KR101048246B1 - 충전기의 과전류 차단 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 충전기의 과전류 차단 회로에 관한 것으로, 종래에는 출력 단자의 단락시 출력 전류가 차단되지 않으므로 충전기 자체에 많은 열이 발생하고, 수 A의 과전류로 인하여 배터리에 손상을 입히고 또한 배터리에 결합된 단말기 회로에도 손상을 가할 수 있는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 감안한 본 발명은 직류/직류 변환기의 듀티 사이클 제어 발진기의 캐패시터 타이밍 단자에 연결된 캐패시터에 역방향으로 연결되는 다이오드와; 상기 다이오드의 플러스 단자에 병렬로 연결되어 상기 직류/직류 변환기의 전원 전압을 유지하는 캐패시터와; 출력 전압을 피드백하여 트랜지스터의 베이스 단자에 인가하는 제너 다이오드와; 상기 제너 다이오드를 통해 전달받는 출력 전압의 피드백 전압에 의해 온/오프 스위칭되어 상기 다이오드를 통해 상기 캐패시터 타이밍 단자에 로우/하이 전압을 인가하는 트랜지스터로 구성되어 출력 단자가 단락될 때 충전기의 직류/직류 변환기의 동작을 오프시켜 출력 전압을 완전히 오프시키므로 출력 전류도 완전 차단되어 배터리, 외부 회로에 손상을 입힐 수 없게 하는 효과가 있다.

Description

충전기의 과전류 차단 회로{SHUTDOWN CIRCUIT FOR OUTPUT SHORT OF CHARGER}

도 1은 종래 충전기의 회로 구성을 보인 회로도.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 충전기의 과전류 차단 회로의 구성을 보인 회로도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

D2 : 다이오드 C03 : 캐패시터

D3 : 제너 다이오드 Q1 : 트랜지스터

본 발명은 충전기의 과전류 차단 회로에 관한 것으로, 특히 출력 단자가 단락되었을 때 흐르는 과전류로 인하여 다른 회로에 입힐 수 있는 손상을 방지할 수 있게 한 충전기의 과전류 차단 회로에 관한 것이다.

충전기는 상용 전원을 직류/직류 변환하여 배터리 충전에 적당한 소정 전압을 방전된 배터리에 공급하여 충전한다. 상기 직류/직류 변환에 사용되는 직류/직류 변환기는 온도 보상 기준 전압, 듀티 사이클 제어 발진기, 드라이버, 고전류 출력 스위치를 포함한다.

도 1은 종래 충전기의 회로 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시된 바와 같이 기준 전압을 출력하는 온도 보상 기준 전압과; 상기 기준 전압과 출력 전압이 전압 분배된 전압을 비교하여 온/오프 신호를 출력하는 비교기와; 상용 전압을 고주파 변환 신호 전압으로 변환하는 듀티 사이클 제어 발진기와; 상기 비교기의 온/오프 신호와 상기 듀티 사이클 제어 발진기의 제어 주파수의 곱하여 출력하는 드라이버와; 상기 드라이버의 제어에 의해 상용 전원을 온/오프 스위칭하여 고주파 전압을 출력하는 고전류 출력 스위치와; 상기 고주파 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류 회로로 구성된다.

직류/직류 변환기에는 반도체 집적 회로로 소형화된 KA34063 칩이 사용되고, 상용 전압(10V~28V)을 입력받아 원하는 소정 전압으로 직류/직류 변환하여 출력한다.

충전기의 출력 전압은 직류/직류 변환기에 의하여 4.2±0.1V 로 구성되며 출력 정전압 구성은 R4와 R5에 의해 결정된다. 출력 전압은 충전 전원으로 출력되며 출력단 앞에 D5의 다이오드가 결합되어 배터리에서 역으로 입력되는 전원을 차단하여 충전기 회로를 보호한다.

