KR101477239B1 - Auxiliary battery device with self-protection configuration in case of output terminal shortage - Google Patents

Auxiliary battery device with self-protection configuration in case of output terminal shortage Download PDF

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남종하
강덕하
이동희
반기현
장종식
신덕수
장세혁
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황호석
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Abstract

The present invention relates to a device for protecting a short circuit when the short circuit is generated in an output terminal connected to an external device in an auxiliary battery device which provides power to the external device. The present invention may include a boosting convertor which boosts the output voltage of an internal battery and provides the same to the external device; and a resistance divider which determines the input voltage of a control terminal for controlling the on/off state of the boosting convertor.

Description

출력단 단락 시 고장을 예방하는 보조 배터리 장치{Auxiliary battery device with self-protection configuration in case of output terminal shortage}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an auxiliary battery device for preventing short-

본 발명은 보조 배터리 장치에서 출력단에 단락이 발생하는 경우 보조 배터리 장치를 보호하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for protecting a secondary battery device when a short circuit occurs at an output terminal of the secondary battery device, and an apparatus therefor.

최근 폭발적인 시장 확대가 이루어지고 있는 스마트폰과 같은 휴대 기기의 특성상 기본적인 전화기능 외에 게임, 인터넷, 다양한 애플리케이션 등의 사용시간이 크게 증대되었으며, 대면적 LCD 액정의 도입으로 인해 동작전류가 크게 증대되어 배터리의 용량부족 문제가 심각히 대두되고 있다.In addition to basic phone functions, the use time of games, the Internet, various applications, etc. has been greatly increased due to the characteristics of mobile devices such as smart phones, which have been expanding explosively in recent years. The operation current is greatly increased due to the introduction of large- The problem of capacity shortage is becoming a serious problem.

이러한 문제점을 해결하기 위해 스마트폰의 배터리를 충전하거나 대신할 수 있는 보조 배터리 장치가 출시되어 있다. 보조 배터리 장치가 단독으로 제품화 되어 케이블을 통해 스마트폰과 연동되는 형태, 또는 스마트폰에 직접 장착되는 형태 등과 같이 제품의 형태, 용도 등에 따라 매우 다양한 제품이 출시되어 있다. 이러한 제품에는 리튬이차전지가 내장되어 있으며 어댑터(Adapter)를 통해 외부에서 리튬이차전지의 충전이 가능하고 출력단을 통해서는 스마트폰 등 외부 기기의 배터리를 충전하는 구조를 가진다.To solve these problems, there is a secondary battery device that can charge or replace the battery of the smartphone. A variety of products have been introduced depending on the form and use of the product such as a form in which the auxiliary battery device is manufactured as a single product, a form in which it is interlocked with a smartphone through a cable, or a form in which the device is directly mounted on a smartphone. These products have a built-in lithium secondary battery, which can charge the lithium secondary battery from the outside through an adapter, and charge the battery of an external device such as a smart phone through an output terminal.

그러나 보조 배터리 장치에 리튬이차전지가 내장되어 있다는 특성상 다양한 안전사고가 발생되고 있는 실정이다. 또한, 일반적으로 리튬이차전지는 안전한 사용을 위한 보호회로를 필수적으로 사용하여 적용되나 배터리의 충전된 에너지를 스마트폰 혹은 부하로 공급하기 위해 사용되는 승압 컨버터(Boost Converter) 등은 출력의 단락보호기능이 일부 없는 제품들이 있고, 단락보호기능이 있더라도 잦은 단락이 발생 시 해당 시스템은 손상이 발생되고 이후 시스템의 오동작으로 이어질 수 있다. 이러한 문제는, 스마트폰, 보조배터리팩, 어댑터, 케이블 등 다양한 관련 부품을 제조하는 회사가 동일하지 않다는 점, 그리고 많은 제조사에서 개발/생산되어 시스템 간 호환성, 품질의 불균형이 존재한다는 점에서 발생할 수 있다.However, due to the fact that a lithium secondary battery is incorporated in the secondary battery device, various safety accidents are occurring. In general, a lithium secondary battery is essentially used as a protection circuit for safe use. However, a boost converter used for supplying the charged energy of a battery to a smartphone or a load is short-circuited There are some products that do not have this part, and even if there is a short-circuit protection function, frequent shorting can damage the system and lead to malfunction of the system afterwards. These problems arise from the fact that companies manufacturing various related parts such as smartphones, secondary battery packs, adapters and cables are not the same, and that there is an imbalance in compatibility / quality between systems developed / produced by many manufacturers have.

본 발명에서는 스마트폰 등의 사용자 기기를 보조할 수 있는 보조 배터리 장치의 외부 출력단 사이에 단락이 발생되더라도 보조 배터리 장치를 보호할 수 있는 기술을 제공하고자 한다.The present invention provides a technique for protecting a secondary battery device even if a short circuit occurs between an external output terminal of a secondary battery device capable of assisting a user device such as a smart phone.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 보조 배터리 장치의 출력단의 단락이 발생되는 경우, 단락을 보호하기 위한 방법 및 이를 위한 장치를 제공하고자 한다. In order to solve the above problems, the present invention provides a method and apparatus for protecting a short circuit when an output terminal of the auxiliary battery device is short-circuited.

본 발명의 일 관점에 따라 제공되는 보조 배터리 장치는, 내부 배터리에 저장된 전력을 입력받아 외부에 제공하는 컨버터; 및 저항 분압기를 포함한다. 이때, 상기 컨버터는, 상기 내부 배터리에 저장된 전력을 입력받는 공급전압입력단자, 외부에 전력을 제공하는 전압출력단자, 상기 컨버터의 동작상태를 결정하는 제어전압을 입력받는 제어단자를 포함한다. 그리고 상기 저항 분압기의 제1측은 상기 공급전압입력단자에 연결되고, 상기 저항 분압기의 센터는 상기 제어단자에 연결되고, 상기 저항 분압기의 제2측은 상기 전압출력단자의 전위에 의해 제어되도록 되어 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an auxiliary battery device provided with: a converter for receiving power stored in an internal battery and providing it to the outside; And a resistive voltage divider. At this time, the converter includes a supply voltage input terminal for receiving power stored in the internal battery, a voltage output terminal for supplying power to the outside, and a control terminal for receiving a control voltage for determining an operation state of the converter. A first side of the resistor voltage divider is connected to the supply voltage input terminal, a center of the resistor voltage divider is connected to the control terminal, and a second side of the resistor voltage divider is controlled by a potential of the voltage output terminal.

이때, 상기 컨버터는, 상기 제어전압이 로지컬-하이인 경우 정상동작하고, 상기 제어전압이 로지컬-로우인 경우 셧다운되도록 되어 있으며, 상기 저항 분압기의 제2측은 상기 전압출력단자에 직접 연결되거나 또는 다이오드를 통해 연결되어 있을 수 있다.In this case, the converter is operated normally when the control voltage is logic-high and is shut down when the control voltage is logic-low, and the second side of the resistor voltage divider is connected directly to the voltage output terminal, Lt; / RTI >

이때, 상기 다이오드는 상기 전압출력단자로부터 상기 제어단자로 전류가 흐르는 것을 방지하도록 되어 있을 수 있다.At this time, the diode may be configured to prevent a current from flowing from the voltage output terminal to the control terminal.

이때, 상기 공급전압입력단자와 상기 내부 배터리 사이에는 수동 스위치가 제공되어 있을 수 있다.At this time, a manual switch may be provided between the supply voltage input terminal and the internal battery.

이때, 상기 컨버터는, 상기 제어전압이 로지컬-하이인 경우 셧다운되고, 상기 제어전압이 로지컬-로우인 경우 정상동작하도록 되어 있으며, 상기 보조 배터리 장치는 상기 저항 분압기의 제2측과 접지부 사이의 전기적 연결상태를 스위칭하는 스위치를 더 포함하고, 상기 스위치는 상기 전압출력단자의 전위에 의해 제어될 수 있다.In this case, the converter is shut down when the control voltage is logic-high, and operates normally when the control voltage is logic-low, and the auxiliary battery device is connected between the second side of the resistor voltage divider and the ground Further comprising a switch for switching an electrical connection state, wherein the switch can be controlled by the potential of the voltage output terminal.

