KR20020060821A - 태양 전지를 이용한 충전 전원 공급 장치 - Google Patents

태양 전지를 이용한 충전 전원 공급 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휴대용 전화기, 휴대용 컴퓨터, 자동차 등에 설치되는 태양 전지를 이용한 충전 전원 공급 장치에 관한 것이다.
본 발명은 축전지(10)와, 축전지(10)를 충전시키기 위한 충전 전원을 발생하는 제1 태양 전지(20)와, 제1 태양 전지(20)와 병렬로 연결된 상태에서 제1 태양 전지(20)의 발생 전원을 특정한 충전 용량으로 충전한 후 축전지(10)에 공급하는 충전용 축전지(30)와, 제1 태양 전지(20)의 발생 전원을 감지한 결과 제1 태양 전지(20)의 발생 전원이 미리 설정한 특정치 이하로 판정되면, 제1 태양 전지(20) 또는 충전용 축전지(30)로부터 축전지(10)로 공급되는 충전 전원을 차단하는 충전 전원 조절부(40)와, 충전 전원 조절부(40)와 직렬로 연결된 상태에서 축전지(10)를 충전시키기 위한 충전 전원을 발생하는 제2 태양 전지(50), 및 축전지(10)로부터 제2 태양 전지(50) 방향으로 흐르는 역전류를 방지하는 역전류 방지용 다이오드(D2)로 구성되며,
이것에 의해서, 별도의 충전용 어댑터를 사용하지 않더라도 휴대용 전화기, 휴대용 컴퓨터, 자동차 등에 사용되는 축전지를 충전할 수 있게 된다.

Description

태양 전지를 이용한 충전 전원 공급 장치 { POWER SUPPLY FOR CHARGING A STORAGE BATTERY BY SOLAR CELLS }
본 발명은 전원 공급 장치에 관한 것이며, 보다 상세히는 휴대용 전화기, 휴대용 컴퓨터, 자동차 등에 사용되는 축전지를 충전하도록 된 태양 전지를 이용한충전 전원 공급 장치에 관한 것이다.
일반적으로 휴대용 전화기, 휴대용 컴퓨터 등과 같은 각종 휴대용 전기/전자 장비와, 자동차 등에는 전원 공급 수단으로써 사용되는 축전지가 구비되어 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 축전지는 축전지의 충전 용량에 따라서 사용 시간이 제한되기 때문에, 별도로 구비된 충전용 어댑터를 이용하여 정기적으로 축전지를 충전시켜야 하는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 휴대용 전화기, 휴대용 컴퓨터, 자동차 등에 설치되어, 상기 휴대용 전화기, 휴대용 컴퓨터, 자동차 등에 사용되는 축전지를 태양 전지에서 발생한 전원을 이용하여 충전하도록 된 태양 전지를 이용한 충전 전원 공급 장치를 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 태양 전지를 이용한 충전 전원 공급 장치는 특정한 전기/전자 장비에 사용되는 축전지와, 상기 축전지를 충전시키기 위한 충전 전원을 발생하여 상기 축전지로 공급하는 제1 태양 전지와, 상기 제1 태양 전지와 병렬로 연결된 상태에서 상기 제1 태양 전지의 발생 전원을 특정한 충전 용량으로 충전한 후 상기 축전지에 공급하는 충전용 축전지와, 상기 제1 태양 전지의 발생 전원을 감지한 결과 상기 제1 태양 전지의 발생 전원이 미리 설정한 특정치 이하로 판정되면, 서로 병렬 연결된 상기 제1 태양 전지 또는 충전용 축전지로부터 상기 축전지로 공급되는 충전 전원을 차단하는 충전 전원 조절부와, 상기 충전 전원 조절부와 직렬로 연결된 상태에서 상기 축전지를 충전시키기 위한 충전 전원을 발생하여 상기 축전지로 공급하는 제2 태양 전지, 및 상기 축전지와 제2 태양 전지 사이에 설치되어 상기 축전지로부터 상기 제2 태양 전지 방향으로 흐르는 역전류를 방지하는 역전류 방지용 다이오드로 구성된다.
도 1은 본 발명에 따른 태양 전지를 이용한 충전 전원 공급 장치를 도시한 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 축전지 20: 제1 태양 전지
30: 충전용 축전지 40: 충전 전원 조절부
50: 제2 태양 전지 D1,D2: 다이오드
ZD1: 제너다이오드 Q1: 트랜지스터
R1,R2: 저항
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 축전지(10)는 휴대용 전화기, 휴대용 컴퓨터와 같은 전기/전자 장비나 자동차의 각종 전기/전자 장비에 사용된다.
