KR101722985B1 - 어댑터가 내장되어 있고 충전 편의성이 향상된 디바이스 - Google Patents

어댑터가 내장되어 있고 충전 편의성이 향상된 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 충방전이 가능한 전지팩과 상기 전지팩 또는 외부전원의 전력으로 작동하는 전자기기 본체를 포함하는 모바일 디바이스에, 전기적으로 연결될 수 있는 디바이스로서, 상기 디바이스는, 외부전원과 전자기기 본체 사이에 전기적으로 연결되어 외부전원의 전압 및 전류를 전자기기 본체에 연결된 전지팩의 충전 또는 전자기기 본체의 사용에 적합한 전압 및 전류로 변환하는 어댑터를 포함하고 있고; 상기 디바이스는 어댑터를 통해 외부전원에 의해 충전되어 전자기기 본체에 전력을 공급할 수 있는 보조 전력장치를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디바이스를 제공한다.

Description

어댑터가 내장되어 있고 충전 편의성이 향상된 디바이스 {Device Having Improved Charging Convenience and Employed with Adaptor}
본 발명은 어댑터가 내장되어 있고 충전 편의성이 향상된 디바이스에 관한 것이다.
휴대용 단말기는 휴대가 가능하면서 음성 및 영상 통화를 수행할 수 있는 기능, 정보를 입/출력할 수 있는 기능 및 데이터를 저장할 수 있는 기능 등을 하나 이상 갖춘 휴대용 전자기기이다. 이러한 전자기기는 그 기능이 다양화됨에 따라, 사진이나 동영상의 촬영, 음악 파일이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신, 무선 인터넷등과 같은 복잡한 기능들을 갖추게 되었으며, 종합적인 멀티미디어 기기(multimedia player) 형태로 구현되고 있다. 이러한 멀티미디어 기기의 형태로 구현된 전자기기는, 복잡한 기능을 구현하기 위해 하드웨어나 소프트웨어적 측면에서 새로운 시도들이 다양하게 적용되고 있다.
이러한 멀티미디어 전자기기를 장시간 휴대하기 위해서는 고용량의 전지팩이 필수적이고, 전지팩은 충방전이 가능하여 반복적인 사용이 가능해야 한다. 특히, 전자기기 중, 노트북 컴퓨터는 복합적인 데이터 처리와 다중 작업이 보편화 되면서 전력 소비가 많은 바, 사용자가 노트북의 전지팩을 충전을 진행하는 동시에 노트북을 사용하는 방법이 보편적으로 이용되고 있다.
즉, 종래에는 충전용 전원을 공급하기 위한 삽입식 단자가 연결된 충전기와 보조 배터리를 내장하여 휴대 단말기가 접속되지 않은 상태에서 충전용 전원으로 충전시키며 데이터 통신용 잭을 이용하여 휴대 단말기가 연결되면 상기 보조 배터리 전원 또는 충전용 전원으로 휴대 단말기 배터리를 충전시키는 충전 거치대를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말용 충전 장치(KR2005-0054765)에 관한 기술이 이용되고 있다.
따라서, 전력 소비가 많은 전자기기가 외부에서 사용될 때, 사용자는 충전용 어댑터를 구비하여 전자기기의 전지팩이 방전되면, 어댑터로 외부전원과 전자기기를 연결하여 전지팩을 충전해야 한다.
그러나, 외부전원이 없는 환경에서는 어댑터를 통해 전지팩을 충전할 수 없으므로, 전자기기의 장시간 사용이 불가능하다. 또한, 여분의 전지팩을 구비한 경우라도, 전지팩의 교체를 위해서, 사용자는 사용하던 전자기기를 종료시켜야 하므로, 전자기기에서 실행 중인 프로그램의 종료가 불가피하다.
따라서, 외부에서 전자기기를 장시간 사용할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은, 외부전원이 없는 환경에서도, 보조 전력장치를 통해, 전자기기의 사용 또는 충전을 가능하게 하는 디바이스를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디바이스는 충방전이 가능한 전지팩과 상기 전지팩 또는 외부전원의 전력으로 작동하는 전자기기 본체를 포함하는 모바일 디바이스에, 전기적으로 연결될 수 있는 디바이스로서,
상기 디바이스는, 외부전원과 전자기기 본체 사이에 전기적으로 연결되어 외부전원의 전압 및 전류를 전자기기 본체에 연결된 전지팩의 충전 또는 전자기기 본체의 사용에 적합한 전압 및 전류로 변환하는 어댑터를 포함하고 있고;
상기 디바이스는 어댑터를 통해 외부전원에 의해 충전되어 전자기기 본체에 전력을 공급할 수 있는 보조 전력장치를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 따른 디바이스는, 외부전원이 있는 환경에서 어댑터를 통해 전자기기와 외부전원을 연결하여, 전지팩을 충전할 수 있고, 외부전원이 없는 환경에서도 보조 전력장치를 통해 전자기기에 전력을 공급할 수 있는 바, 전자기기의 장시간 사용이 가능한 이점을 제공한다.