이때, 상기 스위치가 온 상태인 경우 상기 저항 분압기의 제2측의 전위는 접지전위 또는 상기 접지전위보다 소정 수준만큼 높은 전위를 갖도록 되어 있고, 상기 스위치가 오프 상태인 경우 상기 저항 분압기의 제2측은 플로팅 상태가 되도록 되어 있을 수 있다.At this time, when the switch is in an ON state, the potential of the second side of the resistive voltage divider is higher than a ground potential or a ground potential by a predetermined level, and when the switch is in an OFF state, It may be in a floating state.

이때, 상기 전압출력단자에 단락이 발생하지 않은 경우에는 상기 컨버터가 정상동작하고, 상기 전압출력단자에 단락이 발생한 경우에는 상기 컨버터가 셧다운될 수 있다.At this time, if the voltage output terminal is not short-circuited, the converter operates normally, and if the voltage output terminal is short-circuited, the converter may be shut down.

본 발명의 다른 관점에 따라 제공되는 보조 배터리 장치는, 내부 배터리에 저장된 전력을 외부에 제공하는 컨버터; 및 상기 컨버터의 동작상태를 제어하도록 되어 있는 제어부를 포함한다. 이때, 상기 컨버터는, 외부에 전력을 제공하는 전압출력단자, 및 상기 컨버터의 동작상태를 결정하는 제어전압을 입력받는 제어단자를 포함한다. 그리고 상기 제어부는 상기 전압출력단자의 전위에 따라 상기 제어단자의 입력전압을 제어하도록 되어 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a secondary battery device comprising: a converter for externally supplying power stored in an internal battery; And a controller adapted to control an operating state of the converter. At this time, the converter includes a voltage output terminal for supplying power to the outside, and a control terminal for receiving a control voltage for determining the operation state of the converter. The control unit controls the input voltage of the control terminal according to the potential of the voltage output terminal.

이때, 상기 제어부는 저항 분압기를 포함할 수 있다.At this time, the control unit may include a resistive voltage divider.

이때, 상기 컨버터는 상기 내부 배터리에 저장된 전력을 입력받는 공급전압입력단자를 더 포함하고, 상기 제어부의 제1측은 상기 공급전압입력단자에 연결되고, 상기 제어부의 제2측의 전위는 상기 전압출력단자의 전위에 의해 제어되도록 되어 있을 수 있다.In this case, the converter further includes a supply voltage input terminal for receiving power stored in the internal battery, a first side of the control unit is connected to the supply voltage input terminal, and a potential of the second side of the control unit is connected to the voltage output And may be controlled by the potential of the terminal.

본 발명의 또 다른 관점에 따라 제공되는 보조 배터리 장치 보호회로는, 외부 부하에 전력을 제공하도록 되어 있는 보조 배터리 장치의 전압출력단자에 단락이 발생한 경우 상기 보조 배터리 장치를 보호하기 위한 회로이다. 이 회로는, 내부 배터리에 저장된 전력을 상기 외부 부하에 제공하는 컨버터; 및 상기 컨버터의 동작상태를 제어하기 위하여 상기 컨버터에 제공된 제어단자에 입력되는 제어전압을 결정하도록 되어 있는 저항 분압기를 포함한다. 이때, 상기 저항 분압기의 일측의 전위는 상기 전압출력단자의 전위에 의해 제어된다.The auxiliary battery device protection circuit provided according to another aspect of the present invention is a circuit for protecting the auxiliary battery device when a short circuit occurs in the voltage output terminal of the auxiliary battery device adapted to supply electric power to an external load. The circuit includes: a converter for providing power stored in an internal battery to the external load; And a resistive voltage divider adapted to determine a control voltage input to a control terminal provided in the converter for controlling the operating state of the converter. At this time, the potential of one side of the resistive voltage divider is controlled by the potential of the voltage output terminal.

본 발명에 따르면 보조 배터리 장치의 출력단 간에 단락이 발생하는 경우, 단락에 의한 보조 배터리 장치의 손상과 안전사고를 예방할 수 있다는 효과가 있다.According to the present invention, when a short circuit occurs between the output terminals of the auxiliary battery device, it is possible to prevent the damage and the safety accident of the auxiliary battery device due to a short circuit.

도 1a 및 도 1b는 일반적인 보조 배터리 팩의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 이때, 도 1a는 단일 전류경로 형태이며, 도 1b는 도 1a의 구조에 바이패스 전류경로를 더 포함하는 형태이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 도 1a 및 도 1b에 도시한 보조 배터리 장치에 수동 스위치를 더 포함하는 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a는 도 1b로부터 도시한 바이패스 경로를 변경한 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 3b는 도 3a에 도시한 보조 배터리 장치에 수동 스위치를 더 포함하는 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 사용할 수 있는 승압 컨버터부의 동작 여부를 결정하는 제어단자의 동작전압범위를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 배터리 장치에서 승압 컨버터부의 제어단자가 액티브-하이로 동작하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 5b는 도 5a의 보조 배터리 장치에 수동 스위치를 더 포함하는 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 배터리 장치에서 승압 컨버터부의 제어단자가 액티브-로우로 동작하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 6b는 도 6a의 보조 배터리 장치에 수동 스위치를 더 포함하는 구조를 설명하기 위한 도면이다.
1A and 1B are views for explaining the structure of a general auxiliary battery pack. Here, FIG. 1A is a single current path type, and FIG. 1B is a configuration further including a bypass current path in the structure of FIG. 1A.
FIGS. 2A and 2B are views for explaining a structure including a manual switch in the auxiliary battery device shown in FIGS. 1A and 1B, respectively.
FIG. 3A is a view for explaining a form in which the bypass path shown in FIG. 1B is changed.
FIG. 3B is a view for explaining a structure that further includes a manual switch in the auxiliary battery device shown in FIG. 3A.
4 is a diagram for explaining an operating voltage range of a control terminal that determines whether or not the voltage step-up converter unit can be used in an embodiment of the present invention.
FIG. 5A is a diagram for explaining a case where the control terminal of the voltage-up converter unit operates in an active-high state in the auxiliary battery device according to the embodiment of the present invention.
5B is a view for explaining a structure including a manual switch in the auxiliary battery device of FIG. 5A.
FIG. 6A is a view for explaining a case where the control terminal of the voltage-up converter unit operates in an active-low state in the auxiliary battery device according to the embodiment of the present invention.
6B is a view for explaining a structure including a manual switch in the auxiliary battery device of FIG. 6A.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다. 그러나 본 발명은 본 명세서에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 실시예의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 의도된 것이 아니다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein, but may be implemented in various other forms. The terminology used herein is for the purpose of understanding the embodiments and is not intended to limit the scope of the present invention. In addition, the singular forms used below include plural forms unless the phrases expressly have the opposite meaning.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 기초가 되는 보조 배터리 팩(100)의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 이때, 도 1a는 단일 전류경로 형태이며, 도 1b는 도 1a의 구조에 바이패스 전류경로(21)를 더 포함하는 형태이다.1A and 1B are views for explaining a structure of an auxiliary battery pack 100 as a basis of the present invention. Here, FIG. 1A is a single current path type, and FIG. 1B is a configuration including a bypass current path 21 in the structure of FIG. 1A.

보조 배터리 장치(110)의 출력단에는 부하(20)가 연결되고, 입력단에는 어댑터(AC Adaptor)(10)가 연결될 수 있다.A load 20 is connected to the output terminal of the auxiliary battery device 110, and an adapter (AC adapter) 10 is connected to the input terminal.

어댑터(10)는 계통의 전원(AC전압)을 DC전압 형태로 변환하도록 되어 있다. 예컨대, 110V 또는 220V를 5V로 변환하도록 되어 있다. 이때, 어댑터(10) 출력의 일측은 보조 배터리 장치(110)의 기준전위부(GND)에 연결되어 있으며, 어댑터(10) 출력의 타측은 보조 배터리 장치(110)에 연결되어 있다.The adapter 10 is adapted to convert the power supply (AC voltage) of the system into a DC voltage form. For example, 110V or 220V is converted to 5V. One side of the output of the adapter 10 is connected to the reference potential GND of the auxiliary battery device 110 and the other side of the output of the adapter 10 is connected to the auxiliary battery device 110.

