KR19980046057A - 전자기기 시스템의 전원 제어장치 - Google Patents

Abstract

휴대용 전자기기 시스템에서 외부의 전원과 복수개의 배터리 전원을 동시에 사용하는 경우 외부 전원과 배터리 및 배터리와 배터리 간의 전원 공급을 단속하여 휴대용 전자기기 시스템의 동작에 안정성을 제공하도록 하며, 배터리의 충 방전을 안정되게 유지시켜 최적의 전력 사용 효율을 제공하도록 한 것으로, 검출되는 배터리의 착탈 여부 및 외부 전원의 접속 여부에 따라 시스템의 동작전원 절체를 위한 전반전인 동작을 제어하는 제어수단과, 배터리 또는 연결된 외부 전원을 소정의 상태로 변화시켜 상기 제어수단에 안정된 동작전원을 공급하는 정류수단과, 시스템에 외부 전원의 접속 여부를 검출하여 배터리 전원의 충 방전 여부를 결정하여 주는 비교수단과, AC 상태의 외부 전원을 DC로 전환하여 시스템의 동작전원으로 공급함과 동시에 장착된 배터리측에 동작전원으로 공급하는 AC/DC 변환수단과, 시스템의 휴대용 전원으로 사용되는 충반전 배터리가 장착되며, 외부 전원이 차단되면 시스템에 주 전원을 공급하고 외부 전원이 접속되면 공급되는 외부 전원을 충전 전압으로 공급하는 배터리 팩과, 각각의 조건에 따라 인가되는 게이트 전압에 스위칭되어 소정의 신호를 출력제 1, 제 2 스위칭수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

전자기기 시스템의 전원 제어장치

본 발명은 전자기기 시스템의 전원 공급장치에 관한 것으로, 보다 더 상세하게는 휴대용 전자기기 시스템에 외부의 전원과 복수개의 배터리 전원을 동시에 사용하는 경우 외부 전원과 배터리 및 배터리와 배터리 간의 전원 공급을 안정되게 단속하여 휴대용 전자기기 시스템의 동작에 안정성을 제공하도록 하며, 배터리의 충 방전을 안정되게 유지시켜 최적의 전력 사용 효율을 제공하도록 한 전자기기 시스템의 전원 제어장치에 관한 것이다.

종래의 휴대용 전자기기 시스템에 구비되는 배터리 전원 제어장치는 첨부된 도 1 에서 알 수 있는 바와같이, 공급되는 AC 전원을 시스템에 필요로 하는 소정이 DC 전압으로 변환시키는 AC/DC 변환부(1)와, 인가되는 공급 전압을 소정의 상태로 정류하여 마이크로 프로세서(6)에 안정된 전원으로 공급하는 정류기(2)와, DC로 변환되어 공급되는 전압을 DC/DC 변환하여 소정의 전압으로 승압시켜 메인 보오드(7)의 각 부하에 필요한 소정의 전원으로 공급하는 DC/DC 변환부(3)와, 시스템의 휴대 또는 AC 전원을 분리한 상태에서의 사용할 때 Ni-Cd 또는 알카라인 배터리로 이루어지는 충 반전용 배터리를 장착하여 배터리 팩(4)과, 상기 배터리 팩(4)에 결합되는 배터리의 존재 여부 및 배터리의 충방전시 발생되는 온도 검출을 통하여 배터리의 충전전압 상태를 검출하여 그에 해당하는 소정의 신호를 출력하는 배터리 검출기(Th)와, 상기 배터리 검출기(Th)에서 인가되는 신호와 상기 AC/DC 변환부(1)에서 인가되는 신호를 비교하여 충전 요구를 위한 신호를 출력하는 비교기(5)와, 시스템의 구동을 위한 전원의 공급 여부와 배터리의 충전 전압 공급을 제어하는 마이크로 프로세서(6) 및 N-FET로 이루어지며 상기 마이크로 프로세서(6)에서 인가되는 제어신호에 따라 스위칭되어 배터리 팩(4)에 결합된 배터리측에 공급되는 전원을 조정하는 제 1, 제 2 스위칭부(Q1,Q2)로 이루어진다.

