KR20010066280A - 충전회로 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 휴대폰 내장형 충전기의 충전회로서 배터리의 완전충전 검출과 배터리 유무 인식 및 통화시 배터리 충전에 이용할 수 있는 충전회로를 제공하기 위한 것이다. 이와 같은 본 발명 충전회로는 배터리와, 상기 배터리 유무를 판단하고, 이동국 모뎀 칩으로 충전전류 공급을 보고하는 배터리 인식부와, 상기 배터리에 충전전류 공급을 제어하는 스위칭 트랜지스터와, 상기 충전전류로 사용할 직류 전압을 정전압 처리하여 상기 스위칭 트랜지스터로 공급하는 정전압 처리부와, 상기 스위칭 트랜지스터로 공급되는 정전압을 센싱하여 상기 배터리를 충전하거나, 상기 배터리의 충전상태를 이동국 모뎀 칩에 알리는 차동 증폭 및 전압 검출부와, 상기 배터리 충전 온/오프를 제어하는 배터리 충전 온/오프 제어부와, 상기 배터리 유무에 따라 상기 온/오프 제어부로 상기 배터리 충전 온/오프 제어 신호를 발생시키는 이동국 모뎀 칩으로 구성된다. 따라서, 휴대폰 배터리 충전중 배터리 완전 충전이나, 배터리 유무의 인식이 가능하다.
Description
본 발명은 휴대폰 내장형 충전기의 충전회로에 관한 것으로 특히 배터리 완전충전 검출과 배터리 유무 인식 및 통화시 배터리 충전에 이용하기에 적당하도록 한 충전회로에 관한 것이다.
일반적으로 휴대폰 전원으로는 배터리를 사용하고 있는데, 휴대폰을 구입하면 휴대폰에 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.
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.
그리고 충전기의 내부에는 DC/AC 컨버터의 정전압/정전류, 배터리 충전 제어를 위한 마이컴 등이 구성되어 있다.
이와 같은 일반적인 배터리는 AC 전원 케이블을 선형 어댑터(Liner adapter)에 연결하면 변압기 권선에 따라 DC 전압이 출력되고 DC 전압은 충전기에 내장된 스텝 다운 컨버터(Step down converter)에 의해 +4.2Volt 정전압이 출력이 되며, 전류 센싱 저항 및 정전류 회로로 구성되어 있다.
정전압/정전류는 배터리를 충전하는데 이용되며 전류 센싱 저항을 통해 흐르는 배터리 충전 전류를 검출하여 설정된 것 보다 동일하거나 낮다면 충전을 완료한다.
배터리를 충전하는 동안은 충전기의 발광 다이오드인 LED 컬러가 Amber로 나타나며 충전이 완료되면 Green으로 바뀐다.
그러나, 선형 어댑터로 구성되어 있는 어댑터 또는 충전기는 일반적으로 그 크기가 크고 무거워 휴대하기 불편한 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 휴대폰의 전원공급 장치인 배터리를 충전시킬 때 배터리의 완전충전 검출이나 배터리 유무를 인식할 수 있는 충전회로를 제공하기 위한 것이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 배터리와, 상기 배터리 유무를 판단하고, 이동국 모뎀 칩으로 충전전류 공급을 보고하는 배터리 인식부와, 상기 충전전류로 사용할 직류 전압을 정전압 처리하여 상기 스위칭 트랜지스터로 공급하는 정전압 처리부와, 상기 스위칭 트랜지스터로 공급되는 정전압을 센싱하여 상기 배터리를 충전하거나, 상기 배터리의 충전상태를 이동국 모뎀 칩에 알리는 차동 증폭 및 전압 검출부와, 상기 배터리 충전 온/오프를 제어하는 배터리 충전 온/오프 제어부와, 상기 배터리 유무에 따라 상기 온/오프 제어부로 상기 배터리 충전 온/오프 제어 신호를 발생시키는 이동국 모뎀 칩으로 구성된다.
바람직하게, 상기 배터리 인식부는 상기 배터리 유무에 따라 상기 직류전압을 상기 이동국 모뎀 칩으로 스위칭하는 제 1 트랜지스터가 구성되고, 상기 배터리 충전 온/오프 제어부는 상기 이동국 모뎀 칩에서 발생하는 배터리 충전 온/오프 제어 신호에 따라 온/오프 되는 제 2 트랜지스터와, 상기 제 2 트랜지스터의 온/오프에 따라 상기 배터리로 상기 정전압에 따른 정전류의 공급을 스위칭하는 스위칭 트랜지스터의 온/오프를 제어하는 온/오프 제어부로 구성되며, 상기 정전압 처리부는 상기 직류 전압이 인가되면 정전압(정전류)으로 처리하는 제 3 트랜지스터 및 상기 트랜지스터의 드레인에 애노드가 연결된 다이오드와, 상기 다이오드의 캐소드 출력중 궤환되는 정전압/정전류에 따라 상기 제 3 트랜지스터의 온/오프를 제어하는 정전압/정전류 회로부로 구성되고, 상기 차동증폭 및 전압검출부는 상기 다이오드의 캐소드에 일측이 연결되어 상기 정전류를 센싱하는 제 1 저항과, 상기 제 1 저항의 일측과 타측의 양단전압 차를 증폭하는 앰프와, 상기 앰프에서 증폭된 전압을 분배하고, 분배된 전압을 상기 이동국 모뎀 칩으로 입력하는 직렬 연결된 제 1, 제 2 분배 저항으로 구성된다.