보조 배터리 장치(110)는 강압 컨버터부(120), 내부 배터리부(130), 및 승압 컨버터부(140)를 포함할 수 있다. The auxiliary battery device 110 may include a step-down converter unit 120, an internal battery unit 130, and a boost converter unit 140.

이때, 강압 컨버터부(120)는 제1 입력단자(IN), 및 제1 출력단자(BATT)를 구비하고 있으며, 제1 입력단자(IN)를 통해 어댑터(10)의 출력전압이 인가되도록 되어 있다. 이때, 강압 컨버터부(120)는 어댑터(10)의 출력전압을 내부 배터리(11)를 충전하기 위한 전압으로 변환하여 내부 배터리(11)를 충전하도록 되어 있으며, 일반적으로 정전류-정전압(CC-CV) 충전 방식이 채용된다. 이때 예컨대, 강압 컨버터부(120)는, 어댑터(10)의 출력전압인 DC전압(ex: 5V)을 리튬이차전지의 충전전압인 4.2V(일반 리튬이차전지)나 4.35V(고전압 리튬이차전지) 등의 전압으로 변경할 수 있다. 이때, 예컨대 강압 컨버터부(120)는 벅 컨버터(Buck Converter)를 이용하여 구현될 수 있다.At this time, the step-down converter unit 120 includes a first input terminal IN and a first output terminal BATT, and an output voltage of the adapter 10 is applied through the first input terminal IN have. At this time, the step-down converter unit 120 converts the output voltage of the adapter 10 into a voltage for charging the internal battery 11 to charge the internal battery 11. Generally, the constant current-constant voltage CC- ) Charging method is adopted. At this time, for example, the step-down converter unit 120 sets the DC voltage (ex: 5V), which is the output voltage of the adapter 10, to 4.2V (ordinary lithium rechargeable battery) ) Or the like. At this time, for example, the step-down converter unit 120 may be implemented using a buck converter.

내부 배터리부(130)는 내부 배터리(11), 및 내부 배터리(11)의 과충전, 과방전, 및 과전류를 방지하기 위한 보호회로(PCM, Protection Circuit Module)(12)를 포함할 수 있다. 이때, 강압 컨버터부(120)의 출력전압(BATT)이 내부 배터리부(130)에 인가되어 내부 배터리부(130)가 충전되도록 되어 있다. 이때, 내부 배터리(11)는 예컨대, 리튬이차전지를 이용하여 구현될 수 있다. 이때, 내부 배터리(11)는 보조 배터리 장치(110)에 반영구적으로 결합되어 있거나 또는 착탈형일 수도 있다.The internal battery unit 130 may include an internal battery 11 and a protection circuit module 12 for preventing the internal battery 11 from overcharging, overdischarging, and overcurrent. At this time, the output voltage BATT of the step-down converter unit 120 is applied to the internal battery unit 130 so that the internal battery unit 130 is charged. At this time, the internal battery 11 can be implemented using, for example, lithium secondary battery. At this time, the internal battery 11 may be semi-permanently coupled to the auxiliary battery device 110 or may be detachable.

승압 컨버터부(140)는 공급전압입력단자(140, BATT)를 통해 내부 배터리(11)에 저장되어 있는 충전 전력을 공급받도록 되어 있다. 이를 위해, 승압 컨버터부(140)는 내부 배터리(11)의 동작전압영역 내에 해당하는 전압을, 부하(20)를 충전하기 위한 DC전압(ex: 5V)으로 변환하도록 되어 있으며, 내부 배터리(11)에 충전되어 있는 전력을 부하(20)로 공급하도록 되어 있다. 이때, 예컨대, 리튬이차전지(11)의 동작전압영역은 3.0V 내지 4.2V이며, 상기 3.0V 내지 4.2V 내에 해당하는 전압을 상기 DC전압(ex: 5V)으로 변환하도록 되어 있다. 이때, 내부 배터리(11)의 전압은 리튬이차전지(11)의 종류 및 보호회로(12)의 구성에 따라 다양한 값을 가질 수 있다.The step-up converter unit 140 is supplied with the charging power stored in the internal battery 11 through the supply voltage input terminal 140 (BATT). To this end, the voltage-up converter unit 140 is adapted to convert a voltage within the operating voltage range of the internal battery 11 into a DC voltage (ex: 5V) for charging the load 20, To the load 20, as shown in Fig. At this time, for example, the operating voltage range of the lithium secondary battery 11 is 3.0V to 4.2V, and the voltage within the range of 3.0V to 4.2V is converted into the DC voltage (ex: 5V). At this time, the voltage of the internal battery 11 may have various values depending on the type of the lithium secondary battery 11 and the configuration of the protection circuit 12.

이때, 예컨대, 승압 컨버터부(140)는 부스트 컨버터(Boost Converter)를 이용하여 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 승압 컨버터부(140)는 그 내부에 제어부, 기준전압부, 발진기, 히스테리시스 비교기 등을 포함할 수 있다. 그리고 공급전압입력단자(140, BATT), 제어단자(ON), 전압출력단자(POUT) 및 피드백입력단자(FB)를 제공할 수 있다.At this time, for example, the boost converter unit 140 may be implemented using a boost converter. In one embodiment, step-up converter unit 140 may include a control unit, a reference voltage unit, an oscillator, a hysteresis comparator, and the like. A supply voltage input terminal 140, a BATT, a control terminal ON, a voltage output terminal POUT, and a feedback input terminal FB.

이때, 공급전압입력단자(140, BATT)를 통해 인가되는 작동가능 전압은, 예컨대 1.2V 내지 5V 사이의 전압일 수 있다. 이러한 전압범위는 승압 컨버터부(140)의 구체적인 구현예에 따라 달라질 수 있다.At this time, the operable voltage applied through the supply voltage input terminal 140 (BATT) may be, for example, a voltage between 1.2V and 5V. This voltage range may vary depending on a specific implementation of boost converter section 140. [

이때, 제어단자(ON)는 승압 컨버터부(140)의 로직의 온/오프 상태를 제어하도록 되어 있다. 제어단자(ON)는 액티브-하이로 동작하는데, 로우 상태의 값을 갖는 경우에는 승압 컨버터부(140)가 소위 ‘셧다운’ 모드로 진입한다. 셧다운 모드에서는 승압 컨버터부(140) 내부의 제어회로, 내부 스위칭 MOSFET, 및 동기 정류기(synchronous rectifier) 등이 꺼지게 된다. 제어단자(ON)가 하이 상태의 값을 갖는 경우에는 승압 컨버터부(140)가 정상상태로 동작한다. 그 결과, 제어단자(ON)가 온-상태로 제어되는 경우에는 부하(20)에 전력이 공급되도록 되어 있으며, 제어단자(ON)가 오프-상태로 제어되는 경우에는 부하(20)로의 전력 공급이 중단되도록 되어 있다.At this time, the control terminal ON controls the on / off state of the logic of the step-up converter unit 140. The control terminal ON operates in an active-high state, and in the case of having a value of a low state, the voltage-up converter unit 140 enters a so-called " shutdown " mode. In the shutdown mode, the control circuit, the internal switching MOSFET, and the synchronous rectifier in the step-up converter unit 140 are turned off. When the control terminal (ON) has a value of a high state, the step-up converter unit 140 operates in a normal state. As a result, when the control terminal ON is controlled to be on-state, power is supplied to the load 20, and when the control terminal ON is controlled to be off-state, .

그리고 전압출력단자(POUT)는 승압 컨버터부(140)의 전력출력단자이다.The voltage output terminal (POUT) is a power output terminal of the boost converter section (140).

그리고 피드백입력단자(FB)는 승압 컨버터부(140)의 출력전압을 조절하기 위한 입력을 받아들이는 단자이다. The feedback input terminal FB is a terminal for receiving an input for adjusting the output voltage of the step-up converter unit 140.

