KR101576182B1

KR101576182B1 - 태양전지를 구비하는 휴대 단말기의 충전 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101576182B1
Application number: KR1020090047064A
Authority: KR
Inventors: 강준철; 최승철; 류재안
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-05-28
Filing date: 2009-05-28
Publication date: 2015-12-10
Also published as: US8797173B2; US9276432B2; US20140340020A1; US20130278202A1; US8487778B2; KR20100128586A; US20100302050A1

Abstract

본 발명은 태양 에너지를 이용하여 배터리 충전이 가능한 휴대 단말기의 충전 제어 장치 및 방법에 관한 것으로 특히, 태양 에너지를 이용하여 배터리의 충전 수행 중 기준 온도 이상이 되면 상기 충전 기능을 차단하는 충전 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 온도에 따라 저항값이 변하는 써미스터(Thermister)를 이용하여 기준 온도 이상에서 비교기가 활성화 되도록 하고, 상기 비교기의 활성화 시 상기 태양전지를 통한 충전 기능을 차단하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명은 휴대 단말기의 파워 오프 상태에서도 충전 제어가 가능하다.

휴대 단말기, 태양전지, 솔라셀, 비교기, 써미스터, 충전 차단.

Description

태양전지를 구비하는 휴대 단말기의 충전 제어 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR CHARGE CONTROL OF A PORTABLE TERMINAL HAVING SOLAR BATTERY}

본 발명은 휴대 단말기의 충전 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 태양 에너지를 이용하여 배터리 충전이 가능한 태양전지(Solar Battery)를 구비하는 휴대 단말기의 충전 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 태양 에너지를 이용하는 방법은 태양열을 이용하는 방법과 태양광을 이용하는 방법으로 구분할 수 있다. 상기 태양열을 이용하는 방법은 태양열을 이용하여 물을 데워 난방 및 발전을 수행할 수 있으며, 상기 태양광을 이용하는 방법은 태양광을 전기로 변환시켜 각종 기계 및 기구를 작동시킬 수 있다. 이러한 태양 에너지를 이용하는 방법은 무한정한 무공해의 태양에너지를 이용하므로 태양이 비치는 어디에서나 전기를 얻을 수 있고, 대기 오염이나 소음, 발열, 진동 등의 공해가 전혀 없다는 장점이 있다.

한편, 이동 통신 기술의 발전과 더불어 현대인의 필수품이 된 휴대 단말기는 MP3 기능, 모바일 방송 수신 기능, 동영상 재생 기능, 카메라 기능 등 다양한 옵션 기능을 제공하고 있다. 상술한 다양한 기능을 제공함에 따라 사용자가 휴대 단말기 를 통화 목적이외에 타 목적(예컨대 음악감상, 게임 등)으로 이용하는 시간이 증가함에 따라 배터리의 용량 증가가 요구되고 있다. 하지만 상기 배터리의 용량 증가는 휴대 단말기의 특성(크기 제약)상 한계가 있다. 이에 최근에는 태양 에너지를 이용하여 배터리를 충전할 수 있는 휴대 단말기가 개발되고 있다. 이러한 휴대 단말기는 태양광이 존재하면 상기 태양 에너지를 이용하여 항상 배터리를 충전할 수 있다.

한편, 상기 휴대 단말기에 사용되는 배터리는 고온 상태에서 충전이 지속되면 손상되거나 성능이 저하되는 문제점을 가지고 있다. 하지만 종래 휴대 단말기는 고온 상태에서 상기 태양전지를 통한 배터리의 충전을 차단하는 기능을 제공하지 않고 있다. 즉, 종래 휴대 단말기는 고온 상태에서 상기 태양전지를 통한 배터리 충전을 지속하여 배터리가 손상될 수 있는 위험성을 가지고 있다.

따라서 본 발명은 전술된 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 기준 온도 이상이 되면 상기 태양전지를 통한 배터리의 충전을 차단할 수 있는 태양전지를 구비하는 휴대 단말기의 충전 제어 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지를 구비하는 휴대 단말기의 충전 제어 장치는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양 전지를 구비하는 휴대 단말기에 있어서, 온도 변화에 따라 저항 값이 변화하는 써미스터; 상기 온도 변화에 따른 상기 써미스터의 저항 값 변화에 상응하여 기 설정된 기준 온도 미만에서 제1신호를 출력하고, 상기 기 설정된 기준 온도 이상에서 제2신호를 출력하는 비교기; 상기 비교기로부터 상기 제1신호가 입력되는 경우 상기 태양전지로부터 상기 전기 에너지를 입력받아 배터리를 충전하고, 상기 제2신호가 입력되는 경우 상기 배터리의 충전을 차단하는 충전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지를 구비하는 휴대 단말기의 충전 제어 장치는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양전지를 구비하는 휴대 단말기에 있어서, 온도 변화에 따라 저항 값이 변화하는 써미스터; 상기 써미스터의 온도에 따른 저항 값 변화에 상응하여 기 설정된 기준 온도 미만에서 제1신호를 출력하고, 상기 기 설정된 기준 온도 이상에서 제2신호를 출력하는 비교기; 상기 제2신호 입력 시 활성화 되어 상기 태양전지를 통한 배터리의 충전 기능을 차단하도록 제어하는 제어부; 및 상기 제어부의 제어에 따라 상기 배터리의 충전을 차단하는 충전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지를 구비하는 휴대 단말기의 충전 제어 방법은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양전지를 구비하는 휴대 단말기의 충전 제어 방법에 있어서, 기 설정된 기준 온도 이상에서 비교기가 활성화 되는 과정; 상기 비교기 활성화 시 상기 태양 전지를 이용하여 배터리를 충전하는 충전부를 비활성화 시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에서 제안하는 태양전지를 구비하는 휴대 단말기의 충전 제어 장치 및 방법에 따르면 기준 온도 이상에서 상기 태양전지를 통한 배터리의 충전을 차단할 수 있어 배터리의 손상을 방지할 수 있다. 이에 따라 사용자의 안전성을 향상 시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 휴대 단말기의 파워 오프 상태에서도 기준 온도 이상에서 상기 태양전지를 통한 배터리의 충전을 차단할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서는 설명의 편의를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 휴대 단말기는 태양전지를 통한 배터리 충전이 가능한 단말기로써, 네비게이션(Navigation) 단말기, 디지털 방송 단말기, 개인 정보 단말기(PDA, Personal Digital Assistant), 스마트 폰(Smart Phone), PMP(Portable Multimedia Player) 단말기, IMT-2000(International Mobile Telecommunication 2000) 단말기, CDMA(Code Division Multiple Access) 단말기, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 단말기, GSM(Global System for Mobile communication) 단말기, UMTS(Universal Mobile Telecommunication Service) 단말기와 같은 모든 정보통신기기 및 멀티미디어 기기와 그에 대한 응용에도 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 휴대 단말기(100)의 구성을 개략적으로 도시한 블록도 이다.