전술한 바와같이 이루어지는 종래의 배터리 전원 제어장치의 전원 제어동작의 설명하면 다음과 같다.

먼저, 시스템의 전원을 온하면 마이크로 프로세서(4)는 정류기(2)를 통해 인가되는 전원에 의해 동작되어 비교기(5)를 통해 입력포트 P1과 입력포트 P2를 통해 인가되는 신호를 분석하여 배터리의 장착 여부 및 AC/DC 변환부(1)를 통한 외부 전원 공급 여부를 분석한후 시스템 동작 전원의 공급을 위한 전반적인 제어신호를 출력한다.

이때, 비교기(5)를 통해 입력포트 P1과 입력포트 P2를 통해 인가되는 신호의 분석 결과가 배터리 팩(4)에 배터리가 장착되어 있지 않으며, AC/DC 변환부(1)를 통해 외부 전원이 공급되는 상태로 판단되는 경우, 마이크로 프로세서(6)는 출력포트 P5 및 P6를 통해 DC/DC 변환부(3)측에 소정의 제어신호를 출력하여 제너 다이오드(ZD)를 통해 공급되는 AC/DC 변환부(1)의 전원이 공급되도록 내부의 접점을 스위칭하여 준다.

DC/DC 변환부(3)는 인가되는 제어신호에 따라 AC/DC 변환부(1)에서 인가되는 전원을 소정의 상태로 변환시켜 메인 보오드(7)측에 동작 전원으로 공급하여 시스템의 구동을 유지하여 준다.

또한, 비교기(5)를 통해 입력포트 P1과 입력포트 P2를 통해 인가되는 신호의 분석 결과가 배터리 팩(4)에 배터리가 장착되어 있으며, AC/DC 변환부(1)를 통해 외부 전원이 공급되는 상태로 판단되는 경우, 마이크로 프로세서(6)는 출력포트 P5 및 P6를 통해 DC/DC 변환부(3)측에 소정의 제어신호를 출력하여 제너 다이오드(ZD)를 통해 공급되는 AC/DC 변환부(1)의 전원과 배터리 팩(4)을 통해 인가되는 전원이 동시에 공급되도록 내부의 접점을 스위칭하여 준다.

따라서, DC/DC 변환부(3)는 인가되는 제어신호에 따라 AC/DC 변환부(1)에서 인가되는 전원과 배터리 팩(4)에서 인가되는 전원을 소정의 상태로 변환시켜 메인 보오드(7)측에 동작 전원으로 공급하여 시스템의 구동을 유지하여 준다.

이때, 배터리 검출기(Th)는 배터리의 방전에 따라 발생되는 온도의 변화를 통해 배터리의 충전상태를 검출하여 그에 해당하는 소정의 신호를 비교기(6)측에 인가하는 상태이므로, 마이크로 프로세서(6)는 입력포트 P1 및 P2를 통해 인가되는 비교기(5)의 신호를 분석하여 배터리의 전압 충전 상태를 검출하여 검출되는 배터리 전압의 상태에 따라 출력포트 P4a 및 P4b 포트를 통해 소정의 제어신호를 출력하여 N-FET로 이루어지는 제 1, 제 2 스위칭부(Q1,Q2)의 게이트 단에 인가하여 제 1, 제 2 스위칭부(Q1,Q2)의 스위칭을 통하여 Ac/DC 변환부(1)를 통해 인가되는 전원으로 배터리를 충전시킨다.

이때, 다이오드(D1,D2)는 제 1, 제 2 스위칭부(Q1,Q2)의 스위칭 오프시 발생되는 그라운드 측으로부터 저항(R3,R4)을 통해 역류하는 전압을 안정되게 피드백 시켜 제 1, 제 2 스위칭부(Q1,Q2)의 파손을 방지하여 준다.

