KR101329129B1 - 배터리가 적용된 시스템의 양산테스트를 위한 전원 제어장치 - Google Patents

배터리가 적용된 시스템의 양산테스트를 위한 전원 제어장치 Download PDF

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본 발명은 배터리가 적용된 시스템의 양산테스트를 위한 전원 제어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마이크로 USB 컨넥터를 통해 공급되는 전류를 배터리에 충전하거나 배터리를 전원으로 하여 일정한 전압을 마이크로 USB 컨넥터를 통해 주변기기에 공급하는 선형 및 스위칭 방식의 충전IC를 포함하되, 상기 충전IC는 입력단자에 전원전압(Vin)이 인가되고 배터리가 존재할 경우 충전모드로 동작하고, 입력단자에 전원전압(Vin)이 인가되고 배터리가 없을 경우 양산 테스트로 인식하여 로드스위치모드로 동작하며, 입력전원이 인가되지 않을 경우 셧다운 모드로 동작하는 모드제어수단을 구비함으로써, 마이크로 USB 컨넥터가 적용된 제품에서 양산 테스트를 위하여 컨넥터 내부에 별도의 테스트핀을 추가하지 않아도 되고, 테스트핀의 부식에 따른 단락으로 배터리가 역방향전류를 방전하는 현상을 제거하기 위하여 역방향 방지기능이 있는 로드스위치를 추가 설치하지 않아도 되므로 제품의 생산단가를 현저히 낮춰줄 수 있음은 물론 충전IC 에 포함되어 있는 로드스위치모드 기능에 의해 양산 테스트시에도 안전하면서도 신속하게 제품을 테스트할 수 있도록 하여 제품 성능 향상 및 단가하락의 효과를 기대할 수 있도록 한 배터리가 적용된 시스템의 양산테스트를 위한 전원제어장치에 관한 것이다.

Description

배터리가 적용된 시스템의 양산테스트를 위한 전원 제어장치{Power control device}
본 발명은 배터리가 적용된 시스템의 양산테스트를 위한 전원 제어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마이크로 USB 컨넥터를 통해 공급되는 전류를 배터리에 공급하거나 배터리의 방전전류를 마이크로 USB 컨넥터를 통해 주변기기에 공급하는 충전IC를 포함하되, 상기 충전IC는 입력단자에 전원전압(Vin)이 인가되고 배터리가 존재할 경우 충전모드로 동작하고, 입력단자에 전원전압(Vin)이 인가되고 배터리가 없을 경우 양산 테스트로 인식하여 로드스위치모드로 동작하며 전원전압(Vin)이 인가되지 않을 경우 모든 스위치가 오프되어 셧다운 모드(Shutdown Mode)로써 입력단과 출력단이 절연되는 모드제어수단을 구비함으로써, 마이크로 USB 컨넥터가 적용된 제품에서 양산 테스트를 위하여 컨넥터 내부에 별도의 테스트핀을 추가하지 않아도 되고, 테스트핀의 부식에 따른 단락으로 배터리가 역방향전류를 방전하는 현상을 제거하기 위하여 역방향 방지기능이 있는 로드스위치를 추가 설치하지 않아도 되므로 제품의 생산단가를 현저히 낮춰줄 수 있음은 물론 충전IC에 포함되어 있는 로드스위치모드 기능에 의해 양산 테스트시에도 안전하면서도 신속하게 제품을 테스트할 수 있도록 하여 제품 성능 향상 및 단가하락의 효과를 기대할 수 있도록 한 배터리가 적용된 시스템의 양산테스트를 위한 전원제어장치에 관한 것이다.
현재, 모바일 폰이나 스마트폰과 같이 배터리가 적용된 모바일 시스템은 양산 테스트시 배터리를 제거한 상태에서 모바일 시스템의 정상작동 여부를 테스트하고 있다.