상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시 예에 따른 휴대 단말기(100)는 정전압부(180), 비교기(190), 알람부(140), 태양전지(150), 충전부(160) 및 배터 리(170)를 포함할 수 있다.

상기 태양전지(150)는 태양에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다. 이러한 태양전지(150)는 크게 태양열을 이용하는 태양전지와 태양광을 이용하는 태양전지로 구분될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 태양광(photons)을 전기에너지로 변환시키는 태양광 태양전지가 적용되는 것이 바람직하다. 태양광 태양전지에 대하여 간략하게 설명하면, 태양광 태양전지는 p-n 접합 다이오드(p-n junction diode)로 이루어진다. 상기 태양광 태양전지는 광전 에너지 변환(photovoltaic energy conversion)을 기반으로 하는 것으로 반도체 구조 내에서 전자들이 비대칭적으로 배치된다. 예를 들어 P-N 접합 다이오드에서 n-type 지역은 큰 전자밀도 (electron density)와 작은 정공밀도(hole density)를 가지고 있고 p-type 지역은 그와 정반대로 형성되어 있다. 이에 따라 열적 평형 상태에서 p-type반도체와 n-type반도체의 접합으로 이루어진 다이오드는 캐리어(carrier)의 농도 구배에 의한 확산으로 전하(charge)의 불균형이 생기고 이 때문에 전기장(electric field)이 형성되어 더 이상 캐리어의 확산이 일어나지 않게 된다. 이러한 접합 다이오드에 그 물질의 전도대 (conduction band)와 가전자대(valence band) 사이의 에너지 차이인 밴드갭 에너지(band gap energy) 이상의 빛을 가했을 경우, 이 빛 에너지를 받아서 전자들은 가전자대에서 전도대로 여기(excite) 된다. 이때 전도대로 여기된 전자들은 자유롭게 이동할 수 있게 되며, 가전자대에는 전자들이 빠져나간 자리에 정공이 생성된다. 이렇게 발생한 과도 캐리어들은 전도대 또는 가전자대 내에서 농도 차이에 의해서 확산하게 된다. 확산 과정에서 기존에 p-type 도는 n-type 반도체 내에 존 재하는 주 캐리어는 전기장으로 생긴 에너지 배리어 때문에 흐름을 방해받지만 확산에 의해 발생하는 보조 캐리어들은 다른 타입의 반도체로 이동할 수 있게 된다. 결과적으로, 확산 과정에 의해 캐리어들의 이동이 발생하고, 그로 인하여 자연 상태의 전하 균형이 깨지게 되면서 전압차가 발생되고 이로 인해 p-n접합 다이오드의 양극단에 기전력이 발생한다. 이러한 상기 태양전지(150)는 태양 에너지를 전지 에너지로 변환하는 다수개의 솔라셀이 직렬 또는 병렬로 연결되어 구성될 수 있다. 상기 태양전지(150)는 제작 방식에 따라 투명 또는 반투명, 불투명하게 형성될 수 있다. 본 발명의 태양전지(150)는 휴대 단말기(100)의 몸체에 배치되는 것으로, 휴대 단말기(100)의 커버 등에 배치되는 경우 반투명 또는 불투명한 형태로 제작될 수 있고, 표시부(미도시)에 배치되는 경우 투명한 형태로 제작될 수 있다. 상기 태양전지(150)의 출력 전류는 상기 충전부(160)에 전송되어 휴대 단말기(100)의 배터리(170)를 충전하는데 이용된다.

