KR200200175Y1 - 만충전상태표시기능을 갖는 충전기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 소형가전제품용 충전밧데리에 사용하는 충전기에 관한 것이다.

재충전가능한 Ni-Cd 혹은 Ni-MH밧데리는 소형충전기를 사용하여 충전하고 있으며, 소형충전기는 만충전상태와 충전중인 상태를 육안으로 표시하기 위하여 LED와 같은 표시등을 점등시켜주고 있다. 그러나 만충전직전의 표시상태가 녹.적등이 동시 점멸되면서 사용자로 하여금 만충전시점을 정확히 파악하지 못하고 있다.

본 고안은 표시부에 대한 점등제어를 별도의 체널을 갖는 오피앰프를 이용하여 점등하도록 하였다. 따라서 만충전완료와 그직전의 상태에서 발생하는 충전상태와 만충전상태표시의 동시적인 점등현상을 방지하여 사용자로 하여금 밧데리의 정확한 충전이 가능하도록 하였다.

Description

만충전상태표시기능을 갖는 충전기{Battery charger displaying full charge effect}

본 고안은 Ni-Cd, Ni-MH등과 같은 재충전가능한 밧데리용 충전기에 관한 것이다. 특히 만충전시 밧데리로 부터 발생하는 신호전압과 콘트롤부로부터 발생하는 충전신호가 동시에 작동하여 발생하는 표시부에 대한 충전표시부와 만충전표시부의 동시적인 점등현상을 없애준 충전기에 관한 것이다.

본 고안자는 충전밧데리용으로 사용하는 충전기가 갖는 단점으로 충전완료시 충전완료를 표시하는 신호등으로 녹색LED가 점등토록 하는 종래의 장치가 갖는 단 점이 수mA의 전류가 계속 흐르면서 과충전현상이 발생될 수 있다는 점이었다. 그리고 방전이 다되지 아니한 충전밧데리의 경우에 잔류전류만큼 밧데리에 기억되면서 충전이 그 잔량만큼 부족하게 충전되고 그결과 밧데리의 용량저하, 충전기간 단축, 밧데리수명단축등의 현상이 발생하고 있다는 현상을 없애기 위하여 병렬연결된 표시등을 분리시켜 충전완료시 적색등을 점등하기위한 전류의 공급이 밧데리로 공급되는 현상을 막도록 하였다(실용신안등록출원제 98-6646호). 그리고 또한 미사용전류가 잔류하는 경우에 발생하는 잔류분 만큼의 미충전 현상을 없애도록 수동에 의한 방전스위치가 있는 충전기를 개발하였다(실용신아등록제185300호).

이상의 충전기로 어느정도 충전밧데리로서의 기능은 구현되었으나 만충전직전의 경우 충전밧데리에 약간의 전류만 공급하여도 충분한 전압을 발생한다. 즉, 만충전전압이 만충전직전시 수mA만 공급하여 밧데리로 부터 1.45V가 방출하게 된다. 따라서 약간의 전류만 공급된다하여도 비교기(콘트롤부)에 충전전압이 신호공급되므로 비교기로부터 만충전되었다는 신호를 발생토록 하며, 동시에 충전상태는 계속 유지하게 되는 현상이 발생하게 된다. 이 현상이 단시간이면 몰라도 30내지 50분정도 지속되므로 예를 들면 녹색등과 적색등이 동시에 점등되면서 황색등으로 표시되므로 사용자는 만충전상태로 잘못 인식하여 약간의 충전이 필요한 밧데리를 발출하여 사용하는 것이다. 결국 미충전상태로 사용하므로 사용시간이 예전보다 짧게되었다는 불만이 발생하고 다시 충전하고 재충전시 또 미충전상태로 재사용하는 현상이 반복되면서 밧데리의 수명이나 능력이 급격히 저하하는 것이다.

본 고안은 만충전시 발생하는 만충전표시등과 충전표시등이 동시에 점등되는 현상을 없애기 위하여 다체널의 콘트롤러를 사용하여 각각의 표시등에 대한 점등제어를 별도의 회선으로 가능토록 하였다. 특히 만충전직전에 발생하는 밧데리전압에 의하여 콘트롤러로 부터 발생하는 점등표시신호가 동시에 발생하는 현상을 없애주었다.