도 1 은 배터리가 적용된 시스템의 전원 제어장치를 도시한 것으로서,
5개의 핀(VDD, D-, D+, ID, GND)으로 구성되어 외부 입력되는 전원을 배터리(4)로 공급하거나 배터리(4)에 저장된 전원을 외부 장치로 공급하고, 또한 외부의 장치들과 인터페이스 하는 용도로 사용되는 마이크로 USB 컨넥터(1)와;
충전, 방전 전류 및 신호를 제어하여 구동장치부(5)의 메인 콘트롤러와 주변기기를 연결시키는 마이크로 USB 스위치(MUS)(2)와;
마이크로 USB 컨넥터(1)를 통해 공급되는 전류를 배터리(4)에 공급하거나 배터리(4)의 방전전류를 마이크로 USB 컨넥터(1)를 통해 주변기기에 공급하는 충전IC(3)와;
충전IC(3)를 통해 공급되는 전류를 충전하고, 충전된 전원을 구동장치부(5)로 공급하는 배터리(4)와;
배터리(4)에서 출력되는 전원으로 구동하는 구동장치부(5); 로 구성된다.
일반적으로 도 1 과 같이 구성된 전원 제어장치를 갖는 배터리가 적용된 시스템은 제품 양산시 통상적으로 배터리(4)가 제거된 상태에서 제품의 정상동작 여부를 테스트하게되고, 배터리(4)가 제거된 상태에서 외부로 부터 입력되는 전원을 공급받기 위하여 도 1 과 같이 마이크로 USB 컨넥터(1)에 별도의 테스트핀(P1)을 추가로 구성하고, 이 테스트핀(P1)과 배터리(4) 및 구동장치부(5)를 연결하는 별도의 전원라인을 구성하고 있다.
상기 테스트핀(P1)은 사용자가 규격의 마이크로 USB 컨넥터를 사용할 경우 연결되지 않고 생산공장에서 사용되는 마이크로 USB 컨넥터에서만 연결되도록 구성된다.
따라서, 생산라인에서 양산된 모바일 시스템의 정상동작 여부를 테스트하고자 할 때에는 도 1 과 같이 테스트핀(P1)으로 전원을 공급할 수 있는 별도의 마이크로 USB 컨넥터를 연결하여 구동전원(Vin)을 공급하게되고, 이 구동전원(Vin)이 바로 구동장치부(5)로 공급되어 구동장치부(5)의 정상동장 상태(예: GSM Calibration)를 테스트하게 되는 것이다.
그러나, 도 1 과 같은 종래기술에서는 마이크로 USB 컨넥터(1)가 소형이며, 핀간의 간격이 매우 좁은 이유로 마이크로 USB 컨넥터(1)에 추가로 설치된 테스트핀(P1)의 GND 단락에 의해 배터리(4)가 방전되는 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
이와같이 추가된 테스트핀(P1)의 GND 단락에 의한 역전류(Reverse Current)를 방지할 수 있도록 로드 스위치(7)를 도 2 와 같이 추가로 설치하여 양산시 배터리(4)가 제거된 상태에서 구동장치부(5)의 정상동작 여부를 테스트할때에는 순방향 전류를 구동장치부(5)로 공급하여 테스트가 가능해지도록 하고, 배터리(4)가 장착되어 정상 사용될 때에는 역방향 전류가 흐르지 못하도록 차단하여 테스트핀(P1)의 GND 단락이 발생하더라도 배터리(4)의 방전이 일어나지 않도록 하였다.
그리고, 마이크로 USB 컨넥터(1)의 VDD 단자에 연결되는 마이크로 USB 스위치(2)와 충전IC(3)는 30V 또는 20V의 정격전압을 갖고 있는데, 마이크로 USB 컨넥터(1)의 VDD 단자로 유입되는 강력한 ESD(Electric Surge Discharge) 또는 서지(Surge) 전압 및 전류에 의해 마이크로 USB 스위치(2)와 충전IC(3)가 파괴될 수 있으며, 정격의 어댑터(Adapter)를 사용하지 않을 경우 과도한 전압변동(Voltage Transition)에 의하여 IC가 손상을 입을 수 있게되는 문제점이 발생하였다.
이를 해결하기 위하여 도 2 와 같이 마이크로 USB 컨넥터(1)의 VDD 단자로 유입되는 과도전압 및 전류를 클램프(Clamp) 또는 억제(Suppression)하는 TVS(Transient Voltage Suppression) 다이오드(6)를 마이크로 USB 스위치(2)의 입력단에 추가로 설치하고 있다.
그러나 종래기술은 양산시 테스트를 위하여 규격과 다른 마이크로 USB 컨넥터를 사용함에 따라 양산시 부품수급에 문제점이 발생할 수 있으며 추가적인 파워라인(테스트핀)이 추가됨으로 인해 PCB상에서 회로의 구성에 어려움을 주게되어 비용상승의 원인으로 작용하는 문제점이 발생하고 있었다.
