KR20010059724A - 충전회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 충전회로에 관한 것으로 특히 여행용 충전기와, 차량에서 사용하는 시거 라이터용 충전기를 공용으로 사용할 수 있는 충전회로에 관한 것이다. 이와 같은 충전회로는 직류전압을 일정한 정전압으로 출력하는 제 1 충전부와, 교류전압을 일정한 직류 정전압으로 정류하여 출력하는 제 2 충전부와, 상기 제 1 또는 제 2 충전부에서 출력되는 직류 정전압에 따라 배터리를 충전하는 배터리 충전 제어부로 구성된다. 따라서 하나의 충전기만으로 여행중에 또는 차량에서 이동중에 충전할 수 있다.

Description

충전회로{Charging Circuit}
본 발명은 충전회로에 관한 것으로 특히 여행용 충전기와, 차량에서 사용하는 시거 라이터용 충전기를 공용으로 사용하기에 적당하도록 한 충전회로에 관한 것이다.
일반적으로 이동 단말기의 전원으로는 배터리를 사용하고 있는데, 이동 단말기를 구입하면 이동 단말기에 필요한 기본적인 액세서리로써 가정용 충전기를 제공한다.
이와 같은 충전기는 앞에서도 설명한 바와 같은 가정용 충전기 외에 여행용 충전기, 차량에서 사용하는 시거 라이터용 충전기 등이 있다. 그 중에서 가정용 충전기와 여행용 충전기는 기본적으로 교류(AC) 입력으로 하여 충전하고, 시거 라이터용 충전기는 직류(DC)를 이용해 충전한다. 이때, 여행용 충전기와 시거 라이터용 충전기는 이동 단말기 구입 시 무료로 제공하는 경우는 거의 없으며 일반적으로 따로 구입해야 한다.
여행용 충전기는 교류/직류 아답터를 사용하며, 교류 전원을 받아 직류로 정류 한 다음 트랜스포머(Transformer)로 2차측에 전압을 유기시켜 전압이 항상 일정하도록 포토커플러를 이용하여 피드백 받아, 1차측 권선을 PWM(Pulse Width Modulation)제어하고 듀티(duty)를 조절하면서 2차측에 정전압(4.2v)을 발생하도록 한다. 그다음 정전압을 충전하기 위한 별도의 충전 회로를 이용해 배터리를 충전시킨다.
그리고, 시거 라이터 충전기는 직류/직류 컨버터를 이용하며, 차량용 전압인 DC 12v를 스텝 다운 컨버터 회로를 이용하여 4.2v 정전압으로 만들며, 여행용 충전기와 같은 정전압을 충전하기 위한 별도의 충전회로를 이용해 배터리를 충전시킨다.
이와 같은 종래 충전기에 있어서는 여행용 충전기와 시거 라이터용 충전기는 각각 교류(AC)와 직류(DC)를 입력전압으로 하여 충전시켰는데 차량에서는 여행용충전기를 사용할 수 없었고, 여행지에서는 차량용 시거 라이터용 충전기를 사용할 수 없어 두 개의 충전기를 각각 구입해야 하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 차량용 시거 라이터용 충전기와 여행용 충전기를 하나의 충전기로 공용화할 수 있는 충전회로를 제공하기 위한 것이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 직류전압을 일정한 정전압으로 출력하는 제 1 충전부와, 교류전압을 일정한 직류 정전압으로 정류하여 출력하는 제 2 충전부와, 상기 제 1 또는 제 2 충전부에서 출력되는 직류 정전압에 따라 배터리를 충전하는 배터리 충전 제어부로 구성된다.
바람직하게, 상기 제 1 충전부는 교류(AC) 전압이 입력되면 직류 전압으로 변환하기 위한 정류회로부와, 상기 정류회로부에 1차측 권선의 일측 단자가 연결되고, 상기 배터리 충전 제어부에 2차측 권선이 연결되어 입력 전압을 강압시키는 트랜스포머와, 상기 정류회로부에서 정류된 직류전압의 입력에 따라 펄스폭변조회로부를 구동시키는 스타트 회로부와, 상기 스타트회로부와 상기 트랜스포머의 2차측 권선에서 피드백된 정전압을 인가받아 스위칭 트랜지스터를 온오프시켜 상기 트랜스포머에서 일정한 정전압을 출력하도록 하는 PWM 회로부와, 상기 트랜스포머의 1차측 권선 에너지를 축적하거나 상기 트랜스포머의 2차측 권선으로 에너지를 전달하는 스위칭 트랜지스터와, 상기 트랜스포머에서 출력되는 직류전원을 PWM 회로부로 피드백 시키는 피드백 회로부로 구성되고, 상기 배터리 충전 회로부는 상기 제1, 제 2 충전부에서 입력되는 정전압을 검출하고, 상기 제 1, 제 충전부에서 입력되는 정전압을 배터리로 공급하는 것을 스위칭하는 제 2 스위칭 트랜지스터를 제어하는 배터리 전압 검출 및 정전류 회로부로 구성된다.
