KR101278466B1 - 쾌속 충전이 가능한 데이터 케이블 - Google Patents

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Abstract

쾌속 충전이 가능한 데이터 케이블은, 데이터 전송 및 충전 용도의 케이블, 상기 케이블의 양단 중 한쪽 단에서 전원과 연결되기 위해서 마련되는 제 1 연결부, 상기 케이블의 다른 쪽 단에서 휴대 단말기와 연결되기 위해서 마련되는 제 2 연결부 및 데이터 전송 및 쾌속 충전 모드 간의 모드 전환을 가능하게 하는 모드 전환 회로를 포함하되, 상기 모드 전환 회로는, 상기 제 1 연결부의 입력 전압을 인가하는 단자 스위칭 로직, 분배 저항, 상기 데이터 전송 및 쾌속 충전 모드 간의 모드 전환용 스위치 및 상기 전환용 스위치에 반응하는 아날로그 스위칭 로직을 포함한다.

Description

쾌속 충전이 가능한 데이터 케이블{data cable for fast charging}
본 고안은 단말기의 데이터 통신 케이블에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 USB 포트를 이용한 2차 전지가 내장된 단말기와 PC 사이의 데이터 전송 및/또는 충전용으로 사용되는 USB 데이터 케이블에 관한 것이다.
일반적으로, 데이터 전송을 위해 주로 사용되는 통신 포트의 종류로는 범용 비동기화 송수신기(UART;Universal Asynchronous Receiver Transmitter)와 범용 직렬 버스(USB;Universal Serial Bus) 등이 있다.
UART는 비동기 직렬 통신을 처리하는 장치인데, 모든 컴퓨터에는 직렬 포트를 관리하기 위해 UART가 있고 모든 내부 모뎀도 각자의 UART를 가지고 있다. 이를 좀 더 상세히 서술하면, UART는 컴퓨터에게 RS-232C 인터페이스를 제공함으로써 모뎀이나 기타 다른 직렬장치들과 통신하거나 데이터를 주고받을 수 있게 한다.
또한, USB는 IBM을 비롯한 7개사가 공동으로 제안한 주변기기 접속 인터페이스 규격으로, 여러 주변장치들을 개인용 컴퓨터에 접속하기 위한 인터페이스의 공동화를 목적으로 한다. 이와 같은 USB를 사용하면 주변기기 등을 개인용 컴퓨터와 연결할 때 소프트웨어나 하드웨어를 별도로 설정할 필요 없이 모든 주변 기기를 접속할 수 있기 때문에 포트 수를 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 설치가 간편하고 휴대형 컴퓨터의 소형화가 가능하게 되는 장점이 있다.
종래에는 RS-232C(Recommended Standard-232C)가 휴대폰과 개인용 컴퓨터 간의 데이터 전송만을 하였으나 대용량의 데이터 전송 및 전송 속도에 문제가 있고, 데이터와 전원을 동시에 전달할 수 없는 문제점이 있었다. 이를 해결하기 위해 USB 포트를 이용하여 데이터 전송 및 충전을 하고 있으나, USB 단자를 이용하여 전원 공급을 하는 경우에 있어서 직류 변환장치인 전용 어댑터를 사용한 충전과 비교하여 충전시간이 길어 지는 문제점이 있었다.
USB 데이터 케이블을 이용한 충전과 관련된 기술에 있어서, 종래에는 과충전을 방지하기 위하여 자동으로 전원의 종류를 감지하는 USB 데이터 케이블, 역시 과충전을 방지하기 위하여 충전 시간을 임의로 정할 수 있는 USB 데이터 케이블, 직류 변환장치인 전용 어댑터에 연결되는 USB 데이터 케이블에 관한 기술이 존재하지만 PC의 USB 단자를 이용한 충전에 있어서 충전 시간이 대단히 길어져서 단말기 사용에 있어서 불편하였고, 상기 어댑터에 연결되는 USB 데이터 케이블의 경우 전용 어댑터를 휴대해야 하기 때문에 휴대성 면에서 불편이 따랐다.