그리고, 상기 충전회로는 휴대폰의 배터리에 내장된다.
이와 같은 본 발명에 따르면 휴대폰 배터리 충전중 배터리 완전 충전이나, 배터리 유무의 인식이 가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 충전회로를 나타내 회로도
도 2는 도 1에 나타낸 충전회로에 따른 배터리 충전 그래프
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 배터리 충전 온/오프 제어부 20 : 배터리 인식부
21 : 이동국 모뎀 로 드롭부(MSM LDO) 30 : 정전압 처리부
31 : 정전압/정전류 회로부 40 : 차동증폭 및 전압검출부
41 : OP 앰프 50 : 배터리
60 : 이동국 모뎀 칩(MSM Chip)
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 충전회로를 나타낸 회로도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 충전회로에 따른 배터리 충전 그래프이다.
본 발명에 따른 충전회로는 배터리(50)와, 상기 배터리(50) 유무를 판단하고, 이동국 모뎀 칩(60)으로 충전전류 공급을 보고하는 배터리 인식부(20)와, 상기 배터리(50)에 충전전류 공급을 제어하는 스위칭 트랜지스터(Q4)와, 상기 충전전류로 사용할 직류 전압을 정전압 처리하는 정전압 처리부(30)와, 상기 정전압을 센싱하여 배터리를 충전하거나, 싱기 배터리(50)의 충전상태를 이동국 모뎀 칩(60)에 알리는 차동 증폭 및 전압 검출부(40)와, 상기 배터리(50) 충전 온/오프를 제어하는 배터리 충전 온/오프 제어부(10)와, 상기 배터리(50) 유무에 따라 상기 배터리 충전 온/오프 제어부(10)로 상기 배터리(50) 충전 온/오프 제어 신호를 발생시키는 이동국 모뎀 칩(60)으로 구성된다.
여기서. 상기 배터리 인식부(20)는 상기 배터리(50) 유무에 따라 상기 직류전압을 상기 이동국 모뎀 칩(60)으로 스위칭하는 제 2 트랜지스터(Q2)가 구성되고, 상기 배터리 충전 온/오프 제어부(10)는 상기 이동국 모뎀 칩(60)에서 발생하는 배터리(50) 충전 온/오프 제어 신호에 따라 온/오프 되는 제 1 트랜지스터(Q1)와, 상기 제 1 트랜지스터(Q1)의 온/오프에 따라 상기 배터리(50)로 상기 정전압에 따른 정전류의 공급을 스위칭하는 스위칭 트랜지스터(Q4)의 온/오프를 제어하는 온/오프 제어부(11)로 구성되며, 상기 정전압 처리부(30)는 상기 직류 전압이 인가되면 정전압(정전류)으로 처리하는 제 3 트랜지스터(Q3) 및 상기 제 3 트랜지스터(Q3)의 드레인에 애노드가 연결된 제 3 다이오드(D3)와, 상기 제 3 다이오드(D3)의 캐소드 출력중 궤환되는 정전압/정전류에 따라 상기 제 3 트랜지스터(Q3)의 온/오프를 제어하는 정전압/정전류 회로부(31)로 구성되고, 상기 차동증폭 및 전압검출부(40)는 상기 제 3 다이오드(D3)의 캐소드에 일측이 연결되어 상기 정전류를 센싱하는 제 4 저항(R4)과, 상기 제 4 저항(R4)의 일측과 타측의 양단전압 차를 증폭하는 OP 앰프(41)와, 상기 OP 앰프(41)에서 증폭된 전압을 분배하고, 분배된 전압을 상기 이동국 모뎀 칩(60)으로 입력하는 직렬 연결된 분배저항인 제 9, 제 10 저항(R9,R10)으로 구성된다.