또한, 양산시 테스트에만 사용되고 정상적인 모바일 시스템 사용시에는 사용되지 않는 역전류 방지를 위한 로드스위치(7)를 추가로 설치함에 따라 비용상승의 원인으로 작용하게되는 문제점이 발생하고 있었다.
또한, 과전압 및 과전류로 부터 마이크로 USB 스위치(2)와 충전IC(3)를 보호하기 위하여 TVS 다이오드를 설치함에 따라 TVS 다이오드가 PCB 상에서 공간을 차지하게되어 제품의 소형화 및 비용 측면에서 불리해지는 문제점이 발생하고 있었다.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 마이크로 USB 컨넥터를 통해 공급되는 전류를 배터리에 공급하거나 배터리의 방전전류를 마이크로 USB 컨넥터를 통해 주변기기에 공급하는 충전IC를 포함하되, 상기 충전IC는 입력단자에 전원전압(Vin)이 인가되고 배터리가 존재할 경우 충전모드로 동작하고, 입력단자에 전원전압(Vin)이 인가되고 배터리가 없을 경우 양산 테스트로 인식하여 로드 스위치 모드로 동작하며, 입력단자에 전원전압(Vin)이 인가되지 않거나 불충분할 경우 셧다운 모드(Shutdown Mode)로 모든 스위치가 오프되어 순방향 및 역방향 전류를 차단함으로써, 마이크로 USB 컨넥터가 적용된 제품에서 양산 테스트를 위하여 컨넥터 내부에 별도의 테스트핀을 추가하지 않아도 되고, 테스트핀의 부식에 따른 단락으로 배터리가 역방향으로 전류를 방전하는 현상을 제거하기 위하여 역방향 방지기능이 있는 로드스위치를 추가 설치하지 않아도 되므로 제품의 생산단가를 현저히 낮춰줄 수 있음은 물론 충전IC 에 포함되어 있는 로드스위치모드 기능에 의해 양산 테스트시에도 안전하면서도 신속하게 제품을 테스트할 수 있도록 하여 제품 성능 향상 및 단가하락의 효과를 기대할 수 있도록 한 배터리가 적용된 시스템의 양산테스트를 위한 전원제어장치를 제공함을 목적으로 한다.
상기 목적달성을 위한 본 발명은
5개의 핀(VDD, D-, D+, ID, GND)으로 구성되는 마이크로 USB 컨넥터와;
충전, 방전 전류 및 신호를 제어하여 구동장치부의 메인 콘트롤러와 주변기기를 연결시키는 마이크로 USB 스위치(MUS)와;
마이크로 USB 컨넥터를 통해 공급되는 전류를 배터리에 공급하거나 배터리의 방전전류를 마이크로 USB 컨넥터를 통해 주변기기에 공급하는 충전IC와;
충전IC를 통해 공급되는 전류를 충전하고, 충전된 전원을 구동장치부로 공급하는 배터리와;
배터리에서 출력되는 전원으로 구동하는 구동장치부;를 포함하여 구성된 배터리가 적용된 시스템의 양산테스트를 위한 전원제어장치에 있어서,
상기 충전IC는
입력단자에 전원전압(Vin)이 인가되고 배터리가 존재할 경우 충전모드로 동작하고, 입력단자에 전원전압(Vin)이 인가되고 배터리가 없을 경우 양산 테스트로 인식하여 로드스위치모드로 동작하며 입력전압이 인가되지 않을 경우 셧다운 모드(Shutdown Mode)로 동작하여 양방향 전류 경로를 차단하는 등의 모드제어수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 마이크로 USB 컨넥터가 적용된 제품에서 양산 테스트를 위하여 컨넥터 내부에 별도의 테스트핀을 추가하지 않아도 되고, 테스트핀의 부식에 따른 단락으로 배터리가 역방향전류를 방전하는 현상을 제거하기 위하여 역방향 방지기능이 있는 로드스위치를 추가 설치하지 않아도 되므로 제품의 생산단가를 현저히 낮춰줄 수 있음은 물론 충전IC 에 포함되어 있는 로드스위치모드 기능에 의해 양산 테스트시에도 안전하면서도 신속하게 제품을 테스트할 수 있도록 하여 제품 성능 향상 및 단가하락의 효과를 기대할 수 있다.
도 1 은 종래의 배터리가 적용된 시스템의 전원제어장치를 보인 도면.
