이 내부 충전지(101)의 최대 충전전압 이상일 경우가 많으므로, 내부 충전지(101)의 손상을 방지하기 위해 상기 직류 입력단(110)과 내부 충전지(101)의 접속부 사이에는 자동차에서 유입되는 직류전원이 내부 충전지(101)로 유입되는 것을 차단하는 차단용 다이오드가 접속된다.
그러나, 상기 내부 충전지의 최대 충전전압이 동차에서 유입되는 직류전원의 전압레벨 이상일 경우에는 상기 차단용 다이오드가 불필요하게 된다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 직류 충전 제어회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휴대폰 및 PMP와 같은 외부 기기의 충전지 전압을 자동으로 인식하여 충전지의 손상없이 충전 동작을 수행할 수 있고, 직류전원의 사용이 어려운 장소에서 내부 충전지를 이용해 외부 충전지를 용이하게 충전할 수 있으며, 외부 충전지가 외부 충전지 접속부에 접속됨을 감지하고 이에 응답하여 충전전압을 제공함으로써 충전 대기 전원을 최소화할 수 있고, 과전류 및 과충전, 장시간 충전 등을 검출하여 충전 전류량을 조절하거나 전원 유입을 차단함으로써 시스템 안정성 및 신뢰성을 확보할 수 있는 직류 충전 제어회로에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 의한 직류 충전장치를 나타낸 회로도
도 2a와 도 2b는 본 발명의 실시예에 직류 충전 제어회로의 회로도이다.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
110 : 직류 입력단 120 : PWM 제어부
130 : 직류 평활부 140 : 스위칭 제어부
150 : 포토커플러 160 : 전원 감시부
161 : 과전류 검출부 162 : 과충전 검출부
170 : 마이크로프로세서 180 : 외부 충전지 접속부
190 : 스위칭부 200 : 레귤레이터부
210 : 경고음 발생부 220 : 충전표시부
230 : 충전시간 표시부 LCD1 : 디스플레이

Claims (14)

