KR100996653B1

KR100996653B1 - Voltage and current detector separated from a power supply

Info

Publication number: KR100996653B1
Application number: KR1020100084305A
Authority: KR
Inventors: 조재명
Original assignee: 제이엠씨엔지니어링 주식회사
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2010-11-25

Abstract

PURPOSE: A power separation type voltage and current detector is provided to charge a battery and stably detect a voltage and a current by separating the power of a battery from the power of a central processing unit through a photo coupler. CONSTITUTION: A battery unit(500) comprises a plurality of batteries. A voltage detector(100) outputs a voltage detection result signal by comparing the voltage of the batteries with a reference voltage. A current detector(200) outputs a current detection result signal by comparing the current of the batteries with a reference current. A central processing unit(400) generates a pulse width modulation signal based on the voltage detection result signal and the current detection result signal. A charging unit(300) supplies a charging current to a battery based on the pulse width modulation signal.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a voltage-

본 발명은 충전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충전 장치에 사용되는 전원 분리형 전압 및 전류 검출기에 관한 것이다.The present invention relates to a charging device, and more particularly, to a power disconnectable voltage and current detector used in the charging device.

일반적으로 배터리 전원 공급 장치는 관련 전자 기기에 에너지를 제공하는 전원으로서 멀티셀 배터리 팩을 적용한다. 단일 셀보다는 멀티셀의 팩을 이용함으로서 고전압을 인가하거나 용량을 증가시킬 수 있다. 그러나, 각각의 전지의 전압은 전지 자체적으로 충방전 특성을 갖기 때문에 시간이 경과함에 따라 언밸런싱되는 경향이 있다. 이렇게 배터리 팩 안의 전지들 사이의 전압차는 배터리 전지들 사이에 언밸런싱을 생성하여, 배터리 팩의 용량의 손실을 초래할 수 있다. In general, a battery power supply device applies a multicell battery pack as a power source for supplying energy to related electronic devices. By using a pack of multi-cells rather than a single cell, high voltages can be applied or capacity increased. However, the voltage of each battery tends to be unbalanced over time because the battery itself has charge and discharge characteristics. This voltage difference between the cells in the battery pack may create unbalancing between the battery cells, resulting in a loss of capacity of the battery pack.

본 발명의 일 목적은 모든 배터리 전지의 과충전을 방지하고 균일하게 충전시킬 수 있도록 각각의 전지들을 밸런싱하는 전원 분리형 전압 및 전류 검출기를 제공하는 것이다. 다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 상기 언급된 과제에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.It is an object of the present invention to provide a power disconnected voltage and current detector that balances each battery so that overcharging of all battery cells can be prevented and uniformly charged. However, the problem to be solved of the present invention is not limited to the above-mentioned problem, and may be variously expanded within a range without departing from the spirit and scope of the present invention.

본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 전원 분리형 전압 및 전류 검출기는 복수의 배터리들을 구비하는 배터리부, 상기 배터리들의 전압을 기준 전압과 비교하여 전압 검출 결과 신호를 각각 출력하는 전압 검출부, 상기 배터리들의 전류를 기준 전류와 비교하여 전류 검출 결과 신호를 각각 출력하는 전류 검출부, 상기 전압 검출 결과 신호 및 상기 전류 검출 결과 신호에 기초하여 펄스 폭 변조 신호(pulse width modulation; PWM)를 생성하는 중앙 처리부 및 상기 PWM 신호에 기초하여 충전 전류를 배터리에 공급하는 충전부를 포함할 수 있다.In order to accomplish one object of the present invention, a power-disconnected voltage and current detector according to embodiments of the present invention includes a battery unit having a plurality of batteries, a voltage unit for comparing voltage of the batteries with a reference voltage, A voltage detector outputting a current, a current detector outputting a current detection result signal by comparing currents of the batteries with a reference current, and a pulse width modulation signal based on the voltage detection result signal and the current detection result signal; And a charging unit for supplying a charging current to the battery based on the PWM signal.

일 실시예에 의하면, 상기 전압 검출부는 포토 커플러(photo coupler)를 통하여 상기 전압 검출 결과 신호를 출력할 수 있다.In example embodiments, the voltage detector may output the voltage detection result signal through a photo coupler.

일 실시예에 의하면, 상기 전압 검출부는 상기 기준 전압과 상기 배터리들의 전압을 입력으로 하는 비교기(comparator)를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the voltage detector may include a comparator that receives the reference voltage and the voltage of the batteries as an input.

일 실시예에 의하면, 상기 전류 검출부는 포토 커플러를 통하여 상기 전류 검출 결과 신호를 출력할 수 있다.In example embodiments, the current detector may output the current detection result signal through a photo coupler.

일 실시예에 의하면, 상기 전류 검출부는 상기 배터리들의 전류에 비례하는 변환 전압을 생성하는 전압 변환부 및 상기 기준 전류에 상응하는 기준 전류 전압 및 상기 변환 전압을 입력으로 하는 비교기(comparator)를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the current detector includes a voltage converter for generating a converted voltage proportional to the current of the batteries, and a comparator for receiving a reference voltage corresponding to the reference current and the converted voltage .

일 실시예에 의하면, 상기 충전부는 포토 커플러를 통하여 상기 PWM 신호를 상기 충전 전류를 제어하기 위한 충전 전류 제어 신호로 변환할 수 있다.In example embodiments, the charging unit may convert the PWM signal into a charging current control signal for controlling the charging current through a photo coupler.

일 실시예에 의하면, 상기 충전부는 상기 충전 전류 제어 신호에 기초하여 상기 충전 전류를 상기 배터리부로 출력하는 전류 증폭부를 포함할 수 있다.In example embodiments, the charging unit may include a current amplifier configured to output the charging current to the battery unit based on the charging current control signal.

일 실시예에 의하면, 상기 전류 증폭부는 적어도 하나 이상의 바이폴라 접합 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT) 증폭기를 포함할 수 있다.In example embodiments, the current amplifier may include at least one bipolar junction transistor (BJT) amplifier.

일 실시예에 의하면, 상기 중앙 처리부는 상기 전압 검출 결과 신호 및 상기 전류 검출 결과 신호에 기초하여 상기 PWM 신호를 생성하는 마이크로 컴퓨터에 상응할 수 있다.In example embodiments, the central processing unit may correspond to a microcomputer generating the PWM signal based on the voltage detection result signal and the current detection result signal.

일 실시예에 의하면, 상기 중앙 처리부는 상기 전압 검출 결과 신호 및 상기 전류 검출 결과 신호에 기초하여 제어 신호를 출력하는 제어부 및 상기 제어 신호에 기초하여 상기 PWM 신호를 생성하는 PWM 모듈부를 포함할 수 있다.In example embodiments, the central processing unit may include a controller for outputting a control signal based on the voltage detection result signal and the current detection result signal, and a PWM module unit generating the PWM signal based on the control signal. .

본 발명의 실시예들에 따른 전원 분리형 전압 및 전류 검출기는 배터리 측의 전원과 PWM 신호를 생성하는 중앙처리부 측의 전원이 포토 커플러를 통해 분리되어 안정적인 전압 및 전류 검출 및 배터리 충전을 수행할 수 있고, 직렬로 연결된 배터리들의 단자 전압 및 기준 전압을 배터리마다 다르게 설정하여 정확한 배터리 밸런싱을 수행할 수 있으며, 전압 검출 결과 신호 및 전류 검출 결과 신호를 기초로 각 배터리들의 충전을 수행하므로 더욱 신속하고 안정적으로 배터리의 충전 및 밸런싱을 수행할 수 있다. 다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.In the power disconnectable voltage and current detector according to the embodiments of the present invention, the power on the battery side and the power on the central processor side generating the PWM signal are separated through the photo coupler to perform stable voltage and current detection and battery charging. Accurate battery balancing can be performed by setting terminal voltage and reference voltage of batteries connected in series differently for each battery and charging each battery based on voltage detection result signal and current detection result signal. Charging and balancing of batteries can be performed. However, the effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and may be variously expanded within a range without departing from the spirit and scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 분리형 전압 및 전류 검출기를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 전원 분리형 전압 및 전류 검출기에 구비되는 전압 검출부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2의 전압 검출부의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 4는 도 1의 전원 분리형 전압 및 전류 검출기에 구비되는 전류 검출부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 4의 전류 검출부의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 6은 도 1의 전원 분리형 전압 및 전류 검출기에 구비되는 충전부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 6의 충전부의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 8은 도 1의 전원 분리형 전압 및 전류 검출기에 구비되는 중앙 처리부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 9는 도 3의 전압 검출부의 기준 전압과 도 5의 전류 검출부의 기준 전류를 위한 정전압 회로(voltage regulator)의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 및 전류 검출 방법을 나타내는 순서도이다.
도 11은 도 10의 전압 및 전류 검출 방법에서 포토 커플러를 통한 전원 분리가 이루어지는 일 예를 나타내는 순서도이다.FIG. 1 is a block diagram showing a power-disconnected voltage and current detector according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a voltage detector provided in the power disconnectable voltage and current detector of FIG. 1.
3 is a circuit diagram showing an example of the voltage detecting unit of FIG.
4 is a block diagram illustrating an example of a current detector provided in the power disconnectable voltage and current detector of FIG. 1.
5 is a circuit diagram showing an example of the current detector of FIG.
6 is a block diagram illustrating an example of a charging unit provided in the power disconnectable voltage and current detector of FIG. 1.
7 is a circuit diagram showing an example of the charging unit of Fig.
FIG. 8 is a block diagram illustrating an example of a central processing unit provided in the power disconnectable voltage and current detector of FIG. 1.
FIG. 9 is a circuit diagram illustrating an example of a voltage regulator for a reference voltage of the voltage detector of FIG. 3 and a reference current of the current detector of FIG. 5.
10 is a flowchart illustrating a voltage and current detection method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart illustrating an example in which power is separated through a photo coupler in the voltage and current detection method of FIG. 10.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.With respect to the embodiments of the present invention disclosed in the text, specific structural to functional descriptions are merely illustrated for the purpose of describing embodiments of the present invention, embodiments of the present invention may be implemented in various forms and It should not be construed as limited to the embodiments described in.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.As the inventive concept allows for various changes and numerous modifications, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms may be used for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between. Other expressions describing the relationship between components, such as "between" and "immediately between," or "neighboring to," and "directly neighboring to" should be interpreted as well.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof that is described, and that one or more other features or numbers are present. It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of steps, actions, components, parts or combinations thereof.