또한, 디바이스가 전자기기와 연결되어 있다면, 전자기기는 디바이스의 보조 전력장치로부터 전력을 공급받으며, 그에 따라, 사용자는 전자기기를 종료시키지 않고, 전지팩을 교체 할 수 있으며, 사용자가 사용 중이던 프로그램의 종료 없이 연속하여 작업할 수 있는 장점을 가진다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 어댑터는 보조 전력장치의 충전 및 전력 공급을 제어하는 연결회로부를 더 포함할 수 있다.
이러한 연결회로부는 어댑터가 외부전원과 전기적으로 연결되어 있는 경우에 보조 전력장치를 충전시키고, 보조 전력장치가 완전히 충전될 경우에 보조 전력장치의 충전을 중단시키는 제 1 회로를 포함할 수 있다.
즉, 제 1 회로는 보조 전력장치의 충전을 제어하는 회로이며, 어댑터가 외부전원과 연결되어 있는 조건에서만 작동한다.
또한, 상기 연결회로부는 어댑터가 오직 전자기기 본체와 연결되어 있는 경우에, 보조 전력장치로부터 전자기기 본체에 전력을 공급하는 제 2 회로를 포함할 수 있다.
제 2 회로는 제 1 회로와는 독립적인 회로이며, 어댑터가 오직 전자기기 본제에만 연결되어 있는 조건에서만 작동한다. 또한, 상기 제 2 회로는 전자기기 본체에 전지팩이 장착되어 있는 경우에, 보조 전력장치로부터 전자기기 본체에 장착된 전지팩으로 전력을 공급시켜 전지팩을 충전하는 기능을 수행한다.
상기 제 2 회로는 보조 전력장치의 전압에서 전자기기 본체의 가용 전압 또는 전지팩의 충전 전압으로 승압(昇壓) 변환하는 부스트 컨버터(boost converter)를 포함할 수 있다.
이러한 부스트 컨버터는 외부전원으로부터의 입력 전압보다 높은 출력 전압으로 직류 전류를 직류 전류로 변환한다. 즉, 상기 부스트 컨버터는 승압된 전압으로 상기 보조 전력장치의 직류 전류를 전자기기 본체에 직류 전류로 공급한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 연결회로부는 제 1 회로부 및 제 2 회로부를 제어하는 제 3 회로부를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제 3 회로는 어댑터가 외부전원에만 연결되어 있는 경우에, 제 1 회로를 활성화시키고, 제 1 회로는 외부전원으로부터 보조 전력장치의 충전을 수행한다.
또한, 상기 제 3 회로는 어댑터가 전자기기 본체에만 연결되어 있는 경우에, 제 2 회로를 활성화시키고, 제 2 회로는 보조 전력장치의 전력을 전자기기 본제로 공급한다. 이 때, 전자기기 본체에 전지팩이 장착되어 있고, 전지팩이 완전히 충전된 상태가 아니라면, 제 2 회로는 전지팩을 충전시킨다.
한편, 어댑터가 전자기기 본체 및 외부전원과 동시에 연결되어 있는 경우에, 제 3 회로는, 제 1 회로를 활성화하고 제 2 회로는 불활성화 시킨다.
따라서, 제 3 회로는, 전자기기 본체 및 외부전원 사이에서 어댑터가 연결된 경우, 제 1 회로를 활성화시켜, 외부전원으로 보조 전력장치는 충전시키는 동시에, 제 2 회로를 불활성화 시켜, 보조 전력장치의 전력이 전자기기 본체로 공급되는 차단한다.
이 때, 상기 제 3 회로는 외부전원에서 전자기기 본체로 직접 전력을 공급할 수 있다.
