KR19990046462A - 배터리충전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배터리 충전장치에 관한 것으로서, 외부로부터 입력된 교류전원(AC)을 어댑터(1)를 거쳐 소정 레벨의 직류전원으로 변환시키고, 변환된 직류전원을 회로구동을 위한 소정 레벨의 전압으로 출력시키는 레귤레이터(18); 어댑터(1)를 거쳐 입력된 직류전원을 안정된 전압으로 출력되도록 제어하는 전원제어부(11); 배터리(B)를 충전 또는 방전시키는 충방전용 IC(17); 배터리(B)가 장착되는 배터리 장착부(20); 배터리(B)의 방전상태를 가시적으로 표시하는 방전상태 표시부(10); 배터리(B)의 방전을 결정하는 방전부(19); 방전부(19)의 결정에 의해 스위칭되어 배터리(B)의 충전 또는 방전을 결정하는 충방전 스위칭부(16); 배터리(B)의 충전전압을 선택적으로 결정하는 전압선택부(15); 전원의 인가유무를 나타내는 전원표시부(12); 배터리(B)의 충전상태를 나타내는 충전상태 표시부(13); 충전이 완료된 배터리(B)의 충전상태 유지를 나타내는 방전램프부(14)가 포함되어 충전할 배터리(B)를 1차적으로 완전 방전시킨 후에 충전이 이루어지도록 하여 충전용 배터리의 메모리효과를 최소화시키고, 배터리의 수명을 연장시키며, 충전장치의 사용에 편의를 도모한 것이다.

Description

배터리 충전장치{BATTERY CHARGER}

본 발명은 배터리 충전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각종의 전기·전자장치나 기기, 특히 휴대용 장치나 기기를 구동시키기 위한 전원공급원으로 장착되는 배터리(충전지나 일반 건전지를 포함하여 여러번 충전하여 사용할 수 있는 것을 나타냄)를 충전시키는 배터리 충전장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기·전자장치나 기기는 전원을 공급받아 구동을 하게 되는데, 부피가 크거나 중량이 큰 경우에는 일반 가정용 전원인 110/220V를 사용하여 필요한 승압기 또는 강압기를 통해 원하는 전압을 발생시켜 공급함으로써 구동시킬 수 있었다.

그러나, 휴대용 전기·전자장치나 기기 등은 구동을 위하여 필요한 전원을 공급받아야 하지만, 상기와 같이 교류전원을 승압기나 강압기로 변환시켜 공급받을 수 없으므로, 휴대할 수 있는 배터리(일반 건전지 또는 충전지를 포함함)를 장착하여 전원을 공급받게 된다.

상기 배터리중에서 일반 건전지도 소정 회수만큼 충전시켜 휴대용 전기·전자장치나 기기에 사용할 수 있고, 충전지의 경우에도 일반 건전지 보다는 더 많은 회수로 충전시켜 사용할 수 있다. 여기에서 배터리는 휴대용 전기·전자장치나 기기 등에 장착되는 전원공급부의 총칭을 나타내고, 일반 건전지는 통상적으로 1회용이며, 충전지는 소정회수 이상 재사용이 가능함을 나타낸다.

종래에 충전이 가능한 일반 건전지나 충전지 등을 포함하는 배터리는 최초에 전기·전자장치나 기기 등에 장착되어 사용되다가 소정 전압이하로 방전이 되면, 전기·전자장치나 기기를 정상적으로 작동시키지 못한다. 이때, 소정 전압이하로 방전된 배터리를 재사용하기 위하여 소정 전압까지 충전을 시키는 충전장치 또는 충전기에 장착을 하게 된다. 이러한 충전장치는 입력되는 교류전원을 직류전원으로 변환시켜 출력시키는 데, 충전장치의 입력 및 출력용량에 따라 각각 다르게 구분된다.

즉 110V 또는 220V의 입력 교류전원을 필요한 직류전원으로 변환시켜 출력하는 데, 이때, 출력되는 출력전원은 전기·전자장치나 기기에서 필요로 하는 전압으로 출력시킨다. 예를 들어, 전기·전자장치나 기기가 1.5V 또는 7.2V가 필요로 할 경우에는 이에 적합한 변압 및 정류용 어댑터를 사용하게 된다. 어댑터로부터 출력되는 변압 및 정류된 전압은 전기·전자장치나 기기를 구동시키기 위하여 장착되는 방전된 배터리를 충전시키게 된다.

