KR20020030541A - 충전기의 충전회로 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 교류 전압을 정류하는 정류회로와, 상기 정류회로에서 정류된 전압을 승압하여 출력하는 트랜스포머와, 상기 트랜스포머로부터 공급되는 전원으로 충전되는 배터리와, 상기 배터리로 충전되는 전원을 크기에 따라 제 1비교기와 제 2비교기에서 제어 신호를 출력하는 충전 감지회로와, 상기 충전 감지회로로부터 출력되는 제어 신호에 따라 스위칭되어 상기 트랜스포머를 제어하는 스위칭회로를 포함하는 충전기에 있어서; 상기 트랜스포머로부터 출력되는 전원의 크기가 일정 크기 미만인 경우에는 상기 제 1비교기에서 하이 신호가 출력되도록 제어 신호를 출력하고, 상기 트랜스포머로부터 출력되는 전원의 크기가 일정 크기 이상인 경우에는 상기 제 1비교기에서 로우 신호가 출력되도록 제어 신호를 출력하는 전압 감지회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서 상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면 충전기에서 일정한 전류 유지 구간과 일정한 전압 유지 구간을 확실하게 구분함으로써 배터리의 충전 전류가 선형적으로 감소하는 것을 방지할 수 있고, 배터리가 온전하게 충전되도록 함으로써 배터리의 수명을 연장시킬 수 있다.
Description
본 발명은 충전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 충전 전류와 충전 전압의 구간을 확실하게 구분함으로써 배터리의 충전을 완전하게 하며, 배터리의 수명을 연장시킬 수 있도록 하는 충전기의 충전회로에 관한 것이다.
일반적으로 휴대용 무선 단말기에는 배터리가 사용되는데, 이러한 배터리를 충전하기 위해서는 충전기가 필요하다.
이러한 충전기는 도 1에 도시된 바와 같이 입력되는 교류 전압을 정류회로(10)에서 정류후 트랜스포머(20)에서 정류된 전압을 고전압으로 승압한 다음 일정한 전원을 배터리(30)로 출력하여 배터리(30)를 충전하고, 충전 감지회로(40)에서 트랜스포머(20)에서 출력되는 전압을 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 충전 감지회로(40)와 스위칭회로(50)에 설치된 포토 커플러를 이용하여 스위칭 회로(50)의 스위칭을 제어하여 트랜스포머(20)에서 일정한 전원이 출력되도록 하는 방식이다.
이를 보다 상세하게 살펴보면, 교류 전압(AC85~265Vac)이 정류회로(10)를 통해 정류되어 트랜스포머(20)의 1차측으로 입력되면, 트랜스포머(20)는 이를 승압하여 2차측인 5번 단자로 출력한다.
트랜스포머(20)의 5번 단자에서 출력된 충전 전압(Va)은 충전 감지회로(40)의 분압 저항(R201, R202)에 의해 분압된 후 분압 전압(Vb)이 제 1비교기(41)의 반전 단자(-)로 입력된다. 그러면 제 1비교기(41)는 비반전 단자(+)로 입력되는 전압(Vc)과 분압 전압(Vb)을 비교한다. 이때 제 1비교기(41)의 반전 단자(-)의 전압은 비반전 단자(+)의 전압보다 낮기 때문에 제 1비교기(41)의 출력 단자에서는하이 신호가 출력된다. 그런데 제 1비교기(41)의 출력 단자와 제 2비교기(42)의 출력 단자는 서로 Wired-OR되어 있는데, Wired-OR는 출력 전압이 낮은 전압 쪽으로 따라 간다.
그래서 제 1비교기(41)의 출력은 하이이고, 제 2비교기(42)의 출력은 로우이기 때문에 제 2비교기(42)의 출력에 따라 포토 커플러의 발광 다이오드(PT1)는 턴-온되고, 이에 따라 스위칭회로(40)에 설치된 포토 커플러의 수광 트랜지스터(PT2)가 턴-온되어 트랜스포머(20)의 출력 전원을 조절한다.
제 2비교기(42)에서 일정한 전류를 출력하는 것은 다음과 같다. 전압(Vc)은 2.5V이고, 제 1저항(R213)의 저항값은 1.5KΩ, 제 2저항(R214)의 저항값은 1KΩ이므로 제 2비교기(42)의 비반전 단자(+)의 전압은 1V이다. 그리고 제 2비교기(42)의 입력 전압인 V+, V-는 동전위이므로 제 2비교기(42)의 반전 단자(-)의 전압도 1V이다. 한편 제 3저항(R212)을 통해서 흐르는 전류의 크기는 1mA이고, 제 4저항(R211)을 통해 흐르는 전류의 크기는 1A이다. 따라서 제 2비교기(42)는 일정하게 1A를 유지한다.