도 2 는 종래의 로드스위치가 적용된 전원제어장치를 보인 도면.
도 3 은 본 발명의 배터리가 적용된 시스템의 양산테스트를 위한 전원제어장치를 보인 도면.
도 4 는 본 발명의 다른 실시예를 보인 도면.
도 5 는 본 발명의 제어과정을 보인 플로우챠트.
도 6 은 본 발명에 적용된 충전IC의 제 1 실시예를 보인 도면.
도 7 은 본 발명에 적용된 충전IC의 제 2 실시예를 보인 도면.
이하, 첨부된 도면 도 3 내지 도 7 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 3 은 본 발명의 전원제어장치를 보인 도면으로서,
5개의 핀(VDD, D-, D+, ID, GND)으로 구성되는 마이크로 USB 컨넥터(10)와;
충전, 방전 전류 및 신호를 제어하여 구동장치부(50)의 메인 콘트롤러와 주변기기를 연결시키는 마이크로 USB 스위치(MUS)(20)와;
마이크로 USB 컨넥터(10)를 통해 공급되는 전류를 배터리(40)에 공급하거나 배터리(40)의 방전전류를 마이크로 USB 컨넥터(10)를 통해 주변기기에 공급하는 충전IC(30)와;
충전IC(30)를 통해 공급되는 전류를 충전하고, 충전된 전원을 구동장치부(50)로 공급하는 배터리(40)와;
배터리(40)에서 출력되는 전원으로 구동하는 구동장치부(50);를 포함하여 구성된 배터리가 적용된 시스템의 양산테스트를 위한 전원제어장치에 있어서,
상기 충전IC(30)는
입력단자에 전원전압(Vin)이 인가되고 배터리(40)가 존재할 경우 충전모드로 동작하고, 입력단자에 전원전압(Vin)이 인가되고 배터리가 없을 경우 양산 테스트로 인식하여 로드스위치모드로 동작하고 입력단자에 전원전압(Vin)이 인가되지 않을 경우 셧다운 모드(Shutdown Mode)로 동작하는 모드제어수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
도 3 에는 마이크로 USB 스위치(20)와 충전IC(30)가 마이크로 USB 컨넥터(10)에 병렬로 연결되고, 충전IC(30)에는 외부로 부터 과도한 전압이 입력되지 않도록 차단하는 TVS 다이오드(31)가 설치된 것을 특징으로 한다.
도 3 과 같이 구성된 본 발명에서 충전IC(30)는 배터리(40)의 장착여부를 판단한 후 배터리(40)가 장착되어 있으면 정상적인 충전모드로 동작하여 마이크로 USB 컨넥터(10)를 통해 입력되는 입력전원(Vin)을 정전류, 정전압으로 배터리(40)에 공급하여 충전되도록 충전모드로 작동하고, 만약 배터리(40)가 장착되어 있지 않은 것으로 판단되면 로드스위치모드로 동작하여 마이크로 USB 컨넥터(10)로 입력되는 입력전원(Vin)을 구동장치부(5)로 공급하여 구동장치부(5)의 정상동작 여부를 테스트할 수 있도록 한다.
그리고, 충전IC(30)에 내장되어 있는 TVS 다이오드(31)는 마이크로 USB 컨넥터(10)를 통해 과도전압(Surge Voltage)이 부하측으로 공급되지 않도록 하여 과도전압에 의해 IC 및 장비가 손상되지 않도록 한다.
한편, 도 4 는 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 것으로서,
마이크로 USB 스위치(20)와 충전IC(30)가 마이크로 USB 컨넥터(10)에 직렬로 연결된 실시 예이고, 이때에는 과도전압을 차단하는 TVS 다이오드(31)가 마이크로 USB 스위치(20)에 설치되어 과도전압이 후단으로 공급되지 않도록 동작한다.