본 발명의 목적은 USB 데이터 케이블을 이용하여 단말기를 PC의 USB 단자에 연결하여 데이터 전송 및/또는 충전을 하는 경우에 있어서 데이터 전송을 마치고 충전 전용 모드로 전환하여 쾌속 충전을 가능하게 하는 기술을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 쾌속 충전이 가능한 데이터 케이블은, 데이터 전송 및 충전 용도의 케이블, 상기 케이블의 양단 중 한쪽 단에서 전원과 연결되기 위해서 마련되는 제 1 연결부, 상기 케이블의 다른 쪽 단에서 휴대 단말기와 연결되기 위해서 마련되는 제 2 연결부 및 데이터 전송 및 쾌속 충전 모드 간의 모드 전환을 가능하게 하는 모드 전환 회로를 포함하되, 상기 모드 전환 회로는, 상기 제 1 연결부의 입력 전압을 인가하는 단자 스위칭 로직, 분배 저항, 상기 데이터 전송 및 쾌속 충전 모드 간의 모드 전환용 스위치 및 상기 전환용 스위치에 반응하는 아날로그 스위칭 로직을 포함한다.
본 발명에 따른 쾌속 충전이 가능한 데이터 케이블에 있어서, 상기 제 1 연결부의 전원은 PC의 USB 단자, 상기 제 2 연결부는 USB 커넥터, 상기 입력 전압을 인가하는 단자는 USB VBUS 단자, 분배 저항은 USB D+ 단자 및 USB D- 단자 관련 분배저항인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 쾌속 충전이 가능한 데이터 케이블에 있어서, 상기 모드 전환 회로 및 모드 전환용 스위치는, 상기 USB D+ 단자 및 USB D- 단자 인식과 관련하여 상기 휴대 단말기 제공 업체별로 서로 다르게 설정된 분배 저항에 의한 쾌속 충전 모드 선택을 상기 단말기 제공 업체별로 할 수 있는 범용의 모드 전환 회로 및 모드 전환용 스위치인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 쾌속 충전이 가능한 데이터 케이블에 있어서, 상기 모드 전환 회로 및 모드 전환용 스위치는, 상기 USB D+ 단자 및 USB D- 단자 인식과 관련하여 상기 휴대 단말기 제공 업체의 지정된 분배 저항에 의한 모드 전환이 가능한 상기 단말기 제공 업체 전용의 모드 전환 회로 및 모드 전환용 스위치인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 쾌속 충전이 가능한 데이터 케이블에 있어서, 상기 모드 전환 회로 및 모드 전환용 스위치의 위치가 상기 제 1 연결부, 상기 제 2 연결부 또는 상기 케이블 중 어느 한 곳에 위치하는 것이 바람직하다.
위와 같은 본 발명에 따르면 쾌속 충전이 가능한 데이터 케이블은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 데이터 전송 모드 및 쾌속 충전 모드 사이에서 모드 전환이 가능한 모드 전환용 스위치를 사용하여 데이터 전송 모드에서는 데이터 전송이 가능하면서 500mAh 이하의 충전이 가능하고, 쾌속 충전 모드에서는 500mAh 이상에서 쾌속 충전이 가능하여 대용량의 배터리가 내장된 단말기의 충전에 있어서 충전 시간이 단축되는 효과가 있다.
둘째, 기본적으로 USB 배터리 충전 스펙에 호환이 되는 동시에 분배 저항을 단말기 제공 업체에 맞게 설정하여 모드 전환용 스위치에 의한 범용성을 높이는 효과가 있다.
셋째, 모드 전환용 스위치를 USB 데이터 케이블과 일체형으로 만들어 사용성과 이동성을 높일 수 있는 효과가 있다.
넷째, 케이블 하나 당, 한가지의 단말기 제공 업체의 분배 저항을 적용하여 상기 단말기 전용 케이블로 사용이 가능하다는 점에서 전용성의 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 하나의 실시예에 의한 USB 데이터 케이블의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 하나의 실시예에 의한 제 2 연결부가 5핀의 Micro-USB 단자인 경우의 단자 단면을 도시하고 있다.
도 3은 본 발명에 따른 하나의 실시예에 의한 제 1 연결부 상의 모드 전환용 스위치 및 제 1 연결부 내부의 모드 전환 회로를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예에 의한 모드 전환용 스위치의 위치를 나타낸다.