도 1 은 종래 충전기의 회로도이며,

도 2 는 본 고안의 충전기의 회로도임.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

가 : 정전압발생부 나 : 스위칭부 다 : 콘트롤부 라 : 표시부 마 : 충전부 R1~R23 : 저항 D1~D10 :다이오드 Q1~Q4 : 스위칭소자 s/w1, s/w2 : 방전스위치 T1 : 변압기

본 고안은 가정용교류전압을 일정하게 직류변압시켜 공급하는 정전압발생부로 부터 직류를 공급받아 충전부에 적재된 재충전 밧데리를 충전하되 스위칭소자를 설치하여 오피앰프와 같은 비교기(콘트롤부)에의하여 충전중인 밧데리의 전압을 감지하여 충전상태로의 스위칭전환을 유도하도록 하면서 표시부에서는 적녹LED에 의하여 충전상태와 만충전상태를 육안으로 식별가능하게 하는 충전밧데리용 충전기에 있어서,

충전부에 적재된 밧데리의 전압에 따라서 스위칭부에 대한 베이스공급 전압을 조절하여 스위칭부의 온오프, 표시부에 대한 전원공급의 온.오프신호를 제어하는 콘트롤부와,

다수의 충전밧데리가 삽입고정될 수 있는 케이스에 (+)(-)단자부가 설치되어 상기한 스위칭부의 에미터부와 전기적으로 연결되어 있으면서 수동스위칭의 조작에 따라 정전압발생부로 직결토록 구성된 방전회로부와 연결되어 있는 충전부로 구성되어 있다.

본 고안의 구체적인 회로도는 도 2 에 도시되어 있다.

본 고안에서 정전압발생부는 변압기(T1)에서 공급된 강압처리된 전원을 다이오드(D1-D4)로 구성된 충전전압발생부와 다이오드(D5-D6)로 구성된 회로구동전압발생부로 구성되며, 이들의 출력단은 충전전압발생부에서 공급되는 전압(Vvc)은 저항(R5)와 저항(R8)을 통하여 제1스위칭소자(Q1),제2스위칭소자(Q2)의 컬렉터로 공급되며, 회로구동전압발생부의 출력전압(Vbc)은 저항(R1)(R4)를 통하여 콘트롤부의 5번단자, 저항(R7)(R10)을 거쳐서 제1스위칭소자(Q1)과 제2스위칭소자(Q2)의 베이스부에 각각 연결되어 있다.

본 고안에서 스위칭부(Q1)과 (Q2)는 통상적인 트랜지스터를 사용한 것으로 컬렉터부에 충전전압공급부의 출력단이 연결되도록하되 베이스에 콘트롤부의 출력단자1과 7번이 신호연결되면서 이 베이스에 저항(R2)(R3)를 통하여 회로구동정전압부에서 조절된 일정전압(Vvc)이 공급토록 하였다. 특히 적합하게는 저항(R1)(R4)로 1.45-1.65V까지 건전지 만충전 전압을 설정하고 (R2)(R3)는 건전지 만충전전압 1.45V+스위칭소자(Q1)(Q2)의 동작전압0.7V+손실전압0.5V를 합한 2.65V전압을 설정하여 스위칭소자의 베이스에 공급하도록 하여 과충전방지 저속 충전회로를 구성하였다.

본 고안에서 콘트롤부는 1,7번 출력단자를 상기하듯이 스위칭소자용으로 연결하여주어 콘트롤신호전압(Vss)이 스위칭소자Q1,Q2의 베이스에 공급토록 하였으며, 3,5,10,12번단자에는 R1, R4로 비교전압(Vr1)(Vr2)을 공급하도록 하며, 만충전체크는 2,6번단자에 R11, R12로 만충전된 건전지 전압(1.46V)을 검출토록하였고, 단자9,13번은 저항 R6,R9에 의하여 스위칭소자의 베이스에 연결토록 하였으며, 단 자8,14번 단자는 제1표시부와 제2표시부에 있는 스위칭소자(Q3)(Q4)의 베이스부로 각각 연결토록 하여 만충전이 되어감에 따라 충전계속상태임을 나타내는 적색등의 점멸을 제어토록 하고 4번단자는 표시부의 적색등에 상기한 스위칭소자를 통하지 않고 직결토록 하였다.

본 고안에서 표시부는 충전진행중인 것을 표시하는 표시소자로 LED1과 LED2를 사용하면서 이들은 각각 스위칭소자 Q3, Q4의 에미터와 연결되어져 있으며 본 고안에서는 적색발광기능을 갖는 것을 채용하였다. 그리고 충전완료상태를 표시하는 표시소자로 상기한 LED1, LED2와 병설되는 구조로 주로 녹색계통의 재료를 사용한 LED1-1, LED2-2를 사용하면서 콘트롤부의 8번과 14번단자를 연결하여 밧데리충전부로 부터 높은 전압이 방출되는 경우 2번과 6번단자를 통하여 높은 전압신호를 접수하여 상기한 8번과 14번단자로 스위칭소자Q3, Q4의 턴언신호를 발생토록하였다. 4번단자는 별도의 정전압(Vsw)와 통합되어 직접 LED1-1, LED2-2에 각각 저항 R19, R23을 거쳐 신호전압이 공급토록구성하여 표시부가 초기상태의 표시를 하도록 한다.