상기 충전부(160)는 입력 단자(IN)를 통해 상기 태양전지(150)로부터 전기 에너지를 공급받고, 출력 단자(OUT2)를 통해 상기 전기 에너지를 상기 배터리(170)에 전송하여 상기 배터리(170)를 충전할 수 있다. 이때, 상기 충전부(160)는 휴대 단말기(100)의 파워 오프 상태에서도 상기 배터리(170)를 충전할 수 있도록 배터리 전원(V_BAT)으로 구동되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 충전부(160)의 구동을 위한 전원 단자(VDD)는 상기 배터리(170)의 전원단자와 전기적으로 직접 연결되는 것이 바람직하다. 이러한 충전부(160)는 충전 기능을 활성화 또는 비활성화 시키는 인에이블 단자(EN)를 포함할 수 있다. 상기 충전부(160)의 인에이블 단자(EN)는 상기 비교기(190)의 출력 단자(OUT1)와 전기적으로 연결되어 있다. 즉, 본 발명의 제1실시 예에 따른 상기 충전부(160)는 상기 비교기(190)의 출력에 따라 활성화 또는 비활성화 될 수 있다. 예를 들면, 상기 충전부(160)는 상기 비교기(190)가 제1신호를 출력하는 경우 활성화되어 충전 기능을 수행하고, 상기 비교기(190)가 제2신호를 출력하는 경우 비활성화되어 충전 기능을 중지할 수 있다. 여기서 상기 제1신호는 로우(Low) 신호이고, 상기 제2신호는 하이(high) 신호 일 수 있다. 이때, 상기 충전부(160)의 인에이블 단자(EN)에는 플로팅(Floating) 상태를 방지하기 위한 풀 다운 저항(미도시)이 접속될 수 있다.

상기 배터리(170)는 충전용 2차 전지로서 니켈 전지, 카드뮴 전지, 니켈-카드뮴 전지, 화학 전지 등 다양한 형태로 제작될 수 있다. 이러한 배터리(170)는 상기 충전부(160)에 의해 충전될 수 있으며, 상기 휴대 단말기(100)의 각 구성에 전원을 공급할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 상기 배터리(170)는 상기 정전압부(180) 및 충전부(160)에 직접 전원을 공급하여 휴대 단말기(100)의 오프 상태에서도 상기 정전압부(180) 및 충전부(160)가 구동되도록 할 수 있다.

상기 정전압부(180)는 입력 전원이 변동되어도 일정한 출력 전압을 유지할 수 있다. 이러한 상기 정전압부(180)는 상기 배터리(170)와 상기 비교기(190) 사이에 위치하며, 배터리 전원(V_BAT)을 입력받아 기 설정된 전압(예컨대 3V)을 출력할 수 있다. 상기 정전압부(180)의 출력은 상기 비교기(190)의 구동 전원으로 제공할 수 있다. 또한, 상기 정전압부(180)의 출력은 제1저항(R1) 및 제2저항(R2)에 의해 분배되어 상기 비교기(190)의 비반전 입력단자(+)에 입력되고, 제3저항(R3) 및 제1 써미스터(TH1)에 의해 분배되어 상기 비교기(190)의 반전 입력 단자(-)에 입력될 수 있다.

상기 비교기(190)는 반전 입력단자(-)의 입력 전압과 비반전 입력단자(+)의 입력 전압을 비교하여 비반전 입력단자(+)의 전압이 높은 경우에 활성화 될 수 있다. 다시 말해, 상기 비교기(190)는 반전 입력 단자(+)의 입력 전압이 높은 경우 하이(High)신호를 출력하고, 반전 입력단자(-)의 전압이 높은 경우는 로우(Low)신호를 출력한다. 이하에서는 상기 비반전 입력단자(+)에 일정한 기준 전압이 입력되고, 상기 반전 입력단자(-)의 입력 전압 변화에 따라 상기 비교기(190)의 출력이 제어되는 것을 예로 하여 설명하기로 한다. 본 발명에 따른 상기 비교기(190)는 온도 변화에 따른 제1써미스터(TH1)의 저항 값 변화에 상응하여 기 설정된 기준 온도 미만에서는 충전을 유지하는 제1신호를 출력하고, 상기 기준 온도 이상에서는 충전을 차단하는 제2신호를 출력할 수 있다. 좀 더 상세히 설명하면, 상기 비교기(190)의 비반전 입력단자(+)에는 제1저항(R1) 및 제2저항(R2)에 의해 상기 정전압부(180)의 출력 전압이 분배되어 입력된다. 이때 상기 제1저항(R1)은 상기 정전압부(180)와 일측이 연결되고, 상기 제2저항(R2)은 일측이 상기 제1저항(R1)의 타측 및 상기 비교기(190)의 비반전 입력 단자(+)와 연결되고, 타측이 그라운드와 연결될 수 있다. 상기 제1저항(R1) 및 제2저항(R2)에 의해 분배되어 비교기(190)의 비반전 입력단자(+)에 입력되는 전압은 상기 비교기(190)의 기준 전압으로 기 설정된 온도 미만(이하 상온)에서는 상기 반전 입력단자(-)에 입력되는 전압보다 낮고, 기 설정된 온도 이상(이하 고온)에서는 상기 반전 입력 단자(-)에 입력되는 전압보다 높도록 설정 되어야 한다. 예를 들어, 상기 정전압부(180)가 3V의 전압을 출력하고, 상기 상온과 고온을 구분하는 기준 온도(예컨대 40 도)에서 상기 비교기(190)의 반전 입력 단자(-)에 1V의 전압이 입력되는 경우 상기 비반전 입력 단자(+)에 입력되는 기준 전압이 1V가 되도록 상기 제1저항(R1)과 제2저항(R2)의 비는 2:1되어야 한다. 상술한 직렬 연결된 저항비를 이용하여 전압을 분배하는 방법은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.