그러나, 종래에 방전된 배터리를 충전시키기 위하여 충전장치나 충전기 또는 어댑터에 배터리를 삽입한 다음에 충전을 시키게 되면, 배터리는 완전히 방전되지 않은 상태에서 충전이 이루어져 완전히 충전이 이루어진 후에도 배터리는 일정전압 이상을 유지하지 못하게 되는 메모리효과를 가지게 된다. 즉 배터리가 최초에 충전된 상태에서 전기·전자장치나 기기에서 사용될 경우에는 정상적인 전압을 출력하여 일정시간동안 지속적인 전압을 출력하지만, 소정 회수이상으로 충전 및 방전을 되풀이하는 경우에 배터리는 메모리효과에 의해서 최초의 만충전이 되지 않고 소정 전압이하로 충전이 되어 일정시간동안 지속적인 전압을 출력하지 못하거나 설정된 기준전압이하로만 충전이 되어 전기·전자장치나 기기를 정상적으로 구동시키지 못하게 된다.

이는 전기·전자장치나 기기에 사용된 배터리가 소정 전압이하로 방전이 된 상태에서 재충전을 하게 되면, 배터리는 소정 전압이상에서만 재충전이 일어나게 되고, 이로써 배터리는 계속 그 전압상태만을 기억하고 있는 상태가 된다. 따라서, 배터리를 재충전할 경우에는 바람직하게는 완전방전을 시킨 후에 재충전을 하게 되면 메모리효과가 최소화되기 때문에 완전방전을 시켜야 하지만, 전기·전자장치나 기기에 장착된 배터리는 소정 전압이하가 되면 정상적인 작동을 하지 못하는 상태에서 재충전을 하기 때문에 메모리효과가 발생될 뿐만 아니라, 이로 인하여 충전이 가능한 배터리의 수명이 단축되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 소정 전압이하로 방전된 배터리를 재충전할 때에 배터리를 완전 방전시킨 후에 재충전하는 배터리 충전장치를 제공함으로써, 충전된 배터리가 소정 시간동안 일정 전압이상의 전압이 출력되도록 하고, 배터리의 메모리효과를 최소화시키며, 충전 가능한 배터리의 수명을 연장시키기 위한 것이 목적이다.

또한, 본 발명은 휴대용 전기·전자장치나 기기에 장착되는 충전이 가능한 배터리를 충전하는 것이고, 전기·전자장치나 기기에 장착된 상태에서도 배터리의 충전이 가능한 충전장치를 제공하기 위한 것이 목적이다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 충전장치에 관한 회로구성도.

♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣

10: 방전상태 표시부11: 전원제어부

12: 전원표시부13: 충전상태 표시부

14: 방전램프부15: 전압선택부

16: 충방전 스위칭부17: 충방전용 IC

18: 레귤레이터19: 방전부

20: 배터리 장착부D1-D4, D7: 다이오드

D5, D6, D8-D13: 발광다이오드R1-R23: 저항

C1-C5: 콘덴서TR1-TR4: 트랜지스터

RL1, RL2: 릴레이L1: 인덕턴스

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 외부로부터 입력된 교류전원(AC)을 어댑터를 거쳐 소정 레벨의 직류전원으로 변환시키고, 변환된 직류전원을 회로구동을 위한 소정 레벨의 전압으로 출력시키는 레귤레이터; 어댑터를 거쳐 입력된 직류전원을 안정된 전압으로 출력되도록 제어하는 전원제어부; 배터리를 충전 또는 방전시키는 충방전용 IC; 배터리가 장착되는 배터리 장착부; 배터리의 방전상태를 가시적으로 표시하는 방전상태 표시부; 배터리의 방전을 결정하는 방전부; 방전부의 결정에 의해 스위칭되어 배터리의 충전 또는 방전을 결정하는 충방전 스위칭부; 배터리의 충전전압을 선택적으로 결정하는 전압선택부; 전원의 인가유무를 나타내는 전원표시부; 배터리의 충전상태를 나타내는 충전상태 표시부; 충전이 완료된 배터리의 충전상태 유지를 나타내는 방전램프부가 포함되어 충전할 배터리를 1차적으로 완전 방전시킨 후에 충전이 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 충전장치에 관한 회로구성도이다.