또한, 비교기(5)를 통해 입력포트 P1과 입력포트 P2를 통해 인가되는 신호의 분석 결과가 배터리 팩(4)에 배터리가 장착되어 있으며, AC/DC 변환부(1)를 통해 외부 전원이 공급되지 않는 상태로 판단되는 경우, 마이크로 프로세서(6)는 출력포트 P5 및 P6를 통해 DC/DC 변환부(3)측에 소정의 제어신호를 출력하여 배터리 팩(4)에서 공급되는 전원이 메인 전원으로 공급되도록 내부의 접점을 스위칭하여 줌과 동시에 출력포트 P4a를 통해 제어신호를 출력하여 제1 스위칭(Q1)를 스위칭 온상태로 유지시켜 배터리의 전원이 DC/DC 변환부(3)로 공급되도록 하여준다.

DC/DC 변환부(3)는 인가되는 제어신호에 따라 배터리 팩(4)에서 인가되는 전원을 소정의 상태로 변환시켜 메인 보오드(7)측에 동작 전원으로 공급하여 시스템의 구동을 유지하여 준다.

이상에서 설명한 바와같이 종래의 전자기기 시스템에서 전원 제어장치는 휴대용 전원인 배터리의 전원과 외부 전원을 완전하게 단속하지 못하여 시스템의 동작에 과부하의 발생 및 오동작을 유발시켜 시스템을 안정되게 구동시키지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 외부 전원을 이용한 배터리 전원의 충전시 제 1, 제 2 스위칭부 중에서 하나의 파손이 발생하는 경우 배터리의 충전 전압 제어를 상실하게 되어 배터리의 무리한 충전으로 인해 배터리의 수명 단축과 시스템의 전원 공급에 과전류의 공급으로 시스템을 파손시키게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 전자기기 시스템에서 복수개의 배터리와 외부의 전원 공급장치가 접속되는 경우 배터리와 외부 전원 및 배터리와 배터리간의 전원 공급을 안정되게 단속하여 시스템의 오동작 발생의 배제와 시스템의 안정성을 제공하여 사용에 신뢰성을 제공하도록 한 것이다.

또한, 장착되는 배터리의 충전시 및 방전을 안정되게 유지시켜 과 충전으로 인한 배터리의 파손 및 배터리의 안정된 충전 전원의 공급으로 시스템의 파손을 방지하도록 한 것이다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전자기기 시스템의 전원 공급장치에 있어서, 검출되는 배터리의 착탈 여부 및 외부 전원의 접속 여부에 따라 시스템의 동작전원 절체를 위한 전반전인 동작을 제어하는 제어수단과;

배터리 또는 연결된 외부 전원을 소정의 상태로 변화시켜 상기 제어수단에 안정된 동작전원을 공급하는 정류수단과; 시스템에 외부 전원의 접속 여부를 검출하여 배터리 전원의 충 방전 여부를 결정하여 주는 비교수단과; AC 상태의 외부 전원을 DC로 전환하여 시스템의 동작전원으로 공급함과 동시에 장착된 배터리측에 동작전원으로 공급하는 AC/DC 변환수단과; 시스템의 휴대용 전원으로 사용되는 충방전 배터리가 장착되며, 외부 전원이 차단되면 시스템에 주 전원을 공급하고 외부 전원이 접속되면 공급되는 외부 전원을 충전 전압으로 공급하는 배터리 팩과; 각각의 조건에 따라 인가되는 게이트 전압에 스위칭되어 소정의 신호를 출력제 1, 제 2 스위칭수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 1 은 종래 전자기기 시스템의 전원 제어장치 구성을 보이는 블록도이고,

도 2 의 (a), (b), (c)는 본 발명의 일 실시예에 다른 전자기기 시스템의 전원 제어장치의 구성을 보이는 상세 회로도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 에서 알 수 있는 바와같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기 시스템의 전원 제어장치는, 정류기(10)와, 마이크로 프로세서(20), 비교기(30), AC/DC 변환기(40), 제 1 배터리 팩(50), 제 2 배터리 팩(60), FET(Q1-Q9)로 이루어진다.