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 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. .

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. The same reference numerals are used for the same constituent elements in the drawings and redundant explanations for the same constituent elements are omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 분리형 전압 및 전류 검출기를 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a power disconnectable voltage and current detector according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 전원 분리형 전압 및 전류 검출기(10)는 전압 검출부(100), 전류 검출부(200), 충전부(300), 중앙 처리부(400) 및 배터리부(500)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the power-off voltage and current detector 10 may include a voltage detector 100, a current detector 200, a charger 300, a central processor 400, and a battery unit 500.

전압 검출부(100)는 배터리 전압(VB)을 검출하여 전압 검출 결과 신호(VS)를 출력할수 있다. 상기 전압 검출 결과 신호(VS)는 중앙 처리부(400)가 충전 전류(CI)를 제어하기 위해 출력하는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation; PWM) 신호(PS)를 결정하는 데 사용될 수 있다. 전압 검출부(100)는 배터리 전압(VB)를 기준 전압과 비교하여 그 차이에 상응하는 전압 검출 결과 신호(VS)를 출력할 수 있다. 전류 검출 결과 신호(IS)와 함께 상기 전압 검출 결과 신호(VS)의 크기에 기초하여 충전 전류(CI)의 듀티비(duty ratio)가 결정될 수 있다. 전압 검출부(100)는 포토 커플러를 통해 전압 검출 결과 신호(VS)를 중앙 처리부(400)로 출력할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 포토 커플러를 통해 전압 검출 신호(VS)를 출력하면 전압 검출부(100) 및 중앙 처리부(400)가 전기적으로 절연된 상태에서 동작하므로 장치의 손상 및 오작동을 방지할 수 있다.The voltage detector 100 may detect the battery voltage VB and output a voltage detection result signal VS. The voltage detection result signal VS may be used to determine a pulse width modulation (PWM) signal PS output by the central processing unit 400 to control the charging current CI. The voltage detector 100 may compare the battery voltage VB with a reference voltage and output a voltage detection result signal VS corresponding to the difference. The duty ratio of the charging current CI may be determined based on the magnitude of the voltage detection result signal VS together with the current detection result signal IS. The voltage detecting unit 100 may output the voltage detection result signal VS to the central processing unit 400 through the photo coupler. As described later, when the voltage detection signal VS is output through the photocoupler, the voltage detection unit 100 and the central processing unit 400 operate in an electrically insulated state, thereby preventing damage and malfunction of the device.

전류 검출부(200)는 배터리 전류(IB)를 검출하여 전류 검출 결과 신호(IS)를 출력할 수 있다. 상기 전류 검출 결과 신호(IS)는 중앙 처리부(400)가 충전 전류(CI)를 제어하기 위해 출력하는PWM 신호(PS)를 결정하는 데 사용될 수 있다. 전류 검출부(200)는 배터리 전류(IB)의 검출을 위해 배터리 전류(IB)를 전압의 형태인 변환 전압으로 바꿀 수 있다. 그리고 비교기를 통해 상기 변환 전압을 기준 전류에 상응하는 기준전류 전압과 비교하여 그 차이에 기초하여 전류 검출 결과 신호(IS)를 출력할 수 있다. 전압 검출 결과 신호(CS)와 함께 상기 전류 검출 결과 신호(IS)의 크기에 기초하여 충전 전류(CI)의 듀티비가 결정될 수 있다. 전류 검출부(200)는 포토 커플러를 통해 전류 검출 결과 신호(IS)를 중앙 처리부(400)로 출력할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 포토 커플러를 통해 전류 검출 신호(IS)를 출력하면 전류 검출부(200) 및 중앙 처리부(400)가 전기적으로 절연된 상태에서 동작하므로 장치의 손상 및 오작동을 방지할 수 있다.The current detector 200 can detect the battery current IB and output the current detection result signal IS. The current detection result signal IS may be used to determine the PWM signal PS output by the central processing unit 400 to control the charging current CI. The current detector 200 may convert the battery current IB into a converted voltage in the form of a voltage for detecting the battery current IB. The comparator may compare the converted voltage with a reference current voltage corresponding to the reference current, and output the current detection result signal IS based on the difference. The duty ratio of the charging current CI may be determined based on the magnitude of the current detection result signal IS together with the voltage detection result signal CS. The current detector 200 can output the current detection result signal IS to the central processor 400 through the photocoupler. As described later, when the current detection signal IS is output through the photo coupler, the current detection unit 200 and the central processing unit 400 operate in an electrically insulated state, thereby preventing damage and malfunction of the device.

충전부(300)는 중앙 처리부(400)로부터 출력되는 PWM 신호(PS)를 기초로 충전을 위해 배터리부(500)로 출력되는 충전 전류(CI)를 제어할 수 있다. 상기 충전 전류(CI)는 PWM 형태의 파형을 가질 수 있다. 따라서, 충전 전류(CI)의 레벨은 충전 전류(CI)의 듀티비를 조절함으로써 제어 가능하다. 상기 듀티비는 중앙 처리부에서 조절될 수 있고, 충전부(300)는 조절된 듀티비에 상응하는 전류를 증폭하여 배터리부(500)로 출력할 수 있다. 이를 위해, 충전부는 적어도 하나 이상의 전류 증폭부를 포함할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 포토 커플러를 통해 PWM 신호(PS)가 충전부(300)로 입력되는 경우 중앙 처리부(400) 및 충전부(300)가 전기적으로 절연된 상태에서 동작하므로 장치의 손상 및 오작동을 방지할 수 있다.The charging unit 300 may control the charging current CI output to the battery unit 500 for charging based on the PWM signal PS output from the central processing unit 400. The charge current (CI) may have a PWM-type waveform. Therefore, the level of the charging current CI can be controlled by adjusting the duty ratio of the charging current CI. The duty ratio may be adjusted in the central processing unit, and the charging unit 300 may amplify the current corresponding to the adjusted duty ratio and output the amplified current to the battery unit 500. To this end, the charging unit may include at least one current amplifying unit. As described later, when the PWM signal PS is input to the charger 300 through the photo coupler, the central processing unit 400 and the charger 300 operate in an electrically insulated state to prevent damage and malfunction of the device .

중앙 처리부(400)는 상기 전압 검출 결과 신호(VS) 및 전류 검출 결과 신호(IS)에 기초하여 충전 전류를 제어하기 위한 PWM 신호(PS)를 출력할 수 있다. 충전 전류(CI)가 PWM 형태로 출력되는 경우, 중앙 처리부(400)는 전압 검출 결과 신호(VS) 및 전류 검출 결과 신호(IS)에 기초하여 충전 전류(CI)의 듀티비를 조절할 수 있다. 이를 위해, 중앙 처리부(400)는 충전부(300)로 출력되는 PWM 신호(PS)의 듀티비를 조절할 수 있다. 그러면, 충전부(300)는 중앙 처리부(400)로부터 입력되는 PWM 신호(PS)의 듀티비와 동일한 듀티비를 갖는 충전 전류(CI)를 배터리부(500)로 출력할 수 있다. 결과적으로, 중앙 처리부(400)에서 출력되는 PWM 신호(PS)에 의해 배터리부(500)로 출력되는 충전 전류(CI)가 제어된다.The central processing unit 400 may output a PWM signal PS for controlling the charging current based on the voltage detection result signal VS and the current detection result signal IS. When the charging current CI is output in the PWM form, the central processing unit 400 may adjust the duty ratio of the charging current CI based on the voltage detection result signal VS and the current detection result signal IS. To this end, the central processing unit 400 may adjust the duty ratio of the PWM signal PS output to the charging unit 300. The charging unit 300 may output the charge current CI having the duty ratio equal to the duty ratio of the PWM signal PS input from the central processing unit 400 to the battery unit 500. As a result, the charging current CI output to the battery unit 500 is controlled by the PWM signal PS output from the central processing unit 400.