레귤레이터(18)는 외부로부터 입력된 교류전원(AC)을 어댑터(1)를 거쳐 소정 레벨의 직류전원으로 변환시키고, 변환된 직류전원을 회로구동을 위한 소정 레벨의 전압으로 출력시키는 것으로, 레귤레이터(18)는 교류전원(AC 110/220V)이 어댑터(1)로 입력되어 변환 및 정류된 후에 출력된 직류전원(DC 9V)을 회로를 구동시키기 위한 직류전원(DC 5V)로 변환 및 정류시키는 집적회로가 적용된다. 레귤레이터(18)의 입력 및 출력단에는 각각 콘덴서(C1, C3)와 다이오드(D7)가 직·병렬로 각각 연결된다.

전원제어부(11)는 어댑터(1)를 거쳐 입력된 직류전원(DC 9V)을 안정된 전압으로 출력되도록 제어하는 것으로, 전원제어부(11)는 콘덴서(C1)를 통해 입력된 전원이 복수의 트랜지스터(TR1-TR3), 저항(R1-R5), 다이오드(D1, D2) 및 콘덴서(C2)가 직병렬로 연결된 것이다.

충방전용 IC(17)는 상기 레귤레이터(18)의 다음 단에 연결되어 레귤레이터(18)로부터 입력되는 전원으로 구동되고, 배터리(B)를 충전 또는 방전시키는 것이다.

배터리 장착부(20)는 충전시킬 배터리(B)가 장착되는 부분으로, 배터리 장착부(20)에 장착되는 배터리(B)의 충전용량은 1.2∼7.2V인 것이 바람직하다.

방전상태 표시부(10)는 배터리(B)의 방전상태를 가시적으로 표시하는 것으로, 방전상태 표시부(10)는 완전 방전이 되지 않은 배터리(B)를 발광다이오드(D5, D6) 및 저항(R9, R10)을 통해 방전을 시킨다. 즉 배터리(B)에 남아 있는 완전 방전되지 않은 전압이 발광다이오드(D5, D6)에서 광신호로 방전되고, 또, 저항(R9, R10)에 의해 각각 전압강하로 방전 및 방전상태를 유지하게 된다.

방전부(19)는 배터리 장착부(20)에 장착된 배터리(B)를 방전시킬 것인지 충전시킬 것인지를 판단 및 결정하는 것으로, 배터리(B)로부터 공급되는 전압에 의해 분배저항(R6, R7)의 전압강하로 결정된다.

충방전 스위칭부(16)는 방전부(19)의 결정에 의해 스위칭되어 배터리(B)의 충전 또는 방전을 결정하는 것으로, 충방전 스위칭부(16)는 복수의 릴레이(RL1, RL2)의 스위칭에 의해 배터리(B)의 충전 또는 방전상태가 결정된다.

전압선택부(15)는 배터리(B)의 충전전압을 선택적으로 결정하는 것으로, 전압선택부(15)는 직병렬로 연결된 복수의 저항(R18-R21)의 저항값에 의해 배터리의 충전용량을 결정하게 된다. 통상적으로 선택된 전기·전자장치나 기기의 사용전압에 의하여 고정적으로 설정되어 있으나 저항값의 변환으로 원하는 충전용량을 변경시킬 수 있다.

전원표시부(12)는 레귤레이터(18)의 출력단에 연결된 것으로, 레귤레이터(18)로부터 전원이 인가되는 지의 유무를 가시적으로 표시하는 것이다. 전원표시부(12)는 전원의 인가유무를 나타내는 발광다이오드(D8)와 저항(R12)이 직렬로 연결되어 된다.

충전상태 표시부(13)는 배터리(B)의 충전상태를 나타내는 것으로, 충방전용 IC(17)의 출력단에 연결되어 배터리(B)의 충전상태를 표시한다. 즉 충전상태 표시부(13)는 복수의 발광다이오드(D9-D12)가 충방전용 IC(17)의 해당하는 출력단자에 각각 저항(R13-R16)을 통해 연결되어 있다. 충전상태 표시부(13)는 4단계로 표시될 수 있도록 한 것으로, 배터리(B)가 25%이하로 충전되었을 경우의 발광다이오드(D9)와, 배터리(B)가 50%이하로 충전되었을 경우의 발광다이오드(D10)와, 배터리(B)가 75%이하로 충전되었을 경우의 발광다이오드(D11)와, 배터리(B)가 100%이하로 충전되었을 경우의 발광다이오드(D12)가 각각 다르게 구성되어 있다. 충전상태 표시부(13)의 발광다이오드(D9-D12) 및 저항(R13-R16)은 회로 설계에 따라 복수로 설치할 수 있고, 선형적으로 충전상태를 표시할 수도 있다.