상기 반전 입력단자(-)에는 직렬 연결된 제3저항(R1) 및 제1써미스터(TH1)에 의해 상기 정전압부(180)의 출력 전압이 분배되어 입력된다. 상기 제1써미스터(TH1)는 온도센서의 한 종류로서, 온도에 따라 저항값이 달라지는 성질을 가지고 있다. 본 발명에서는 온도 상승 시 저항값이 낮아지는 부특성 온도 계수(Negative Temperature Coefficient : NTC) 써미스터가 될 수 있다. 상기 제1써미스터(TH1)는 배터리(170)의 온도변화를 정확히 측정하기 위해 상기 배터리(170)와 가능한 가까운 곳에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 비교기(190)가 상온에서 비활성화되고, 고온에서 활성화 되도록 하기 위해서 상기 비교기(190)의 반전 입력단자(-)에 입력되는 전압은 상온에서 상기 기준 전압(예컨대 1V)보다 높아야 하고, 고온에서 상기 기준 전압(예컨대 1V)보다 낮아야 한다. 이를 위해 상기 제3저항(R3)은 상기 기준 전압과 상기 기준 온도에서 상기 제1써미스터(TH1)의 저항값에 따라 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 비반전 입력 단자(+)에 입력되는 기준 전압이 1V이고, 상기 기준 온도에서 상기 제1써미스 터(TH1)의 저항값이 1 kΩ인 경우 상기 제3저항(R3)은 2 kΩ으로 설정될 수 있다. 여기서, 상기 제3저항(R3)은 상기 정전압부(180)과 일측이 연결되고, 상기 제1써미스터(TH1)는 일측이 상기 제3저항(R3)의 타측 및 상기 비교기(190)의 반전 입력 단자(-)와 연결되고, 타측이 그라운드와 연결될 수 있다. 이때, 상기 기준 온도를 초과하면 상기 제1써미스터(TH1)의 저항값은 1kΩ 미만이 되어 상기 비교기(190)의 반전 입력 단자(-)에 입력되는 전압은 1V 미만이 된다. 따라서 상기 비교기(190)의 비반전 입력 단자(+)의 전압이 반전 입력 단자(-)의 입력 전압 보다 높아지므로 상기 비교기(190)는 활성화되어 충전을 차단하는 제2신호를 출력할 수 있다. 반대로 상기 기준 온도 미만인 경우 상기 제1써미스터(TH1)의 저항값이 1kΩ을 초과하게 되어 상기 반전 입력 단자(-)의 입력 전압이 1V보다 높게된다. 따라서 상기 비교기(190)의 비반전 입력 단자(-)의 입력 전압이 상기 반전 입력 단자(+)의 입력 전압보다 높아지므로 상기 비교기(190)는 비활성화되어 충전을 유지하는 제1신호를 출력할 수 있다.

상기 비교기(190)의 출력 단자(OUT1)는 상기 충전부(160)의 인에이블 단자(EN)에 연결되어 상기 충전부(160)의 활성화 또는 비활성화를 제어할 수 있다. 즉, 상기 비교기(190)는 상온에서 상기 충전부(160)의 인에이블 단자(EN)에 제1신호(로우 신호)를 전송하여 상기 충전부(160)를 활성화하고, 고온에서 상기 충전부(160)의 인에이블 단자(EN)에 제2신호(하이 신호)를 전송하여 상기 충전부(160)를 비활성화 시킬 수 있다. 이로써, 본 발명에 따른 상기 휴대 단말기(100)는 상기 배터리(170)가 고온에서 충전되는 것을 방지할 수 있어, 고온 상태에서의 충전으로 인한 배터리(170)의 손상(예컨대 폭발)을 예방할 수 있다.

한편, 상술한 기준 전압 및 제1저항(R1) 내지 제3저항(R3)은 일 예일뿐 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 즉, 상기 기준 전압 및 제1저항(R1) 내지 제3저항(R3)은 설계자의 의도에 따라 상기 비교기(190)가 상온에서 제1신호를 출력하고, 고온에서 제2신호를 출력하도록 다양하게 설정될 수 있다.

또한, 상기 비교기(190)가 휴대 단말기(100)가 구동되는 약 3V에서 4.5V의 입력 전원에서 동작 가능한 경우 상기 정전압부(180)를 제거하고 상기 비교기(190)가 상기 배터리 전원(V_BAT)을 이용하도록 할 수도 있다.

또한, 상기 제1써미스터(TH1)가 온도 상승 시 저항 값이 감소하는 NTC인 것으로 설명하였지만 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 즉, 상기 제1써미스터(TH1)는 온도 상승 시 저항값이 증가하는 PTC일 수 있다. 이러한 경우 상기 제1써미스터(TH1)와 제3저항의 위치를 서로 변경해줘야 한다.

상기 알람부(140)는 고온으로 인하여 상기 배터리(170)의 충전이 차단되었음을 알리기 위한 장치이다. 상기 알람부(140)는 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED)가 이용될 수 있다. 이를 위하여 상기 발광 다이오드(LED)는 상기 비교기(190)의 출력단자(OUT1)와 일측(+ 단자)이 연결되고 타측(- 단자)은 접지될 수 있다. 이러한 상기 발광 다이오드(LED)는 상기 비교기(190)가 상온에서 비활성화 되고, 고온에서 활성화 되므로 고온 시 점등되어 사용자에게 고온으로 인하여 태양전지(150)를 통한 충전 기능이 차단되었음을 알릴 수 있다.

한편, 이상에서는 상기 충전부(160)가 인에이블 단자(EN)에 로우 신호 입력 시 활성화되는 것으로 설명하였지만 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 즉, 상기 충전부(160)는 인에이블 단자(EN)에 하이 신호 입력 시 활성화될 수 있다. 이러한 경우 상기 인에이블 단자(EN)는 풀 업 저항을 포함하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 비교기(190)는 기준 온도 이상에서 비활성화 되어 로우 신호를 출력하도록 하는 것이 바람직하다.

