KR19980015228U

KR19980015228U - 배터리의 충/방전 제어장치

Info

Publication number: KR19980015228U
Application number: KR2019960028443U
Authority: KR
Inventors: 조재홍
Original assignee: 김광호; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 1998-06-25

Abstract

배터리의 충전과 방전 상태를 감지하여 해당 제어 신호를 출력하는 제어수단과; 배터리가 과충전 상태인지 과방전 상태인지를 감지하여 충전/방전 상태를 제어하는 보호수단과; 상기 보호수단과 제어수단의 제어에 의해 동작 상태가 변화하여 배터리를 충전하는 충전수단과; 상기 충전수단에 의해 충전이 완료된 배터리로부터 전원을 공급받아 동작하는 메인 시스템을 포함하여 이루어지는 배터리의 충/방전 제어장치는 충/방전 상태를 제어하여 배터리가 과다 충전 또는 과다 방전의 상태가 되는 것을 방지할 수 있어 배터리의 수명을 연장할 수 있고 안정된 상태에서 배터리의 충전이 가능하다.

Description

배터리의 충/방전 제어장치

이 고안은 배터리의 충/방전 제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휴대용 컴퓨터에서 사용되는 배터리가 과다 방전 및 과다 충전으로 인해 손상되는 것을 최소화하여 배터리의 수명을 연장할 수 있는 배터리의 충/방전 제어장치에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 종래의 충전 제어장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.

마이컴(1)의 제어신호에 의해 충전부(2)는 턴온되어 배터리(4)를 충전하기 시작한다.

상기 마이컴(1)은 메인 시스템(3)을 통해 배터리(4)의 충전상태를 감지하여 충전이 완료되면 상기 충전부(2)를 오프시켜 배터리(4)의 충전 동작을 종료한다.

충전이 완료된 배터리(4)는 도시되지 않은 전원 스위치가 온됨과 동시에 메인 시스템(3)에 전원을 공급한다.

상기 메인 시스템(3)은 배터리로부터 전원을 공급받아 동작한다.

그러나, 종래의 충전 제어장치는 방전시 도시되지 않은 전원 스위치가 오프 상태가 되어도 메인 시스템이 배터리와 직접 연결되어 있어 미세 전류를 지속적으로 방전하여 과다 방전 상태가 되고, 충전이 완료된 상태의 배터리가 장착되어도 상기 마이컴이 배터리의 상태를 인식할 수 있도록 하기 위해 일정 시간동안 충전을 하므로 배터리가 과다 충전 상태가 되는 문제점이 있다.

그러므로, 이 고안의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 배터리의 충전 상한 전압과 방전 하한 전압을 미리 설정하고, 설정 전압의 이상인지 이하인지 감지하여 충/방전 상태를 제어하여 배터리가 과다 충전이나 과다 방전의 상태가 되는 것을 방지할 수 있는 배터리의 충/방전 제어장치를 제공하기 위한 것이다.

도1은 이 고안의 실시예에 따른 배터리의 충/방전 제어장치의 블록 구성도.

도2는 이 고안의 실시예에 따른 배터리의 충/방전 제어장치의 상세 회로도.

도3은 종래의 충전 제어장치의 블록 구성도이다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 고안의 구성은,

배터리의 충전과 방전 상태를 감지하여 해당 제어 신호를 출력하는 제어수단과;

배터리가 과다 충전 상태인지 과다 방전 상태인지를 감지하여 충/방전 상태를 제어하는 보호수단과;

상기 보호수단과 제어수단의 제어에 의해 동작 상태가 변화하여 배터리를 충전하는 충전수단과;

상기 충전수단에 의해 충전이 완료된 배터리로부터 전원을 공급받아 동작하는 메인 시스템으로 이루어진다.

이하, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하기로 한다.

도1은 이 고안의 실시예에 따른 배터리의 충/방전 제어장치의 블록 구성도이고,

도2는 이 고안의 실시예에 따른 배터리의 충/방전 제어장치의 상세 회로도이다.