배터리부(500)는 배터리가 실제로 사용되는 장치 또는 기기 내에 실장된 단일 배터리 또는 멀티셀 배터리의 배터리 셀을 포함할 수 있으며, 그렇지 않으면 상기 배터리가 실제로 사용되는 장치 또는 기기 외부의 단일 장치로서 배터리를 충전하기 위한 장치일 수 있다. 상기 배터리부(500)는 상기 충전 전류(CI)에 의해 배터리 또는 배터리 셀을 충전할 수 있다. 충전 전류(CI)는 중앙 처리부(400)에 의해 조절된 듀티비를 갖는 충전 전류(CI)를 입력 받으므로 신속하고 안정적으로 배터리의 충전 및 밸런싱이 이루어질 수 있다.The battery unit 500 may include a battery cell of a single battery or a multicell battery mounted in a device or apparatus in which the battery is actually used, or the battery unit 500 may be a single device outside the apparatus or apparatus in which the battery is actually used. It may be a device for charging. The battery unit 500 may charge a battery or a battery cell by the charging current CI. The charging current CI is input to the charging current CI having the duty ratio adjusted by the central processing unit 400, so that charging and balancing of the battery can be performed quickly and stably.

도 2는 도 1의 전원 분리형 전압 및 전류 검출기에 구비되는 상기 전압 검출부의 일 예를 나타내는 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of the voltage detector provided in the power disconnectable voltage and current detector of FIG. 1.

도 2를 참조하면, 전원 분리형 전압 및 전류 검출기(10)의 상기 전압 검출부(100)는 비교기(comparator, 110) 및 포토 커플러(photo coupler, 130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the voltage detector 100 of the power split voltage and current detector 10 may include a comparator 110 and a photo coupler 130.

비교기(110)는 기준 전압(VR)과 상기 배터리 전압(VB)을 입력으로 하여 상기 기준 전압(VR)과 상기 배터리 전압(VB)의 차이를 증폭하여 출력 그 결과를 전압 검출 결과 신호(VS)로서 출력할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 기준 전압(VR)은 배터리가 적정 수준으로 충전되었을 때의 전압일 수 있고, 이 경우 상기 기준 전압(VR)과 상기 배터리 전압(VB)의 차이가 클수록 상기 전압 검출 결과 신호(VS)의 크기가 커질 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 중앙 처리부(400)는 상기 전압 검출 결과 신호(VS) 및 전류 검출 결과 신호(IS)의 크기에 따라 충전 전류(CI)를 조절하는 PWM 신호(PS)의 듀티비(duty ratio)를 조절할 수 있기 때문에, 검출되는 배터리 전압(VB)의 크기에 따라 배터리 충전을 위한 충전 전류(CI)가 조절될 수 있고 결과적으로 효과적인 배터리 충전 및 밸런싱이 수행될 수 있다.The comparator 110 amplifies the difference between the reference voltage VR and the battery voltage VB by inputting the reference voltage VR and the battery voltage VB, and outputs the result of the voltage detection result signal VS. Can be output as In one embodiment, the reference voltage VR may be a voltage when the battery is charged to an appropriate level. In this case, the greater the difference between the reference voltage VR and the battery voltage VB, The size of VS can be increased. As will be described later, the central processing unit 400 controls the duty ratio of the PWM signal PS to adjust the charging current CI according to the magnitude of the voltage detection result signal VS and the current detection result signal IS. the charging current CI for charging the battery can be adjusted according to the magnitude of the detected battery voltage VB and consequently efficient battery charging and balancing can be performed.

포토 커플러(130)는 전압 검출 결과 신호(VS)를 중앙 처리부(400)로 출력하는데에 사용될 수 있다. 포토 커플러는 빛을 이용하기 때문에 잡음에 강하고, 시스템을 구성하는 장치 간의 전류를 절연할 수 있으며, 각 장치마다 접지가 가능하다. 또 장치 간의 결합용량이 작기 때문에 출력 쪽의 신호가 입력 쪽으로 되돌아가는 일이 없는 등의 장점이 있다. 이 때문에 전기회로와 단말기 등을 포토 커플러를 매개하여 결합하면, 전원 전압의 차이나 기계부에서 발생하는 잡음에 신경을 쓸 필요가 없는 등의 장점을 갖게 된다. 예를 들면, 상기 전압 및 전류 검출기(10)는 전압 검출부(100)를 구동하기 위한 전원과 상기 PWM 신호(PS)를 출력하는 중앙 처리부(400)를 구동하기 위한 전원을 포함할 수 있는데, 전압 검출부(100)를 구동하기 위한 전원은 대용량의 배터리 전압을 검출하기 위한 기준 전압(VR)을 채용하므로 상대적으로 큰 전원일 수 있고, 상기 중앙 처리부(400)를 구동하기 위한 전원은 상기 중앙 처리부(400)가 저전력으로 설계된 마이크로 컴퓨터 또는 마이크로 프로세서를 포함할 수 있으므로 상대적으로 작은 전원일 수 있다. 이 경우 포토 커플러를 매개하지 않고 상기 중앙 처리부(400) 및 전압 검출부(100)를 직접 연결하면 상기 전압 검출부(100)를 구동하기 위한 전원에 의해 상기 중앙 처리부(400)가 손상되거나 상기 중앙 처리부(400)의 신호 처리가 오작동을 발생할 수 있다. 이 경우 포토 커플러(130)를 통해 전압 검출 신호(VS)를 출력하면 상기 전압 검출부(100) 및 중앙 처리부(400)가 전기적으로 절연된 상태에서 동작하므로 이러한 손상 및 오작동을 방지할 수 있다.The photo coupler 130 may be used to output the voltage detection result signal VS to the central processing unit 400. The photocoupler uses light, which is noise-resistant, insulates the current between the devices that make up the system, and allows grounding for each device. In addition, since the coupling capacitance between devices is small, there is an advantage that the signal on the output side does not return to the input side. For this reason, when an electrical circuit and a terminal are combined by a photo coupler, there is an advantage that the user does not have to pay attention to the difference in power supply voltage or noise generated in the mechanical part. For example, the voltage and current detector 10 may include a power source for driving the voltage detecting unit 100 and a power source for driving the central processing unit 400 for outputting the PWM signal PS, The power source for driving the detection unit 100 may be a relatively large power source because it adopts a reference voltage VR for detecting a large capacity battery voltage, and the power source for driving the central processing unit 400 is the central processing unit ( 400 may be a relatively small power source as it may include a microcomputer or microprocessor designed with low power. In this case, if the central processing unit 400 and the voltage detecting unit 100 are connected directly without mediating the photocoupler, the central processing unit 400 may be damaged by a power source for driving the voltage detecting unit 100, Signal processing of 400 may cause a malfunction. In this case, when the voltage detection signal VS is output through the photo coupler 130, the voltage detection unit 100 and the central processing unit 400 operate in an electrically insulated state, thereby preventing such damage and malfunction.

도 3은 도 2의 전압 검출부의 일 예를 나타내는 회로도이다.3 is a circuit diagram showing an example of the voltage detecting unit of FIG.

도 3을 참조하면, 전압 검출부(100)는 비교기(110), 포토 커플러(130), 입력 단자들(VCC_SEN, BAT_SEN+, BAT_SEN-), 출력 단자들(V_OUT, GND), 출력 전원 단자(VCC) 및 출력 전원 저항(R10)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the voltage detector 100 includes a comparator 110, a photo coupler 130, input terminals VCC_SEN, BAT_SEN +, and BAT_SEN-, output terminals V_OUT and GND, and an output power terminal VCC. And an output power supply resistor R10.

비교기(110)는 저항들(R12, R13, R15, R16, R17, R18), 연산 증폭기(U3) 및 커패시터(C5)를 포함할 수 있다. 상기 전압 검출부(100)의 입력 단자로 VCC_SEN, BAT_SEN+ 및 BAT_SEN- 가 도시되어 있다. VCC_SEN은 배터리전압과 비교하기 위한 기준 전압을 설정하기 위한 정전압이다. BAT_SEN+는 배터리의 양의 단자이고, BAT_SEN-는 배터리의 음의 단자이다. 상기 전압 검출부(100)는 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 구비하는 멀티셀 배터리의 단일 배터리마다 각각 연결될 수 있다. 이 경우 직렬로 연결되는 상기 배터리부(500)의 기준 전위는 배터리부마다 다를 수 있고, 따라서 기준 전압 또한 배터리부마다 다를 수 있다. 즉, 해당 배터리의 양단 전압, 즉 배터리 전압(VB)은 BAT_SEN+ 단자 전압과 BAT_SEN- 단자 전압의 차이일 수 있으며, 상기 해당 배터리의 양단 전압이 저항 R15, R16 및 R17에 의해 조절되어 상기 비교기(110)의 반전 단자로 입력된다. 전압 검출의 정밀도를 높이기 위해 상기 저항 R15, R16 및 R17은 정밀 저항일 수 있다. 또한 상기 배터리의 기준 전압(VR)은 VCC_SEN 단자 전압 및 BAT_SEN- 단자 전압의 차이에 의해 결정되며, 상기 VCC_SEN 단자 전압 및 BAT_SEN- 단자 전압의 차이에 해당하는 전압이 저항 R12 및 R18에 의해 조절되어 상기 비교기(110)의 비반전단자로 입력된다. 전압 검출의 정밀도를 높이기 위해 상기 저항 R12 및 R18은 정밀 저항일 수 있다. 전압 검출의 오차 범위를 줄이기 위해 상기 저항 R12 및 R18외에 정밀 저항을 추가로 직렬 연결할 수 있다.Comparator 110 may include resistors R12, R13, R15, R16, R17, and R18, an operational amplifier U3, and a capacitor C5. VCC_SEN, BAT_SEN +, and BAT_SEN- are shown as input terminals of the voltage detector 100. VCC_SEN is a constant voltage for setting a reference voltage for comparison with the battery voltage. BAT_SEN + is the positive terminal of the battery, and BAT_SEN- is the negative terminal of the battery. The voltage detector 100 may be connected to each single battery of the multi-cell battery having at least one battery cell. In this case, the reference potential of the battery unit 500 connected in series may be different for each battery unit, and thus the reference voltage may also be different for each battery unit. That is, the voltage at both ends of the corresponding battery, that is, the battery voltage VB may be a difference between the BAT_SEN + terminal voltage and the BAT_SEN- terminal voltage, and the voltages at both ends of the corresponding battery are controlled by the resistors R15, R16, and R17, so that the comparator 110 As shown in Fig. To increase the accuracy of voltage detection, the resistors R15, R16 and R17 may be precision resistors. In addition, the reference voltage VR of the battery is determined by the difference between the VCC_SEN terminal voltage and the BAT_SEN- terminal voltage, and a voltage corresponding to the difference between the VCC_SEN terminal voltage and the BAT_SEN- terminal voltage is adjusted by the resistors R12 and R18 so that The non-inverting terminal of the comparator 110 is input. To increase the accuracy of voltage detection, the resistors R12 and R18 may be precision resistors. In addition to the resistors R12 and R18, a precision resistor may be further connected in series to reduce the error range of the voltage detection.