본 고안에서 충전부는 일반적인 전지내장형 케이스 형태로 밧데리를 적재하는 경우 일정한 수준의 전압(본 고안에서는 1.45V)을 기준으로 기준전압보다 낮은 경우 R11과 R12가 건전지 전압을 검출하여 콘트롤부의 2, 6번단자에 공급되도록 하여 단자1, 7번으로 스위칭소자들에 대한 전원공급과 차단의 작동이 제어되도록 하였다. 본고안의 충전부의 또다른 특징으로는 수동적인 방전스위치(s/w1, s/w2)를 설정하여 주는 것이다. 따라서 사용자가 몇차례 사용후 밧데리의 상태가 원활치 아 니한 경우 수동으로 방전상태로 설정할 수있게 하였다. 즉, 저항 R13, R14, 다이오드D9, D10에 의하여 단시간내에 강제방전을 유도하도록 하였다. 본고안에서는 1.45V밧데리 충전전압을 기준으로 하여 종지전압을 0.9V로 설정하도록 하였다.

이상의 본 고안의 충전기의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

충전이 필요한 밧데리를 충전부에 적재하면 밧데리의 전압이 체크되어 R11, R12를 통하여 콘트롤부의 2번과 6번단자에 공급된다. 공급된 전압이 기준전압보다 낮으면 1번과 7번단자를 통하여 스위칭소자 Q1, Q2의 베이스에 스위칭소자의 턴온이 될수 있을 정도로 충분한 전압이 공급토록 한다. 본고안에서는 오피앰프로 78L05를 사용하면서 발생전압이 3.6V가 되도록 하였다. 따라서 밧데리의 전압이 목표전압보다 낮은 경우 콘트롤부의 1, 7번 단자를 통하여 본고안의 경우 3.6V의 전압을 공급하도록 한다. 따라서 스위칭소자Q1,Q2가 턴온상태로 되면서 충전이 진행된다. 충전이 완료되어가면 1번과 7번단자에서 발생하는 전압이 3.6V보다 낮아져 1V이하로 내려가는데 이때 1.45V시점을 검출하여 8,14번에 3.6V를 출력하여 표시부의 스위칭소자Q3, Q4를 동작시켜 적색램프(LED1)(LED2)를 소등하고 R16,R18로 전압을 보내 만충전표시인 녹색등을 점등시켜준다. 동시에 스위칭소자 Q1, Q2가 턴오프상태로 되므로 더이상의 전원공급이 차단되어 충전이 완료되므로 사용자는 점등상태를 보고 밧데리의 상태를 파악가능하게 되는 것이다.

이상 본고안은 표시부의 점등상태를 오프앰프를 사용하되 별도의 체널을 이용하여 표시부용의 스위칭소자의 턴온과 턴오프가 콘트롤가능하게 하였다. 따라서 밧데리가 만충전되기 직전의 상태에서 동일 체널을 이용한 콘트롤장치(오피앰프)에서 발생하는 동시점등문제를 근본적으로 해결하였다. 더나아가서 종래의 충전회로도1에 도시하듯이 표시부에 2개의 스위칭소자를 사용하던 것을 1개의 스위칭소자를 사용하면서 표시등한개는 스위칭소자와 연결됨이 없이 콘트롤부의 단자에서 공급된 신호에 의하여 직접 점등가능하도록 하므로 정확한 제어가 가능하게 되었다. 또한 스위칭소자를 각 표시부별로 1개씩 줄여서 사용하므로 다체널 콘트롤소자의 사용을 발생될 수 있는 원가상승을 상쇄시켜주어 기능은 향상되는 대신 원가는 그대로 유지할 수 있게 하였다.