승압 컨버터부(140)로서 예컨대, 맥심 사의 MAX8815A라는 이름을 갖는 칩을 사용할 수 있다. MAX8815A의 경우 제어단자(ON)가 액티브-하이 특성을 갖도록 되어 있다. 이와 달리 제어단자(ON)가 액티브-로우 특성을 갖는 다른 종류의 칩을 승압 컨버터부(140)로서 사용할 수도 있다.As the step-up converter unit 140, for example, a chip having the name MAX8815A of Maxim can be used. For the MAX8815A, the control terminal (ON) is designed to have an active-high characteristic. Alternatively, another type of chip in which the control terminal ON has an active-low characteristic may be used as the boost converter unit 140. [

도 1a의 일 구현예에서 승압 컨버터부(140)로서 맥심 사의 MAX8815A라는 이름을 갖는 칩이 사용될 수 있다. 이와 같은 상용 칩의 사용방법은 해당 칩의 사양서에 잘 기술되어 있으며, 도 1a의 회로는 이러한 사양서를 기초로 하여 만들어진 예이다. 도 1a에서는 공급전압입력단자(140, BATT)가 제어단자(ON)에 직접 연결되고, 전압출력단자(POUT)가 피드백입력단자(FB)에 직접 연결되는 구조를 갖는다.In an embodiment of FIG. 1A, a chip having the name MAX8815A of Maxim Corp. may be used as the boost converter unit 140. The method of using such a commercial chip is well described in the specifications of the chip, and the circuit of FIG. 1A is an example made on the basis of such a specification. 1A, the supply voltage input terminal 140 (BATT) is directly connected to the control terminal ON, and the voltage output terminal POUT is directly connected to the feedback input terminal FB.

도 1a에 도시한 보조 배터리 장치(110)는 단일 전류경로를 가지는 형태를 나타낸다. 즉, 어댑터(10), 강압 컨버터부(120), 내부 배터리부(130), 승압 컨버터부(140), 및 부하(20)가 동일한 전류경로 내에 위치하고 있다. 이와 같은 구조에서는 보조 배터리 장치(110)에 포함되어 있는 내부 배터리(11)가 방전되거나 부하(20)에 포함되어 있는 부하단 배터리가 방전되었을 경우, 강압 컨버터(120)가 내부 배터리(11)와 상기 부하단 배터리를 동시에 충전하도록 되어 있다. 이때 내부 배터리(11)와 상기 부하단 배터리를 충분히 빨리 동시에 충전하기 위해서는, 전력변환기(예컨대, 강압 컨버터부(120))의 용량을 증대시켜야 한다. 그리고 승압 컨버터부(140)가 전압출력단자(POUT)에 대한 단락보호기능이 없는 경우에는 보조 배터리 장치(110)의 손상이 발생될 수 있다는 문제점이 있다. 또한 승압 컨버터부(140)가 상시 동작함으로써 보조 배터리 장치(110)의 자가 방전을 가속하는 요인이 될 수 있다.The auxiliary battery device 110 shown in FIG. 1A has a single current path. That is, the adapter 10, the step-down converter unit 120, the internal battery unit 130, the step-up converter unit 140, and the load 20 are located in the same current path. In this structure, when the internal battery 11 included in the auxiliary battery device 110 is discharged or the negative battery included in the load 20 is discharged, the step-down converter 120 is connected to the internal battery 11 And the secondary battery is charged at the same time. At this time, the capacity of the power converter (for example, the step-down converter unit 120) must be increased in order to charge the internal battery 11 and the subordinate battery at the same time sufficiently fast. In addition, if the step-up converter unit 140 does not have the short-circuit protection function for the voltage output terminal POUT, the auxiliary battery device 110 may be damaged. Also, the step-up converter unit 140 may be operated at all times to accelerate the self-discharge of the auxiliary battery device 110.

한편, 도 1b에 도시한 보조 배터리 장치(110)는 도 1a의 보조 배터리 장치(110)에 다이오드(D1)를 더 포함하는 구조를 갖는다. 이때, 다이오드(D1)는 어댑터(10)의 일측에 연결되어 있는 제1 단자(30)와 부하(20)의 외부입력단자(INPUT)에 연결되어 있는 제2 단자(40) 사이에 연결되어 있다. 그 결과, 어댑터(10)에서 부하(20)로 바이패스(Bypass)되는 바이패스 경로(21)가 형성된다. 바이패스 경로(21)에 의해 상기 부하단 배터리가 내부 배터리(11)보다 우선적으로 충전될 수 있다. 이러한 우선 충전 조건을 원하는 경우에는, 도 1a에 도시한 보조 배터리 장치(110)보다 강압 컨버터부(120)의 용량을 증대시켜야 하는 필요성은 감소된다. 그러나 보조 배터리 장치(110)의 전압출력단자(POUT)의 단락 시(즉, 노드(40)가 기준전위(GND)에 직접 연결되는 경우) 어댑터(10) 및 승압 컨버터부(140)가 손상될 수 있다는 문제점이 발생할 수 있다.Meanwhile, the auxiliary battery device 110 shown in FIG. 1B has a structure that further includes a diode D1 in the auxiliary battery device 110 of FIG. 1A. The diode D1 is connected between the first terminal 30 connected to one side of the adapter 10 and the second terminal 40 connected to the external input terminal INPUT of the load 20 . As a result, a bypass path 21 bypassed from the adapter 10 to the load 20 is formed. By the bypass path 21, the secondary battery can be charged with priority over the internal battery 11. When such a priority charging condition is desired, the necessity of increasing the capacity of the step-down converter unit 120 from the auxiliary battery device 110 shown in Fig. 1A is reduced. However, when the voltage output terminal POUT of the auxiliary battery device 110 is short-circuited (that is, when the node 40 is directly connected to the reference potential GND), the adapter 10 and the boost converter unit 140 are damaged A problem may arise.

도 2a 및 도 2b는 각각 도 1a 및 도 1b에 도시한 보조 배터리 장치(110)에 각각 수동 스위치(60)를 더 포함하는 구조를 설명하기 위한 도면이다. 2A and 2B are diagrams for explaining a structure in which the manual switch 60 is further included in the auxiliary battery device 110 shown in FIGS. 1A and 1B, respectively.

도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 수동 스위치(60)는 사용자가 인위적으로 수동으로 동작시킬 수 있는 스위치로써, 강압 컨버터부(120)의 제1 출력단자(50, BATT)와 승압 컨버터부(140)의 공급전압입력단자(140, BATT) 사이에 연결되어 있다. 이때, 수동 스위치(60)를 오픈시키면, 승압 컨버터부(140)의 상시 동작으로 인한 소비 전류를 최소화할 수 있으며, 사용자가 부하(20)로의 전력 공급여부를 제어할 수 있다. 예컨대, 사용자가 수동 스위치(60)를 온(ON)-상태로 제어시키면 부하(20)로의 전력 공급을 허용하도록 되어 있으며, 수동 스위치(60)를 오프(OFF)-상태로 제어시키면 부하(20)로의 전력 공급을 차단하도록 되어 있다.As shown in Figs. 2A and 2B, the manual switch 60 is a switch that can be manually operated by a user. The switch 60 is connected to the first output terminal 50 (BATT) of the step-down converter unit 120, And a supply voltage input terminal 140 (BATT) of the power supply 140. At this time, when the manual switch 60 is opened, the current consumption due to the normal operation of the step-up converter unit 140 can be minimized, and the user can control whether or not the power to the load 20 is supplied. For example, when the user controls the manual switch 60 to ON, the power supply to the load 20 is allowed. When the manual switch 60 is controlled to be OFF, the load 20 In order to prevent the power supply from being interrupted.

도 3a는 도 1b에 도시한 바이패스 경로(21)를 변형한 형태를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3A is a view for explaining a modification of the bypass path 21 shown in FIG. 1B.

도 3b는 도 3a에 도시한 보조 배터리 장치(110)에 수동 스위치(60)를 더 포함하는 구조를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3B is a view for explaining a structure including the manual switch 60 in the auxiliary battery device 110 shown in FIG. 3A.