연산 증폭기(U3)는 상기 반전 단자 입력 및 비반전 단자 입력을 비교하여 출력 신호를 내보낸다. 따라서 상기 연산 증폭기(U3)의 출력 전압은 상기 기준 전압 및 상기 배터리 전압의 차이에 비례하고, 포토 커플러 U2(130)의 입력단에 흐르는 전류는 상기 연산 증폭기(U3)의 출력 전압의 크기에 따라 변화한다. 상기 포토 커플러 U2(130)의 출력단에 흐르는 전류는 상기 포토 커플러 U2(130)의 입력단에 흐르는 전류에 비례한다. 즉, 상기 전압 검출부(100)는 상기 기준 전압(VR) 및 상기 배터리 전압(VB)의 차이에 비례하는 전압 검출 결과 신호(VS) 역할을 하는 신호 V_OUT을 출력할 수 있다.The operational amplifier U3 compares the inverting terminal input and the non-inverting terminal input to output an output signal. Therefore, the output voltage of the operational amplifier U3 is proportional to the difference between the reference voltage and the battery voltage, and the current flowing through the input terminal of the photocoupler U2 130 is changed according to the magnitude of the output voltage of the operational amplifier U3 do. The current flowing through the output terminal of the photo coupler U2 130 is proportional to the current flowing through the input terminal of the photo coupler U2 130. That is, the voltage detector 100 may output a signal V_OUT serving as a voltage detection result signal VS that is proportional to the difference between the reference voltage VR and the battery voltage VB.

결과적으로, 상기 비교기(110)는 상기 반전 단자 및 비반전 단자의 입력에 기초하여 상기 전압 검출 결과 신호(VS)를 출력하고, 상기 전압 검출 결과 신호(VS)는 포토 커플러 U2(130)를 통해 출력된다.As a result, the comparator 110 outputs the voltage detection result signal VS based on the inputs of the inverting terminal and the non-inverting terminal, and the voltage detecting result signal VS is outputted through the photocoupler U2 130 .

도 4는 도 1의 전원 분리형 전압 및 전류 검출기에 구비되는 상기 전류 검출부의 일 예를 나타내는 블록도이다.FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of the current detector provided in the power disconnectable voltage and current detector of FIG. 1.

도 4를 참조하면, 전원 분리형 전압 및 전류 검출기(10)의 상기 전류 검출부(200)는 전압 변환부(210), 비교기(230) 및 포토 커플러(250)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the current detector 200 of the power separated voltage and current detector 10 may include a voltage converter 210, a comparator 230, and a photo coupler 250.

전압 변환부(210)는 상기 배터리 전류(IB)에 기초하여 상기 배터리 전류(IB)의 크기에 상응하는 전압, 즉 변환 전압(VIB)를 출력할 수 있다. 상기 변환 전압(VIB)은 배터리 전류(IB)에 상응하는 전압 크기를 가질 수 있다. 배터리 전류(IB)의 검출을 위해 상기 변환 전압(VIB)은 상기 비교기(230)의 입력으로 사용될 수 있다.The voltage converting unit 210 may output a voltage corresponding to the magnitude of the battery current IB, that is, the converted voltage VIB, based on the battery current IB. The conversion voltage VIB may have a voltage magnitude corresponding to the battery current IB. The conversion voltage VIB may be used as an input of the comparator 230 for detecting a battery current IB.

비교기(230)는 기준전류전압(VIR) 및 상기 변환 전압(VIB)에 기초하여 전류 검출 결과 신호(IS)를 출력할 수 있다. 기준전류 전압(VIR)은 기준전류(IR)에 상응하는 전압 크기를 가질 수 있다. 기준 전류(IR)는 배터리의 효율적인 충전을 위해 필요한 전류일 수 있고, 이 경우 현재 배터리에 흐르는 전류, 즉 배터리 전류(IB)와 상기 기준 전류(IR)의 차이가 클수록 상기 전류 검출 결과 신호(IS)의 크기가 커질 수 있다. 배터리 전류(IB)와 기준 전류(IR)의 비교를 위하여 상기 배터리 전류(IB) 및 상기 기준 전류(IR)는 각각 전압의 형태로 변환되어 비교기(230)를 통해 비교될 수 있다. 즉, 배터리 전류(IB)는 변환 전압(VIB)로 변환되고 기준전류(IR)는 기준전류 전압(VIR)로 변환된 후, 비교기(230)는 변환 전압(VIB) 및 기준 전류 전압(VIR)을 입력으로 하여 변환 전압(VIB) 및 기준 전류 전압(VIR)의 차이에 비례하는 전류 검출 결과 신호(IS)를 출력할 수 있다. 이 경우 기준 전류(IR)와 배터리 전류(IB)의 차이가 클수록 상기 전류 검출 결과 신호(IS)의 크기가 커질 수 있다. 후술하는 바와 같이, 중앙 처리부(400)는 상기 전압 검출 결과 신호(VS) 및 전류 검출 결과 신호(IS)의 크기에 따라 충전 전류(CI)를 조절하는 PWM 신호(PS)의 듀티비를 조절할 수 있기 때문에, 검출되는 배터리 전류(IB)의 크기에 따라 배터리 충전을 위한 충전 전류(CI)가 조절될 수 있고 결과적으로 효과적인 배터리 충전 및 밸런싱이 수행될 수 있다.The comparator 230 may output the current detection result signal IS based on the reference current voltage VIR and the conversion voltage VIB. The reference current voltage VIR may have a voltage magnitude corresponding to the reference current IR. The reference current IR may be a current required for efficient charging of the battery, and in this case, the greater the difference between the current flowing through the current battery, that is, the battery current IB and the reference current IR, the current detection result signal IS ) May increase in size. In order to compare the battery current IB and the reference current IR, the battery current IB and the reference current IR may be converted into a voltage form and compared by the comparator 230. That is, after the battery current IB is converted into the conversion voltage VIB and the reference current IR is converted into the reference current voltage VIR, the comparator 230 converts the conversion voltage VIB and the reference current voltage VIR. As an input, the current detection result signal IS proportional to the difference between the conversion voltage VIB and the reference current voltage VIR may be output. In this case, the greater the difference between the reference current IR and the battery current IB, the larger the magnitude of the current detection result signal IS can be. As will be described later, the central processing unit 400 may adjust the duty ratio of the PWM signal PS for adjusting the charging current CI according to the magnitude of the voltage detection result signal VS and the current detection result signal IS. The charging current CI for battery charging can be adjusted according to the magnitude of the detected battery current IB, and consequently effective battery charging and balancing can be performed.

전류 검출 결과 신호(IS)는 포토 커플러(250)를 통해 출력될 수 있다. 포토 커플러는 빛을 이용하기 때문에 잡음에 강하고, 시스템을 구성하는 장치 간의 전류를 절연할 수 있으며, 각 장치마다 접지가 가능하다. 또 장치 간의 결합용량이 작기 때문에 출력 쪽의 신호가 입력 쪽으로 되돌아가는 일이 없는 등의 장점이 있다. 상기 전압 및 전류 검출기(10)는 전류 검출부(200)를 구동하기 위한 전원과 상기 PWM 신호(PS)를 출력하는 중앙 처리부(400)를 구동하기 위한 전원을 포함할 수 있는데, 전류 검출부(200)를 구동하기 위한 전원은 대용량의 배터리 전류를 검출하기 위해 상대적으로 큰 전원일 수 있다. 상술한 바와 같이, 이 경우 이 경우 포토 커플러(250)를 통해 전류 검출 신호(IS)를 출력하면 상기 전류 검출부(200) 및 중앙 처리부(400)가 전기적으로 절연된 상태에서 동작하므로 장치의 손상 및 오작동을 방지할 수 있다.The current detection result signal IS may be output through the photo coupler 250. The photocoupler uses light, which is noise-resistant, insulates the current between the devices that make up the system, and allows grounding for each device. In addition, since the coupling capacity between the devices is small, there is an advantage that the signal on the output side does not return to the input side. The voltage and current detector 10 may include a power source for driving the current detector 200 and a power source for driving the central processing unit 400 that outputs the PWM signal PS. The current detector 200 The power source for driving the power source may be a relatively large power source for detecting a large amount of battery current. As described above, in this case, when the current detection signal IS is output through the photo coupler 250, the current detection unit 200 and the central processing unit 400 operate in an electrically insulated state, thereby causing damage to the device. Malfunction can be prevented.