도1에 도시된 바와 같이, 이 고안의 실시예에 따른 배터리의 충/방전 제어장치의 구성은,

배터리(4)의 충전과 방전 상태를 감지하여 해당 제어신호를 출력하는 마이컴(1)과;

배터리(4)가 과다 충전 상태인지 과다 방전 상태인지를 감지하여 충/방전 상태를 제어하는 보호부(5)와;

상기 마이컴(1)과 보호부(5)의 제어에 의해 동작 상태가 변화하여 배터리(4)를 충전하는 충전부(2)와;

상기 충전부(2)에 의해 충전이 완료된 배터리(4)로부터 전원을 공급받아 동작하는 메인 시스템(3)으로 이루어진다.

상기 보호부(5)는 도2에 도시된 바와 같이, 배터리(4)의 과다 방전을 방지하기 위한 과방전 방지부(51)와;

배터리의 과다 충전을 방지하기 위한 과충전 방지부(52)로 이루어진다.

상기 과방전 방지부(51)는 배터리(4)에 일측단이 연결된 제1저항(R511)과;

상기 제1저항(R511)의 타측단에 일측단이 연결되고 타측단이 접지된 제2저항(R512)과;

상기 배터리(4)에 일측단이 연결된 제3저항(R513)과;

상기 제3저항(R513)의 타측단에 일측단이 연결되고 타측단이 접지된 제4저항(R514)과;

상기 제1, 제2저항(R511, R512)의 접속점에 비반전입력단자(+)가 연결되고 상기 제3, 제4저항(R513, R514)의 접속점에 반전입력단자(-)가 연결된 제1비교기(OP515)와;

상기 제1비교기(OP515)의 출력단자에 게이트 단자가 연결되고 상기 배터리(4)에 드레인 단자가 연결되고 소스 단자가 접지된 제1전계효과 트랜지스터(FET516)와;

상기 제1비교기(OP515)의 출력단자에 애노드 단자가 연결되고 캐소드 단자가 상기 충전부(2)에 연결된 제1디이오드(D517)와;

상기 제1전계효과 트랜지스터(FET516)의 드레인 단자에 게이트 단자가 연결되고 상기 배터리(4)에 드레인 단자가 연결되고 상기 메인 시스템(3)에 소스 단자가 연결된 제2전계효과 트랜지스터(FET518)로 이루어진다.

상기 과충전 방지부(52)는 상기 배터리(4)에 일측단이 연결된 제5저항(R521)과;

상기 제5저항(R521)의 타측단에 일측단이 연결되고 타측단이 접지된 제6저항(R522)과;

상기 제1, 제2저항(R511, R512)의 접속점에 비반전 입력단자(+)가 연결되고 상기 제5, 제6저항(R521, R522)의 접속점에 반전입력단자(-)가 연결된 제2비교기(OP523)와;

상기 제2비교기(OP523)의 출력단자에 게이트 단자가 연결되고 상기 배터리(4)에 드레인 단자가 연결되고 소스 단자가 접지된 제3전계효과 트랜지스터(FET524)와;

상기 제2비교기(OP523)의 출력단자에 애노드 단자가 연결된 제2다이오드(D525)와;

상기 제3전계효과 트랜지스터(FET524)의 드레인 단자에 게이트 단자가 연결되고 상기 배터리(4)에 드레인 단자가 연결되고 상기 충전부(2)에 소스 단자가 연결된 제4전계효과 트랜지스터(FET526)와;

상기 제2다이오드(D525)의 캐소드 단자에 게이트 단자가 연결되고 상기 충전부(2)에 드레인 단자가 연결되고 소스 단자가 접지된 제5전계효과 트랜지스터(FET527)로 이루어진다.

상기한 구성에 의한, 이 고안의 실시예에 따른 배터리의 충/방전 제어장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

상기 마이컴(1)에서 배터리(4)를 충전하고자 하이상태의 신호를 상기 충전부(2)의 충전 인에이블단자(EN)로 출력하면 상기 충전부(2)는 온 상태의 상기 제4전계효과 트랜지스터(FET526)를 통해 배터리(4)를 충전하기 시작한다.