  1. 외부의 전압제어신호에 따라 직류 입력단에서 출력되는 직류 전원의 전류량과 전압을 조절하기 위한 듀티비를 변화시키는 펄스폭 변조신호를 출력하는 PWM 제어부와,
    상기 PWM 제어부에서 출력되는 펄스폭 변조신호를 평활회로를 통해 직류로 정류하여 출력하는 직류 평활부와,
    상기 직류 평활부에서 출력되는 직류전원을 충전하여 충전 전류로 공급하는 내부 충전지와,
    상기 펄스폭 변조신호에 따라 상기 내부 충전지의 접속 노드와 외부 충전지 접속부 사이의 전기적 접속을 스위칭하는 스위칭 소자와,
    외부의 전류제어신호를 일정한 듀티비를 갖는 전기신호로 변환하여 상기 PWM 제어부에 전달하는 포토커플러와,
    상기 직류 입력단에서 공급되는 직류 전류를 상기 내부 충전지와 외부 충전지 접속부를 통해 외부 충전지에 공급되도록 충전전류 조절 기능과 상기 PWM 제어부의 충전전압 조절 기능을 수행함으로써 상기 전류제어신호, 전압제어신호와 같은 제어신호를 생성 출력하는 마이크로프로세서와,
    충전 전압과 기준 전압을 비교하여 과전류를 검출하는 과전류 검출부와 과충전을 검출하는 과충전 검출부로 이루어지는 전원 감시부와,
    상기 포토커플러와 PWM 제어부의 사이에 상기 마이크로프로세서에서 전송되는 전류 제어신호와 전압 제어신호와 같은 제어신호에 따라 충전지로 유입되는 충전 또는 방전 전류량을 조절하는 스위칭 제어부와,
    전원전압이 입력되는 정전압 IC와, 상기 정전압 IC의 입력단에 병렬 연결된 2개의 캐패시터와, 상기 정전압 IC의 출력단에 병렬 연결된 다이오드와 캐패시터로 이루어져, 일정한 전원전압(Vcc)을 출력하도록 하는 레귤레이터부로 구성되고,
    상기 PWM 제어부는 전압 및 전류 비교기, 기준전압원, 단일(SINGLE) 출력 또는 푸쉬-풀(PUSH-PULL) 출력설정이 가능한 출력단으로 구성된 PWM용 IC로 이루어지며,
    상기 마이크로프로세서는 충전 상태를 표시하는 복수의 LED와, 경고음을 발생시키는 부저(Buzzer)와, 충전 시간 및 전압을 표시하는 디스플레이, 수동 조정 상태를 세트(Set)하는 세트 버튼과 연결된 제1 스위치, 충전 전압의 양을 조정하는 업/다운 버튼과 연결된 제2 스위치, LED의 온/오프를 결정하는 온/오프버튼과 연결된 제3 스위치와 연결되어 각각의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 직류 충전 제어회로.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 과전류 검출부는 전압 분배용으로 병렬 연결된 2개의 분배저항과 기준 전압과 분배된 전압을 비교하는 과전류 검출 비교기로 이루어지고, 상기 과충전 검출부는 전압 분할용으로 병렬 연결된 4개의 분할 저항과 분할된 전압과 기준 전압을 비교하는 과충전 검출 비교기로 이루어진 것을 특징으로 하는 직류 충전 제어회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로프로세서는 상기 과전류 검출부에서 과전류가 검출되면 충전 동작을 차단하는 과전류 방지 제어신호를 출력하고, 상기 과충전 검출부에서 과충전이 검출되면 충전전압이 만충전 전압 이상으로 충전되는 것을 방지하는 과충전 방지 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 직류 충전 제어회로.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는 상기 포토커플러에서 전송되는 제어신호가 베이스 단에 입력되는 트랜지스터와, 상기 트랜지스터의 컬렉터단과 PWM 제어부 사이에 복수의 저항과 캐패시터가 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 직류 충전 제어회로.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 직류 평활부는 인덕터, 저항, 캐패시터, 다이오드가 병렬로 조합된 것을 특징으로 하는 직류 충전 제어회로.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 베이스단에 PWM 제어부가 접속되고, 컬렉터단에 상기 직류 평활부가 접속되는 트랜지스터(Q2)이고, 상기 PWM 제어부에 의해 온/오프 구동 주기가 조절되는 것을 특징으로 하는 직류 충전 제어회로.
  13. 삭제
  14. 삭제
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150111742A (ko) * 2014-03-26 2015-10-06 현대아이에이치엘 주식회사 Led 램프의 광학 특성 설정 장치 및 그 작동 방법
CN106383565A (zh) * 2016-10-20 2017-02-08 中山领创网络科技有限公司 一种直流供电电脑直接开关机电路
CN107979151A (zh) * 2016-10-21 2018-05-01 广州市君盘实业股份有限公司 基于Top Switch Ⅱ芯片的数控动态输出充电器
CN114243892A (zh) * 2021-12-31 2022-03-25 南华大学 一种自动电源切换装置及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000017847A (ko) * 1999-12-22 2000-04-06 신정호 이동단말기용 배터리의 직류 충전장치
KR20020092859A (ko) * 2002-10-17 2002-12-12 신형범 충전지를 내장한 휴대용 충전장치
KR20070013836A (ko) * 2005-07-27 2007-01-31 주식회사 팬택 충전기 내장형 전원 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000017847A (ko) * 1999-12-22 2000-04-06 신정호 이동단말기용 배터리의 직류 충전장치
KR20020092859A (ko) * 2002-10-17 2002-12-12 신형범 충전지를 내장한 휴대용 충전장치
KR20070013836A (ko) * 2005-07-27 2007-01-31 주식회사 팬택 충전기 내장형 전원 시스템

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150111742A (ko) * 2014-03-26 2015-10-06 현대아이에이치엘 주식회사 Led 램프의 광학 특성 설정 장치 및 그 작동 방법
KR101663090B1 (ko) * 2014-03-26 2016-10-06 현대아이에이치엘 주식회사 Led 램프의 광학 특성 설정 장치 및 그 작동 방법
CN106383565A (zh) * 2016-10-20 2017-02-08 中山领创网络科技有限公司 一种直流供电电脑直接开关机电路
CN106383565B (zh) * 2016-10-20 2023-12-12 中山领创网络科技有限公司 一种直流供电电脑直接开关机电路
CN107979151A (zh) * 2016-10-21 2018-05-01 广州市君盘实业股份有限公司 基于Top Switch Ⅱ芯片的数控动态输出充电器
CN107979151B (zh) * 2016-10-21 2024-02-06 广州市君盘实业股份有限公司 基于Top Switch Ⅱ芯片的数控动态输出充电器
CN114243892A (zh) * 2021-12-31 2022-03-25 南华大学 一种自动电源切换装置及方法
CN114243892B (zh) * 2021-12-31 2024-01-26 南华大学 一种自动电源切换装置及方法

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