그리고 배터리(30)의 충전 전압(Va)이 증가함에 따라 분압 전압(Vb)도 증가되어 2.5V가 되면 제 1비교기(41)의 출력 단자에서 로우 신호가 출력되므로 포토 커플러의 포토 다이오드(PT1)는 제 2비교기(42)의 출력 신호에 제어를 받게 되고, 이로 인하여 트랜스포머(20)의 출력 전원은 일정한 전압(Constant Voltage)을 유지한다.
그러나 배터리(30)가 충전됨에 따라 분압 전압(Vb)이 2.5V에 근접하면 충전전류가 일정하게 유지되어야만 하는데 분압 전압(Vb)이 2.5V에 근접하면 제 1비교기(41)와 제 2비교기(42)의 출력에 의해 포토 커플러가 동시에 제어되기 때문에 트랜스포머(20)의 출력 전원이 일정한 전류를 유지하는 것도 아니고, 일정한 전압을 유지하는 것도 아닌 상태가 되므로 충전 전류가 도 2에 도시된 바와 같이 선형적으로 감소하는 문제점이 있다. 여기에서 제 1비교기(41)는 일정 전압을 유지시키도록 포토 커플러의 발광 다이오드(PT1)를 제어하고, 제 2비교기(42)는 일정 전류를 유지시키도록 포토 커플러의 발광 다이오드(PT1)를 제어한다.
또한 배터리(30)의 온전하지 못한 충전으로 인하여 배터리(30)의 수명이 저하되는 다른 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 분압 전압(Vb)이 2.5V미만에서는 제 1비교기의 제어 신호로 포토 커플러를 제어하며, 분압 전압(Vb)이 2.5V이상에서는 제 2비교기의 제어 신호로 포토 커플러를 제어하도록 함으로써 충전기에서 일정한 전류 유지 구간과 일정한 전압 유지 구간을 확실하게 구분하여 배터리의 충전 전류가 선형적으로 감소하는 것을 방지하도록 하는데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 배터리가 온전하게 충전되도록 함으로써 배터리의 수명을 연장시키도록 하는데 있다.
도 1은 종래의 충전기의 충전회로를 나타낸 회로도
도 2는 종래의 충전기의 충전회로에 따른 충전 전류와 충전 전압의 크기를 나타낸 그래프
도 3은 본 발명에 따른 충전기의 충전회로를 나타낸 회로도
도 4는 본 발명에 따른 충전 전류와 충전 전압의 크기를 나타낸 그래프
<도면중 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 정류회로20 : 트랜스포머
30 : 배터리40 : 충전 감지회로
41 : 제 1비교기42 : 제 2비교기
50 : 스위칭회로100 : 전압 감지회로
110 : 제 3비교기120 : 기준 전압 공급단
R1, R2 : 분압 저항Q1 : 트랜지스터
PT1 : 발광 다이오드PT2 : 수광 다이오드
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
교류 전압을 정류하는 정류회로와, 상기 정류회로에서 정류된 전압을 승압하여 출력하는 트랜스포머와, 상기 트랜스포머로부터 공급되는 전원으로 충전되는 배터리와, 상기 배터리로 충전되는 전원을 크기에 따라 제 1비교기와 제 2비교기에서 제어 신호를 출력하는 충전 감지회로와, 상기 충전 감지회로로부터 출력되는 제어 신호에 따라 스위칭되어 상기 트랜스포머를 제어하는 스위칭회로를 포함하는 충전기에 있어서,
상기 트랜스포머로부터 출력되는 전원의 크기가 일정 크기 미만인 경우에는 상기 제 1비교기에서 하이 신호가 출력되도록 제어 신호를 출력하고, 상기 트랜스포머로부터 출력되는 전원의 크기가 일정 크기 이상인 경우에는 상기 제 1비교기에서 로우 신호가 출력되도록 제어 신호를 출력하는 전압 감지회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서 상기 전압 감지회로는,
상기 트랜스포머의 출력단에 병렬 연결되는 분압 저항과,
상기 분압 저항의 노드에 비반전 단자가 연결되고, 기준 전압 공급단에 반전 단자가 연결되는 제 3비교기와,
상기 제 3비교기의 출력 단자에 연결되는 센싱 저항과,
상기 센싱 저항의 후단에 베이스가 연결되고, 상기 제 1비교기의 반전 단자에 컬렉터가 연결되며, 그라운드에 이미터가 연결되는 트랜지스터를 포함한다.