구체적으로, 제 3 회로는 외부전원의 교류 전류를 전자기기 본체 사용가능 전류인 직류 전류로 변환하는 인버터를 포함하며, 상기 인버터는 제 2 회로가 불활성화 되는 경우에 외부전원으로부터 전자기기 본체로 전력을 공급할 수 있다.
즉, 제 3 회로는 전자기기 본체 및 외부전원 사이에서 어댑터가 연결된 경우, 보조 전력장치와 외부전원이 동시에 전자기기에 전력을 공급하는 것을 방지하고, 외부전원의 교류전류를 전자기기 본체의 가용 전류로 변환하는 인버터를 통해 외부전원으로부터 전자기기 본체로 전력을 공급할 수 있다.
상기 제 1 회로, 제 2 회로 및 제 3 회로는, 그것들로부터 발생하는 전파 노이즈(noise)에 의해 유발되는 오작동을 방지하기 위해, 각각 EMC(electromagnetic compatibility) 보호 차폐물로 폐쇄되어 있는 구조일 수 있다.
이러한 보호 차폐물은 예를 들어, 구리 또는 알루미늄으로 이루어진 금속 케이스, 도전성 플라스틱 케이스 또는 전기 절연성의 플라스틱 케이스 표면에, 도전성 도료가 도포된 구조일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지팩에 내장된 전지셀 및/또는 보조 전력장치는 리튬-이온 이차전지, 또는 리튬 이온 폴리머 이차전지, 또는 리튬 폴리머 이차전지일 수 있다.
이러한 리튬 기반 이차전지는 높은 출력 용량을 제공할 수 있고, 소형 경박화가 가능하다는 장점을 가진다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전자기기 본체는 휴대폰 본체 또는 웨어러블 전자기기 본체와 같은 소형 모바일 기기일 수 있으나 이것들로 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상기 웨어러블 전자기기 본체는 스마트 시계 본체 또는 스마트 안경 본체일 수 있다.
일반적으로, 웨어러블 전자기기는 신체에 착용하기 위해, 소형화 및 저 중량화된 전자기기로서, 상대적으로 용량이 적은 소형 전지팩을 포함하므로, 야외에서 주로 사용될 경우, 전지팩의 낮은 용량으로 인한 사용의 연속성이 제한될 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 디바이스를 구비한 상태라면, 외부전원이 없는 환경에서도, 어댑터를 웨어러블 전자기기에 연결하여, 보조 전력장치를 통해 전자기기 본체에 장착된 전지팩을 충전하거나, 보조 전력장치의 전력으로 웨어러블 전자기기를 작동시킬 수 있으므로, 실행중인 데이터 처리 또는 다중 작업들을 연속적으로 사용할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전자기기 본체는 또한, 테블릿 컴퓨터 본체 또는 노트북 본체일 수 있다.
휴대성이 높은 테블릿 컴퓨터 및 노트북 본체는 노트북 컴퓨터는 복합적인 데이터 처리와 다중 작업이 보편화 되면서 전력 소비가 많은 바, 외부에서 테블릿 컴퓨터 또는 노트북을 사용할 경우, 전지팩의 방전으로 인한 사용의 연속성이 크게 제한될 수 있다.
그러나, 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 디바이스를 구비한 상태라면 외부전원이 없는 환경에서도, 어댑터를 테블릿 컴퓨터 또는 노트북에 연결하여, 보조 전력장치를 통해 전자기기 본체에 장착된 전지팩을 충전하거나, 보조 전력장치의 전력으로 이들을 작동시킬 수 있으므로, 실행중인 데이터 처리 또는 다중 작업들을 연속적으로 사용할 수 있다.
상기와 같은 디바이스들의 구조는 당 업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 디바이스는, 외부전원이 있는 환경에서 어댑터를 통해 전자기기와 외부전원을 연결하여, 전지팩을 충전할 수 있고, 외부전원이 없는 환경에서도 보조 전력장치를 통해 전자기기에 전력을 공급할 수 있는 바, 전자기기의 장시간 사용이 가능한 이점을 제공한다.
또한, 디바이스가 전자기기와 연결되어 있다면, 전자기기는 디바이스의 보조 전력장치로부터 전력을 공급받으며, 그에 따라, 사용자는 전자기기를 종료시키지 않고, 전지팩을 교체 할 수 있으며, 사용자가 사용 중이던 프로그램의 종료 없이 연속하여 작업할 수 있는 장점을 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 디바이스가 외부전원에 연결되어 있는 상태를 나타낸 모식도이다;
도 2는 본 발명에 따른 디바이스가 전자기기 본체에 연결되어 있는 상태를 나타낸 모식도이다;
도 3은 본 발명에 따른 디바이스가 외부전원 및 전자기기 본체와 동시에 연결되어 있는 상태를 나타낸 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명에 따른 디바이스가 외부전원에 연결되어 있는 상태가 모식적으로 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명에 따른 디바이스가 전자기기 본체에 연결되어 있는 상태가 모식적으로 도시되어 있다.