도 3a에 도시한 바와 같이, 제1 단자(30)와 공급전압입력단자(140, BATT) 사이에 다이오드(D1)가 연결되어 있으며, 제3 단자(50)와 공급전압입력단자(140, BATT) 사이에 다이오드(D2)가 연결되어 있는 형태를 갖는다. 이때, 다이오드(D1)는 제1 단자(30)의 단락 시 내부 배터리부(130)의 전력이 제1 단자(30)로 공급되는 것을 방지하는 역할을 수행하도록 되어 있으며, 다이오드(D2)는 어댑터(10)의 출력전압이 직접 내부 배터리부(130)로 입력되는 것을 방지하는 역할을 수행하도록 되어 있다.3A, a diode D1 is connected between the first terminal 30 and the supply voltage input terminal 140 and a diode Dl is connected between the third terminal 50 and the supply voltage input terminal 140, And a diode D2 is connected between them. The diodes D1 and D2 prevent the power of the internal battery unit 130 from being supplied to the first terminal 30 when the first terminal 30 is short-circuited. So that the output voltage of the battery 10 is prevented from being directly inputted to the internal battery unit 130.

이때, 도 3a를 도 1b와 비교하여 설명하면, 도 1b의 구조에 따른 바이패스 경로(21)는 전압출력단자(POUT)의 단락 시 어댑터(10)가 직접 전류를 제어하는 형태를 가지며, 이에 따라 어댑터(10) 및 승압 컨버터부(140)가 손상될 수 있다는 문제점이 발생할 수 있다. 반면, 도 3a에 도시한 바와 같이, 승압 컨버터부(140)의 공급전압입력단자(140, BATT)에 바이패스 경로가 연결됨으로써 전압출력단자(POUT)의 단락 시 승압 컨버터부(140)에 의한 최소한의 전류 제어가 이루어질 수 있다는 장점을 가진다.Here, the bypass path 21 according to the structure of FIG. 1B has a form in which the adapter 10 directly controls the current when the voltage output terminal POUT is short-circuited. The adapter 10 and the step-up converter unit 140 may be damaged. 3A, when the bypass path is connected to the supply voltage input terminal 140 (BATT) of the step-up converter unit 140, the voltage step-up converter unit 140 It has an advantage that a minimum current control can be performed.

또한, 도 3b에 도시한 바와 같이, 보조 배터리 장치(110)는 다이오드(D2)의 일측과 공급전압입력단자(140, BATT) 사이에 연결되어 있는 수동 스위치(60)를 더 포함할 수 있다. 이때, 도 2a 및 도 2b에서 설명한 바와 같이, 사용자가 수동 스위치(60)를 직접 제어함으로써 부하(20)로의 전력 공급 여부를 제어할 수 있다.3B, the auxiliary battery device 110 may further include a manual switch 60 connected between one side of the diode D2 and the supply voltage input terminal 140 (BATT). At this time, as described in FIGS. 2A and 2B, the user can directly control the manual switch 60 to control whether power is supplied to the load 20. FIG.

도 4는 본 발명의 일 실시예에서 사용할 수 있는 승압 컨버터부(140)의 동작 여부를 결정하는 상술한 제어단자(ON)의 동작전압범위를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 is a diagram for explaining the operating voltage range of the control terminal ON, which determines whether the voltage step-up converter unit 140 is operable, according to an embodiment of the present invention.

일반적으로 컨버터의 동작을 제어하는 제어단자(예컨대, ON 또는 EN)의 동작 방식은 액티브-하이(Active-High) 방식과 액티브-로우(Active-Low) 방식으로 구분할 수 있으며, 상기 동작 방식에 따라 각각의 동작전압범위를 정의할 수 있다. 이때, 도 4에 도시한 바와 같이, 액티브-하이 방식의 경우에는 제1 전압범위(41)와 제2 전압범위(42)를 각각 승압 컨버터부(140)의 정상동작 전압범위와 셧다운 전압범위로 정의할 수 있다. 반대로, 액티브-로우 방식의 경우에는 제1 전압범위(41)와 제2 전압범위(42)를 각각 승압 컨버터부(140)의 셧다운 전압범위와 정상동작 전압범위로 정의할 수 있다.In general, the operation mode of a control terminal (for example, ON or EN) for controlling the operation of the converter can be classified into an active-high mode and an active-low mode, Each operating voltage range can be defined. 4, the first voltage range 41 and the second voltage range 42 are set to the normal operating voltage range and the shutdown voltage range of the step-up converter unit 140, respectively, in the active-high mode Can be defined. Conversely, in the active-low mode, the first voltage range 41 and the second voltage range 42 can be defined as the shutdown voltage range and normal operating voltage range of the voltage-up converter unit 140, respectively.

이때, 제1 전압범위(41)는 내부 배터리(11)의 전위(BATT)를 기준으로 하여 전위(ON_High MIN) 내지 전위(BATT)의 범위를 나타낼 수 있다. 또한, 제2 전압범위(42)는 전위(GND)를 기준으로 하여 전위(GND) 내지 전위(ON_Low MAX)의 범위를 나타낼 수 있다. 예컨대, 공급입력전압(BATT)이 3.6V일 경우, 액티브-하이 방식인 경우의 제1 전압범위(41)는 2.6V 내지 3.6V일 수 있으며, 액티브-로우 방식인 경우의 제2 전압범위(42)는 0V 내지 1V일 수 있다. At this time, the first voltage range 41 may indicate the range of the potential (ON_High MIN) to the potential (BATT) with reference to the potential (BATT) of the internal battery 11. Also, the second voltage range 42 can indicate the range of the potential (GND) to the potential (ON_Low MAX) with reference to the potential (GND). For example, when the supply input voltage BATT is 3.6 V, the first voltage range 41 in the case of the active-high method may be 2.6 V to 3.6 V and the second voltage range in the case of the active- 42 may be between 0V and 1V.

이때, 예컨대, 액티브-하이 방식인 경우, 제어단자(ON)의 입력전압(Von)으로 3V가 인가되었다면 제1 전압범위(41)에 해당하므로 승압 컨버터부(140)가 동작하도록 되어 있으며, 제어단자(ON)의 입력전압(Von)으로 2V가 인가되었다면 제1 전압범위(41)에 해당하지 않으므로 승압 컨버터부(140)의 동작을 중지하도록 되어 있다. 액티브-로우 방식인 경우, 제어단자(ON)의 입력전압(Von)으로 0.5V가 인가되었다면 제2 전압범위(42)에 해당하므로 승압 컨버터부(140)가 동작하도록 되어 있으며, 제어단자(ON)의 입력전압(Von)으로 1.5V가 인가되었다면 제2 전압범위(42)에 해당하지 않으므로 승압 컨버터부(140)의 동작을 중지하도록 되어 있다.In this case, for example, in the active-high mode, if the input voltage Von of the control terminal ON is 3 V, the boost converter unit 140 is operated because it corresponds to the first voltage range 41, If the input voltage Von of the terminal ON is 2 V, the operation of the voltage step-up converter unit 140 is stopped because it does not correspond to the first voltage range 41. [ In the case of the active-low mode, when the input voltage Von of the control terminal ON is 0.5 V, it corresponds to the second voltage range 42, so that the voltage-up converter unit 140 is operated and the control terminal ON The input voltage Von of the step-up converter unit 140 does not correspond to the second voltage range 42 and thus the operation of the step-up converter unit 140 is stopped.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 배터리 팩(200)에 대해 설명한다.Hereinafter, an auxiliary battery pack 200 according to an embodiment of the present invention will be described.

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 배터리 장치(210)에서 승압 컨버터부(140)의 제어단자(ON)가 액티브-하이로 동작하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.5A is a view for explaining a case where the control terminal ON of the voltage boost converter unit 140 in the auxiliary battery device 210 according to the embodiment of the present invention operates in an active-high state.

도 5b는 도 5a의 보조 배터리 장치(210)에 수동 스위치(60)를 더 포함하는 구조를 설명하기 위한 도면이다.5B is a view for explaining a structure that further includes a manual switch 60 in the auxiliary battery device 210 of FIG. 5A.