도 6 은 충전IC(30)에 설치되는 모드제어수단의 제 1 실시상태를 도시한 것으로서, 모드제어수단은
공통드레인(Common Drain)구조로 충전IC(30)의 전원 입력단(Vin)에 설치되는 2개의 모스팻 트랜지스터(32,33)와;
충전모드 및 로드스위치 모드시 모스팻 트랜지스터(32)를 온동작시키고, 셧다운 모드시 모스팻 트랜지스터(32)를 오프시켜 역전류가 전원입력단으로 역류하지 않도록 하는 충전구동부(36)와;
배터리(40)의 존재여부에 따라 충전모드와 로드스위치모드를 판단하고, 충전모드시 모스팻 트랜지스터(33)를 온동작시켜 정전류, 정전압이 배터리(40)로 공급되도록 하고, 로드스위치모드시 모스팻 트랜지스터(33)를 온동작시켜 구동장치부(50)에 전원을 공급하며, 셧다운 모드시 모든 모스팻 트랜지스터를 오프동작시켜 입력과 출력사이가 전기적 절연이 되도록 하는 모드제어부(35); 로 구성한 것을 특징으로 한다.
그리고, 배터리(40)의 장착여부를 감지하기 위하여,
모드제어부(35)에서 출력되는 배터리 감지신호가 '+'단자로 입력되고, '-'단자에 기준전압(2.5V)이 인가되며, '+'단자로 입력되는 전압이 '-'단자의 기준전압 보다 높을 경우 배터리가 설치되어 있지 않은 것으로 판단하는 비교신호를 모드제어부(35)로 출력하는 비교부(37)를 더 구성하고,
모드제어부(35)는 비교부(37)에서 출력되는 비교신호로서 배터리(40)의 장착여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 충전IC(30)에는 Charger Enable 신호가 입력되는 EN 단자, 충전상태 감시용 CHG 단자가 구비되어 있다.
배터리(40)는 배터리의 장착여부를 감지하기 위한 VF단자, 배터리전압이 출력되는 VBAT단자, GND 단자가 구비되어 있고, 배터리(40) 내부에는 전류를 충전하는 충전지(41), 충전지(41)로 공급되는 전원을 단속하는 스위치(42), 과충전을 방지하기 위해 스위치(42)를 온/오프 제어하는 PCM 제어부(43)로 구성된다.
여기서, 충전IC(30)의 동작을 설명하면 다음과 같다+
충전IC(30)는 스위치가 켜졌을 때(ON)- 스위칭동작은 스위치가 켜진 것으로 본다- 는 충전모드와 로드스위치모드 중 하나의 모드로만 동작하며, 스위치가 완전히 꺼졌을 때(OFF)는 입력단자(Vin)와 출력단자(VBAT) 사이의 전기적 연결상태가 완전히 끊어져 전류의 순방향 및 역방향 흐름이 없게 된다.
따라서, 충전IC(30)의 모드제어부(35)는 초기동작시 입력전원전압(Vin)이 설정된 UVLO1(Under Voltage Lock Out 1; 2.5V) 보다 높고, 설정된 OVP1(Over Voltage Protection 1; 6.5V) 보다 낮으면 다음 제어단계로 넘어가고, 그렇지 않으면 충전IC(30)의 모든 스위치는 오프되고 IC는 동작하지 않는 셧다운 모드로 동작하게 된다.
또한, 입력전원 전압(Vin)이 출력전압(VBAT) 보다 높을 경우 다음단계로 진행되고 그렇지 않으면 충전IC(30)는IC(30)의 모든 스위치는 오프되고 IC는 동작하지 않는 셧다운 모드로 동작하게 된다.
즉, 입력전원전압과 출력전압의 상태가 충전모드 또는 로드스위치모드가 되기 위한 조건을 만족하면 다음단계로 진행하여 배터리의 장착여부를 판단한다.
모드제어부(35)는 배터리(40)의 장착여부를 판단하기 위해 배터리(40)의 VF단자로 감지전류신호(Isrc)를 출력한다.
만약, 배터리(40)가 설치되어 있으면 비교부(37)의 플러스단자(+)로 인가되는 전압이 마이너스단자(-)의 기준전압(2.5V) 보다 낮아지게 되고, 배터리(40)가 설치되어 있으면 비교부(37)의 플러스단자(+)로 인가되는 전압이 기준전압(2.5V) 보다 높아지게 된다.
이에 따라, 배터리(40)가 설치된 상태, 즉, 시스템이 정상동작상태이면 비교부(37)는 로우신호를 모드제어부(35)로 출력하고, 배터리(40)가 설치되지 않은 상태, 즉, 양산 테스트상태이면 비교부(37)는 하이신호를 모드제어부(35)로 출력하는 것이며, 모드제어부(35)는 비교부(37)에서 출력되는 비교신호에 의존하여 배터리(40)의 장착여부를 판단하게 된다.