먼저, 도 1을 참조하면, 디바이스는 어댑터(110) 및 보조 전력장치(120)를 포함한다. 어댑터(110)는 제 1 회로(111), 제 2 회로(112) 및 제 3 회로(113)를 포함하며, 보조 전력장치(120)는 어댑터(110)의 제 1 회로(111) 및 제 2 회로(112)와 전기적으로 연결되어 있다.
제 3 회로(113)는 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 인버터를 포함하며, 제 1 회로(111) 및 제 2 회로(112)의 활성화 또는 불활성화 신호를 제 1 회로(111) 및 제 2 회로(112)에 전송하도록 제 1 회로(111) 및 제 2 회로(112)와 전기적으로 연결되어 있다.
제 3 회로(113)는 어댑터가 외부전원(130)과 케이블(140)에 의해 연결되면, 제 3 회로(113)는 인버터와 외부전원(130)을 서로 전기적으로 연결시키며, 인버터는 외부전원(130)의 교류전류를 직류전류로 변환한다. 그 후, 제 3 회로(113)는 제 1 회로(111)를 활성화 시키고, 인버터로부터 변환된 전류를 제 1 회로(111)에 공급한다. 제 1 회로(111)는 공급받은 전력으로 보조 전력 장치를 충전시킨다. 이 때, 제 3 회로(113)는 어댑터가 전자기기 본체(150)와 연결되어 있지 않다면, 제 2 회로(112)를 불활성화 시켜, 보조 전력장치(120)의 전력이 제 2 회로(112)의 부스트 컨버터에 공급되는 것을 방지한다.
이와는 다르게, 도 2에서와 같이, 어댑터(110)가 외부전원(130)을 제외한 전자기기 본체(150)에 연결되면, 제 3 회로(113)는 제 2 회로(112)를 활성화 시키고, 제 2 회로(112)는 보조 전력장치(120)의 전력을 공급받아 부스트 컨버터를 활성화 시킨다.
그 후, 제 2 회로(112)에 포함되어 있는 부스트 컨버터는 보조 전력장치(120)로부터 공급되는 전류의 전압을, 전자기기 본체(150)의 가용 전압으로 승압(昇壓)하여 직류 전류로 전자기기 본체(150)에 공급한다.
따라서, 전자기기 본체(150)는 외부전원(130)이 없는 환경에서도, 디바이스만을 연결하면, 보조 전력장치(120)를 통해 전력을 공급받아 사용할 수 있고, 필요 시, 전자기기 본체(150)에 장착되어있는 전지팩(151)을 충전할 수 있다.
여기서 제 1 회로(111)는 외부전원(130)으로부터 제 3 회로(113)로의 전력 공급이 전혀 없으므로, 작동하지 않는다.
한편, 도 3에는 본 발명에 따른 디바이스가 외부전원 및 전자기기 본체와 동시에 연결되어 있는 상태가 모식적으로 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 제 3 회로(113)는 어댑터가 전자기기 본체(150) 및 외부전원(130)과 케이블들(140, 140’)에 의해 동시에 연결되면, 제 3 회로(113)와 외부전원(130)이 서로 전기적으로 연결되며, 제 3 회로(113)는 인버터를 통해 교류전류를 직류전류로 변환시킨다. 또한 인버터는 전자기기 본체(150)의 가용 전압으로 변압한다. 그 후, 인버터는 변환된 전류를 전자기기 본체(150)에 공급한다.
또한, 제 3 회로(113)는 제 1 회로(111)를 활성화 시키고, 인버터로부터 변환된 전류를 제 1 회로(111)에 공급하고, 제 1 회로(111)는 보조 전력 장치(120)를 충전시킨다. 이 때, 제 3 회로(113)는 어댑터(110)가 전자기기 본체(150)와 연결되어 있지 않다면, 제 2 회로(112)를 불활성화 시켜, 제 2 회로(112)가 외부전원(130) 및 보조 전력장치(120)로부터 전력을 공급받아 부스트 컨버터가 작동 하는 것을 방지하며, 그에 따라, 전자기기 본체(150) 또는 전자기기 본체(150)에 장착된 전지팩(151)이 보조 전력장치(120)로부터 전력을 공급받는 것을 방지한다.