방전램프부(14)는 충전이 완료된 배터리(B)의 충전상태 유지를 나타내는 것으로, 100% 충전이 완료된 배터리(B)를 소정시간(약 2초)동안은 충전하고, 소정시간(약 58초)동안은 배터리(B)의 상태를 유지하면서 동작이 반복된다. 방전램프부(14)는 충방전용 IC(17)의 출력단에 발광다이오드(D13) 및 저항(R17)이 직렬로 연결되어 충전후의 방전상태를 지속적으로 나타낸다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 작용을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 충전장치는 어댑터(1)로 인가되는 교류전원(AC)이 어댑터(1)의 전압변환비 및 내장된 정류회로에 의해 DC 9V의 직류전원이 출력되고, 이 직류전원은 콘덴서(C1)를 통과하면서 서지전압이나 노이즈가 차단되어 출력된다.

콘덴서(C1)를 통과한 직류전원은 각각 레귤레이터(18)의 입력단과 제 1 및 제 2트랜지스터(TR1, TR2)의 콜렉터단으로 인가된다. 레귤레이터(18)의 입력단으로 입력되는 직류전원은 다이오드(D7) 및 콘덴서(C3)를 거쳐 입력된다. 레귤레이터(18)는 입력된 DC 9V를 충방전용 IC(17) 및 회로를 구동시키기 위한 DC 5V로 변환 및 정류시켜 출력시킨다. 이때, 전원표시부(12)의 발광다이오드(D8)는 점등상태가 되어 전원의 인가상태를 가시적으로 표시한다.

먼저, 배터리(B)를 충전시키기 위하여 배터리 장착부(20)에 배터리(B)를 장착시키면, 전압선택부(15)의 저항(R18-R21)의 저항값의 비에 의해 충전전압의 크기가 선택된다. 이때, 해당하는 저항(R18-R21)의 저항값을 바꾸면, 배터리(B)의 충전 전압값이 정해진다.

배터리 장착부(20)에 장착된 배터리(B)내에 잔류전압은 방전부(19)의 저항(R6, R7)을 거쳐 충방전용 IC(17)의 입력단에 인가되고, 충방전용 IC(17)는 충전된 상태를 판단하여 충방전 스위칭부(16)의 릴레이(RL1, RL2)를 a단자로 각각 절환시켜 배터리(B)로부터 발생되는 전류를 방전상태 표시부(10)로 출력시켜 다이오드(D5, D6) 및 저항(R9, R10)을 통해 방전을 시킨다. 배터리(B)의 방전시에는 방전중임을 다이오드(D5, D6)의 점등상태로 알 수 있다.

또한, 충방전용 IC(17)는 배터리(B)의 잔류전류를 계속 감시하고 있다가 배터리(B)가 완전 방전상태가 되었다고 판단되면, 충방전 스위칭부(16)의 릴레이(RL1, RL2)를 스위칭시켜 a단자에서 b단자로 절환시킨다.

이때, 어댑터(1)를 통해 출력된 직류전원은 제 1 및 제 2트랜지스터(TR1, TR2)로 인가되어 각각 베이스단에 연결된 저항(R1, R2) 및 다이오드(D1)와 콘덴서(C2)를 거쳐 제 3트랜지스터(TR3)의 컬렉터단에 인가된다. 이때, 제 3트랜지스트(TR3)의 베이스단에는 다이오드(D2) 및 저항(R5, R8)이 각각 직병렬로 연결되고, 다이오드(D2) 및 저항(R5) 사이에는 저항(R3)이 제 1트랜지스터(TR1)의 베이스단에 연결된다. 또한, 제 3트랜지스터(TR3)를 통과한 전원은 베이스단(R4)의 저항(R4)을 거쳐 배터리 장착부(20)내의 배터리(B)로 인가되어 충전전류를 공급하게 된다.

배터리(B)가 충전중일 때에는 충방전용 IC(17)의 출력단에 연결된 충전상태 표시부(13)의 해당하는 발광다이오드(D9-D12)가 점등상태가 된다. 즉 최초에 충전이 이루어진 후에는 25%이하의 충전상태를 표시하는 발광다이오드(D9)가 점등되고, 이후에 계속 충전상태가 진행되면, 충방전용 IC(17)의 출력단에 연결된 발광다이오드(D10-D12)가 50%, 75% 및 100%를 각각 표시한다.