여기에서 또한 상기 기준 전압 공급단은,
정전압단으로부터 공급되는 전압을 강하시켜 소정 크기의 기준 전압을 상기제 3비교기의 반전 단자로 인가하는 저항과,
상기 정전압단으로부터 과전압이 공급되는 경우 상기 제 3비교기를 과전압으로부터 보호하도록 상기 저항에 병렬 연결되는 제너 다이오드로 구성된다.
이하, 본 발명에 의한 충전기의 충전회로의 구성 및 작용을 도 3 및 도 4를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 도 3에 있어서 도 1에 나타낸 충전기의 충전회로와 동일 부분에 대해서는 도 1과 동일한 부호를 부여하여 그에 대한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명에 따른 충전기의 충전회로를 나타낸 회로도이고, 도 4는 본 발명에 따른 충전 전류와 충전 전압의 크기를 나타낸 그래프이다.
본 발명에 따른 충전기는 도 3에 도시된 바와 같이 교류 전압을 정류하는 정류회로(10)와, 정류회로(10)에서 정류된 전압을 승압하여 출력하는 트랜스포머(20)와, 트랜스포머(20)로부터 공급되는 전원으로 충전되는 배터리(30)와, 배터리(30)로 충전되는 전원을 크기에 따라 제 1비교기(41)와 제 2비교기(42)에서 제어 신호를 출력하는 충전 감지회로(40)와, 충전 감지회로(40)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 스위칭되어 트랜스포머(20)를 제어하는 스위칭회로(50)와, 트랜스포머(20)로부터 출력되는 전원의 크기가 일정 크기 미만인 경우에는 제 1비교기(41)에서 하이 신호가 출력되도록 제어 신호를 출력하고, 트랜스포머(20)로부터 출력되는 전원의 크기가 일정 크기 이상인 경우에는 제 1비교기(42)에서 로우 신호가 출력되도록 제어 신호를 출력하는 전압 감지회로(100)로 구성된다.
전압 감지회로(100)는 트랜스포머(20)의 출력단에 병렬 연결되어트랜스포머(20)의 출력 전압을 분압하는 분압 저항(R1, R2)과, 분압 저항(R1, R2)의 노드(N1)에 비반전 단자(+)가 연결되고, 기준 전압 공급단(120)에 반전 단자가 연결되어 기준 전압 공급단(120)의 전압과 분압 저항(R1, R2)의 전압을 비교하여 크기에 따라 로우/하이 신호를 출력하는 제 3비교기(110)와, 제 3비교기(110)의 출력 단자에 연결되어 트랜지스터(Q1)의 구동 전압을 발생하는 센싱 저항(R4)과, 센싱 저항(R4)의 후단에 베이스가 연결되고, 제 1비교기(41)의 반전 단자(-)에 컬렉터가 연결되며, 그라운드에 이미터가 연결되어 제 3비교기(110)로부터 하이 신호가 출력되면 턴-온되어 제 1비교기(41)의 반전 단자(-)의 전압 레벨을 그라운드 레벨(0V)로 유지시키고, 제 3비교기(110)로부터 로우 신호가 출력되면 턴-오프되어 제 1비교기(41)의 반전 단자(-)의 전압 레벨을 하이 레벨로 유지시키는 트랜지스터(Q1)로 구성된다. 여기에서 기준 전압 공급단(120)은 정전압단(VCC)으로부터 공급되는 전압을 강하시켜 소정 크기의 기준 전압(2.5V)을 제 3비교기(110)의 반전 단자(-)로 인가하는 저항(R3)과, 정전압단(VCC)으로부터 과전압이 공급되는 경우 제 3비교기(110)를 과전압으로부터 보호하도록 저항에 병렬 연결되는 제너 다이오드(ZD1)로 구성된다.
이하 본 발명에 따른 충전기의 충전회로의 작용을 도 3 및 도 4를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저 전압 감지회로(100)에는 트랜스포머(20)로부터 출력되는 충전 전압(Va)이 분압 저항(R1, R2)을 통해 분압되어 제 3비교기(110)의 비반전 단자(+)로 공급되고, 반전 단자(-)에는 기준 전압(2.5V)이 공급된다.
그러면 제 3비교기(110)는 충전 전압(Va)과 기준 전압을 비교하여 충전 전압이 기준 전압(2.5V)미만인 경우, 즉 충전 전압이 98%미만인 경우 하이 신호를 출력한다. 이로 인해 트랜지스터(Q1)는 턴-온되어 제 1비교기(41)의 비반전 단자(+)로 공급되는 전압(Vb)을 그라운드 레벨(0V)로 유지시킨다. 이로 인해 제 1비교기(41)에서는 하이 신호가 출력되고, 제 2비교기(42)에서는 로우 신호가 출력되므로 포토 커플러의 발광 다이오드(PT1)는 제 2비교기(42)에 의해 전류량이 제어된다. 발광 다이오드(PT1)의 신호에 따라 포토 커플러의 수광 트랜지스터(PT2)가 스위칭되어 트랜스포머(20)에서 일정한 전류가 출력된다.