도 5는 도 4의 전류 검출부의 일 예를 나타내는 회로도이다.5 is a circuit diagram showing an example of the current detector of FIG.

도 5를 참조하면, 전류 검출부(200)는 전압 변화부(210), 비교기(230), 포토 커플러(250), 입력 단자들(GND_BAT, GND_P1), 출력 단자들(I_OUT, GND), 출력 전원 단자(VCC) 및 출력 전원 저항(R20)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the current detector 200 includes a voltage changer 210, a comparator 230, a photo coupler 250, input terminals GND_BAT and GND_P1, output terminals I_OUT and GND, and an output power source. A terminal VCC and an output power source resistance R20.

전압 변환부(210)는 저항들(R24, R25, R26, R27, R29, R30), 연산 증폭기(U4) 및 커패시터(C6)를 포함할 수 있다. 배터리 전류(IB)는 GND_BAT 단자와 GND_P1 단자 사이를 흐르게 된다. 이 경우 상기 병렬로 연결된 저항 R24, R25, R26 및 R27에 배터리 전류(IB)에 비례하는 전압이 나타난다. 따라서 연산 증폭기 U4는 상기 배터리 전류(IB)에 비례하는 변환 전압(VIB)을 출력한다. 상기 변환 전압(VIB)은 연산 증폭기 U5의 반전 단자로 입력된다. 또한 VCC_SEN 단자 전압은 저항 R21 및 R28에 의해 조절되어 연산 증폭기 U5의 비반전 단자로 입력된다. 상기 비반전 단자로의 입력 전압은 상기 기준전류 전압(VIR)의 역할을 할 수 있다. 결과적으로 포토 커플러 U6(250)의 입력단에는 상기 배터리 전류(IB) 및 기준 전류(IR)의 차이에 상응하는 크기의 전류가 흐르고, 따라서 상기 포토 커플러 U6(250)는 상기 전류 검출 결과 신호(IS)역할을 하는 신호 I_OUT을 출력할 수 있다.The voltage converter 210 may include resistors R24, R25, R26, R27, R29, and R30, an operational amplifier U4, and a capacitor C6. The battery current IB flows between the GND_BAT terminal and the GND_P1 terminal. In this case, voltages proportional to the battery current IB appear in the resistors R24, R25, R26, and R27 connected in parallel. Therefore, the operational amplifier U4 outputs the converted voltage VIB proportional to the battery current IB. The conversion voltage VIB is input to the inverting terminal of the operational amplifier U5. The VCC_SEN terminal voltage is also regulated by resistors R21 and R28 and input to the non-inverting terminal of operational amplifier U5. The input voltage to the non-inverting terminal may serve as the reference current voltage VIR. As a result, a current having a magnitude corresponding to the difference between the battery current IB and the reference current IR flows through the input terminal of the photocoupler U6 250. Accordingly, the photocoupler U6 250 outputs the current detection result signal IS It can output the signal I_OUT.

전류 검출 결과 신호(IS)는 포토 커플러(250)을 통해 출력될 수 있다. 상기 포토 커플러(250)를 통해 전류 검출 신호(IS)를 출력하면 충전부(300) 및 중앙 처리부(400)가 전기적으로 절연된 상태에서 동작하므로 시스템의 손상 및 오작동을 방지할 수 있다.The current detection result signal IS may be output through the photo coupler 250. When the current detection signal IS is output through the photo coupler 250, the charging unit 300 and the central processing unit 400 operate in an electrically insulated state, thereby preventing damage and malfunction of the system.

도 6은 도 1의 전원 분리형 전압 및 전류 검출기에 구비되는 상기 충전부의 일 예를 나타내는 블록도이다.6 is a block diagram illustrating an example of the charging unit included in the power disconnectable voltage and current detector of FIG. 1.

도 6을 참조하면, 전원 분리형 전압 및 전류 검출기(10)의 충전부(300)는 포토 커플러(310) 및 전류 증폭부(330)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, the charging unit 300 of the power split type voltage and current detector 10 may include a photocoupler 310 and a current amplification unit 330.

포토 커플러(310)는 상기 충전부(300)와 중앙 처리부(400)를 전기적으로 분리하기 위해 사용될 수 있다. 충전부(300)는 포토 커플러(310)를 통하여 상기 PWM 신호(PS)를 상기 충전 전류를 제어하기 위한 충전 전류 제어 신호(CS)로 변환할 수 있다. 포토 커플러는 빛을 이용하기 때문에 잡음에 강하고, 시스템을 구성하는 장치 간의 전류를 절연할 수 있으며, 각 장치마다 접지가 가능하다. 또 장치 간의 결합용량이 작기 때문에 출력 쪽의 신호가 입력 쪽으로 되돌아가는 일이 없는 등의 장점이 있다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 및 전류 검출기(10)는 배터리를 충전하는 상기 충전부(300)를 구동하기 위한 전원과 상기 PWM 신호를 출력하는 중앙 처리부(400)를 구동하기 위한 전원을 포함할 수 있는데, 상기 충전부(300)를 구동하기 위한 전원은 대용량의 배터리를 고속으로 충전하기 위해 상대적으로 큰 전원일 수 있고, 상기 중앙 처리부(400)를 구동하기 위한 전원은 중앙 처리부(400)가 저전력으로 설계된 마이크로 컴퓨터 또는 마이크로 프로세서를 포함할 수 있으므로 상대적으로 작은 전원일 수 있다. 이 경우 포토 커플러를 매개하지 않고 두 장치를 직접 연결하면 상기 충전부(300)를 구동하기 위한 전원에 의해 중앙 처리부(400)가 손상되거나 중앙 처리부(400)의 신호 처리가 오작동을 발생할 수 있다. 따라서 상기 포토 커플러(250)를 통해 전류 검출 신호(IS)를 출력하면 충전부(300) 및 중앙 처리부(400)가 전기적으로 절연된 상태에서 동작하므로 이러한 손상 및 오작동을 방지할 수 있다.The photocoupler 310 may be used to electrically separate the charging unit 300 and the central processing unit 400. [ The charging unit 300 may convert the PWM signal PS into a charging current control signal CS for controlling the charging current through the photo coupler 310. The photocoupler uses light, which is noise-resistant, insulates the current between the devices that make up the system, and allows grounding for each device. In addition, since the coupling capacitance between devices is small, there is an advantage that the signal on the output side does not return to the input side. For example, the voltage and current detector 10 according to an embodiment of the present invention includes a power source for driving the charging unit 300 for charging the battery and a power source for driving the central processing unit 400 for outputting the PWM signal The power source for driving the charging unit 300 may be a relatively large power source to charge a large capacity battery at high speed, and the power source for driving the central processing unit 400 may be a central processing unit ( 400 may include a microcomputer or a microprocessor designed with a low power and may be a relatively small power source. In this case, if two devices are directly connected without using a photo coupler, the central processing unit 400 may be damaged by a power source for driving the charging unit 300 or the signal processing of the central processing unit 400 may malfunction. Therefore, when the current detection signal IS is output through the photo coupler 250, the charging unit 300 and the central processing unit 400 operate in an electrically insulated state, thereby preventing such damage and malfunction.

전류 증폭부(330)는 상기 충전 전류 제어 신호(CS)에 기초하여 충전 전류(CI)를 배터리부(500) 측으로 출력할 수 있다. 상기 전류 증폭부(330)는 상기 충전 전류 제어 신호(CS)를 증폭하여 충전 전류(CI)를 출력하는 증폭기를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 충전 전류 제어 신호(CS)는 상기 PWM 신호(PS)가 포토 커플러(310)를 통해 변환된 신호이고, 상기 전류 증폭부(330)는 충전 전류 제어 신호(CS)를 증폭하여 충전 전류(CI)를 증폭하므로, 충전 전류(CI)는 PWM 신호(PS)와 동일한 듀티비를 갖는 전류일 수 있다. 따라서, 상기 전압 검출 결과 신호(VS) 및 전류 검출 결과 신호(IS)가 클수록 PWM 신호(PS)의 듀티비는 1에 가까워지고, 상기 전압 검출 결과 신호(CS) 및 전류 검출 결과 신호(IS)가 작을수록 상기 PWM 신호(PS)의 듀티비는 0에 가까워진다. 결과적으로, 배터리 전압(VB) 및 배터리전류(IB)의 크기에 따라 충전 전류(CI)의 듀티비가 조절되므로 신속하고 효율적으로 배터리의 충전 및 밸런싱을 수행할 수 있다.The current amplifier 330 may output the charging current CI to the battery unit 500 based on the charging current control signal CS. The current amplifier 330 may include at least one amplifier for amplifying the charging current control signal CS to output the charging current CI. The charge current control signal CS is a signal obtained by converting the PWM signal PS through the photocoupler 310. The current amplification part 330 amplifies the charge current control signal CS to generate a charge current CI ), The charging current CI may be a current having the same duty ratio as the PWM signal PS. Therefore, as the voltage detection result signal VS and the current detection result signal IS become larger, the duty ratio of the PWM signal PS becomes closer to 1, and the voltage detection result signal CS and the current detection result signal IS The smaller is, the closer the duty ratio of the PWM signal PS is to zero. As a result, the duty ratio of the charging current CI is adjusted according to the magnitude of the battery voltage VB and the battery current IB, so that the charging and balancing of the battery can be performed quickly and efficiently.