배터리(40)가 장착된 상태이면, 모드제어부(35)는 충전구동부(36)를 작동시켜 충전모드로 전환하면서 모스팻트랜지스터(33)를 온동작시키고, 충전구동부(36) 역시 충전모드로 전환됨에 따라 모스팻 트랜지스터(32)를 온동작시켜 입력전압(Vin)이 정전류 및 정전압으로 변환되어 배터리(40)로 공급되어 충전되는 것이다.
배터리(40)가 충전 및 방전될 때에는 PCM제어부(43)가 스위치(42)를 단속하여 충전지(41)가 과충전 및 과방전되지 않도록 제어하게 된다.
한편, 배터리(40)가 장착되지 않은 상태이면, 모드제어부(35)는 입력전원 전압(Vin)이 설정된 UVLO2(4.0V) 보다 높고 OVP2(4.5)보다 낮아야만 로드스위치모드로 전환하면서 모스팻트랜지스터(33)를 온동작시키고, 충전구동부(36) 역시 로드스위치모드로 전환됨에 따라 모스팻 트랜지스터(32)를 오프시켜 입력전원 전압(Vin)이 구동장치부(50)로 공급되어 구동장치부(50)의 정상동작여부를 테스트할 수 있도록 한다.
또한, 로드스위치모드로 동작하면 모스팻트랜지스터(33)는 3A의 전류 제한 기능을 가지면서 과도한 전류 공급에 의한 내부 시스템의 손상을 방지하게 된다.
충전 IC(30)가 로드스위치로 동작하는 동안 배터리(40)가 연결될 경우 배터리 감지전류신호(Isrc) 5uA가 VF 단자를 통해 저항(Rid)으로 흐르게 되고, 이로 인해 비교부(37)의 플러스단자(+)로 인가되는 VF 단자의 전압이 마이너스단자(-)의 기준전압 보다 낮아지게 되어 충전IC(30)는 충전모드로 전환된다.
또한, 배터리 부착부분에서 비정상적 동작에 의해 스위치 양단간(Vin 과 VBAT사이) 전압이 임계값(=최대출력전류(Iout(max))*스위치최대온저항(Ron(max)))보다 크게 되면 충전IC(30)는 초기상태로 돌아가 입력전압과 출력전압을 다시 비교하게 된다.
배터리 팩이 부착되어 있을 경우 전원의 작은 전류가 VF 단자의 저항에 흐르지만 이 전압이 비교부(37)의 기준전압인 2.5V 보다 낮아 충전모드로 전환하게 되는데, 이때 충전IC(30)의 EN 단자에 충전모드 동작을 위한 신호가 인가(High)되어야 충전모드로 동작할 수 있게 된다. 즉, EN 단자의 신호에 따라 충전 또는 충전 IC(30)이 온동작 또는 오프동작 할 수 있으므로 외부 컨트롤러에 의해서도 제어가 가능하다.
충전모드로 동작하게 되면 일반적인 충전 IC(30)와 동일한 기능을 수행하게 되어 충전 시작전압 설정 및 일정 전류모드(CC mode: Constant Current mode)와 일정전압모드(CV mode: Constant Voltage mode) 기능, 완전충전 전류 설정 등을 구현하게 된다.
충전모드로 동작하던 중 배터리(40)가 제거되면 배터리 팩의 VF 단자 전압은 다시 비교부(37)의 기준전압 2.5V 보다 높아지게 되어 다시 로드 스위치모드 또는 충전모드 중 어느 하나의 작동모드를 선택하게 된다.
충전IC(30)가 충전모드 또는 로드스위치모드로 결정되기 전 또는 완전히 전환되기 전까지는 스위칭 수단인 모스팻 트랜지스터(32,33)는 모두 오프상태로 유지되며, 이때 순방향(전원단에서 배터리 방향) 및 역방향(배터리에서 전원단 방향)으로 어떠한 전류도 흐르지 못하게 된다.