Claims (6)

1. 가정용교류전압을 일정하게 직류변압시켜 공급하는 정전압발생부로 부터 직류를 공급받아 충전부에 적재된 재충전 밧데리를 충전하되 스위칭소자를 설치하여 오피앰프와 같은 비교기(콘트롤부)에의하여 충전중인 밧데리의 전압을 감지하여 충전상태로의 스위칭전환을 유도하도록 하면서 표시부에서는 적녹LED에 의하여 충전상태와 만충전상태를 육안으로 식별가능하게 하는 충전밧데리용 충전기에 있어서,

   충전전압발생부와 회로구동 전압발생부로 구성된 정전압발생부와, 충전전압발생부와 충전부사이에 배치되어 콘트롤부로 부터의 신호에 의하여 충전공급전원의 공급과 차단용 스위치 기능을 하는 스위칭부와,

   충전부에 적재된 밧데리의 전압에 따라서 스위칭부에 대한 베이스공급 전압을 조절하여 스위칭부의 온오프, 표시부에 대한 전원공급의 온.오프신호를 제어하는 콘트롤부와,

   다수의 충전밧데리가 삽입고정될 수 있는 케이스에 (+)(-)단자부가 설치되어 상기한 스위칭부의 에미터부와 전기적으로 연결되어 있으면서 수동스위칭의 조작에 따라 정전압발생부로 직결토록 구성된 방전회로부와 연결되어 있는 충전부로 구성되는 것을 특징으로 하는 만충전 표시기능을 갖는 충전기
2. 제 1 항에 있어서,

   정전압발생부는 변압기(T1)에서 공급된 강압처리된 전원을 다이오드(D1-D4) 로 구성된 충전전압발생부와 다이오드(D5-D6)로 구성된 회로구동전압발생부로 구성되며, 이들의 출력단은 충전전압발생부에서 공급되는 전압(Vvc)은 저항(R5)와 저항(R8)을 통하여 제1스위칭소자(Q1),제2스위칭소자(Q2)의 컬렉터로 공급되며, 회로구동전압발생부의 출력전압(Vbc)은 저항(R1)(R4)를 통하여 콘트롤부의 5번단자, 저항(R7)(R10)을 거쳐서 제1스위칭소자(Q1)과 제2스위칭소자(Q2)의 베이스부에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 만충전표시기능을 갖는 충전기.
3. 제 1 항에 있어서,

   스위칭부(Q1)과 (Q2)는 트랜지스터의 컬렉터부에 충전전압공급부의 출력단이 연결되도록하되 베이스부에 콘트롤부의 출력단자1과 7번이 신호연결되면서 이 베이스부에 저항(R2)(R3)를 통하여 회로구동정전압부에서 조절된 일정전압이 공급토록 하는 것을 특징으로 하는 만충전 표시기능을 갖는 충전기.
4. 제 1 항에 있어서,

   콘트롤부는 1,7번 출력단자를 상기하듯이 스위칭소자용으로 연결하여주어 콘트롤신호전압(Vss)이 스위칭소자Q1,Q2의 베이스에 공급토록 하였으며, 3,5,10,12번단자에는 R1, R4로 비교전압(Vr1)(Vr2)을 공급하도록 하며, 만충전체크는 2,6번단자에 R11, R12로 만충전된 건전지 전압(1.46V)을 검출토록하였고, 단자9,13번은 저항 R6,R9에 의하여 스위칭소자의 베이스에 연결토록 하였으며, 단자8,14번 단자는 제1표시부와 제2표시부에 있는 스위칭소자(Q3)(Q4)의 베이스부로 각각 연결토록 하 여 만충전이 되어감에 따라 충전계속상태임을 나타내는 적색등의 점멸을 제어토록 하고 4번단자는 표시부의 적색등에 상기한 스위칭소자를 통하지 않고 직결토록 하는 것을 특징으로 하는 만충전표시기능을 갖는 충전기.
5. 제 1 항에 있어서,

   표시부는 충전진행중인 것을 표시하는 표시소자로 LED1과 LED2를 사용하면서 이들은 각각 스위칭소자 Q3, Q4의 에미터와 연결되어져 있으며, 충전완료상태를 표시하는 표시소자로 상기한 LED1, LED2와 병설되는 구조로 녹색계통의 재료를 사용한 LED1-1, LED2-2를 사용하면서 콘트롤부의 8번과 14번단자를 연결하여 밧데리충전부로 부터 높은 전압이 콘트롤부의 2번과 6번에 공급되는 경우에만 점등되도록 하는 것을 특징으로 하는 만충전표시기능을 갖는 충전기.
6. 제 1 항에 있어서,

   충전부는 일반적인 전지내장형 케이스 형태로 밧데리를 적재하는 경우 일정한 수준의 전압을 기준으로 기준전압보다 낮은 경우 R11과 R12가 건전지 전압을 검출하여 콘트롤부의 2, 6번단자에 공급되도록 하여 단자1, 7번으로 스위칭소자들에 대한 전원공급과 차단의 작동이 제어되도록 하였으며,

   수동스위치(s/w)의 작동에 의하여 저항 R13, R14, 다이오드D9, D10을 통한 강제방전을 유도하도록 하는 것을 특징으로 하는 만충전표시기능을 갖는 충전기.