정류기(10)는 배터리 또는 연결된 외부 전원을 소정의 상태로 변화시켜 마이크로 프로세서(20)측에 동작전원으로 공급한다.

마이크로 프로세서(20)는 검출되는 배터리의 착탈 여부에 따라 시스템의 동작전원 절체를 위한 전반전인 동작을 제어한다.

비교기(30)는 시스템에 외부 전원(AC)의 접속 여부를 검출하여 배터리 전원의 방전 여부를 결정하여 주는 소정의 신호를 출력한다.

이때, 시스템에 외부 전원이 결속되면 출력신호(ACIN)를 하이 상태로 출력하고, 외부 전원이 결속되지 않으면 출력신호(ACIN)를 로우 상태로 출력한다.

AC/DC 변환기(40)는 인가되는 AC 상태의 외부 전원을 DC로 전환하여 시스템의 동작전원으로 공급함과 동시에 장착된 배터리측에 동작전원으로 공급한다.

제 1, 제 2 배터리 팩(50)(60)은 시스템의 휴대용 전원으로 사용되는 충반전 배터리가 장착되며, 배터리를 통해 외부 전원이 차단되면 시스템에 주 전원을 공급하고, 외부 전원이 접속되면 공급되는 외부 전원을 배터리에 충전 전압으로 공급한다.

EFT(Q1-Q9)는 각각의 조건에 따라 인가되는 게이트 전압에 스위칭되어 소정의 신호를 출력한다.

전술한 바와같은 기능을 구비하여 이루어지는 본 발명에서 시스템 전원 공급제어에 대한 동작을 설명하면 다음과 같다.

일 예를들어, 먼저 외부 전원이 공급되는 상태에서 제 1, 제 2 배터리 팩(50)(60)에 배터리가 장착되어 있지 않은 경우, 비교기(30)에서 출력되는 출력신호(ACIN)는 하이 상태로 출력되므로 트랜지스터(Tr10)가 턴 온 상태를 유지하게 되므로 트랜지스터(Tr11)역시 턴 온 상태를 유지한다.

따라서, 제 1 FET(Q1)가 AC/DC 변환기(40)에서 제너 다이오드(ZD)를 통해 인가되는 DC 전원이 시스템의 메인 보오드(100)측에 동작전원으로 공급한다.

또한, 외부 전원이 접속됨과 동시에 제 1 배터리 팩(50)에 충 방전용 배터리가 장착되는 경우, 비교기(30)에서 출력되는 출력신호(ACIN)는 하이 상태로 출력되므로 트랜지스터(Tr10)가 턴 온 상태를 유지하게 되므로 트랜지스터(Tr11)역시 턴 온 상태를 유지한다.

이때, 마이크로 프러세서(20)는 입력포트(P12)를 통해 검출되는 배터리 장착에 대한 신호에 따라 출력포트(O1)의 출력신호(ENABAT2-1#)을 로우로 출력함과 동시에 제어신호(CHEIN)을 하이 상태로 출력하여 배터리 충전부(70)측에 출력한다.

따라서, 첨부된 도 2 의 (b)에서 알 수 있는 바와같이, VCHG1CNTL 신호가 로우 상태로 절환되어 제 4 FET(Q4)의 스위칭으로 외부에서 인가되어 DC로 변환된 전원을 제 1 배터리 팩(50)에 장착된 배터리 측에 충전전압으로 공급한다.