도 5a에 도시한 바와 같이, 보조 배터리 장치(210)는 도 3a에 도시한 보조 배터리 장치(110)에 저항 분압부(160)를 더 포함하는 구조를 갖는다. 이때, 저항 분압부(160)의 제1측은 공급전압입력단자(140, BATT)에 연결되어 있고, 저항 분압부(160)의 센터는 제어단자(ON)에 연결되어 있고, 저항 분압부(160)의 제2측은 다이오드(D3)를 통해 전압출력단자(POUT)에 연결되어 있다. 따라서 저항 분압부(160)의 제2측의 전위는 전압출력단자(POUT)의 전위와 다이오드(D3)의 순방향 전압에 의해 제어되도록 되어 있다. 이때, 저항 분압부(160)는 두 개의 저항(R1,R2)을 포함하여 구성되어 있으며, 상기 센터는 상기 두 개의 저항(R1,R2)의 사이에 연결되어 있는 제4 단자(51)일 수 있다.As shown in FIG. 5A, the auxiliary battery device 210 has a structure further including the resistor voltage divider 160 in the auxiliary battery device 110 shown in FIG. 3A. At this time, the first side of the resistor divider 160 is connected to the supply voltage input terminal 140 (BATT), the center of the resistor divider 160 is connected to the control terminal ON, and the resistor divider 160 ) Is connected to a voltage output terminal (POUT) through a diode (D3). Therefore, the potential of the second side of the resistor divider 160 is controlled by the potential of the voltage output terminal POUT and the forward voltage of the diode D3. The resistor divider 160 includes two resistors R1 and R2 and the center is a fourth terminal 51 connected between the two resistors R1 and R2. have.

이때, 도 5a에 따른 보조 배터리 장치(210)에서, 전압출력단자(POUT)의 단락이 발생하지 않고, 승압 컨버터부(140)의 전압출력단자(POUT)의 출력전압(Vout)이 공급입력전압(BATT)보다 높은 경우에는, 전압출력단자(POUT)에서 출력된 전류가 저항 분압부(160)를 통해 내부 배터리부(130)로 역류할 수 있다. 저항 분압부(160)와 전압출력단자(POUT) 사이에 제공된 다이오드(D3)는 이러한 역류를 방지하는 기능을 한다.5A, the voltage output terminal POUT does not short-circuit and the output voltage Vout of the voltage output terminal POUT of the voltage-up converter unit 140 becomes the supply input voltage VOUT. (BATT), the current output from the voltage output terminal (POUT) can flow back to the internal battery unit (130) through the resistor divider (160). The diode D3 provided between the resistor divider 160 and the voltage output terminal POUT functions to prevent this backflow.

이때, 본 발명의 일 실시예에서, 저항(R1)의 값은 100KΩ, 저항(R2)의 값은 10KΩ, 공급입력전압(BATT)은 3.6V, 다이오드의 순방향 전압(Forward Voltage)(Dfv)은 0.7V로 가정할 수 있다. 이는 본 발명의 일 실시예를 설명하기 위해 가정한 값이며, 실시예에 한정되지 않고 사용자가 설계하는 값에 따라 다양하게 구현될 수 있다.At this time, in one embodiment of the present invention, the value of the resistor R1 is 100K, the value of the resistor R2 is 10K, the supply input voltage BATT is 3.6V, and the forward voltage Dfv of the diode is 0.7V. ≪ / RTI > This is a value assumed to describe an embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the embodiment, but may be variously implemented according to a value designed by a user.

본 발명의 일 실시예에 따른 보조 배터리 장치(210)에서, 승압 컨버터부(140)의 전압출력단자(POUT)가 정상상태이고 제어단자(ON)의 전위가 전압출력단자(POUT)의 전위보다 낮은 경우에는 저항(R1), 저항(R2), 및 다이오드(D3)를 통해 전류가 전혀 흐르지 않는다. 따라서 전압출력단자(POUT)가 정상 상태인 경우, 공급전압입력단자(140, BATT)와 제어단자(ON)의 전위는 동일하다. 이때, 내부 배터리(11)가 충분히 충전된 상태라서 공급전압입력단자(140, BATT)의 전압이 3.6V인 상태를 가정하면, 승압 컨버터부(140)는 정상동작하게 된다.The voltage output terminal POUT of the boost converter 140 is in a steady state and the potential of the control terminal ON is lower than the potential of the voltage output terminal POUT in the auxiliary battery device 210 according to an embodiment of the present invention. If it is low, no current flows through the resistor R1, the resistor R2, and the diode D3. Therefore, when the voltage output terminal POUT is in a normal state, the potentials of the supply voltage input terminal 140 (BATT) and the control terminal ON are the same. At this time, assuming that the internal battery 11 is fully charged and the voltage of the supply voltage input terminal 140 (BATT) is 3.6 V, the boost converter unit 140 operates normally.

반면, 승압 컨버터부(140)의 전압출력단자(POUT)의 단락이 발생한 경우, 즉 전압출력단자(POUT)의 전위가 기준전위와 동일하게 된 경우, 공급전압입력단자(140, BATT)의 전위가 전압출력단자(POUT)의 전위보다 높게 되므로, 저항 분압부(160)와 다이오드(D3)를 통해 전류가 흐르게 된다. 따라서 공급전압입력단자(140, BATT)의 전위는 저항 분압부(160)를 통해 분압되어 제어단자(ON)에 인가된다. 즉, 제어단자(ON)의 입력전압(Von)은 상기 두 개의 저항(R1,R2)의 분압비를 기초로 하여 결정되도록 되어 있다. 이때, 예컨대, 제어단자(ON)의 입력전압(Von)은 [수식 1]과 같이 계산될 수 있다.
When the voltage output terminal POUT of the step-up converter unit 140 is short-circuited, that is, when the potential of the voltage output terminal POUT becomes equal to the reference potential, the potential of the supply voltage input terminal 140 (BATT) Becomes higher than the potential of the voltage output terminal (POUT), so that current flows through the resistor divider (160) and the diode (D3). Therefore, the potential of the supply voltage input terminal 140 (BATT) is divided through the resistor divider 160 and applied to the control terminal ON. That is, the input voltage Von of the control terminal ON is determined based on the divided ratios of the two resistors R1 and R2. At this time, for example, the input voltage Von of the control terminal ON can be calculated as [Expression 1].

[수식 1][Equation 1]

Figure 112013082766119-pat00001

Figure 112013082766119-pat00001

[수식 1]에서와 같이, 제어단자(ON)의 입력전압(Von)은 0.74V가 되어 제1 전압범위(41)에 해당하지 않으므로 승압 컨버터부(140)는 동작을 중지하게 된다. 즉, 부하(20)로의 전력공급이 중단되므로 승압 컨버터부(140)는 손상되지 않는다.The input voltage Von of the control terminal ON is 0.74 V and does not correspond to the first voltage range 41, so that the voltage step-up converter unit 140 stops operating. That is, since the power supply to the load 20 is stopped, the boost converter unit 140 is not damaged.

이때, 제어단자(ON)의 입력전압(Von)은 상술한 실시예에 한정되지 않으며 저항의 분압비의 변경을 통해 조정이 가능하도록 되어 있다.At this time, the input voltage Von of the control terminal ON is not limited to the above-described embodiment, but can be adjusted by changing the voltage division ratio of the resistor.

또한, 도 5b에 도시한 바와 같이, 보조 배터리 장치(210)는 다이오드(D2)의 일측과 공급전압입력단자(140, BATT) 사이에 연결되어 있는 수동 스위치(60)를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 구조에 따라 사용자가 수동 스위치(60)를 직접 제어함으로써 부하(20)로의 전력 공급 여부를 제어할 수 있다.5B, the auxiliary battery device 210 may further include a manual switch 60 connected between one side of the diode D2 and the supply voltage input terminal 140 (BATT). According to such a structure, the user can directly control the manual switch 60 to control whether power is supplied to the load 20. [

도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 배터리 장치(210)에서 승압 컨버터부(140)의 제어단자(ON)가 액티브-로우로 동작하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6A is a diagram for explaining a case where the control terminal ON of the boost converter unit 140 in the auxiliary battery device 210 according to an embodiment of the present invention operates in an active-low state.

도 6b는 도 6a의 보조 배터리 장치(210)에 수동 스위치(60)를 더 포함하는 구조를 설명하기 위한 도면이다.6B is a view for explaining a structure that further includes a manual switch 60 in the auxiliary battery device 210 of FIG. 6A.