도 7은 도 6의 충전부의 일 예를 나타내는 회로도이다.7 is a circuit diagram showing an example of the charging unit of Fig.

도 7을 참조하면, 충전부(300)는 포토 커플러(310), 전류 증폭부(330), 입력 단자들(VCC, PWM), 입력 저항(R3), 출력 단자들(BAT_1, BAT_2, BAT_3, BAT_4, GND_P1)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, the charging unit 300 includes a photo coupler 310, a current amplifier 330, input terminals VCC and PWM, an input resistor R3, and output terminals BAT_1, BAT_2, BAT_3, and BAT_4. , GND_P1).

PWM 신호(PS)는 상기 포토 커플러 U1(310)의 입력단으로 입력될 수 있다. 그리고 상기 포토 커플러 U1(310)의 출력단으로 상기 충전 전류 제어 신호(CS)가 출력될 수 있다.The PWM signal PS may be input to the input terminal of the photocoupler U1 (310). The charge current control signal CS may be output to the output terminal of the photocoupler U1 310.

충전부(300)는 상기 PWM 신호(PS)를 상기 충전 전류 제어 신호(CS)로 변환하는 포토 커플러 U1(310) 및 상기 전류 증폭부(330)를 구성하는 적어도 하나 이상의 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT) 증폭기를 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서 상기 전류 증폭부(330)는 네 개의 BJT(Q1, Q2, Q3, Q4) 증폭기들을 갖는다. The charging unit 300 includes a photocoupler U1 310 for converting the PWM signal PS into the charging current control signal CS and at least one bipolar junction transistor (BJT) amplifier It may include. In the illustrated embodiment, the current amplifier 330 has four BJTs (Q1, Q2, Q3, Q4).

전류 증폭부(330)는 전류 증폭을 위해 저항들(R1, R2, R4, R5, R6, R7, R8, R9), 바이폴라 접합 트랜지스터들(Bipolar Junction Transistor; BJT, Q1, Q2, Q3, Q4) 및 출력단 커패시터들(C1, C2, C3, C4)을 포함할 수 있다. 상기 전류 증폭부는 충전 전류 제어 신호(CS)를 기초로 충전 전류(CI)를 출력할 수 있다. 상기 충전 전류 제어 신호(CS)는 BJT들(Q1, Q2, Q3, Q4)의 베이스(Base) 단자로 입력될 수 있다. 이 경우 상기 BJT들(Q1, Q2, Q3, Q4)의 콜렉터(Collector) 단자에는 상기 충전 전류 제어 신호(CS)에 상응하는 충전 전류(CS)가 흐를 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 충전 전류(CS)를 증가 시키기 위해 적어도 하나 이상의 BJT 증폭기들이 병렬로 연결될 수 있다. 이 경우 BJT 증폭기들의 개수는 배터리부(500)의 배터리 용량 및/또는 상기 BJT 증폭기들의 용량에 의해 결정될 수 있다. 상기 BJT 증폭기들이 병렬로 연결되어, 충전 전류를 증가시키고 발열을 감소시킬 수 있다. 커패시터들(C1, C2, C3, C4)은 PWM 형태로 출력되는 전압이 배터리에 연결되는 경우에 전원 노이즈를 감소시키고, 부하의 사용 전류를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 상기 커패시터들(C1, C2, C3, C4)의 내압은 사용하고자 하는 전압에 의해 결정될 수 있다.The current amplifier 330 includes resistors R1, R2, R4, R5, R6, R7, R8, and R9, bipolar junction transistors (BJT, Q1, Q2, Q3, Q4) for current amplification. And output stage capacitors C1, C2, C3, and C4. The current amplifying part may output the charge current (CI) based on the charge current control signal (CS). The charging current control signal CS may be input to a base terminal of the BJTs Q1, Q2, Q3, and Q4. In this case, a charge current (CS) corresponding to the charge current control signal (CS) may flow through a collector terminal of the BJTs (Q1, Q2, Q3, Q4). As shown in FIG. 7, at least one BJT amplifiers may be connected in parallel to increase the charging current CS. In this case, the number of BJT amplifiers may be determined by the battery capacity of the battery unit 500 and / or the capacity of the BJT amplifiers. The BJT amplifiers may be connected in parallel to increase the charging current and reduce the heat generation. The capacitors C1, C2, C3, and C4 may be used to reduce power supply noise and measure the load current when the voltage output in the PWM form is connected to the battery. The breakdown voltages of the capacitors C1, C2, C3, and C4 may be determined by a voltage to be used.

주어진 BJT 증폭기들의 개수에 대해서 출력 전류를 증가시키기 위해서 상기 포토 커플러 U1(310)의 입력단 저항 R3의 크기를 줄이거나, 상기 BJT 증폭기들(Q1, Q2, Q3, Q4)에 연결되어 있는 저항들(R1, R2, R4, R5, R6, R7, R8)의 크기를 줄일 수 있다.To increase the output current for a given number of BJT amplifiers, reduce the magnitude of the input stage resistor R3 of the photocoupler U1 310 or connect the resistors (connected to the BJT amplifiers Q1, Q2, Q3, Q4). R1, R2, R4, R5, R6, R7, R8).

도 8은 도 1의 전원 분리형 전압 및 전류 검출기에 구비되는 중앙 처리부의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.FIG. 8 is a block diagram illustrating an exemplary embodiment of a central processing unit provided in the power disconnectable voltage and current detector of FIG. 1.

도 8을 참조하면, 중앙 처리부(400)는 제어부(410) 및 PWM 모듈부(420)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 8, the central processing unit 400 may include a control unit 410 and a PWM module unit 420.

제어부(410)는 전압 검출 결과 신호(VS) 및 전류 검출 결과 신호(IS)를 기초로 PWM 제어 신호(PCS)를 생성할 수 있다. 상기 제어부(410)는 중앙 처리 유닛(CPU), 디지털 신호 처리기(DSP), 마이크로 콘트롤러 등일 수 있으며, 연산 등의 작업을 수행하는 임의의 처리기일 수 있다. 상기 제어부(410)는 상기 전압 검출 결과 신호(VS) 및 전류 검출 결과 신호(IS)를 기초로 상기 PWM 모듈부에서 생성하는 PWM 신호(PS)의 듀티비를 조절하기 위해 사용되는 PWM 제어 신호(PCS)를 생성할 수 있다.The control unit 410 can generate the PWM control signal PCS based on the voltage detection result signal VS and the current detection result signal IS. The control unit 410 may be a central processing unit (CPU), a digital signal processor (DSP), a microcontroller, or the like, and may be any processor that performs operations such as operations. The control unit 410 may be a PWM control signal used to adjust the duty ratio of the PWM signal PS generated by the PWM module unit based on the voltage detection result signal VS and the current detection result signal IS. PCS).

PWM 모듈부(420)는 상기 PWM 제어 신호(PCS)를 기초로 PWM 신호(PS)를 생성할 수 있다. PWM 제어 신호(PCS)에 따라 PWM 신호(PS)의 듀티비가 결정될 수 있고, 상기 듀티비에 따라 충전 전류(CI)의 듀티비가 결정될 수 있다. 즉, 상기 전압 검출 결과 신호(VS) 및 전류 검출 결과 신호(IS)에 기초하여 상기 제어부(400)는 상기 충전부에서 배터리 충전을 하기 위해 필요한 충전 전류(CI)의 수준을 결정할 수 있다. 상기 충전 전류(CI)는 PWM 전류일 수 있으며, 따라서 상기 충전 전류(CI)의 듀티비(duty ratio)에 따라 목표로 하는 충전 전류(CI)의 수준이 결정될 수 있다. 상기 제어부(410)은 상기 목표로 하는 듀티비를 결정하여 상기 듀티비에 상응하는 PWM 제어 신호(PCS)를 생성할 수 있다. 상기 PWM 제어 신호(PCS)는 디지털 신호 또는 아날로그 신호일 수 있으며, 상기 PWM 모듈부를 제어하는 임의의 신호일 수 있다. 상기 PWM 모듈부(420)는 제어부(410) 외부의 단일 장치일 수 있으며, 또한 제어부(410)의 일부로서 제어부(410) 내부에 실장될 수 있다. 상기 PWM 모듈부(420)가 제어부(410)의 일부인 경우, 중앙 처리부(400)는 PWM 출력 기능이 내장된 단일 중앙 처리 유닛(CPU), 디지털 신호 처리기(DSP), 마이크로 콘트롤러 등일 수 있다.The PWM module unit 420 may generate a PWM signal PS based on the PWM control signal PCS. The duty ratio of the PWM signal PS may be determined according to the PWM control signal PCS, and the duty ratio of the charging current CI may be determined according to the duty ratio. That is, the control unit 400 can determine the level of the charge current (CI) required for charging the battery in the charging unit based on the voltage detection result signal VS and the current detection result signal IS. The charging current CI may be a PWM current, and thus, a target level of the charging current CI may be determined according to a duty ratio of the charging current CI. The controller 410 may determine the target duty ratio and generate a PWM control signal PCS corresponding to the duty ratio. The PWM control signal PCS may be a digital signal or an analog signal, and may be any signal that controls the PWM module unit. The PWM module unit 420 may be a single device outside the control unit 410 and may be mounted inside the control unit 410 as a part of the control unit 410. When the PWM module unit 420 is part of the control unit 410, the central processing unit 400 may be a single central processing unit (CPU), a digital signal processor (DSP), a microcontroller, or the like having a PWM output function.