또한, 외부 전원이 접속됨과 동시에 제 1, 제 2 배터리 팩(50)(60)에 충 방전용 배터리가 장착되는 경우, 비교기(30)에서 출력되는 출력신호(ACIN)는 하이 상태로 출력되므로 트랜지스터(Tr10)가 턴 온 상태를 유지하게 되므로 트랜지스터(Tr11)역시 턴 온 상태를 유지한다.

이때, 마이크로 프러세서(20)는 입력포트(P12)를 통해 검출되는 배터리 장착에 대한 신호에 따라 출력포트(O1)의 출력신호(ENABAT2-1#)을 로우로 출력함과 동시에 제어신호(CHEIN)을 하이 상태로 출력하여 배터리 충전부(70)측에 출력한다.

따라서, 첨부된 도 2 의 (b)에서 알 수 있는 바와같이, VCHG1CNTL 신호가 로우 상태로 절환되어 제 4 FET(Q4)의 스위칭으로 외부에서 인가되어 DC로 변환된 전원을 제 1 배터리 팩(50)에 장착된 배터리 측에 충전전압으로 공급한다.

이때, 마이크로 프로세서(20)는 제 1 배터리 팩(50)에 장착된 배터리의 충전전압의 상태를 검출하여 제 1 배터리 팩(50)에 장착된 배터리의 충전 상태가 만 충전이 이루어지면 출력포트(O1)를 통해 제 2 배터리 팩(60)에 장착된 배터리의 충전을 위한 제어신호(ENABAT2-1#)을 하이로 출력함과 동시에 제어신호(VCHG1CNTL)신호 를 하이로 출력하여 제 4 FET(Q4)를 스위칭 오프시켜 제 1 배터리 팩(50)에 창착된 배터리측에 인가되는 전압을 차단시킴과 동시에 제어신호(VCHG2CNTL)를 로우로 출력시켜 제 2 배터리 팩(60)에 장착된 배터리에 충전전압을 공급한다.

이와같이 제 1, 제 2 배터리 팩(50)(60)에 장착된 배터리의 충전이 진행되는 상태에서 제 1 배터리 팩(50)에 장착된 배터리의 충전후 제 2 배터리 팩(60)에 장착된 배터리의 충전 완료로 판단되면 마이크로 프로세서(20)는 출력포트(O2)를 통해 배터리 충전기(70)측에 제어신호(CHGIN)를 로우로 출력하여 충전 동작을 차단한다.

또한, 외부전원이 접속되지 않은 상태에서 제 1 배터리 팩(50)에 배터리가 장착되어 있는 경우, 마이크로 프로세서(20)는 검출되는 배터리 장착에 대한 정보에 따라 출력포트(O1)를 통하여 제어신호(ENABAT2-1#)를 로우로 출력한다.

따라서, 트랜지스터(Tr13)(Tr14)는 콘덴서(C2)의 방전전압에 의하여 턴 온 상태로 유지되어 제 2 FET(Q2)가 온 상태로 되며, 트랜지스터(Tr15)(Tr16)(Tr17)는 콘덴서(C3)의 방전전압에 의하여 턴 온 상태로 유지되어 제 3 FET(Q3)가 온 상태로 유지된다.

따라서, 제 1 배터리 팩(50)에 장착된 배터리의 전압이 시스템의 메인 보오드(100)측에 동작전원으로 공급된다.

또한, 외부전원이 접속되지 않은 상태에서 제 1, 제 2 배터리 팩(50)(60)에 배터리가 장착되어 있는 경우, 먼저, 마이크로 프로세서(20)는 검출되는 배터리 장착에 대한 정보에 따라 출력포트(O1)를 통하여 제어신호(ENABAT2-1#)를 로우로 출력한다.

따라서, 트랜지스터(Tr13)(Tr14)는 콘덴서(C2)의 방전전압에 의하여 턴 온 상태로 유지되어 제 2 FET(Q2)가 온 상태로 되며, 트랜지스터(Tr15)(Tr16)(Tr17)는 콘덴서(C3)의 방전전압에 의하여 턴 온 상태로 유지되어 제 3 FET(Q3)가 온 상태로 유지된다.