전류 제어용 R1, R2는 배터리에 흐르는 전류를 제한한다. 그리고, 출력 단자가 단락되었을 때 출력 전류는 약 500mA 정도 흐른다. 따라서, 출력 단자의 단락시 출력 전류가 차단되지 않으므로 충전기 자체에 많은 열이 발생하고, 수 A의 과전류로 인하여 배터리에 손상을 입히고 또한 배터리에 결합된 단말기 회로에도 손상을 가할 수 있는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 충전기 회로에 과전류가 흐르면 직류/직류 변환기를 동작 정지시켜 출력 전압을 오프시켜 외부 회로에 손상을 입히지 않도록 한 충전기의 과전류 차단 회로를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 직류/직류 변환기의 듀티 사이클 제어 발진기의 캐패시터 타이밍 단자에 연결된 캐패시터에 역방향으로 연결되는 다이오드와; 상기 다이오드의 플러스 단자에 병렬로 연결되어 상기 직류/직류 변환기의 전원 전압을 유지하는 캐패시터와; 출력 전압을 피드백하여 트랜지스터의 베이스 단자에 인가하는 제너 다이오드와; 상기 제너 다이오드를 통해 전달받는 출력 전압의 피드백 전압에 의해 온/오프 스위칭되어 상기 다이오드를 통해 상기 캐패시터 타이밍 단자에 로우/하이 전압을 인가하는 트랜지스터로 구성한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 충전기의 과전류 차단 회로의 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시된 바와 같이 직류/직류 변환기의 듀티 사이클 제어 발진기의 캐패시터 타이밍 단자(3)에 연결된 캐패시터에 역방향으로 연결되는 다이오드(D2)와; 상기 다이오드(D2)의 플러스 단자에 병렬로 연결되어 상기 직류/ 직류 변환기의 전원 전압을 유지하는 캐패시터(C03)와; 출력 전압을 피드백하여 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에 인가하는 제너 다이오드(D3)와; 상기 제너 다이오드(D3)를 통해 전달받는 출력 전압의 피드백 전압에 의해 온/오프 스위칭되어 상기 다이오드(D2)를 통해 상기 캐패시터 타이밍 단자(3)에 로우/하이 전압을 인가하는 트랜지스터(Q1)로 구성된다.

직류/직류 변환기의 듀티 사이클 제어 발진기는 캐패시터 타이밍 단자(3)에 캐패시터(C2)가 연결되고 다이오드(D2)가 역방향으로 연결된다. 다이오드(D2)는 상기 캐패시터 타이밍 단자(3)에 하이 전압을 인가하거나 로우 전압을 인가한다.

캐패시터 타이밍 단자(3)에 하이 전압이 인가될 때는 직류/직류 변환기는 출력 전압을 출력하지 않고, 반대로 로우 전압이 인가될 때는 출력 전압을 정상 출력한다.

캐패시터(C03)는 다이오드(D2)의 플러스 단자에 병렬로 연결되어 직류/직류 변환기의 전원 전압을 유지한다. 캐패시터(C03)의 전압은 다이오드(D2)가 도통할 때 직류/직류 변환기의 캐패시터 타이밍 단자에 전달되고, 다이오드(D2)가 도통하지 않으면 상기 캐패시터 타이밍 단자(3)에 전달되지 않는다. 여기서, 다이오드(D2)가 도통하지 않을 때 캐패시터 타이밍 단자(3)에 걸리는 전압을 로우 전압이라 가정하자.

출력 단자에 직렬로 연결되는 저항(R06)과 제너 다이오드(D3)는 출력 전압을 피드백하여 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에 인가한다. 출력 전압이 하이이면 저항(R06)과 제너 다이오드(D3)를 통해 하이 전압이 베이스 단자에 인가되어 트랜 지스터(Q1)가 도통하고, 출력 전압이 로우이면 로우 전압이 베이스 단자에 인가되어 트랜지스터(Q1)가 도통하지 않는다.

트랜지스터(Q1)는 출력 전압의 피드백 전압에 의해 온/오프 스위칭되어 다이오드(D2)의 플러스 단자에 로우 전압을 인가하거나 직류/직류 변환기의 전원 전압을 인가한다.

이하, 충전기의 출력 단자가 정상일 때와 단락일 때 과전류 차단 회로의 신호 흐름을 설명한다.

충전기의 출력 단자(C0N1)가 정상일 때 출력 전압은 정상 출력되고, 출력 전압의 피드백 전압은 저항(R06)과 제너 다이오드(D3)를 통해 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에 인가된다. 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에는 하이 전압이 인가되므로 트랜지스터(Q1)는 도통하고 다이오드(D2)의 플러스 단자에 로우 전압을 인가한다.

다이오드(D2)는 불통되어 직류/직류 변환기의 캐패시터 타이밍 단자(3)에 로우 전압이 인가되어 직류/직류 변환기는 정상 동작하여 출력 전압을 정상 출력한다.

충전기의 출력 단자(CON1)가 단락일 때 출력 전압은 로우 전압이 되어 출력 전압의 피드백 전압은 로우 전압이 된다. 출력 전압의 피드백 전압은 저항(R06)과 제너 다이오드(D3)를 통해 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에 인가되지만 로우 전압이므로 트랜지스터(Q1)는 도통하지 않는다.

이때, 캐패시터(C03)는 직류/직류 변환기의 전원 전압을 저항을 통해 인가받아 충전되어 전원 전압을 유지하고 다이오드(D2)의 플러스 단자에는 전원 전압이 인가되어 다이오드(D2)는 도통한다. 다이오드(D2)는 도통하여 직류/직류 변환기의 캐패시터 타이밍 단자(3)에 하이 전압이 인가된다.