도 9는 도 3의 전압 검출부의 기준 전압과 도 5의 전류 검출부의 기준전류 전압을 위한 정전압 회로(voltage regulator)의 일 예를 나타내는 회로도이다. FIG. 9 is a circuit diagram showing an example of a voltage regulator for the reference voltage of the voltage detecting unit of FIG. 3 and the reference current voltage of the current detecting unit of FIG. 5;

도 9를 참조하면, 상기 정전압 VCC_SEN을 위한 정전압 회로(20)는 구동 전원 단자(VCC_P1), 출력 단자(VCC_SEN, GND_P1), 저항들(Ra, Rb, Rc) 및 다이오드 U7을 포함할 수 있다. 전원 분리형 전압 및 전류 검출기(10)에 구비되는 전압 검출부(100) 및 전류 검출부(200)는 배터리부(500)의 배터리 전압(VB) 및 배터리 전류(IB) 검출을 위해 기준 전압(VB) 및 기준전류 전압(VIB)를 사용할 수 있다. 정확한 검출 결과를 위하여, 상기 기준 전압(VB) 및 기준전류 전압(VIB)는 일정한 값을 유지하여야 하며, 따라서 상기 기준 전압(VB) 및 기준전류 전압(VIB)의 기초가 되는 정전압이 필요하다. 도 3 및 도 5의 회로를 참조하면, 상기 기준 전압(VB) 및 기준전류 전압(VIB) 생성을 위해 정전압 VCC_SEN 이 사용되었다. 결과적으로 상기 정전압 VCC_SEN을 일정한 값으로 유지시키는 회로가 필요하다.Referring to FIG. 9, the constant voltage circuit 20 for the constant voltage VCC_SEN may include a driving power terminal VCC_P1, an output terminal VCC_SEN and GND_P1, resistors Ra, Rb, and Rc, and a diode U7. The voltage detector 100 and the current detector 200 included in the separate power supply voltage and current detector 10 may include a reference voltage VB and a battery voltage VB and a battery current IB to detect the battery unit 500. The reference current voltage VIB can be used. The reference voltage VB and the reference current voltage VIB must be maintained at a constant value for accurate detection results and therefore a constant voltage which is the basis of the reference voltage VB and the reference current voltage VIB is required. 3 and 5, a constant voltage VCC_SEN is used to generate the reference voltage VB and the reference current voltage VIB. As a result, a circuit for maintaining the constant voltage VCC_SEN at a constant value is required.

상기 정전압 회로(20)에서 VCC_P1은 구동 전압일 수 있으며, 상기 다이오드 U7을 통해 상기 구동 전압(VCC_P1)에 변화가 있어도 출력 전압(VCC_SEN)은 일정하게 유지될 수 있다. 원하는 출력 전압(VCC_SEN)은 저항 Ra 및 Rb에 의해 결정할 수 있으며, 입력 단자 GND_P1이 기준 전위로 접지된 것으로 가정하면 출력 전압(VCC_SEN)은 다음 수학식 1에 기초하여 결정될 수 있다.In the constant voltage circuit 20, VCC_P1 may be a driving voltage, and the output voltage VCC_SEN may be maintained constant even when the driving voltage VCC_P1 changes through the diode U7. The desired output voltage VCC_SEN can be determined by the resistors Ra and Rb and the output voltage VCC_SEN can be determined based on the following equation 1 assuming that the input terminal GND_P1 is grounded to the reference potential.

[수학식 1][Equation 1]

VCC_SEN=(1+Ra/Rb)*VCC_P1VCC_SEN = (1 + Ra / Rb) * VCC_P1

도 9에는 션트 레귤레이터(shunt regulator) 형태의 정전압 회로(20)가 도시되어 있으나, 정전압(VCC_SEN)의 생성을 위해 도시된 형태의 회로 이외에도 다양한 정전압 회로가 사용될 수 있다.9 illustrates a constant voltage circuit 20 in the form of a shunt regulator, but various constant voltage circuits may be used in addition to the circuit of the illustrated type for generating the constant voltage VCC_SEN.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 및 전류 검출 방법을 나타내는 순서도이다.10 is a flowchart illustrating a voltage and current detection method according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 전압 및 전류 검출 방법은 배터리 전압과 기준 전압을 비교하는 단계(S100), 전압 검출 결과 신호를 발생하는 단계(S150), 배터리 전류와 기준 전류를 비교하는 단계(S200), 전류 검출 결과 신호를 발생하는 단계(S250), PWM 신호를 생성하는 단계(S300), 충전 전류를 공급하는 단계(S500)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10, the voltage and current detection method may include comparing the battery voltage with a reference voltage (S100), generating a voltage detection result signal (S150), comparing the battery current with a reference current (S200), The method may include generating a current detection result signal (S250), generating a PWM signal (S300), and supplying a charging current (S500).

배터리 전압과 기준 전압을 비교하는 단계(S100)는 미리 설정해 놓은 기준 전압과 배터리 전압을 비교기(comparator) 등으로 비교하여 그 차이를 출력하는 방식으로 수행될 수 있다. 기준 전압은 배터리의 적정 전압 수준에 기초하여 결정될 수 있다. 비교기는 상기 기준 전압과 상기 배터리 전압을 비교하여 전압 비교 신호를 출력할 수 있다.Comparing the battery voltage and the reference voltage (S100) may be performed by comparing the preset reference voltage and the battery voltage with a comparator or the like and outputting the difference. The reference voltage may be determined based on the appropriate voltage level of the battery. The comparator may output the voltage comparison signal by comparing the reference voltage with the battery voltage.

전압 검출 결과 신호를 발생하는 단계(S150)는 상기 배터리 전압과 기준 전압을 비교한 결과를 기초로 충전 전류 제어에 필요한 아날로그 또는 디지털 신호를 발생하는 방식으로 수행될 수 있다. 상기 전압 검출 결과 신호는 상기 전압 비교 신호일 수 있으며, 상기 전압 비교 신호가 증폭된 신호일 수 있다.The generating of the voltage detection result signal (S150) may be performed by generating an analog or digital signal for controlling charging current based on a result of comparing the battery voltage with a reference voltage. The voltage detection result signal may be the voltage comparison signal or a signal obtained by amplifying the voltage comparison signal.

배터리 전류와 기준 전류를 비교하는 단계(S200)는, 상기 배터리 전류를 상응하는 변환 전압으로 바꾸고, 상기 기준 전류를 상응하는 기준 전류 전압으로 바꾼 뒤, 상기 변환 전압 및 기준 전류 전압을 비교기를 통해 비교하여 그 차이를 출력하는 방식으로 수행될 수 있다. 상기 배터리 전류를 저항에 흘려 보내 저항 양단에 걸리는 전압이 상기 배터리 전류에 대응하는 변환 전압일 수 있다. 상기 기준 전류에 상응하는 기준 전류 전압은 미리 설정된 값일 수 있다. 상기 변환 전압 및 기준 전류 전압을 비교기에 입력하여 그 차이에 상응하는 전류 비교 신호가 출력될 수 있다.The comparing step S200 of comparing the battery current with the reference current may include switching the battery current to a corresponding converted voltage, changing the reference current to a corresponding reference current voltage, comparing the converted voltage and the reference current voltage with a comparator By outputting the difference. The voltage applied across the resistor by flowing the battery current to the resistor may be a conversion voltage corresponding to the battery current. The reference current voltage corresponding to the reference current may be a predetermined value. The conversion voltage and the reference current voltage may be input to a comparator, and a current comparison signal corresponding to the difference may be output.

전류 검출 결과 신호를 발생하는 단계(S250)는 상기 배터리 전류와 기준 전류를 비교하는 단계(S200)에서 발생한 신호를 기초로 충전 전류 제어에 필요한 아날로그 또는 디지털 신호를 발생하는 방식으로 수행될 수 있다. 상기 전류 검출 결과 신호는 상기 전류 비교 신호일 수 있고, 상기 전류 비교 신호가 증폭된 신호일 수 있다.The step S250 of generating the current detection result signal may be performed by generating an analog or digital signal required for the charge current control based on the signal generated in step S200 of comparing the battery current with the reference current. The current detection result signal may be the current comparison signal or a signal obtained by amplifying the current comparison signal.