도 6a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 배터리 장치(210)는 도 3a에 도시한 보조 배터리 장치(110)에 저항 분압부(160)를 더 포함하는 구조를 갖는다. 이때, 저항 분압부(160)의 제1측은 공급전압입력단자(140, BATT)에 연결되어 있고, 저항 분압부(160)의 센터는 제어단자(ON)에 연결되어 있고, 저항 분압부(160)의 제2측은 스위치(70)의 일 단부에 연결된다. 스위치(70)는 트랜지스터일 수 있으며, 그 게이트가 전압출력단자(POUT)의 전위에 의해 제어될 수 있다. 그 결과 스위치(70)는 저항 분압부(160)의 제2측이 플로팅(floating) 상태가 되거나 또는 기준전위(GND)에 연결되도록 스위칭하는 기능을 한다. 이때, 저항 분압부(160)는 두 개의 저항(R1,R2)을 포함하여 구성되어 있으며, 상기 센터는 상기 두 개의 저항(R1,R2)의 사이에 연결되어 있는 제4 단자(51)를 지칭한다.As shown in FIG. 6A, the auxiliary battery device 210 according to the embodiment of the present invention has a structure including the resistor voltage division part 160 in the auxiliary battery device 110 shown in FIG. 3A. At this time, the first side of the resistor divider 160 is connected to the supply voltage input terminal 140 (BATT), the center of the resistor divider 160 is connected to the control terminal ON, and the resistor divider 160 ) Is connected to one end of the switch (70). The switch 70 may be a transistor, and its gate may be controlled by the potential of the voltage output terminal POUT. As a result, the switch 70 functions to switch the second side of the resistor divider 160 to a floating state or to be connected to the reference potential GND. At this time, the resistor divider 160 includes two resistors R1 and R2, and the center indicates a fourth terminal 51 connected between the two resistors R1 and R2 do.

본 발명의 일 실시예에 따른 보조 배터리 장치(210)에서, 승압 컨버터부(140)의 전압출력단자(POUT)의 단락이 발생하지 않은 경우, 전압출력단자(POUT)의 출력전압(Vout)은 스위치(70)를 온 상태로 만들 수 있을 만큼 높은 전위를 가질 수 있다. 그 결과, 스위치(70)가 온 상태로 되어, 저항 분압부(160)의 제2측이 기준전위와 동일한 전위를 가질 수 있다. 따라서 공급전압입력단자(140, BATT)의 전압이 기준전위보다 큰 경우, 저항 분압부(160)를 통해 전류가 흐를 수 있다. 그 결과 공급전압입력단자(140, BATT)의 전압은 저항 분압부(160)를 통해 분압되어 제어단자(ON)에 인가된다. 이때, 제어단자(ON)의 입력전압(Von)은 상기 두 개의 저항(R1,R2)의 분압비를 기초로 하여 결정되도록 되어 있다. 이때, 예컨대, 제어단자(ON)의 입력전압(Von)은 [수식 2]와 같이 계산될 수 있다.
In the auxiliary battery device 210 according to the embodiment of the present invention, when the voltage output terminal POUT of the voltage up converter unit 140 is not short-circuited, the output voltage Vout of the voltage output terminal POUT is The switch 70 can have a potential high enough to turn it on. As a result, the switch 70 is turned on, and the second side of the resistor divider 160 can have the same potential as the reference potential. Therefore, when the voltage of the supply voltage input terminal 140 (BATT) is larger than the reference potential, a current can flow through the resistor divider 160. As a result, the voltage of the supply voltage input terminal 140 (BATT) is divided through the resistor divider 160 and applied to the control terminal ON. At this time, the input voltage Von of the control terminal ON is determined based on the partial pressure ratio of the two resistors R1 and R2. At this time, for example, the input voltage Von of the control terminal ON can be calculated as shown in [Equation 2].

[수식 2][Equation 2]

Figure 112013082766119-pat00002

Figure 112013082766119-pat00002

상기 [수식 2]에서와 같이, 제어단자(ON)의 입력전압(Von)은 0.04V가 되어 제2 전압범위(42)에 해당하므로 승압 컨버터부(140)를 정상동작시키도록 되어 있다.The input voltage Von of the control terminal ON becomes 0.04 V and corresponds to the second voltage range 42 as shown in the above-mentioned formula (2), so that the boost converter section 140 is normally operated.

반면, 승압 컨버터부(140)의 전압출력단자(POUT)에 단락이 발생한 경우에는, 전압출력단자(POUT)의 저위가 0V가 되어 스위치(70)가 턴-오프(Turn-Off) 상태로 제어되도록 되어 있다. 이에 따라, 제어단자(ON)의 입력전압(Von)은 공급전압입력단자(140, BATT)와 동전위가 되어 승압 컨버터(140)의 동작을 중지(즉, 셧다운)하도록 되어 있다. 즉, 부하(20)로의 전력공급이 중단되므로 승압 컨버터부(140)는 손상되지 않는다. On the other hand, when a short circuit occurs in the voltage output terminal POUT of the voltage-up converter unit 140, the voltage of the voltage output terminal POUT becomes 0V and the switch 70 is turned to the turn-off state . Thus, the input voltage Von of the control terminal ON becomes the same potential as the supply voltage input terminal 140 (BATT) and the operation of the voltage-up converter 140 is stopped (that is, shutdown). That is, since the power supply to the load 20 is stopped, the boost converter unit 140 is not damaged.

이때, 제어단자(ON)의 입력전압은 상술한 실시예에 한정되지 않으며 저항의 분압비의 변경을 통해 조정이 가능하도록 되어 있다.At this time, the input voltage of the control terminal (ON) is not limited to the above-described embodiment, but can be adjusted by changing the voltage division ratio of the resistor.

또한, 도 6b에 도시한 바와 같이, 보조 배터리 장치(210)는 다이오드(D2)의 일측과 공급전압입력단자(140, BATT) 사이에 연결되어 있는 수동 스위치(60)를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 구조에 따라 사용자가 수동 스위치(60)를 직접 제어함으로써 부하(20)로의 전력 공급 여부를 제어할 수 있다.6B, the auxiliary battery device 210 may further include a manual switch 60 connected between one side of the diode D2 and the supply voltage input terminal 140 (BATT). According to such a structure, the user can directly control the manual switch 60 to control whether power is supplied to the load 20. [

상술한 승압 컨버터(140)는 부하(20)에 포함된 이차전지를 충전하기에 충분한 전위를 갖는 전력을 출력하는 기능을 한다. 실제 구현되어 판매되고 있는 승압 컨버터(140)의 일 구현예에서는 예컨대 설정에 의해 항상 5V의 출력전압을 제공하도록 되어있을 수 있다. 이러한 경우, 만일 내부 배터리(11)가 5.5V의 전압으로 전력을 제공한다면, 오히려 승압 컨버터(140)는 오히려 입력전압으로부터 감압된 출력전압을 제공할 수도 있다. 본 명세서의 상세한 설명에서는 편의를 위하여 ‘승압’ 컨버터라는 용어를 사용하였으나, 본 발명의 범위가 ‘승압’이라는 용어에 의해 한정되는 것은 아니다. 따라서 여기에 첨부된 도면을 통해 설명한 참조번호 140의 컨버터는, 승압 컨버터 또는 단순히 컨버터라는 용어로 지칭될 수 있다. The step-up converter 140 described above functions to output power having a potential sufficient to charge the secondary battery included in the load 20. [ In an embodiment of the boost converter 140 that is actually implemented and sold, it may be arranged to always provide an output voltage of 5 V, for example, by setting. In this case, if the internal battery 11 provides power at a voltage of 5.5V, the boost converter 140 may rather provide a reduced output voltage from the input voltage. For the sake of convenience, the term 'step-up' converter is used in the detailed description of the present specification, but the scope of the present invention is not limited by the term 'step-up'. Thus, the converter of reference numeral 140 described with reference to the accompanying drawings herein may be referred to as a step-up converter or simply a converter.