배터리(B)의 충전이 완전히 이루어지고 난 후에는 방전램프부(14)의 발광다이오드(D13)가 점등상태를 유지하는 데, 이는 발광다이오드(D13)의 캐소드단을 통해 흐르는 전류는 저항(R17)을 거쳐 제 4트랜지스터(TR4)의 베이스단에 인가되고, 제 4트랜지스터(TR4)의 컬렉터단에 연결된 다이오드(D4) 및 코일(L1)을 통해 인가된 전원에 의해 점등되는 것이다.

또한, 배터리(B)가 100% 충전이 된 상태에서 방전램프부(14)의 발광다이오드(D13)가 약 2초동안 소등되어 배터리(B)의 충전을 나타내고, 약 58초동안은 점등되어 충전상태를 유지하게 된다.

배터리(B)의 충전중에 상기 충전상태 표시부(13)의 발광다이오드(D9-D12)가 정상적으로 점등이 되지 않을 경우에는 배터리(B)가 오삽입되거나 배터리(B)가 망실된 상태이므로 배터리(B)를 점검해 볼 필요가 있다.

본 발명의 배터리 충전장치는 충전지뿐만 아니라 일반 건전지 등을 충전시킬 수도 있고, 전압선택부(15)의 저항값의 선택에 의해 전압의 용량뿐만 아니라 충전시간도 결정할 수 있으며, 충전상태를 가시적으로 표시하여 줌으로써 충전장치의 사용의 편의를 증대시킨 것이다. 이와 같이 본 발명의 배터리 충전장치는 본 발명의 실시예에 한정되지 않음을 당업계의 종사자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 본 발명의 구성 및 작용이 상기한 것으로부터 변경, 치환, 변환 및 확장될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 배터리 충전장치는 일반 건전지뿐만 아니라 충전이 가능한 모든 배터리에 적용이 가능한 것으로, 충전할 배터리가 배터리 장착부에 장착되면, 우선적으로 배터리의 잔류전압을 제로상태로 완전 방전시킨 후에 원하는 충전시간 및 충전전압을 선택 및 결정하고, 충전상태를 가시적으로 표시하며, 충전이 완료된 후에도 순간적인 충전 및 방전을 계속함으로써, 충전용 배터리의 메모리효과를 최소화시키고, 배터리의 수명을 연장시키며, 충전장치의 사용에 편의를 도모한 효과가 있다.

Claims (5)

1. 외부로부터 입력된 교류전원(AC)을 어댑터(1)를 거쳐 소정 레벨의 직류전원으로 변환시키고, 변환된 직류전원을 회로구동을 위한 소정 레벨의 전압으로 출력시키는 레귤레이터(18);

   어댑터(1)를 거쳐 입력된 직류전원을 안정된 전압으로 출력되도록 제어하는 전원제어부(11);

   배터리(B)를 충전 또는 방전시키는 충방전용 IC(17);

   배터리(B)가 장착되는 배터리 장착부(20);

   배터리(B)의 방전상태를 가시적으로 표시하는 방전상태 표시부(10);

   배터리(B)의 방전을 결정하는 방전부(19);

   방전부(19)의 결정에 의해 스위칭되어 배터리(B)의 충전 또는 방전을 결정하는 충방전 스위칭부(16);

   배터리(B)의 충전전압을 선택적으로 결정하는 전압선택부(15);

   전원의 인가유무를 나타내는 전원표시부(12);

   배터리(B)의 충전상태를 나타내는 충전상태 표시부(13);

   충전이 완료된 배터리(B)의 충전상태 유지를 나타내는 방전램프부(14)가 포함되어 충전할 배터리(B)를 1차적으로 완전 방전시킨 후에 충전이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 배터리(B)는 일반 건전지 또는 충전가능한 건전지가 포함된 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 충전상태 표시부(13)는 충전 진행상태룰 가시적으로 표시하는 복수의 발광다이오드(D9-D12)가 포함된 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 전압선택부(15)는 복수의 저항(R18-R21)이 직병렬로 연결되어 저항값의 선택에 의해 충전전압 및 충전시간이 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 방전상태 표시부(10)는 방전부(19)의 분배저항(R6, R7)을 통해 인가된 배터리(B)의 잔류 전류를 복수의 다이오드(D5, D6) 및 저항(R9, R10)을 통해 방전 및 표시하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.