이와 같은 본 발명 충전회로는 스위칭 어댑터의 정전압(Vext)이 휴대폰 내부의 충전 회로에 입력이 되면 제 3 트랜지스터(Q3)를 통하여 정전압 4.2V를 만들며 제 4 저항(R4)을 통하여 정전류 회로, OP 앰프(41), 배터리 충전 제어를 위한 제 4 트랜지스터(Q4), 배터리(50) 인식 유무를 위한 제 2 트랜지스터(Q2), 통화시와 충전완료시 충전 제어를 위한 제 1, 제 2 다이오드(D1,D2)로 구성되며, 충전 단자가 하이(High)가 되면 제 4 트랜지스터(Q4)의 게이트가 로우(Low)가 되어 제 4 트랜지스터(Q4)의 소스에서 드레인으로 전류가 흘러 배터리(50)가 충전되며, 충전 단자가 로유(Low)가 되면 제 4 트랜지스터(Q4)의 게이트측에 하이(High) 신호가 인가되어 제 4 트랜지스터(Q4)가 오프되므로 배터리(50)는 충전을 하지 못한다.
여기서 제 3 다이오드(D3)는 배터리(50)로부터 전류가 누설되지 않도록 사용된다.
그리고, Vext를 통해 AC/DC 어댑터 전원이 입력되면 제 3 트랜지스터(Q3)를 통해 정전압이 되고, 전류는 전류 센싱 저항으로 사용되는 제 4 저항(R4)을 통해 흐르고 제 4 트랜지스터(Q4)에 의해서 배터리(50) 충전을 제어한다.
전류 센싱 저항인 제 4 저항(R4)을 통하여 흐르는 전류는 아이들 전류(Idle current)로 일부 흐르고 나머지는 배터리(50) 충전 전류로 이용된다. 이때 배터리(50) 충전시 배터리(50) 전압이 낮으면 정전류로 충전을 하고, 배터리(50) 전압이 약 4.05V 정도 되면 정전압 충전으로 바뀌게 되며 계속 충전함에 따라 충전 전류는 감소하기 시작한다.
이때 전류 센싱 저항(R4)의 양단 전압을 OP 앰프(41)로 증폭하여 제 9 및 제 10 저항(R9,R10)로 분배된 전압을 이동국 모뎀 칩(MSM Chip)(60)칩의 ADC-INT1에 입력한다.
이 아날로그 값이 이동국 모뎀 칩(60)에 설정된 값보다 같거나 이하가 되면 충전 완료가 되고, 이동국 모뎀 칩(60)의 GPIO5 번을 통해 제 1 트랜지스터(Q1)가 온(ON)되어 충전 단자가 로우(Low)가 되어 충전이 완료되고, 휴대폰의 표시장치인 LCD에는 충전 완료 표시를 해준다.
일단 충전이 완료되면 어댑터가 연결이 된 상태에서 배터리(50)로 충전 전류는 흐르지 않게 되고 아이들(Idle) 전류는 어댑터의 정전압 4.2V를 사용하게 된다.
어댑터의 전류는 사이즈 및 가격적으로 제한이 되므로 충전하면서 통화하는 것은 어려우므로 통화시는 배터리에 충전을 하지 않게 하기 위하여 D605 다이오드의 아이들(Idle)이 하이(통화 모드)가 되면 제 1 다이오드(D1)를 통해 제 1 트랜지스터(Q1)가 온(On)이 되고, 충전 단자가 로우(Low)가 되도록 제 4 트랜지스터(Q4)에 하이를 인가하여 통화 시는 충전을 멈추게 하며, 아이들(Idle)이 로우가 되면(통화가 종료되면) 배터리(50)에 다시 충전을 시작한다.
배터리(50) 인식(삽입)유무를 이동국 모뎀 칩(60)이 알게 하기 위해 배터리 팩 내부에 제 3 저항(R3)을 연결하여 이용한다. 이때, 제 3 저항(R3)이 연결되지 않으면(즉, 배터리(50)가 삽입되지 않으면) 제 2 트랜지스터(Q2)의 게이트에 이동국 로 드롭(MSM LDO)(21)로부터 하이신호가 인가되어 GPIO22번이 로우(LOW)가 되고, 제 3 저항(R3)이 연결되면 제 2 트랜지스터(Q2)의 게이트에 로우신호가 인가되므로 GPIO22번이 하이가 되어 배터리(50) 인식 유무를 알 수 있다. 이때, 배터리(50) 유무를 이동국 모뎀 칩(60)이 알지 못하면, 배터리(50)로 흐르는 전류가 0A(Zero 암페어)가 되어 배터리(50)에 충전이 완료되었다는 에러가 발생한다.
GPIO 22번에 공급되는 신호는 배터리(50) 전류가 아닌 어댑터 전류를 이용하였으며 제 9, 제 10(R19,R10)은 어댑터부터의 전압을 적정 전압(3V)이 되도록 분배한다.