캐패시터 타이밍 단자(3)의 전압이 하이가 되면 직류/직류 변환기는 동작을 멈추고 출력 전압을 출력하지 않는다. 따라서, 출력 단자가 단락되면 출력 전류도 0㎃가 되어 완전 차단된다.

이하, 출력 전압이 플러스 하이 전압일 때와 마이너스 로우 전압일 때 과전류 차단 회로의 연결 구성에 대해 설명한다.

직류/직류 변환기에 연결된 출력 회로의 구성이 출력 전압을 플러스 하이 전압을 출력하도록 제너 다이오드(D04), 인덕터(L1), 캐패시터(C04)가 루프 연결될 때는 과전류 차단 회로의 제너 다이오드(D3)는 출력 전압에 역방향으로 연결하고, 트랜지스터(Q1)는 엔피엔 형을 사용하여 트랜지스터(Q1)의 베이스에 제너 다이오드(D3)의 마이너스 단자를 연결하고 트랜지스터(Q1)의 콜렉터에는 순방향으로 연결된 다이오드(D2)를 통해 직류/직류 변환기의 캐패시터 타이밍 단자(3)에 연결한다. 그리고, 트랜지스터(Q1)의 이미터는 접지에 연결한다.

다른 실시 예로, 직류/직류 변환기에 연결된 출력 회로의 구성이 출력 전압을 마이너스 로우 전압을 출력하도록 제너 다이오드, 인덕터, 캐패시터가 루프 연결될 때는 과전류 차단 회로의 제너 다이오드는 출력 전압에 순방향으로 연결하고, 트랜지스터는 피엔피 형을 사용하여 트랜지스터의 베이스에 제너 다이오드의 플러스 단자를 연결하고 트랜지스터의 콜렉터는 접지한다. 그리고, 트랜지스터의 이미터에는 순방향으로 연결된 다이오드를 통해 직류/직류 변환기의 캐패시터 타이밍 단자에 연결한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 출력 단자가 단락될 때 충전기의 직류/직류 변환기의 동작을 오프시켜 출력 전압을 완전히 오프시키므로 출력 전류도 완전 차단되어 배터리, 외부 회로에 손상을 입힐 수 없게 하는 효과가 있다.

또한, 과전류 차단 회로를 적은 수의 부품으로 구현이 가능하므로 충전기의 직류/직류 변환기에 과전류 차단 회로를 추가하기 용이하여 충전기의 동작 신뢰도를 높이는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 전원전압을 소정 전압으로 직류/직류 변환하여 출력단자로 충전기의 출력전압을 출력하는 직류/직류 변환기와;

   상기 직류/직류 변환기의 듀티 사이클 제어 발진기의 캐패시터 타이밍 단자에 연결된 캐패시터에 역방향으로 병렬 연결된 다이오드와;

   상기 다이오드와 캐패시터사이에 병렬 연결되어 상기 직류/직류 변환기의 전원 전압을 인가받아 유지하는 충전 캐패시터와;

   상기 충전 캐패시터에 병렬로 연결된 트랜지스터와;

   일측은 상기 트랜지스터의 베이스에 연결되고 타측은 저항을 통해 직류/직류 변환기의 출력단자에 연결되어, 상기 출력단자의 출력전압을 상기 트랜지스터로 피드백시키는 제너 다이오드로 구성되어,

   상기 트랜지스터는 출력단자가 정상상태일 때는 제너 다이오드를 통해 피드백되는 하이 출력전압에 의해 온되어, 상기 듀티 사이클 제어 발진기에 로우전압이 인가되도록 하여 직류/직류 변환기를 동작시키고, 상기 출력단자가 단락상태일 때는 제너 다이오드를 통해 피드백되는 로우 출력전압에 의해 오프되어, 상기 충전 캐패시터의 전압이 듀티 사이클 제어 발진기로 인가되도록 하여 직류/직류 변환기의 동작을 중지시키는 것을 특징으로 하는 충전기의 과전류 차단 회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 출력 전압이 플러스 하이 전압일 때 트랜지스터는 엔피엔 형이고, 제너 다이오드는 출력 전압에 역방향으로 연결하게 구성된 것을 특징으로 하는 충전기의 과전류 차단 회로.
3. 제1항에 있어서, 상기 출력 전압이 마이너스 로우 전압일 때 트랜지스터는 피엔피 형이고, 제너 다이오드는 출력 전압에 순방향으로 연결하게 구성된 것을 특징으로 하는 충전기의 과전류 차단 회로.

Images