한편, 도 7은 충전IC(30)에 설치되는 모드제어수단의 제 2 실시상태를 도시한 것으로서, 모드제어수단은
공통드레인(Common Drain)구조로 충전IC(30)의 전원 입력단(Vin)에 설치되는 2개의 모스팻 트랜지스터(32,33)와;
모스팻 트랜지스터(33)의 출력단과 연결된 SW단자에 연결되어 전류를 저장하는 인덕터(L1) 및 콘덴서(Cout)와;
충전모드시 인덕터(L1) 및 콘덴서(Cout)에 저장된 전류를 배터리(40)로 스위칭 동작에 의하여 공급하는모스팻 트랜지스터(34)와;
충전모드 및 로드스위치 모드시 모스팻 트랜지스터(32)를 온동작시키고, 셧다운 모드시 모스팻 트랜지스터(32)를 오프시켜 역전류가 전원입력단으로 역류하지 않도록 하는 충전구동부(36)와;
배터리(40)의 존재여부에 따라 충전모드와 로드스위치모드를 판단하고, 충전모드시 모스팻 트랜지스터(33)(34)를 온동작(스위칭 동작)시켜 정전류, 정전압이 배터리(40)로 공급되도록 하고, 로드스위치모드시 모스팻 트랜지스터(33)(34)를 온동작(온상태 유지)시켜 구동장치부(50)에 전원을 공급하며, 셧다운 모드시 모든 스위치를 오프하여 순방향 및 역방향 전류가 흐르지 않도록 차단하는 모드제어부(35);로 구성한 것을 특징으로 한다.
그리고, 배터리(40)의 장착여부를 감지하기 위하여,
모드제어부(35)에서 출력되는 배터리 감지신호가 '+'단자로 입력되고, '-'단자에 기준전압(2.5V)이 인가되며, '+'단자로 입력되는 전압이 '-'단자의 기준전압 보다 높을 경우 배터리가 설치되어 있지 않은 것으로 판단하는 비교신호를 모드제어부(35)로 출력하는 비교부(37)를 더 구성하고,
모드제어부(35)는 비교부(37)에서 출력되는 비교신호로서 배터리(40)의 장착여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
제 2 실시예의 충전IC(30)는 스위칭방식에 의하여 충전전류 및 충전전압을 조절하므로 스텝다운 DC-DC 컨버터(Step Down DC-DC Converter)를 위하여 스위칭 단자 SW 에서 GND에 인덕터(L1)에 저장된 에너지를 배터리(40)로 전달하기 위한 모스팻 트랜지스터(34)가 추가된다.
이러한 구조는 배터리의 에너지를 마이크로 USB 컨넥터(10)에 연결되는 주변기기를 구동하기 위한 전원으로 사용하기 위하여 스텝업 DC-DC 컨버터로도 동작하게 된다. 정확한 충전전류를 알기 위하여 감지저항(Rsen)과 이를 충전IC(30) 내부로 전달하기 위한 단자(CSIN)가 존재한다.
이와 같이 구성되는 모드제어수단의 제 2 실시예의 전체적인 동작은 도 6 의 제 1 실시 예와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
10: 마이크로 USB 컨넥터, 20: 마이크로 USB 스위치,
30: 충전IC, 40: 배터리,
50: 구동장치부, 31: TVS 다이오드,
32~34: 모스팻 트랜지스터, 35: 모드제어부,
36: 충전구동부, 37: 비교부,
41: 충전지, 42: 스위치,
43: PCM 제어부,

Claims (6)

  1. 5개의 핀(VDD, D-, D+, ID, GND)으로 구성되는 마이크로 USB 컨넥터(10)와;
    충전, 방전 전류 및 신호를 제어하여 구동장치부(50)의 메인 콘트롤러와 주변기기를 연결시키는 마이크로 USB 스위치(MUS)(20)와;
    마이크로 USB 컨넥터(10)를 통해 공급되는 전류를 배터리(40)에 공급하거나 배터리(40)의 방전전류를 마이크로 USB 컨넥터(10)를 통해 주변기기에 공급하는 충전IC(30)와;
    충전IC(30)를 통해 공급되는 전류를 충전하고, 충전된 전원을 구동장치부(50)로 공급하는 배터리(40)와;
    배터리(40)에서 출력되는 전원으로 구동하는 구동장치부(50);를 포함하여 구성된 배터리가 적용된 시스템의 양산테스트를 위한 전원제어장치에 있어서,
    상기 충전IC(30)는
    입력단자에 전원전압(Vin)이 인가되고 배터리(40)가 존재할 경우 충전모드로 동작하고, 입력단자에 전원전압(Vin)이 인가되고 배터리가 없을 경우 양산 테스트로 인식하여 로드스위치모드로 동작하며, 입력전압이 인가되지 않을 경우 셧다운 모드로 동작하는 모드제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 배터리가 적용된 시스템의 양산테스트를 위한 전원제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    모드제어수단은