도 1 내지 도 3에서 설명한 바와 같이, 제 3 회로(113)는 어댑터의 연결 상태에 따라서, 제 2 회로(112)를 활성 또는 불활성화 시킬 수 있으며, 외부전원(130)과 보조 전력장치(120)가 동시에 전자기기 본체(150)에 전력을 공급하는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 제 2 회로(112)의 활성 또는 불활성의 조건은 제 3 회로(113)가 외부전원(130)에 연결되어 인버터가 작동하는 경우, 제 2 회로(112)를 불활성화 시키며, 제 3 회로(113)가 외부전원(130)에 연결되지 않아 인버터가 작동하지 않는 경우에는 제 2 회로(112)를 활성화 시켜, 보조 전력장치(120)가 전자기기 본체(150)에 전력을 공급한다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (17)

  1. 충방전이 가능한 전지팩과 상기 전지팩 또는 외부전원의 전력으로 작동하는 전자기기 본체를 포함하는 모바일 디바이스에, 전기적으로 연결될 수 있는 디바이스로서,
    상기 디바이스는, 외부전원과 전자기기 본체 사이에 전기적으로 연결되어 외부전원의 전압 및 전류를 전자기기 본체에 연결된 전지팩의 충전 또는 전자기기 본체의 사용에 적합한 전압 및 전류로 변환하는 어댑터를 포함하고 있고;
    상기 디바이스는 어댑터를 통해 외부전원에 의해 충전되어 전자기기 본체에 전력을 공급할 수 있는 보조 전력장치를 포함하고
    상기 어댑터는 보조 전력장치의 충전 및 전력 공급을 제어하는 연결회로부를 더 포함하며,
    상기 연결회로부는 제 1 회로, 제 2 회로 및 제 1 회로부와 제 2 회로부를 제어하는 제 3 회로를 더 포함하며,
    상기 제 3 회로는, 어댑터가 외부전원에만 연결되어 있는 경우에, 제 1 회로를 활성화시키고, 어댑터가 전자기기 본체에만 연결되어 있는 경우에, 제 2 회로를 활성화시키며, 어댑터가 전자기기 본체 및 외부전원과 동시에 연결되어 있는 경우에, 제 1 회로를 활성화하고 제 2 회로는 불활성화 시키는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 연결회로부는, 어댑터가 외부전원과 전기적으로 연결되어 있는 경우에 보조 전력장치를 충전시키고, 보조 전력장치가 완전히 충전될 경우에 보조 전력장치의 충전을 중단시키는 제 1 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 연결회로부는, 어댑터가 오직 전자기기 본체와 연결되어 있는 경우에, 보조 전력장치로부터 전자기기 본체에 전력을 공급하는 제 2 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 회로는, 전자기기 본체에 전지팩이 장착되어 있는 경우에, 보조 전력장치로부터 전자기기 본체에 장착된 전지팩으로 전력을 공급시켜 전지팩을 충전시키는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 회로는 보조 전력장치의 전압에서 전자기기 본체의 가용 전압 또는 전지팩의 충전 전압으로 승압(昇壓) 변환하는 부스트 컨버터(boost converter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 부스트 컨버터는 보조 전력장치의 직류 전류를 전자기기 본체에 직류 전류로 공급하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 회로는 외부전원의 교류 전류를 전자기기 본체 사용가능 전류인 직류 전류로 변환하는 인버터를 포함하며, 상기 인버터는 제 2 회로가 불활성화 되는 경우에 외부전원으로부터 전자기기 본체로 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 회로, 제 2 회로 및 제 3 회로는 각각 EMC(electromagnetic compatibility) 보호 차폐물로 폐쇄되어 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 전지팩에 내장된 전지셀 및/또는 보조 전력장치는 리튬-이온 이차전지, 또는 리튬 이온 폴리머 이차전지, 또는 리튬 폴리머 이차전지인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 전자기기 본체는 휴대폰 본체 또는 웨어러블 전자기기 본체 본체인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 웨어러블 전자기기 본체는 스마트 시계 본체 또는 스마트 안경 본체인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 전자기기 본체는 테블릿 컴퓨터 본체 또는 노트북 본체인 것을 특징으로 하는 디바이스.
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