이하 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 USB 데이터 케이블의 사시도이다. 제 2 연결부는 Mirco-USB 커넥터가 일반적이나, 단말기 제공 업체에 따라서 20핀 커넥터, 30핀 커넥터도 가능하다. 도 1은 제 2 연결부가 특정 단말기 제공업체의 커넥터로 고정되어 있는 전용의 USB 데이터 케이블을 나타낸다. 상기 USB 데이터 케이블은 제 1 연결부(110), 데이터 및 충전 용도의 케이블(120), 제 2 연결부(130) 및 모드 전환용 스위치(140)를 포함하는 구성이다. 상기 제 1 연결부(110)는 전원에 연결되는 부분으로서 PC의 USB 단자를 전원으로 채택하는 경우라면 USB 단자에 해당된다. 상기 모드 전환용 스위치(140)가 본 실시예에서는 제 1 연결부 상에 단순화되어 위치하고 있으며, 도시되지 않은 모드 전환 회로 또한 제 1 연결부 내부에 위치하고 있다. 단말기 제공 업체의 특정 단말기 전용의 모드 전환용 스위치(140)는 충전과 데이터 전송 중 어느 하나를 선택할 수 있도록 구비되어 있다.
도 2는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 제 2 연결부가 5핀의 Micro-USB 단자인 경우의 단자 단면을 도시하고 있는 도면이다. 맨 오른쪽 단자부터 VBUS 단자 (210)에는 5V의 기준 전압이 제 1 연결부에서 출력값으로 나와서 중간의 케이블을 통하여 제 2 연결부에 연결된 단말기의 입력으로 인가된다. 두 번째 단자인 D- 단자 및 세 번째 단자인 D+ 단자는 USB 데이터 케이블의 데이터 전송 단자에 해당하며, 단말기 제공 업체의 분배 저항과 관련하여 쾌속 충전 모드에서는 D+ 단자 및 D- 단자가 개방 또는 단락되어서 제 2 연결부에 연결되는 휴대용 단말기는 제 1 연결부에 충전용 어댑터가 연결되어 있는 것으로 인식한다. 네 번째 단자는 ID 단자에 해당한다. 상기 ID 단자의 메커니즘 관련하여, 상기 ID 단자는 배터리 충전 규격(Battery Charging Specification) Revision 1.2를 따르면서 동작한다. 맨 마지막 단자인 GND 단자(250)는 접지 단자에 해당한다.
도 3은 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 본 발명인 USB 데이터 케이블의 사시도 및 제 1 연결부와 케이블 사이의 모드 전환 회로(300)를 확대하여 도시하고 있는 도면이다. 도 3의 확대된 모드 전환 회로(300)에 있어서 USB Connector 부분은 제 1 연결부의 한 실시예에 해당하며 PC의 USB 단자가 연결되는 것이 바람직하다. 도 2에 도시되었던 5핀의 Micro-USB 단자의 5개의 내부 단자 중에서 ID 단자(240)가 생략된 형태인 네 개의 단자만이 도시되어 있다. USB 케이블(USB cable)(320)의 끝에는 도 3에 도시되어 있지는 않지만 제 2 연결부가 이어질 것이다.
도 3에서 본 발명에 따른 하나의 실시예에 따라 상기 모든 전환 회로 및 모드 전환용 스위치가 제 1 연결부 USB 커넥터에 위치하고 있다. 상기와 같이 전원과 가까운 곳에 위치하는 경우도 있으며, 이어폰의 볼륨 조절용 레버처럼 데이터 케이블 상(도 4)에 위치할 수도 있으며, 제 2 연결부에 연결되는 단말기와 가까운 제 2 연결부의 커넥터에 위치(도 4)할 수도 있다.