상기 축전지(10)는 아래의 제1 태양 전지(20)와 제2 태양 전지(50)의 발생 전원에 의해 충전되거나, 아래의 충전용 축전지(30)와 제2 태양 전지(50)의 발생 전원에 의해 충전된다.
상기 제1 태양 전지(20)는 상기 축전지(10)를 충전시키기 위한 충전 전원을 발생하여 상기 축전지(10)로 공급한다.
상기 제1 태양 전지(20)는 상기 축전지(10)의 충전 용량에 따라서 다양한 크기로 제작할 수 있다.
충전용 축전지(30)는 회로 안정용 다이오드(D1)를 통하여 상기 제1 태양 전지(20)와 병렬로 연결된 상태에서 상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원을 특정한 충전 용량으로 충전한 후 상기 축전지(10)에 공급한다.
상기 충전용 축전지(30)는 상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원이 상기 충전용 축전지(30)의 충전 용량 보다 작아질 경우, 상기 축전지(10)를 충전시키기 위하여 공급되는 충전 전원으로 사용된다.
충전 전원 조절부(40)는 상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원을 감지한 결과 상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원이 미리 설정한 특정치 이하로 판정되면, 서로 병렬 연결된 상기 제1 태양 전지(20) 또는 충전용 축전지(30)로부터 상기 축전지(10)로 공급되는 충전 전원을 차단한다.
상기 충전 전원 조절부(40)의 트랜지스터(Q1)는 상기 제1 태양 전지(20)와 충전용 축전지(30)의 병렬 연결점(a)에 컬렉터가 연결되고, 상기 제2 태양 전지(50)에 이미터가 연결되어 있으며, 베이스 전압에 따라서 온/오프되어 서로 병렬 연결된 상기 제1 태양 전지(20) 또는 충전용 축전지(30)로부터 상기 축전지(10)로 공급되는 충전 전원을 공급/차단한다.
상기 충전 전원 조절부(40)의 제너다이오드(ZD1)는 상기 트랜지스터(Q1)의 베이스에 음극단이 연결되고 상기 제1 태양 전지(20)에 양극단이 연결되어 있으며,상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원을 감지한 결과 상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원이 미리 설정한 특정치 이상이면 온되어 상기 트랜지스터(Q1)를 온시키고, 미리 설정한 특정치 이하이면 오프되어 상기 트랜지스터(Q1)를 오프시킨다.
실제로, 회로 보호용 저항(R1,R2)을 경유하여 상기 제너다이오드(ZD1)의 양극단으로 제너 전압 이상의 전압이 상기 제1 태양 전지(20)에서 발생한 전원이 인가되면 상기 제너다이오드(ZD1)는 온된다.
상기 충전 전원 조절부(40)의 트랜지스터(Q1)가 온된 상태에서 상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원이 상기 충전용 축전지(30)의 충전 용량보다 크면, 상기 트랜지스터(Q1)를 경유하는 상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원은 상기 제2 태양 전지(50)의 발생 전원과 함께 상기 축전지(10)의 충전 전원으로 공급됨과 동시에, 상기 충전용 축전지(30)가 상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원에 의해 충전된다.
상기 충전 전원 조절부(40)의 트랜지스터(Q1)가 온된 상태에서 상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원이 상기 충전용 축전지(30)의 충전 용량보다 작으면, 상기 트랜지스터(Q1)를 경유하는 상기 충전용 축전지(30)의 전원은 상기 제2 태양 전지(50)의 발생 전원과 함께 상기 축전지(10)의 충전 전원으로 공급된다.
상기 제2 태양 전지(50)는 상기 충전 전원 조절부(40)와 직렬로 연결된 상태에서 상기 축전지(10)를 충전시키기 위한 충전 전원을 발생하여 상기 축전지(10)로 공급한다.
상기 제2 태양 전지(50)도 역시, 상기 제1 태양 전지(20)와 마찬가지로 상기축전지(10)의 충전 용량에 따라서 다양한 크기로 제작할 수 있고, 본 발명에서는 상기 제1 태양 전지(20)와 제2 태양 전지(50)가 입사광의 크기에 비례하여 서로 동일한 정격 전압을 충전 전원으로 발생하도록 제작하는 것이 바람직하다.
역전류 방지용 다이오드(D2)는 상기 축전지(10)와 제2 태양 전지(50) 사이에 설치되어 상기 축전지(10)로부터 상기 제2 태양 전지(50) 방향으로 흐르는 역전류를 방지한다.
상기와 같은 구성에 의해서 본 발명에 따른 태양 전지를 이용한 충전 전원 공급 장치는 다음과 같이 작동한다.
본 발명에 따른 태양 전지를 이용한 충전 전원 공급 장치의 상세한 작동을 설명하기 위하여, 본 발명에서는 휴대용 전화기에 설치되는 태양 전지를 이용한 충전 전원 공급 장치를 예로 들어 설명한다.