따라서, 제 1 배터리 팩(50)에 장착된 배터리의 전압이 시스템의 메인 보오드(100)측에 동작전원으로 공급된다.

이와같이 제 1 배터리 팩(50)에 장착된 배터리를 통한 전원공급이 진행되는 상태에서 마이크로 프로세서(20)에 검출되는 배터리의 정보가 제 1 배터리 팩(50)에 장착된 전원의 완전 소모로 판단되는 경우 출력포트(O1)를 통하여 제어신호(ENABAT2-1#)를 하이로 출력한다.

따라서, 트랜지스터(Tr20)(Tr21)(Tr22)를 턴 온 상태로 유지시켜 제 8 FET(Q8)가 온 상태로 유지하며, 트랜지스터(Tr18)(Tr19)를 턴 온 상태로 유지시켜 제9FET(Q9)를 온 상태로 유지한다.

이때, 제 2, 제 3 FET(Q2)(Q3)는 오프 상태로 유지한다.

따라서, 제 2 배터리 팩(60)에 장착된 배터리의 전원이 스위칭된 제 8, 제 9 FET(Q8)(Q9)의 스위칭 온 된 접점을 통해 메인 보오드 측에 동작전원으로 공급된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 전자기기 시스템에서 외부의 전원과 복수개의 배터리 전원을 동시에 사용하는 경우 외부 전원과 배터리 및 배터리와 배터리 간의 전원 공급을 안정되게 단속하여 전자기기 시스템의 동작에 안정성을 제공하고, 배터리의 충 방전을 안정되게 유지시켜 최적의 전력사용을 통해 배터리 전원을 효율적으로 사용하며, 시스템측으로 유입되는 과전류를 방지하여 시스템의 사용에 신뢰성을 제공한다.

Claims (4)

1. 전자기기 시스템의 전원 공급장치에 있어서, 검출되는 배터리의 착탈 여부 및 외부 전원의 접속 여부에 따라 시스템의 동작전원 절체를 위한 전반전인 동작을 제어하는 제어수단과;

   배터리 또는 연결된 외부 전원을 소정의 상태로 변화시켜 상기 제어수단에 안정된 동작전원을 공급하는 정류수단과;

   시스템에 외부 전원의 접속 여부를 검출하여 배터리 전원의 충 방전 여부를 결정하여 주는 비교수단과;

   AC 상태의 외부 전원을 DC로 전환하여 시스템의 동작전원으로 공급함과 동시에 장착된 배터리측에 동작전원으로 공급하는 AC/DC 변환수단과;

   시스템의 휴대용 전원으로 사용되는 충반전 배터리가 장착되며, 외부 전원이 차단되면 시스템에 주 전원을 공급하고 외부 전원이 접속되면 공급되는 외부 전원을 충전 전압으로 공급하는 배터리 팩과;

   각각의 조건에 따라 인가되는 게이트 전압에 스위칭되어 소정의 신호를 출력제 1, 제 2 스위칭수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기기 시스템의 전원 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1스위칭수단은 트랜지스터로 이루어지며, 상기 제어수단에서 인가되는 신호(ENABAT2-1#)와 외부 전원 접속여부에 대한 신호(ACIN) 및 콘덴서의 충반전에 따라 스위칭되는 것을 특징으로 하는 전자기기 시스템의 전원 제어장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 스위칭수단은 FET로 이루어지며, 상기 제 1 스위칭수단의 스위칭에 따라 연동 스위칭되어 상기 시스템측에 공급되는 전원을 단속하는 것을 특징으로 하는 전자기기 시스템의 전원 제어장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제 1 스위칭수단과 콘덴서는 상기 제 2 스위칭수단의 온/오프 시간을 지연시키는 것을 특징으로 하는 전자기기 시스템의 전원 제어장치.