상기 마이컴(1)은 배터리(4)의 충전상태를 감지하여 충전이 완료되면 상기 충전부(2)의 충전 인에이블단자(EN)로 로우상태의 신호를 출력하여 배터리(4)의 충전 동작을 종료한다.

이때, 충전이 완료된 상기 배터리(4)는 온 상태의 제2전계효과 트랜지스터(FET518)를 통해 메인 시스템(3)에 전원을 공급하고, 상기 메인 시스템(3)은 배터리(4)로부터 전원을 공급받아 동작한다.

상기와 같은 과정을 통해 상기 메인 시스템에 전원을 공급하는 배터리의 과다 방전을 방지하기 위한 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.

배터리(4)의 전압이 미리 설정된 방전 하한 전압 이하로 방전되면 상기 과방전 방지부(51)의 제1비교기(OP515)는 제1, 제2저항(R511, R512)에 의해 분압되어 비반전 입력단자(+)로 입력되는 기준전압과 제3, 제4저항(R513, R514)에 의해 분압되어 반전 입력단자(-)로 입력되는 전압을 비교한다.

비교 결과 반전 입력단자(-)로 입력되는 전압이 비반전 입력단자(+)로 입력되는 기준전압 보다 적으면 상기 제1비교기(OP515)는 하이상태의 신호를 출력한다.

상기 제1비교기(OP515)에서 출력되는 하이상태의 신호는 상기 제1전계효과 트랜지스터(FET516)를 턴온시킨다.

턴온된 상기 제1전계효과 트랜지스터(FET516)는 로우상태의 신호를 출력한다.

상기 제1전계효과 트랜지스터(FET516)에서 출력되는 로우상태의 신호는 상기 제2전계효과 트랜지스터(FET518)를 오프시킨다.

상기 제2전계효과 트랜지스터(FET518)가 오프되면 배터리(4)와 상기 메인 시스템(3) 사이는 차단 상태가 되므로 배터리(4)는 방전을 중단하여 과다 방전을 방지한다.

동시에, 상기 제1비교기(OP515)에서 출력되는 하이상태의 신호는 상기 제1다이오드(D517)를 턴온시킨다.

상기 제1다이오드(D517)가 턴온되면 하이상태의 신호가 상기 충전부(2)의 충전 인에이블단자(EN)로 입력되어 상기 충전부(2)를 인에이블시킨다.

인에이블된 상기 충전부(2)는 배터리(4)를 충전하기 시작한다.

다음으로, 상기 충전부(2)가 배터리(4)를 과다 충전하는 것을 방지하기 위한 동작에 대하여 설명한다.

배터리(4)의 전압이 미리 설정된 충전 상한 전압 이상으로 충전되면 상기 과충전 방지부(52)의 제2비교기(OP523)는 제1, 제2저항(R511, R512)에 의해 분압되어 비반전 입력단자(+)로 입력되는 기준전압과 제5, 제6저항(R521, R522)에 의해 분압되어 반전 입력단자(-)로 입력되는 전압을 비교한다.

비교 결과 반전 입력단자(-)로 입력되는 전압이 비반전 입력단자(+)로 입력되는 전압 보다 적으면 상기 제2비교기(OP523)는 하이상태의 신호를 출력한다.

상기 제2비교기(OP523)에서 출력되는 하이상태의 신호는 상기 제3전계효과 트랜지스터(FET524)를 턴온시킨다.

턴온된 상기 제3전계효과 트랜지스터(FET524)는 로우상태의 신호를 출력한다.

상기 제3전계효과 트랜지스터(FET524)에서 출력되는 로우상태의 신호는 상기 제4전계효과 트랜지스터(FET526)를 오프시킨다.

상기 제4전계효과 트랜지스터(FET526)가 오프되면 배터리(4)와 상기 충전부(2) 사이는 차단 상태가 되므로 배터리(4)를 충전할 수 없는 상태가 된다.

동시에 상기 제2비교기(OP523)에서 출력되는 하이상태의 신호는 상기 제2다이오드(D525)를 턴온시킨다.