    공통드레인(Common Drain)구조로 충전IC(30)의 전원 입력단(Vin)에 설치되는 2개의 모스팻 트랜지스터(32,33)와;
    충전모드 및 로드스위치 모드시 모스팻 트랜지스터(32)를 온동작시키고, 셧다운 모드시 모스팻 트랜지스터(32)를 오프시켜 역전류가 전원입력단으로 흐르지 않도록 하는 충전구동부(36)와;
    입력전압이 있을 경우, 배터리(40)의 존재여부에 따라 충전모드와 로드스위치모드를 판단하고, 충전모드시 모스팻 트랜지스터(33)를 온동작시켜 정전류, 정전압이 배터리(40)로 공급되도록 하고, 로드스위치모드시 모스팻 트랜지스터(33)를 온동작시켜 양산 테스트에서 구동장치부(50)에 전원을 공급하며, 입력전압이 없을 경우, 셧다운 모드로써 모든 스위치가 오프되어 순방향 및 역방향 전류가 흐르지 않도록 차단하는 모드제어부(35);
    로 구성한 것을 특징으로 하는 배터리가 적용된 시스템의 양산테스트를 위한 전원제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    모드제어수단은
    공통드레인(Common Drain)구조로 충전IC(30)의 전원 입력단(Vin)에 설치되는 2개의 모스팻 트랜지스터(32,33)와;
    모스팻 트랜지스터(33)의 출력단과 연결된 SW단자에 연결되어 전류를 저장하는 인덕터(L1) 및 콘덴서(Cout)와;
    충전모드시 인덕터(L1) 및 콘덴서(Cout)에 저장된 전류를 배터리(40)로 공급하는 모스팻 트랜지스터(34)와;
    충전모드 및 로드스위치 모드시 모스팻 트랜지스터(32)를 온동작시키고, 셧다운 모드시 모스팻 트랜지스터(32)를 오프시켜 역전류가 전원입력단으로 흐르지 않도록 하는 충전구동부(36)와;
    입력전압이 있을 경우, 배터리(40)의 존재여부에 따라 충전모드와 로드스위치모드를 판단하고, 충전모드시 모스팻 트랜지스터(33)(34)를 온동작(스위칭 동작)시켜 정전류, 정전압이 배터리(40)로 공급되도록 하고, 로드스위치모드시 모스팻 트랜지스터(33)를 온동작(온상태 유지) 및 모스팻 트랜지스터(34)는 오프동작시켜 양산 테스트에서 구동장치부(50)에 전원을 공급하며, 입력전압이 없을 경우, 셧다운 모드로써 모든 스위치가 오프되어 순방향 및 역방향 전류가 흐르지 않도록 차단하는 모드제어부(35);로
    구성한 것을 특징으로 하는 배터리가 적용된 시스템의 양산테스트를 위한 전원제어장치.
  4. 청구항 2항 또는 청구항 3항에 있어서,
    모드제어부(35)에서 출력되는 배터리 감지신호가 '+'단자로 입력되고, '-'단자에 기준전압(2.5V)이 인가되며, '+'단자로 입력되는 전압이 '-'단자의 기준전압 보다 높을 경우 배터리가 설치되어 있지 않은 것으로 판단하는 비교신호를 모드제어부(35)로 출력하는 비교부(37)를 더 구성하고,
    모드제어부(35)는 비교부(37)에서 출력되는 비교신호로서 배터리(40)의 장착여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리가 적용된 시스템의 양산테스트를 위한 전원제어장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    마이크로 USB 스위치(20)와 충전IC(30)가 마이크로 USB 컨넥터(10)에 병렬로 연결되고, 충전IC(30)에는 외부로 부터 과도한 전압이 입력되지 않도록 차단하는 TVS 다이오드(31)가 설치된 것을 특징으로 하는 배터리가 적용된 시스템의 양산테스트를 위한 전원제어장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    마이크로 USB 스위치(20)와 충전IC(30)가 마이크로 USB 컨넥터(10)에 직렬로 연결되고, 마이크로 USB 스위치(20)에는 외부로 부터 과도한 전압이 입력되지 않도록 차단하는 TVS 다이오드(31)가 설치된 것을 특징으로 하는 배터리가 적용된 시스템의 양산테스트를 위한 전원제어장치.
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