또한 도시되진 않았으나, 상기 휴대 단말기(100)는 이미지 또는 동영상 촬영을 위한 카메라 모듈, 근거리 무선 통신을 위한 근거리 통신 모듈, 방송 수신을 위한 방송 수신 모듈, MP3 모듈과 같은 디지털 음원 재생 모듈 및 인터넷 네트워크와 통신하여 인터넷 기능을 수행하는 인터넷통신모듈 등의 부가 기능을 갖는 구성 요소들을 선택적으로 더 포함할 수 있다. 이러한 구성 요소들은 디지털 기기의 컨버전스(convergence) 추세에 따라 변형이 매우 다양하여 모두 열거할 수는 없으나, 본 발명에 따른 휴대 단말기(100)는 상기 언급된 구성 요소들과 동등한 수준의 구성 요소들을 더 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제2실시 예에 따른 휴대 단말기(200)의 구성을 개략적으로 도시한 블록도 이다.

이하에서 상술한 도 1과 동일한 기능을 수행하는 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 도 2를 참조하면, 본 발명의 제2실시 예에 따른 휴대 단말기(200)는 정전압부(280), 비교기(290), 제어부(210), 저장부(220), 표시부(230), 오디오 처리부(240), 태양전지(250), 충전부(260) 및 배터리(270)를 포함할 수 있다.

상기 정전압부(280)는 상기 제1실시 예와 같이 배터리(270) 전원(V_BAT)을 입력받아 일정한 전압을 출력할 수 있다. 상기 비교기(290)는 태양전지(250)를 통해 상기 배터리(270)의 충전을 수행 중 기준 온도 이상이 되면 활성화될 수 있다. 이러한 상기 비교기(290)의 출력은 상기 제1실시 예와 다르게 상기 제어부(210)에 전송될 수 있다. 상기 충전부(260)는 상기 제1실시 예와는 달리 상기 제어부(210)의 제어 하에 고온 시 비활성화 되어 상기 배터리(270)의 충전을 중지할 수 있다.

상기 제어부(210)는 휴대 단말기(200)에 대한 전반적인 제어 기능을 수행하며, 상기 휴대 단말기(200) 내의 각 블록들 간 신호 흐름을 제어할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(210)는 상기 비교기(290)가 활성화된 경우 상기 충전부(260)를 비활성화 시키는 제어 신호를 상기 충전부(260)의 인에이블 단자(EN)에 전송할 수 있다. 또한, 상기 제어부(210)는 고온 상태로 인하여 상기 배터리(270)의 충전 기능을 차단하였음 알리는 메시지 및 이미지를 상기 표시부(230)에 출력하거나 오디오 처리부(240)를 통해 알람음을 송출하도록 제어할 수 있다.

한편, 상기 휴대 단말기(200)가 파워 오프 상태인 경우 상기 제어부(210)는 상기 배터리(270) 충전 중 고온 상태가 되어 상기 비교기(290)로부터 하이 신호를 수신하면 일부 기능만을 활성화시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 제어부(210)는 상기 충전부(260)의 활성화/비활성화를 제어하는 기능 및 상기 표시부(230) 및 오디오 처리부(240)를 제어하기 위한 일부 기능이 활성화될 수 있다. 이와 같이 파워 오프 상태에서 인터럽트 신호를 수신하여 일부 기능이 활성화 되는 방법은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이므로 상세한 설명을 생략하기 로 한다.

상기 제어부(210)는 상술한 바와 같이 상기 충전부(260)의 인에이블 단자(EN)에 상기 충전부(260)를 비활성화 시키기 위한 제어 신호(하이 신호)를 전송할 수 있다. 이때, 상기 제어부(210)는 고온으로 인하여 태양전지(250)를 통한 충전이 차단되었음을 알리는 메시지 및 이미지를 상기 표시부(230)에 출력하도록 제어할 수 있다. 또는 상기 제어부(210)는 오디오 처리부(240)를 통해 태양 전지(250)를 통한 충전이 차단되었음을 알리는 알람음을 출력하도록 제어할 수 있다. 이후, 상기 제어부(210)는 상기 비교기(290)의 출력이 비활성화 되면 파워 오프 상태로 복귀할 수 있다.

상기 표시부(230)는 상기 휴대 단말기(200)의 기능 수행 중에 발생하는 화면 데이터, 사용자의 키 조작 및 기능 설정 등에 따른 상태 정보를 출력할 수 있다. 또한 상기 표시부(230)는 상기 제어부(210)로부터 출력되는 여러 신호와 색 정보들을 시각적으로 표시할 수 있다. 이러한 표시부(230)는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode : OLED) 등으로 형성될 수 있다. 상기 표시부(230)가 터치스크린 방식으로 구현되는 경우 상기 표시부(230)는 사용자로부터 입력을 수신하는 입력부 기능을 수행할 수도 있다. 특히, 본 발명에 따른 상기 표시부(230)는 제어부(210)의 제어 하에 상기 태양전지(250)를 통해 상기 배터리(270)가 충전 중임을 알리는 메시지 및 이미지 중 적어도 하나를 출력할 수 있다. 그리고 고온 상태로 인하여 상기 태양전지(250)를 통한 배터리(270) 충전 기능이 차단되었음을 알리는 메시지 및 이미지 중 적어 도 하나를 출력할 수 있다.

상기 오디오 처리부(240)는 음성/음향 데이터를 제어부(210)의 제어에 따라 스피커(SPK)를 통해 가청음으로 변환하여 출력할 수 있다. 또한 오디오 처리부(240)는 상기 마이크(MIC)로부터 입력되는 사용자 음성 등의 오디오 신호를 수신할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 상기 오디오 처리부(240)는 제어부(210)의 제어 하에 고온 상태로 인하여 상기 배터리(270)의 충전이 차단된 경우 상기 배터리(270)의 충전이 차단되었음을 알리는 알람음을 출력할 수 있다. 이를 통해 사용자는 고온으로 인하여 상기 휴대 단말기(200)가 충전이 수행되고 있지 않다는 것을 인지하고, 다른 장소로 이동하여 충전을 수행 할 수 있다.