반대로, 제 3비교기(110)에서 충전 전압(Va)과 기준 전압을 비교하여 충전 전압이 기준 전압(2.5V)이상인 경우, 즉 충전 전압이 98%이상인 경우 제 3비교기(110)는 로우 신호를 출력한다. 이로 인해 트랜지스터()는 턴-오프되어 제 1비교기(41)의 비반전 단자(+)로 공급되는 전압(Vb)을 하이 레벨로 유지시킨다. 이로 인해 제 1비교기(41)에서는 로우 신호가 출력되고, 제 2비교기(42)에서는 로우 신호가 출력된다. 그러나 제 1비교기(41)의 출력 전압이 제 2비교기(42)의 출력 전압보다 낮기 때문에 포토 커플러의 발광 다이오드(PT1)는 제 1비교기(41)에 의해 제어되고, 결국 트랜스포머(20)에서 일정한 전압이 출력된다.
따라서 도 4에 도시된 바와 같이 전압 감지회로(110)에 의해 충전 전류를 일정하게 유지시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 충전기의 충전회로에 의하면, 충전기에서 일정한 전류 유지 구간과 일정한 전압 유지 구간을 확실하게 구분함으로써 배터리의 충전 전류가 선형적으로 감소하는 것을 방지하고, 배터리가 온전하게 충전되도록 함으로써 배터리의 수명을 연장시킬 수 있다.
Claims (3)
- 교류 전압을 정류하는 정류회로와, 상기 정류회로에서 정류된 전압을 승압하여 출력하는 트랜스포머와, 상기 트랜스포머로부터 공급되는 전원으로 충전되는 배터리와, 상기 배터리로 충전되는 전원을 크기에 따라 제 1비교기와 제 2비교기에서 제어 신호를 출력하는 충전 감지회로와, 상기 충전 감지회로로부터 출력되는 제어 신호에 따라 스위칭되어 상기 트랜스포머를 제어하는 스위칭회로를 포함하는 충전기에 있어서,상기 트랜스포머로부터 출력되는 전원의 크기가 일정 크기 미만인 경우에는 상기 제 1비교기에서 하이 신호가 출력되도록 제어 신호를 출력하고, 상기 트랜스포머로부터 출력되는 전원의 크기가 일정 크기 이상인 경우에는 상기 제 1비교기에서 로우 신호가 출력되도록 제어 신호를 출력하는 전압 감지회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전기의 충전회로.
- 제 1 항에 있어서,상기 전압 감지회로는,상기 트랜스포머의 출력단에 병렬 연결되는 분압 저항과,상기 분압 저항의 노드에 비반전 단자가 연결되고, 기준 전압 공급단에 반전 단자가 연결되는 제 3비교기와,상기 제 3비교기의 출력 단자에 연결되는 센싱 저항과,상기 센싱 저항의 후단에 베이스가 연결되고, 상기 제 1비교기의 반전 단자에 컬렉터가 연결되며, 그라운드에 이미터가 연결되는 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전기의 충전회로.
- 제 1 항에 있어서,상기 기준 전압 공급단은,정전압단으로부터 공급되는 전압을 강하시켜 소정 크기의 기준 전압을 상기 제 3비교기의 반전 단자로 인가하는 저항과,상기 정전압단으로부터 과전압이 공급되는 경우 상기 제 3비교기를 과전압으로부터 보호하도록 상기 저항에 병렬 연결되는 제너 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전기의 충전회로.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100778287B1 (ko) * | 2005-02-04 | 2007-11-22 | (주)퓨얼셀 파워 | 전지 전압 감시 장치 및 이를 이용하는 전지 |
| KR20210057658A (ko) * | 2019-11-11 | 2021-05-21 | 삼성에스디아이 주식회사 | 배터리 시스템을 위한 제어 장치, 및 이를 포함하는 배터리 시스템 및 차량 |
| CN113675931A (zh) * | 2021-09-16 | 2021-11-19 | 上海市特种设备监督检验技术研究院 | 锂离子电池充电管理电路 |
| US11495836B2 (en) | 2019-11-11 | 2022-11-08 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Control unit for a battery system |
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- 2000-10-18 KR KR1020000061417A patent/KR20020030541A/ko not_active Application Discontinuation
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