도 3의 모드 전환 회로에 대해서 설명하자면, 4개의 단자 중에서 맨 위에 VBUS 단자가 도시되어 있는데 VBUS 단자가 속하는 케이블에서, USB 케넥터(USB connector)와 USB 케이블(USB cable) 사이에 5V의 전원 스위칭을 제어하는 5V 스위칭 로직(5V Switching logic)이 위치하고 있다. GND 단자(324)는 접지 단자이다. D- 단자 및 D+ 단자는 USB 케이블이 데이터 전송 모드에 있는 경우 데이터를 전송하는 단자이다. 데이터 전송 모드에서는 500mAh 이하의 전류에 의하여 제 2 연결부에 연결된 휴대용 단말기의 충전이 이루어지므로 충전시간이 전기 콘센트에 직접 연결된 전용의 어댑터에 의한 충전 때보다 길어져서 효율성이 떨어진다. 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 도 1의 모드 전환용 스위치(140)를 도 3에서는 응용된 범용의 모드 전환용 스위치(360)로 도시하였다. 실시예에 있어서 휴대용 단말기 제공업체로서 A사, B사 및 n사가 있는 경우, 각 사의 분배저항이 모드 전환 회로에 포함되어 있다. 상기 도면에서 모드 전환용 스위치(360)의 선택 지점의 위치는 휴대용 단말기 제공업체를 뜻하는 A, B, n 및 데이터 전송을 뜻하는 data 중 어느 하나일 수 있다. 만약 A의 위치에 있는 경우라면 A사의 분배 저항이 연결된 D+ 단자 및 D- 단자가 단락 또는 개방되면서 제 2 연결부에 연결되어 있을 A사가 제공한 휴대용 단말기의 쾌속 충전모드로 진입하게 되며, 반대로 모드 전환용 스위치의 선택 지점의 위치가 이외의 휴대용 단말기 제공업체를 뜻하는 B, n에 있는 경우라면, B사 또는 n사가 제공하는 휴대용 단말기의 쾌속 충전모드로 진입하게 된다. 모드 전환용 스위치의 선택 지점의 위치가 data에 있는 경우에는 USB 데이터 케이블은 데이터를 전송할 수 있는 준비를 하게 된다.
도 4에서 본 발명에 따른 실시예로서 모드 전환용 스위치가 제 2 연결부의 커넥터에 위치한 경우(a)와 케이블 중간에 위치한 경우(b)을 도시하고 있다.
또 다른 바람직한 실시예에 의하면, 모든 전환용 스위치 대신에 데이터의 전송 유무를 판별하는 회로가 내장된 경우에 데이터 전송 모드 및 쾌속 충전 모드가 자동으로 전환될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해돼서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가 개념으로 이해돼야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 데이터 전송 및 충전 용도의 케이블;
    상기 케이블의 양단 중 한쪽 단에서 전원과 연결되기 위해서 마련되는 제 1 연결부;
    상기 케이블의 다른 쪽 단에서 휴대 단말기와 연결되기 위해서 마련되는 제 2 연결부; 및
    데이터 전송 및 쾌속 충전 모드 간의 모드 전환을 가능하게 하는 모드 전환 회로를 포함하되,
    상기 모드 전환 회로는,
    상기 제 1 연결부의 입력 전압을 인가하는 단자 스위칭 로직;
    분배 저항;
    상기 데이터 전송 및 쾌속 충전 모드 간의 모드 전환용 스위치; 및
    상기 전환용 스위치에 반응하는 아날로그 스위칭 로직을 포함하는 것을 특징으로 하는 쾌속 충전이 가능한 데이터 케이블.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 연결부의 전원은 PC의 USB 단자, 상기 제 1 연결부는 USB 커넥터, 상기 입력 전압을 인가하는 단자는 USB VBUS 단자, 분배 저항은 USB D+ 단자 및 USB D- 단자 관련 분배저항인 것을 특징으로 하는 쾌속 충전이 가능한 데이터 케이블.
  3. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 모드 전환 회로 및 모드 전환용 스위치는, 상기 USB D+ 단자 및 USB D- 단자 인식과 관련하여 상기 휴대 단말기 제공 업체별로 서로 다르게 설정된 분배 저항에 의한 쾌속 충전 모드 선택을 상기 단말기 제공 업체별로 할 수 있는 범용의 모드 전환 회로 및 모드 전환용 스위치인 것을 특징으로 하는 쾌속 충전이 가능한 데이터 케이블.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 모드 전환 회로 및 모드 전환용 스위치는, 상기 USB D+ 단자 및 USB D- 단자 인식과 관련하여 상기 휴대 단말기 제공 업체의 지정된 분배 저항에 의한 모드 전환이 가능한 상기 단말기 제공 업체 전용의 모드 전환 회로 및 모드 전환용 스위치인 것을 특징으로 하는 쾌속 충전이 가능한 데이터 케이블.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 모드 전환 회로 및 모드 전환용 스위치의 위치가 상기 제 1 연결부, 상기 제 2 연결부 또는 상기 케이블 중 어느 한 곳에 위치하는 것을 특징으로 하는 쾌속 충전이 가능한 데이터 케이블.
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