상기 저장부(220)는 휴대 단말기(200)의 전반적인 동작 및 특정 기능을 수행하기 위해 필요한 프로그램과 그 프로그램 수행 중에 발생되는 데이터를 저장할 수 있다. 예를들어, 상기 저장부(220)는 휴대 단말기(200)를 부팅시키는 운영체제(Operating System : OS), 휴대 단말기(200)의 기능 동작에 필요한 응용 프로그램 및 휴대 단말기(100)의 사용에 따라 발생하는 데이터를 저장할 수 있다. 이러한 저장부(220)는 ROM(Read Only Memory)과 RAM(Random Access Memory) 등으로 구성될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 상기 저장부(220)는 상기 비교기(290) 활성화 시 상기 배터리(270)의 충전을 차단하는 루틴, 상기 배터리 충전 차단을 알리기 위한 루틴 등을 포함하는 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장부(220)는 상기 배터리(270)의 충전이 차단되었음을 알리는 메시지, 이미지 및 알람음 중 적어도 하나를 저장할 수 있다.

또한 도시되진 않았으나, 상기 휴대 단말기(200)는 이미지 또는 동영상 촬영을 위한 카메라 모듈, 근거리 무선 통신을 위한 근거리 통신 모듈, 방송 수신을 위한 방송 수신 모듈, MP3 모듈과 같은 디지털 음원 재생 모듈 및 인터넷 네트워크와 통신하여 인터넷 기능을 수행하는 인터넷통신모듈 등의 부가 기능을 갖는 구성 요소들을 선택적으로 더 포함할 수 있다. 이러한 구성 요소들은 디지털 기기의 컨버전스(convergence) 추세에 따라 변형이 매우 다양하여 모두 열거할 수는 없으나, 본 발명에 따른 휴대 단말기(200)는 상기 언급된 구성 요소들과 동등한 수준의 구성 요소들을 더 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 휴대 단말기의 충전 제어 과정을 나타내는 순서도이다.

이하에서는 상기 휴대 단말기(100)의 파워 오프 상태를 기준으로 설명하기로 한다.

상기 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 휴대 단말기(100)는 S301 단계에서 파워 오프 상태일 수 있다. 이때, 상기 태양전지(150)를 이용한 충전 기능을 수행하기 위한 정전압부(180), 비교기(190), 충전부(160)는 배터리 전원(V_BAT)을 구동 전원으로 이용하기 때문에 활성화되어 있는 상태이다. 즉, 상기 휴대 단말기(100)는 파워 오프 상태에서도 상기 태양 전지(150)를 통해 배터리(170)의 충전이 가능하다.

다음으로 S303 단계에서 상기 비교기(190)는 온도에 따라 활성화 또는 비활성화 될 수 있다. 이를 위하여 상기 비교기(190)는 비반전 입력 단자(+)에 직렬 연 결된 두 개의 저항(R1, R2)에 의해 분배된 전압(이하 기준 전압)이 입력되도록 하고, 반전 입력 단자(-)에 직렬 연결된 한 개의 저항(R3)과 제1써미스터(TH1)에 의해 분배된 전압이 입력되도록 할 수 있다. 이때, 상기 제1써미스터(TH1)는 온도에 따라 저항값이 달라지는 특성이 있다. 상기 제1써미스터(TH1)는 온도가 상승함에 따라 저항값이 감소하는 부특성 온도 계수(NTC)를 가지는 써미스터가 될 수 있다. 이러한 상기 비교기(190)는 상기 기준 온도 미만에서는 상기 반전 입력 단자(-)의 입력 전압이 상기 비반전 입력 단자(+)의 입력 전압보다 커져 비활성화되어 제1신호를 출력하고, 상기 기준 온도 초과 시 상기 제1써미스터(TH1)의 저항 값 감소로 인하여 상기 비반전 입력 단자(+)의 입력 전압이 상기 반전 입력 단자(-)의 입력 전압보다 커져 활성화 되어 제2신호를 출력할 수 있다. 여기서 상기 제1신호는 로우 신호이고, 상기 제2신호는 하이 신호 일 수 있다.

상기 비교기(190)가 비활성화 되는 경우 상기 S307 단계에서 상기 충전부(160)는 활성화 될 수 있다. 즉, 상온에서는 상기 배터리(170)의 손상 위험이 없기 때문에 충전 기능을 유지할 수 있다. 반면에 상기 비교기(190)가 활성화되는 경우 상기 S305 단계에서 상기 충전부(160)는 비활성화 될 수 있다. 이는 고온에서의 배터리(170) 충전 수행으로 인하여 배터리(170)가 파손되는 것을 방지하기 위함이다.

이때, 본 발명에 따른 휴대 단말기(100)는 고온으로 인하여 휴대 단말기(100)의 충전 기능이 차단되었음을 알리는 알람 과정을 수행할 수 있다. 이를 위하여 상기 휴대 단말기(100)는 발광 다이오드(LED) 등으로 구성된 알람부(140)를 포함할 수 있다. 상기 알람부(140)가 발광 다이오드(LED)로 형성된 경우 상기 발광 다이오드(LED)의 일측(+ 단자)은 상기 비교기(190)의 출력 단자와 연결되고, 타측(- 단자)은 접지될 수 있다. 이에따라 고온 상태로 인하여 상기 비교기(190)가 활성화 되는 경우 상기 발광 다이오드(LED)는 점등될 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 휴대 단말기의 충전 제어 과정을 나타내는 순서도이다.