PWM 신호를 생성하는 단계(S300)는 상기 전압 검출 결과 신호 및 전류 검출 결과 신호에 기초하여 상응하는PWM 듀티비를 결정한 후 상기 듀티비에 부합하는 PWM 신호를 출력하는 방식으로 수행될 수 있다.The step of generating the PWM signal (S300) may be performed by determining a corresponding PWM duty ratio based on the voltage detection result signal and the current detection result signal, and then outputting a PWM signal matching the duty ratio.

충전 전류를 공급하는 단계(S500)는 상기 생성된 PWM 신호에 상응하는 충전 전류를 발생시켜 배터리에 인가하는 방식으로 수행될 수 있다. 상기 충전 전류는 상기 PWM 신호가 증폭된 증폭 전류일 수 있다. 상기 증폭 전류의 증폭 이득은 상기 PWM 신호의 크기 또는 배터리 용량 등에 기초하여 결정될 수 있다.The step of supplying the charging current (S500) may be performed by generating a charging current corresponding to the generated PWM signal and applying the generated charging current to the battery. The charging current may be an amplification current in which the PWM signal is amplified. The amplification gain of the amplified current may be determined based on the magnitude of the PWM signal, the battery capacity, or the like.

도 11은 도 10의 전압 및 전류 검출 방법에서 포토 커플러를 통한 전원 분리가 이루어지는 일 예를 나타내는 순서도이다.FIG. 11 is a flowchart illustrating an example in which power is separated through a photo coupler in the voltage and current detection method of FIG. 10.

도 11을 참조하면, 도 10의 전압 및 전류 검출 방법은 전압 검출 결과 신호를 포토 커플러를 통과시켜 전원을 분리하는 단계(S170), 전류 검출 결과 신호를 포토 커플러를 통과시켜 전원을 분리하는 단계(S270) 및 생성된 PWM 신호를 포토 커플러를 통과시켜 전원을 분리하는 단계(S350)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11, in the voltage and current detection method of FIG. 10, a voltage detection result signal passes through a photo coupler to separate power (S170), and a current detection result signal passes through a photo coupler to separate power ( S270) and separating the power source by passing the generated PWM signal through the photocoupler (S350).

포토 커플러는 빛을 이용하기 때문에 잡음에 강하고, 시스템을 구성하는 장치 간의 전류를 절연할 수 있으며, 각 장치마다 접지가 가능하다. 또 장치 간의 결합용량이 작기 때문에 출력 쪽의 신호가 입력 쪽으로 되돌아가는 일이 없는 등의 장점이 있다. 이 때문에 전기회로와 단말기 등을 포토 커플러를 매개하여 결합하면, 전원 전압의 차이나 기계부에서 발생하는 잡음에 신경을 쓸 필요가 없는 등의 장점을 갖게 된다. 도 11의 실시예에서, 상기 전압 검출 결과 신호를 포토 커플러를 통과시켜 전원을 분리하면, 상기 전압 검출 결과 신호를 발생하는 장치와 상기 PWM 신호를 발생하는 장치의 전원이 분리된다. 상기 전압 검출 결과 신호를 발생하는 장치의 전원이 상대적으로 큰 전원이고 상기 PWM 신호를 발생하는 장치의 전원이 상대적으로 작은 전원인 경우 포토 커플러를 통해 장치의 전원을 분리하지 않으면 상기 전압 검출 결과 신호를 발생하는 장치를 구동하기 위한 전원에 의해 상기 PWM 신호를 발생하는 장치가 손상되거나 오작동을 발생할 수 있다. 포토 커플러를 통해 전원이 분리되면, 상기 전압 검출 결과 신호를 발생하는 장치와 상기 PWM 신호를 발생하는 장치가 전기적으로 절연된 상태에서 동작하므로 이러한 손상 및 오작동을 방지할 수 있다.The photocoupler uses light, which is noise-resistant, insulates the current between the devices that make up the system, and allows grounding for each device. In addition, since the coupling capacity between the devices is small, there is an advantage that the signal on the output side does not return to the input side. For this reason, when an electrical circuit and a terminal are combined by a photo coupler, there is an advantage that the user does not have to pay attention to the difference in power supply voltage or noise generated in the mechanical part. In the embodiment of FIG. 11, when the voltage detection result signal passes through the photo coupler to separate power, the device generating the voltage detection result signal and the device generating the PWM signal are separated. If the power source of the apparatus for generating the voltage detection result signal is a relatively large power source and the power source of the apparatus for generating the PWM signal is a relatively small power source, if the power source of the apparatus is not disconnected through the photocoupler, The device for generating the PWM signal may be damaged or malfunction due to the power source for driving the generated device. When the power is disconnected through the photo coupler, since the device generating the voltage detection result signal and the device generating the PWM signal operate in an electrically insulated state, such damage and malfunction can be prevented.

마찬가지로, 상기 전류 검출 결과 신호 및 상기 PWM 신호를 포토 커플러를 통과시켜 전원을 분리하면, 상기 전류 검출 결과 신호를 발생하는 장치의 전원과 상기 PWM 신호를 발생시키는 장치의 전원이 분리되고, PWM 신호를 발생시키는 장치의 전원과 충전 전류를 생성하는 장치의 전원이 분리되어 장치의 손상 및 오작동을 방지할 수 있다. 즉, 상기 PWM 신호를 포토 커플러를 통과시켜 상기 충전 전류를 제어하기 위한 충전 전류 제어 신호로 변환한 후에, 상기 충전 전류 제어 신호를 증폭하여 충전 전류를 발생하는 방식으로 상기 PWM 신호를 발생시키는 장치와 상기 충전 전류를 생성하는 장치의 전원을 분리할 수 있다.Similarly, when the current detection result signal and the PWM signal pass through the photo coupler to separate power, the power supply of the device generating the current detection result signal and the power supply of the device generating the PWM signal are separated and the PWM signal is separated. The power supply of the generating device and the power supply of the device generating the charging current are separated to prevent damage and malfunction of the device. That is, after converting the PWM signal into a charging current control signal for controlling the charging current by passing through the photo coupler, the device for generating the PWM signal in a manner to amplify the charging current control signal to generate a charging current; The power source of the device generating the charging current can be disconnected.

이상에서는 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. Although described above with reference to the embodiments, those skilled in the art can be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. I can understand.

본 발명은 단일 셀 배터리 또는 여러 개의 배터리 셀을 구비하는 멀티셀 배터리의 충전 장치 및 이를 포함하는 전자 기기에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 휴대폰, 노트북 컴퓨터, PDA, 디지털 카메라, 완구용 자동차, 전기 자동차, 휴대용 오디오 장치 등에 적용되어 효율적으로 충전 및 밸런싱을 수행할 수 있다.The present invention can be applied to a charging device for a multi-cell battery having a single cell battery or a plurality of battery cells and an electronic device including the same. For example, the present invention can be applied to a mobile phone, a notebook computer, a PDA, a digital camera, a toy car, an electric vehicle, a portable audio device, and the like to efficiently perform charging and balancing.

10: 전원 분리형 전압 및 전류 검출기
20: 정전압 회로(voltage regulator)
100: 전압 검출부 110: 비교기(comparator)
130: 포토 커플러(photo coupler) 200: 전류 검출부
210: 전압 변환부 230: 비교기
250: 포토 커플러 300: 충전부
310: 포토 커플러 330: 전류 증폭부
400: 중앙 처리부 410: 제어부
420: PWM 모듈부 500: 배터리부10: Isolated voltage and current detector
20: voltage regulator
100: voltage detector 110: comparator
130: photo coupler 200: current detector
210: voltage converter 230: comparator
250: photo coupler 300: charging unit
310: photo coupler 330: current amplifier
400: central processing unit 410:
420: PWM module unit 500: battery unit

Claims

A battery unit having a plurality of batteries;
A voltage detector for comparing a voltage of the batteries with a reference voltage to output a voltage detection result signal;
A current detector for outputting a current detection result signal by comparing the current of the batteries with a reference current;
A central processing unit for generating a pulse width modulation signal (PWM) based on the voltage detection result signal and the current detection result signal; And
And a charging unit for supplying a charging current to the battery based on the PWM signal.

The voltage and current detector of claim 1, wherein the voltage detector outputs the voltage detection result signal through a photo coupler.

3. The voltage and current detector of claim 2, wherein the voltage detector comprises a comparator configured to input the reference voltage and voltages of the batteries. 4.

The power supply type voltage and current detector of claim 1, wherein the current detector outputs the current detection result signal through a photo coupler.

5. The apparatus of claim 4, wherein the current detector
A voltage converter for generating a converted voltage proportional to a current of the batteries; And
And a comparator configured to receive a reference current voltage corresponding to the reference current and the converted voltage as inputs.

The power-disconnectable voltage and current detector according to claim 1, wherein the charging unit converts the PWM signal into a charging current control signal for controlling the charging current through a photocoupler.

The power-disconnectable voltage and current detector according to claim 6, wherein the charging unit includes a current amplifying unit for outputting the charging current to the battery unit based on the charging current control signal.

10. The voltage and current detector of claim 7, wherein the current amplifier comprises at least one bipolar junction transistor (BJT) amplifier.

The power-disconnectable voltage and current detector according to claim 1, wherein the central processing unit corresponds to a microcomputer that generates the PWM signal based on the voltage detection result signal and the current detection result signal.

The method of claim 1, wherein the central processing unit
A control unit for outputting a control signal based on the voltage detection result signal and the current detection result signal; And
And a PWM module unit generating the PWM signal based on the control signal.