그리고, 상기 제 2 충전부는 상기 제 1 충전부에서 출력되는 정전압에 따라 직류전압을 상기 배터리 충전 회로부로 스위칭하는 제 3 스위칭 트랜지스터를 온오프시키는 정전압 제어부와, 상기 제 3 스위칭 트랜지스터가 온오프되는 것에 따라 상기 차량용 전압을 충전하거나, 충전된 차량용 전압을 상기 배터리 충전 제어부로 출력하는 인덕터로 구성된다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 하나의 충전기만으로 여행중이거나 차량으로 이동중에 휴대폰의 배터리를 충정할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 여행용 충전기와 시거 라이터용 충전기 공용 충전 회로도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 시거 라이터 회로부 11 : 정전압 제어부
20 : 여행용 충전 회로부 21 : 정류회로부
22 : 스타트 회로부 23 : PWM 회로부
24 : 피드백 회로부 25 : 트랜스포머
30 : 배터리 충전 제어부 31 : 배터리 전압검출 및 정전류 회로부
40 : 배터리
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 여행용 충전기와 시거 라이터용 충전기 공용 충전 회로도이다.
본 발명에 따른 여행용 충전기와 시거 라이터용 충전기 공용 충전 회로는 우선 교류(AC) 전압이 입력되면 직류 전압으로 변환하기 위한 정류회로부(21)와, 상기 정류회로부(21)에 1차측 권선의 일측 단자가 연결되고, 배터리 충전 제어부(30)로 2차측 권선이 연결되어 입력 전압을 강압시키는 트랜스포머(Transformer)(변압기)(25)와, 상기 정류회로부(21)에서 정류된 직류전압의 입력에 따라 펄스폭변조회로부(이하, PWM 회로부라 약칭 함)(23)를 구동시키는 스타트 회로부(22)와, 상기 스타트회로부(22)와 상기 트랜스포머(25)의 2차측 권선에서 피드백된 정전압을 인가받아 스위칭 트랜지스터(Q1)를 온오프시켜 상기 트랜스포머(25)에서 일정한 정전압을 출력하도록 하는 PWM 회로부(23)와, 상기 트랜스포머(25)의 1차측 권선 에너지를 축적하거나 상기 트랜스포머(25)의 2차측 권선으로 에너지를 전달하는 스위칭 트랜지스터(Q1)와, 상기 트랜스포머(25)에서 출력되는 직류전원을 PWM 회로부(23)로 피드백 시키는 피드백 회로부(24)로 구성된 여행용 충전 회로부(20)와, 상기 여행용 충전 회로부(20)에서 출력되는 정전압에 따라 차량용 전압을 배터리 충전 회로부(30)로 스위칭하는 제 3 스위칭 트랜지스터(Q3)를 온오프시키는 정전압 제어부(11)와, 상기 제 3 스위칭 트랜지스터(Q3)가 온오프되는 것에 따라 상기 차량용 전압을 충전하거나, 충전된 차량용 전압을 상기 배터리 충전 제어부(30)로 출력하는 인덕터(L2)로 구성된 시거 라이터 회로부(10)와, 배터리 충정을 위한 배터리 전압 검출 및 정전류 회로부(31)와, 상기 시거 라이터 회로부(10) 또는 여행용 충전 회로부(20)에서 출력되는 정전압을 배터리(40)로 공급하는 것을 스위칭하는 제 2 스위칭 트랜지스터(Q2)로 구성된 배터리 충전 제어부(30)로 구성된다.
이와 같은 본 발명 충전회로의 동작중 여행용 충전부(20)를 이용한 충전은 우선 교류 전압을 정류 회로부(21)를 통하여 1차 정류하고, 스타트 회로부(22)를 통하여 PWM 회로부(23)를 동작시킨다. 이때, 제 1 스위칭 트랜지스터(Q1)가 온되면 트랜스포머(25)의 1차측 권선인 L1에 에너지가 축적되고, 반대로 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)가 오프되면 트랜스포머(25)의 2차측 권선 L2로 1차측 권선 L1의 에너지가 전달된다. 이때 트랜스포머(25)의 권선수에 따라 필요한 전압만큼 전압 강하하고 제 1 다이오드(D1)와 제 1 커패시터(C1)를 통해 2차 정류하여 직류로 변환시킨다. 이 전압은 피드백 회로부(24)를 통해 기준전압과 비교하여 PWM 회로를 통하여 제 1 스위칭 트랜지스터(Q1)를 제어하여 항상 정전압이 되도록 한다.
이때, 출력에 부하(LOAD)가 크면 듀티(Duty)가 커져 트랜스포머(25)의 1차측 권선에 많은 에너지가 축적이 되어 그 에너지가 2차측 권선으로 유기되고, 출력에 부하가 작으면 듀티가 적어지며 2차측 권선으로 유기되는 에너지는 작아진다.