이하에서는 상기 휴대 단말기(200)의 파워 오프 상태를 기준으로 설명하기로 한다.

상기 도 4를 참조하면, 상기 휴대 단말기(200)는 S401 단계에서 파워 오프 상태일 수 있다. 이때, 상기 태양전지(250)를 이용한 충전 기능을 수행하기 위한 정전압부(280), 비교기(290), 충전부(260)는 배터리 전원(V_BAT)을 구동 전원으로 이용하기 때문에 활성화되어 있는 상태이다. 즉, 상기 휴대 단말기(200)는 파워 오프 상태에서도 상기 태양 전지(250)를 통해 배터리(270)의 충전이 가능하다.

다음으로 S403 단계에서 상기 비교기(290)는 온도에 따라 활성화 또는 비활성화 될 수 있다. 이를 위하여 상기 비교기(290)는 비반전 입력 단자(+)에 직렬 연결된 두 개의 저항(R11, R12)에 의해 분배된 기준 전압이 입력되도록 하고, 반전 입력 단자(-)에 직렬 연결된 한 개의 저항(R13)과 제2써미스터(TH2)에 의해 분배된 전압이 입력되도록 할 수 있다. 이때, 상기 제2써미스터(TH2)는 온도에 따라 저항값이 달라지는 특성이 있다. 상기 제2써미스터(TH1)는 온도가 상승함에 따라 저항값이 감소하는 부특성 온도 계수(NTC)를 가지는 써미스터가 될 수 있다. 이러한 상 기 비교기(290)는 상기 기준 온도 미만에서는 상기 반전 입력 단자(-)의 입력 전압이 상기 비반전 입력 단자(+)의 입력 전압보다 커져 비활성화되어 제1신호를 출력하고, 상기 기준 온도 초과 시 상기 제2써미스터(TH1)의 저항 값 감소로 인하여 상기 비반전 입력 단자(+)의 입력 전압이 상기 반전 입력 단자(-)의 입력 전압보다 커져 활성화 되어 제2신호를 출력할 수 있다. 여기서 상기 제1신호는 로우 신호이고, 상기 제2신호는 하이 신호 일 수 있다.

상기 비교기(290)가 비활성화 되는 경우 S405 단계에서 상기 휴대 단말기(200)는 파워 오프 상태를 유지할 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이 상기 충전부(260)는 활성화된 상태이다. 따라서 상기 배터리(270)는 충전이 가능하다. 반면에 상기 비교기(190)가 활성화되는 경우 S407 단계에서 상기 제어부(210)가 활성화 될 수 있다. 이때, 상기 제어부(210)는 상기 충전 차단하고, 상기 충전 차단을 알리기 위한 일부 기능만이 활성화될 수 있다.

다음으로 S409 단계에서 상기 제어부(210)는 상기 충전부(260)를 비활성화할 수 있다. 이를 위하여 상기 제어부(210)는 상기 충전부(260)의 인에이블 단자(EN)에 충전 기능을 차단하기 위한 제어 신호(예컨대 하이 신호)를 전송할 수 있다.

다음으로 S411 단계에서 상기 제어부(210)는 상기 고온 상태로 인하여 상기 배터리(270)의 충전이 차단 되었음을 알리기 위한 알람을 출력할 수 있다. 상기 알람은 표시부(230)에 출력되는 메시지, 이미지 및 오디오 처리부(240)를 통해 송출되는 알람음 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

다음으로 상기 제어부(210)는 S413 단계에서 상기 비교기(290)가 비활성화 되는지 확인할 수 있다. 상기 비교기(290)가 비활성화 되는 경우 상기 제어부(210)는 S415 단계에서 활성화된 일부 기능을 비활성화 하여 휴대 단말기(200)를 파워 오프할 수 있다. 반면에 상기 비교기(290)가 활성화 상태를 유지하는 경우 상기 제어부(210)는 상기 S409 단계로 복귀하여 상기 비교기(290)가 비활성화될 때까지 상기 배터리(270)의 충전 기능을 차단한 상태를 유지할 수 있다. 즉, 상기 제어부(210)는 상기 기준 온도 미만이 되어 배터리(270)의 손상 위험이 없을 때까지 상기 충전부(260)를 비활성화 시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 온도에 따라 저항값이 변화하는 써미스터(Thermister)를 이용하여 기준 온도 이상에서 비교기가 활성화 되도록 하고, 상기 비교기의 활성화 시 상기 태양전지를 통한 충전 기능을 차단하는 것을 특징으로 한다.

한편, 이상에서는 충전부의 인에이블 단자에 제어 신호를 전송하여 상기 배터리의 충전 기능을 차단하는 것으로 설명하였지만 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 본 발명은 상기 충전부의 출력 단자와 배터리 사이의 경로에 스위치를 실장하고, 기준 온도 이상에서 상기 스위치를 비활성화하여 일정 온도 이상에서 상기 배터리의 충전 기능을 차단할 수 도 있을 것이다. 또는 본 발명은 상기 태양전지와 충전부 사이의 경로에 상기 스위치를 실장하여 기준 온도 이상에서 상기 태양전지의 전기 에너지가 상기 충전부에 전달 되지 않도록 하여 충전 기능을 차단할 수도 있을 것이다.