이때, 상기 제1 태양 전지(20)와 제2 태양 전지(50)의 발생 전원은 최대 정격 4.5V로 설정하고, 휴대용 전화기에 사용되는 상기 축전지(10)의 최대 정격 충전 용량과 상기 충전용 축전지(30)의 최대 정격 충전 용량은 각각 3.7V와 2.5V로 설정하며, 상기 충전 전원 조절부(40)의 제너다이오드(ZD1)의 제너 전압은 2.2V로 설정한다.
먼저, 상기 제1 태양 전지(20)로부터 발생하는 전원의 크기가 상기 충전용축전지(30)의 최대 정격 충전 용량인 2.5V보다 클 경우, 상기 제1 태양 전지(20)와 충전용 축전지(30)의 병렬 연결점(a)에는 상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원 전압이 인가된다.
또한, 상기 충전 전원 조절부(40)의 제너다이오드(ZD1)의 양극단에는 상기 제1 태양 전지(20)로부터 발생하는 전원의 크기가 상기 충전용 축전지(30)의 최대 정격 충전 용량인 2.5V보다 크기 때문에, 최소한 2.5V 이상으로 상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원 전압이 인가된다.
이때, 상기 충전 전원 조절부(40)의 제너다이오드(ZD1)가 온됨과 동시에 상기 트랜지스터(Q1)도 역시 온되고, 상기 제1 태양 전지(20)와 충전용 축전지(30)의 병렬 연결점(a)에 인가되는 상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원 전압은 상기 충전용 축전지(30)를 최대 충전 정격 용량인 2.5V로 충전시킴과 동시에, 상기 축전지(10)로 소정의 충전 전원을 공급한다.
따라서, 상기 축전지(10)에는 상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원 전압과 함께, 상기 제1 태양 전지(20)와 동일한 전원을 발생시키는 상기 제2 태양 전지(20)의 발생 전원 전압이 충전 전원으로 공급되어, 상기 축전지(10)를 최대 충전 정격 용량인 3.7V로 충전시킨다.
즉, 이때는 상기 제1 태양 전지(20)와 제2 태양 전지(20)로부터 발생하는 전원 전압이 각각 4.5V∼2.5V이므로, 상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원 전압과 제2 태양 전지(50)의 발생 전원 전압을 합산한 9V∼5V가 최대 충전 정격 용량이 3.7V인 상기 축전지(10)를 충전시키기 위한 충전 전원으로 이용된다.
다음으로, 상기 제1 태양 전지(20)로부터 발생하는 전원의 크기가 상기 충전용 축전지(30)의 최대 정격 충전 용량인 2.5V보다 작고 상기 제너 전압(2.2V)보다 클 경우, 상기 제1 태양 전지(20)와 충전용 축전지(30)의 병렬 연결점(a)에는 상기 충전용 축전지(30)의 전원 전압(2.5V)이 인가된다.
또한, 상기 충전 전원 조절부(40)의 제너다이오드(ZD1)의 양극단에는 상기 제1 태양 전지(20)로부터 발생하는 전원의 크기가 상기 제너 전압인 2.2V보다 크기 때문에, 최소한 2.2V 이상으로 상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원 전압이 인가된다.
이때, 상기 충전 전원 조절부(40)의 제너다이오드(ZD1)가 온됨과 동시에 상기 트랜지스터(Q1)도 역시 온되고, 상기 제1 태양 전지(20)와 충전용 축전지(30)의 병렬 연결점(a)에 인가되는 상기 충전용 축전지(30)의 전원 전압은 상기 축전지(10)로 소정의 충전 전원을 공급한다.
따라서, 상기 축전지(10)에는 상기 충전용 축전지(30)의 전원 전압과 함께, 상기 제1 태양 전지(20)와 동일한 전원을 발생시키는 상기 제2 태양 전지(20)의 발생 전원 전압이 충전 전원으로 공급되어, 상기 축전지(10)를 최대 충전 정격 용량인 3.7V로 충전시킨다.
즉, 이때는 상기 제1 태양 전지(20)와 제2 태양 전지(20)로부터 발생하는 전원 전압이 각각 2.5V∼2.2V이므로, 상기 충전용 축전지(30)의 전원 전압(2.5V)과 제2 태양 전지(50)의 발생 전원 전압을 합산한 5V∼4.7V가 최대 충전 정격 용량이3.7V인 상기 축전지(10)를 충전시키기 위한 충전 전원으로 이용된다.
끝으로, 상기 제1 태양 전지(20)로부터 발생하는 전원의 크기가 상기 제너 전압(2.2V)보다 작을 경우, 상기 충전 전원 조절부(40)의 제너다이오드(ZD1)의 양극단에는 상기 제너 전압인 2.2V보다 작은 전압이 인가되므로, 상기 충전 전원 조절부(40)의 제너다이오드(ZD1)가 오프됨과 동시에 상기 트랜지스터(Q1)도 역시 오프된다.