그리고, 시거 라이터용 충전부(10)를 이용한 충전은 제 3 스위칭 트랜지스터(Q3)가 온되면 제 2 다이오드(D2)는 오프가 되고 제 2 인덕터(L2)에는 차량용 전압이 축적된다. 제 3 트랜지스터(Q3)가 오프되면 제 2 다이오드(D2)는 온되어 제 2 인덕터(L2)에 축적된 에너지는 배터리 충전 제어부(30)로 출력된다.
배터리 충전 제어부(30)에서는 배터리(40) 전압이 낮을 경우(3.6v 이하) 제 2 트랜지스터(Q2)를 오프시키고 배터리 전압검출 및 정전류 회로부(31)를 통해 약 200mA로 트리클(Trickle) 충전시킨다.
이때, 시거 라이터 충전부(10)나 여행용 충전부(20)에서 입력되는 전압은 PAM 이나 LDO 입력전압으로 사용된다.
이어서 배터리(40) 전압이 3.6V 이상이되면 제 2 스위칭 트랜지스터(Q2)가 온되고 빠른 충전(Quick Charge)을 시작한다.
여기서 제 2 스위칭 트랜지스터(Q2)를 온/오프 제어하는 이유는 배터리(40)가 딥 디스차지(Deep Discharge)가 되면(예를 들면 3.0v 이하) 제 2트랜지스터(Q2)가 온 된 상태에서 3V로 PAM이나 LDO를 구동하기에는 전압이 너무 작기 때문이다.
즉, 배터리 전압이 낮은 상태에서 통화를 한다면 A 지점은 정전압으로 동작이 되고 배터리 전압이 3.6V 이상이 되면 제 2 트랜지스터(Q2)는 온되고 A 지점이 A 지점과 배터리 전압으로 전류가 공급된다.
다시 배터리 전압이 3.6V 이하가 되면 제 2 스위칭 트랜지스터(Q2)는 오프가 되고 정전압 A 지점에서 전류가 공급이 되면서 배터리에는 트리클 전류로 충전이 된다. 여기서 제 1 저항(R1)은 전류 센싱용 저항으로 정전류 회로에 사용된다.
이상의 설명에서와 같은 본 발명은 여행시에는 교류 전압을 이용하여 휴대폰의 배터리를 충전시키는 상태에서 통화를 하거나 충전시키고, 차량에서 이용시에는 직류전압을 이용하여 휴대폰의 배터리를 충전시키는 상태에서 통화를 하거나 충전시킬 때 여행용 충전기와 차량의 시거 라이터용 충전기를 하나로 조합하여 사용함으로서 저렴한 가격으로 편리하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 직류전압을 일정한 정전압으로 출력하는 제 1 충전부와;
    교류전압을 일정한 직류 정전압으로 정류하여 출력하는 제 2 충전부와;
    상기 제 1 또는 제 2 충전부에서 출력되는 직류 정전압에 따라 배터리를 충전하는 배터리 충전 제어부로 구성됨을 특징으로 하는 충전회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 충전부는 교류(AC) 전압이 입력되면 직류 전압으로 변환하기 위한 정류회로부와, 상기 정류회로부에 1차측 권선의 일측 단자가 연결되고, 상기 배터리 충전 제어부에 2차측 권선이 연결되어 입력 전압을 강압시키는 트랜스포머와, 상기 정류회로부에서 정류된 직류전압의 입력에 따라 펄스폭변조회로부를 구동시키는 스타트 회로부와, 상기 스타트회로부와 상기 트랜스포머의 2차측 권선에서 피드백된 정전압을 인가받아 스위칭 트랜지스터를 온오프시켜 상기 트랜스포머에서 일정한 정전압을 출력하도록 하는 PWM 회로부와, 상기 트랜스포머의 1차측 권선 에너지를 축적하거나 상기 트랜스포머의 2차측 권선으로 에너지를 전달하는 스위칭 트랜지스터와, 상기 트랜스포머에서 출력되는 직류전원을 PWM 회로부로 피드백 시키는 피드백 회로부로 구성되고,
    상기 배터리 충전 회로부는 상기 제 1, 제 2 충전부에서 입력되는 정전압을 검출하고, 상기 제 1, 제 충전부에서 입력되는 정전압을 배터리로 공급하는 것을 스위칭하는 제 2 스위칭 트랜지스터를 제어하는 배터리 전압 검출 및 정전류 회로부로 구성됨을 특징으로 하는 충전회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 충전부는 상기 제 1 충전부에서 출력되는 정전압에 따라 직류전압을 상기 배터리 충전 회로부로 스위칭하는 제 3 스위칭 트랜지스터를 온오프시키는 정전압 제어부와, 상기 제 3 스위칭 트랜지스터가 온오프되는 것에 따라 상기 차량용 전압을 충전하거나, 충전된 차량용 전압을 상기 배터리 충전 제어부로 출력하는 인덕터로 구성됨을 특징으로 하는 충전회로.
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