또한, 이상에서는 기 설정된 기준 온도 이상인 고온 상태에서 상기 배터리의 충전을 차단하는 것으로 설명하였지만 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 본 발명은 저온에서도 상기 배터리의 충전 기능을 차단할 수 있다. 이를 위하여 고온 상태를 감지하는 제1비교기 및 저온 상태를 감지하는 제2비교기를 포함할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지를 구비하는 휴대 단말기의 충전 제어 장치 및 방법에 대하여 본 명세서 및 도면을 통해 바람직한 실시 예들에 대하여 설명하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위해 일반적인 의미에서 사용된 것일 뿐, 본 발명이 전술한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다양한 실시 예가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 휴대 단말기의 구성을 개략적으로 도시한 블록도,

도 2는 본 발명의 제2실시 예에 따른 휴대 단말기의 구성을 개략적으로 도시한 블록도,

도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 휴대 단말기의 충전 제어 과정을 도시한 순서도,

도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 휴대 단말기의 충전 제어 과정을 도시한 순서도.

Claims

태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양 전지를 구비하는 휴대 단말기에 있어서,

온도 변화에 따라 저항 값이 변화하는 써미스터;

상기 휴대 단말기 전원의 ON/OFF 상태에 관계 없이 상기 온도 변화에 따른 상기 써미스터의 저항 값 변화에 상응하여 기 설정된 기준 온도 미만에서 제1신호를 출력하고, 상기 기 설정된 기준 온도 이상에서 제2신호를 출력하는 비교기;

상기 비교기로부터 상기 제1신호가 입력되는 경우 활성화되어 상기 태양전지로부터 상기 전기 에너지를 입력받아 배터리를 충전하고, 상기 제2신호가 입력되는 경우 비활성화되어 상기 배터리의 충전을 차단하는 충전부를 포함하고,

상기 비교기와 상기 배터리 사이에 위치하며, 상기 배터리 전원을 입력받아 일정한 전압을 출력하는 정전압부를 더 포함하고,

상기 정전압부와 일측이 연결되는 제1저항, 상기 제1저항의 타측 및 상기 비교기의 비반전 입력 단자와 일측이 연결되고 그라운드와 타측이 연결되는 제2저항 및 상기 정전압부와 일측이 연결되는 제3저항을 더 포함하되,

상기 써미스터는

상기 제3저항의 타측 및 상기 비교기의 반전 입력 단자와 일측이 연결되고 그라운드와 타측이 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 구비하는 휴대 단말기의 충전 제어 장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 제1신호는 로우(Low) 신호이고, 상기 제2신호는 하이(High) 신호인 것을 특징으로 하는 태양전지를 구비하는 휴대 단말기의 충전 제어 장치.
제3항에 있어서,

상기 비교기의 출력 단자와 상기 충전부의 활성화 여부를 제어하는 인에이블 단자 사이에 접속되어 상기 충전부의 플로팅(Floating) 상태를 방지하는 풀 다운 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지를 구비하는 휴대 단말기의 충전 제어 장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 써미스터는

온도 상승 시 저항값이 감소하는 부특성 온도 계수(Negative Temperature Coefficient : NTC) 특성을 가지는 써미스터인 것을 특징으로 하는 태양전지를 구비하는 휴대 단말기의 충전 제어 장치.
제1항에 있어서,

상기 배터리의 충전이 차단 되었음을 알리는 알람부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지를 구비하는 휴대 단말기의 충전 제어 장치.
제7항에 있어서,

상기 알람부는

발광 다이오드 인 것을 특징으로 하되,

상기 발광 다이오드는 일 측이 상기 비교기의 출력 단자와 연결되고, 타측은 접지되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 구비하는 휴대 단말기의 충전 제어 장치.
태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양전지를 구비하는 휴대 단말기에 있어서,

온도 변화에 따라 저항 값이 변화하는 써미스터;

상기 휴대 단말기 전원의 ON/OFF 상태에 관계 없이 상기 써미스터의 온도에 따른 저항 값 변화에 상응하여 기 설정된 기준 온도 미만에서 제1신호를 출력하고, 상기 기 설정된 기준 온도 이상에서 제2신호를 출력하는 비교기;

활성화되는 경우 배터리를 충전하고, 비활성화되는 경우 배터리의 충전을 차단하는 충전부; 및

상기 제2신호 입력 시 활성화 되어 상기 태양전지를 통한 배터리의 충전 기능을 차단하기 위해 상기 충전부가 비활성화되도록 제어하는 제어부; 를 포함하고,

상기 비교기와 상기 배터리 사이에 위치하며, 상기 배터리 전원을 입력받아 일정한 전압을 출력하는 정전압부를 더 포함하고,

상기 정전압부와 일측이 연결되는 제1저항, 상기 제1저항의 타측 및 상기 비교기의 비반전 입력 단자와 일측이 연결되고 그라운드와 타측이 연결되는 제2저항 및 상기 정전압부와 일측이 연결되는 제3저항을 더 포함하되,

상기 써미스터는

상기 제3저항의 타측 및 상기 비교기의 반전 입력 단자와 일측이 연결되고 그라운드와 타측이 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지를 구비하는 휴대 단말기의 충전 제어 장치.
제9항에 있어서,

상기 배터리와 상기 비교기 사이에 위치하며, 상기 배터리 전원을 입력받아 일정한 전압을 출력하는 정전압부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지를 구비하는 휴대 단말기의 충전 제어 장치.
제9항에 있어서,

상기 제어부의 제어 하에 상기 배터리의 충전이 차단 되었음을 알리는 기 저장된 알람음을 발생하는 오디오 처리부; 및

상기 제어부의 제어 하에 상기 배터리의 충전이 차단 되었음을 알리는 기 저장된 메시지 및 이미지 중 적어도 하나를 출력하는 표시부 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지를 구비하는 휴대 단말기의 충전 제어 장치.
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