상술한 본 발명의 실시예들을 이용하여, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 특허청구범위의 각 청구항의 내용은 본 명세서를 통해 이해할 수 있는 범위 내에서 인용관계가 없는 다른 청구항에 결합될 수 있다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the essential characteristics thereof. The contents of each claim in the claims may be combined with other claims without departing from the scope of the claims.

10: 어댑터
11: 내부 배터리
20: 부하
120: 강압 컨버터부
130: 내부 배터리부
140: 컨버터, 승압 컨버터부
160: 저항 분압기
210: 보조 배터리 장치
D3: 다이오드
10: Adapter
11: Internal battery
20: Load
120: Step-down converter section
130: internal battery part
140: converter, step-up converter section
160: Resistance divider
210: auxiliary battery device
D3: Diode

Claims (11)

내부 배터리에 저장된 직류전력을 입력받아 외부에 제공하는 컨버터; 및
저항 분압기;
를 포함하는 보조 배터리 장치로서,
상기 컨버터는, 상기 내부 배터리에 저장된 직류전력을 입력받는 공급전압입력단자, 상기 보조 배터리 장치의 외부에 전력을 제공하는 전압출력단자, 상기 컨버터의 동작상태를 결정하는 제어전압을 입력받는 제어단자를 포함하며,
상기 저항 분압기의 제1측은 상기 공급전압입력단자에 연결되고, 상기 저항 분압기의 센터는 상기 제어단자에 연결되고, 상기 저항 분압기의 제2측의 전위는 상기 전압출력단자의 전위에 의해 제어되도록 되어 있는,
보조 배터리 장치.
A converter for receiving DC power stored in an internal battery and providing the DC power to the outside; And
Resistive voltage divider;
The auxiliary battery device comprising:
The converter includes a supply voltage input terminal for receiving DC power stored in the internal battery, a voltage output terminal for supplying power to the outside of the auxiliary battery device, and a control terminal for receiving a control voltage for determining an operation state of the converter ≪ / RTI &
A first side of the resistor voltage divider is connected to the supply voltage input terminal, a center of the resistor voltage divider is connected to the control terminal, and a potential of the second side of the resistor voltage divider is controlled by the potential of the voltage output terminal there is,
A secondary battery device.
제1항에 있어서,
상기 컨버터는, 상기 제어전압이 로지컬-하이인 경우 정상동작하고, 상기 제어전압이 로지컬-로우인 경우 셧다운되도록 되어 있으며,
상기 저항 분압기의 제2측은 상기 전압출력단자에 직접 연결되거나 또는 다이오드를 통해 연결되어 있는,
보조 배터리 장치.
The method according to claim 1,
The converter is normally operated when the control voltage is logic-high and is shut down when the control voltage is logic-low,
The second side of the resistive voltage divider being connected directly to the voltage output terminal or via a diode,
A secondary battery device.
제2항에 있어서, 상기 다이오드는 상기 전압출력단자로부터 상기 제어단자로 전류가 흐르는 것을 방지하도록 되어 있는, 보조 배터리 장치.3. The secondary battery device according to claim 2, wherein the diode is arranged to prevent current from flowing from the voltage output terminal to the control terminal. 제1항에 있어서, 상기 공급전압입력단자와 상기 내부 배터리 사이에는 수동 스위치가 제공되어 있는, 보조 배터리 장치.The secondary battery device according to claim 1, wherein a manual switch is provided between the supply voltage input terminal and the internal battery. 제1항에 있어서,
상기 컨버터는, 상기 제어전압이 로지컬-하이인 경우 셧다운되고, 상기 제어전압이 로지컬-로우인 경우 정상동작하도록 되어 있으며,
상기 저항 분압기의 제2측과 접지부 사이의 전기적 연결상태를 스위칭하는 스위치를 더 포함하고,
상기 스위치는 상기 전압출력단자의 전위에 의해 제어되는,
보조 배터리 장치.
The method according to claim 1,
The converter is shut down when the control voltage is logic-high and operates normally when the control voltage is logic-low,
Further comprising a switch for switching an electrical connection state between a second side of the resistive voltage divider and the ground,
Wherein the switch is controlled by a potential of the voltage output terminal,
A secondary battery device.
제5항에 있어서,
상기 스위치가 온 상태인 경우 상기 저항 분압기의 제2측의 전위는 접지전위 또는 상기 접지전위보다 소정 수준만큼 높은 전위를 갖도록 되어 있고, 상기 스위치가 오프 상태인 경우 상기 저항 분압기의 제2측은 플로팅 상태가 되도록 되어 있는,
보조 배터리 장치.
6. The method of claim 5,
The second side of the resistive voltage divider has a potential higher than the ground potential or the ground potential by a predetermined level when the switch is in an ON state and the second side of the resistive voltage divider is in a floating state Lt; / RTI >
A secondary battery device.
제1항에 있어서, 상기 전압출력단자에 단락이 발생하지 않은 경우에는 상기 컨버터가 정상동작하고, 상기 전압출력단자에 단락이 발생한 경우에는 상기 컨버터가 셧다운되는, 보조 배터리 장치.The secondary battery device according to claim 1, wherein the converter operates normally when a short circuit does not occur at the voltage output terminal, and the converter is shut down when a short circuit occurs at the voltage output terminal. 내부 배터리에 저장된 직류전력을 외부에 제공하는 컨버터; 및
상기 컨버터의 동작상태를 제어하도록 되어 있는 제어부;
를 포함하는 보조 배터리 장치로서,
상기 컨버터는, 상기 보조 배터리 장치의 외부에 전력을 제공하는 전압출력단자, 및 상기 컨버터의 동작상태를 결정하는 제어전압을 입력받는 제어단자를 포함하며,
상기 제어부는 상기 전압출력단자의 전위에 따라 상기 제어단자의 입력전압을 제어하도록 되어 있는,
보조 배터리 장치.
A converter for providing DC power stored in the internal battery to the outside; And
A controller adapted to control an operating state of the converter;
The auxiliary battery device comprising:
The converter includes a voltage output terminal for providing power to the outside of the auxiliary battery device and a control terminal for receiving a control voltage for determining an operation state of the converter,
Wherein the control unit is configured to control an input voltage of the control terminal according to a potential of the voltage output terminal,
A secondary battery device.
제8항에 있어서, 상기 제어부는 저항 분압기를 포함하는, 보조 배터리 장치.9. The secondary battery device according to claim 8, wherein the control section includes a resistor voltage divider. 제8항에 있어서,
상기 컨버터는 상기 내부 배터리에 저장된 전력을 입력받는 공급전압입력단자를 더 포함하고,
상기 제어부의 제1측은 상기 공급전압입력단자에 연결되고, 상기 제어부의 제2측의 전위는 상기 전압출력단자의 전위에 의해 제어되도록 되어 있는,
보조 배터리 장치.
9. The method of claim 8,
The converter further includes a supply voltage input terminal for receiving power stored in the internal battery,
Wherein the first side of the control section is connected to the supply voltage input terminal and the potential of the second side of the control section is controlled by the potential of the voltage output terminal,
A secondary battery device.
외부 부하에 전력을 제공하도록 되어 있는 보조 배터리 장치의 전압출력단자에 단락이 발생한 경우 상기 보조 배터리 장치를 보호하기 위한 회로로서,
내부 배터리에 저장된 직류전력을 상기 외부 부하에 제공하는 컨버터; 및
상기 컨버터의 동작상태를 제어하기 위하여 상기 컨버터에 제공된 제어단자에 입력되는 제어전압을 결정하도록 되어 있는 저항 분압기;
를 포함하며,
상기 저항 분압기의 일측의 전위는 상기 전압출력단자의 전위에 의해 제어되는,
보조 배터리 장치 보호회로.
A circuit for protecting the auxiliary battery device when a short circuit occurs in the voltage output terminal of the auxiliary battery device adapted to provide power to an external load,
A converter for providing DC power stored in the internal battery to the external load; And
A resistive voltage divider adapted to determine a control voltage input to a control terminal provided in the converter to control an operating state of the converter;
/ RTI >
Wherein a potential of one side of the resistive voltage divider is controlled by a potential of the voltage output terminal,
Auxiliary battery device protection circuit.
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