상기 제2다이오드(D525)가 턴온되면 하이상태의 신호가 출력되어 상기 제5전계효과 트랜지스터(FET527)를 턴온시킨다.

상기 제5전계효과 트랜지스터(FET527)가 턴온되면 상기 충전부(2)의 충전 인에이블단자(EN)로 로우상태의 신호가 입력되어 상기 충전부(2)를 디스에이블 상태로 만든다.

디스에이블된 상기 충전부는 배터리의 충전 동작을 중단하여 배터리가 과다 충전되는 것을 방지한다.

충/방전 상태를 제어하여 배터리가 과다 충전 또는 과다 방전의 상태가 되는 것을 방지할 수 있어 배터리의 수명을 연장할 수 있고 안정된 상태에서 배터리의 충전이 가능하다.

Claims

배터리의 충전과 방전 상태를 감지하여 해당 제어 신호를 출력하는 제어수단과;

배터리가 과충전 상태인지 과방전 상태인지를 감지하여 충전/방전 상태를 제어하는 보호수단과;

상기 보호수단과 제어수단의 제어에 의해 동작 상태가 변화하여 배터리를 충전하는 충전수단과;

상기 충전수단에 의해 충전이 완료된 배터리로부터 전원을 공급받아 동작하는 메인 시스템을 포함하여 이루어지는 배터리의 충/방전 제어장치.
청구항 1에 있어서, 상기 보호수단은,

배터리의 과다 방전을 방지하기 위한 과방전 방지부(51)와;

배터리의 과다 충전을 방지하기 위한 과충전 방지부(52)를 포함하여 이루어지는 배터리의 충/방전 제어장치.
청구항 2에 있어서, 상기 과방전 방지부(51)는,

배터리(4)의 전압을 분압하여 기준전압을 생성하는 제1전압분압쌍(R511, R512)과;

배터리의 과다 방전을 방지하기 위해 배터리의 전압을 분압하는 제2전압분압쌍(R513, R514)과;

상기 제1전압분압쌍(R511, R512)의 접속점에 비반전입력단자(+)가 연결되고 상기 제2전압분압쌍(R513, R514)의 접속점에 반전입력단자(-)가 연결된 제1비교기(OP515)와;

상기 제1비교기(OP515)의 출력 상태에 따라 동작 상태가 변화하는 제1전계효과 트랜지스터(FET516)와;

상기 제1비교기(OP515)의 출력 상태에 따라 동작 상태가 변화하여 상기 충전수단의 동작 상태를 제어하는 제1디이오드(D517)와;

상기 제1전계효과 트랜지스터(FET516)의 동작 상태에 따라 동작 상태가 변화하여 배터리의 방전 동작을 제어하는 제2전계효과 트랜지스터(FET518)를 포함하여 이루어지는 배터리의 충/방전 제어장치.
청구항 3에 있어서, 상기 과충전 방지부(52)는,

배터리의 과다 충전을 방지하기 위해 배터리의 전압을 분압하는 제3전압분압쌍(R521, 522)과;

상기 제1전압분압쌍(R511, R512)의 접속점에 비반전 입력단자(+)가 연결되고 상기 제3전압분압쌍(R521, R522)의 접속점에 반전입력단자(-)가 연결된 제2비교기(OP523)와;

상기 제2비교기(OP523)의 출력 상태에 따라 동작 상태가 변화하는 제3전계효과 트랜지스터(FET524)와;

상기 제2비교기(OP523)의 출력 상태에 따라 동작 상태가 변화하는 제2다이오드(D525)와;

상기 제3전계효과 트랜지스터(FET524)의 동작 상태에 따라 동작 상태가 변화하여 배터리의 충전 동작을 제어하는 제4전계효과 트랜지스터(FET526)와;

상기 제2다이오드(D525)의 동작 상태에 따라 동작 상태가 변화하여 상기 충전 수단의 동작 상태를 제어하는 제5전계효과 트랜지스터(FET527)를 포함하여 이루어지는 배터리의 충/방전 제어장치.