따라서 배터리(50)가 없어도 어댑터로만 통화를 할 수 있고 배터리(50)가 있는 상태에서 통화중일 때 어댑터를 제거시 배터리(50)로 바로 전환이 가능하고(제 4 트랜지스터(Q4)의 게이트에 로우 신호 인가), 배터리(50)로만 통화중일 때 어댑터 삽입시 어댑터 전원으로 변환이 가능하다.
현재 어댑터 전압은 약 5V이며 OP 앰프(41)로 100배 증폭하여 전류 센싱 저항(R4)을 통해 흐르는 전류가 240mA가 되면 충전을 완료한다(아이들 전류:140mA, 배터리 전류 : 100mA).
제 4 저항(R4)을 통해 흐르는 전류가 240mA이면, OP 앰프(41) 출력 전압이 2.4V가 되며 이를 이동국 모뎀 칩(60)이 인식할 수 있도록 제 9, 제 10저항(R9,R10)로 전압을 분배한다.
이와 같은 설명을 [표1]을 참조하여 설명한다.
| 관련 PIN | GPIO22 | GPIO5 | ADC-INT1 | 비고 | |
| 배터리 인식 | GPIO 22 | Low | High | ⅹ | 배터리 없음 |
| 통화 모드시 배터리 충전 | Idle/ | High | Low | 1.2v 이상 | 배터리 있음 |
| 배터리 완전 충전 | ADC-INT1GPIO | High | High | 1.2v 이하 | 배터리 있음 |
이상의 설명에서와 같이 본 발명은 휴대폰에 충전기가 내장되면 별도의 충전기가 필요없으며 선형 어댑터 대신 스위칭 어댑터를 사용함으로써 충전기의 무게가 가벼워지므로, 휴대하기 간편하므로 별도의 여행용 충전기(Travel Charger)가 필요 없고, 마이컴 대신 MSM 칩을 사용하여 배터리 충전 제어가 가능하므로 휴대폰의 LCD 상에서 자유롭게 충전 표시를 할 수 있는 효과가 있다.
Claims (3)
- 배터리와;상기 배터리 유무를 판단하고, 이동국 모뎀 칩으로 충전전류 공급을 보고하는 배터리 인식부와;상기 배터리에 충전전류 공급을 제어하는 스위칭 트랜지스터와;상기 충전전류로 사용할 직류 전압을 정전압 처리하여 상기 스위칭 트랜지스터로 공급하는 정전압 처리부와;상기 스위칭 트랜지스터로 공급되는 정전압을 센싱하여 상기 배터리를 충전하거나, 상기 배터리의 충전상태를 이동국 모뎀 칩에 알리는 차동 증폭 및 전압 검출부와;상기 배터리 충전 온/오프를 제어하는 배터리 충전 온/오프 제어부와,상기 배터리 유무에 따라 상기 온/오프 제어부로 상기 배터리 충전 온/오프 제어 신호를 발생시키는 이동국 모뎀 칩으로 구성됨을 특징으로 하는 충전회로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 배터리 인식부는 상기 배터리 유무에 따라 상기 직류전압을 상기 이동국 모뎀 칩으로 스위칭하는 제 1 트랜지스터가 구성되고,상기 배터리 충전 온/오프 제어부는 상기 이동국 모뎀 칩에서 발생하는 배터리 충전 온/오프 제어 신호에 따라 온/오프 되는 제 2 트랜지스터와, 상기 제 2 트랜지스터의 온/오프에 따라 상기 배터리로 상기 정전압에 따른 정전류의 공급을 스위칭하는 스위칭 트랜지스터의 온/오프를 제어하는 온/오프 제어부로 구성되며,상기 정전압 처리부는 상기 직류 전압이 인가되면 정전압(정전류)으로 처리하는 제 3 트랜지스터 및 상기 트랜지스터의 드레인에 애노드가 연결된 다이오드와, 상기 다이오드의 캐소드 출력중 궤환되는 정전압/정전류에 따라 상기 제 3 트랜지스터의 온/오프를 제어하는 정전압/정전류 회로부로 구성되고,상기 차동증폭 및 전압검출부는 상기 다이오드의 캐소드에 일측이 연결되어 상기 정전류를 센싱하는 제 1 저항과, 상기 제 1 저항의 일측과 타측의 양단전압 차를 증폭하는 앰프와, 상기 앰프에서 증폭된 전압을 분배하고, 분배된 전압을 상기 이동국 모뎀 칩으로 입력하는 직렬 연결된 제 1, 제 2 분배 저항으로 구성됨을 특징으로 하는 충전회로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 충전회로는 휴대폰의 배터리에 내장됨을 특징으로 하는 충전회로.
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- 1999-12-31 KR KR1019990067879A patent/KR100344876B1/ko not_active IP Right Cessation
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