따라서, 이때는 상기 축전지(10)로 공급되는 상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원 또는 충전용 축전지(30)의 전원이 모두 차단되고, 상기 제1 태양 전지(20)와 동일한 전원을 발생시키는 상기 제2 태양 전지(20)가 상기 제너 전압(2.2V) 보다 작은 전원을 발생시키므로, 상기 축전지(10)는 더 이상 충전되지 않는다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 태양 전지를 이용한 충전 전원 공급 장치는 휴대용 전화기, 휴대용 컴퓨터, 자동차 등에 설치되어, 상기 휴대용 전화기, 휴대용 컴퓨터, 자동차 등에 사용되는 축전지를 태양 전지에서 발생한 전원을 이용하여 충전하도록 되어 있기 때문에, 종래와 같이 별도의 충전용 어댑터를 사용하지 않더라도 휴대용 전화기, 휴대용 컴퓨터, 자동차 등에 사용되는 축전지를 충전할 수 있는 효과가 있다.
실제로, 본 발명에 따른 태양 전지를 이용한 충전 전원 공급 장치를 휴대용전화기, 휴대용 컴퓨터, 자동차 등에 설치하여, 상기 휴대용 전화기, 휴대용 컴퓨터, 자동차 등에 사용되는 축전지를 충전하면, 사용자에 대한 편리성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 태양 전지가 정상 작동하는 동안에는 축전지의 전원이 소모됨과 동시에 충전 전원이 축전지로 공급되므로 축전지의 사용 시간이 종래의 축전지보다 월등하게 연장되는 효과가 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 태양 전지를 이용한 충전 전원 공급 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (4)

  1. 특정한 전기/전자 장비에 사용되는 축전지(10)와,
    상기 축전지(10)를 충전시키기 위한 충전 전원을 발생하여 상기 축전지(10)로 공급하는 제1 태양 전지(20)와,
    상기 제1 태양 전지(20)와 병렬로 연결된 상태에서 상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원을 특정한 충전 용량으로 충전한 후 상기 축전지(10)에 공급하는 충전용 축전지(30)와,
    상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원을 감지한 결과 상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원이 미리 설정한 특정치 이하로 판정되면, 서로 병렬 연결된 상기 제1 태양 전지(20) 또는 충전용 축전지(30)로부터 상기 축전지(10)로 공급되는 충전 전원을 차단하는 충전 전원 조절부(40)와,
    상기 충전 전원 조절부(40)와 직렬로 연결된 상태에서 상기 축전지(10)를 충전시키기 위한 충전 전원을 발생하여 상기 축전지(10)로 공급하는 제2 태양 전지(50), 및
    상기 축전지(10)와 제2 태양 전지(50) 사이에 설치되어 상기 축전지(10)로부터 상기 제2 태양 전지(50) 방향으로 흐르는 역전류를 방지하는 역전류 방지용 다이오드(D2)
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지를 이용한 충전 전원 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 충전 전원 조절부(40)는
    상기 제1 태양 전지(20)와 충전용 축전지(30)의 병렬 연결점(a)에 컬렉터가 연결되고, 상기 제2 태양 전지(50)에 이미터가 연결되어 있으며, 베이스 전압에 따라서 온/오프되어 서로 병렬 연결된 상기 제1 태양 전지(20) 또는 충전용 축전지(30)로부터 상기 축전지(10)로 공급되는 충전 전원을 공급/차단하는 트랜지스터(Q1), 및
    상기 트랜지스터(Q1)의 베이스에 음극단이 연결되고 상기 제1 태양 전지(20)에 양극단이 연결되어 있으며, 상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원을 감지한 결과 상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원이 미리 설정한 특정치 이상이면 온되어 상기 트랜지스터(Q1)를 온시키고, 미리 설정한 특정치 이하이면 오프되어 상기 트랜지스터(Q1)를 오프시키는 제너다이오드(ZD1)
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지를 이용한 충전 전원 공급 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 충전 전원 조절부(40)의 트랜지스터(Q1)가 온된 상태에서 상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원이 상기 충전용 축전지(30)의 충전 용량보다 크면, 상기 트랜지스터(Q1)를 경유하는 상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원은 상기 제2 태양 전지(50)의 발생 전원과 함께 상기 축전지(10)의 충전 전원으로 공급됨과 동시에, 상기 충전용 축전지(30)가 상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원에 의해 충전되는 것을 특징으로 하는 태양 전지를 이용한 충전 전원 공급 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 충전 전원 조절부(40)의 트랜지스터(Q1)가 온된 상태에서 상기 제1 태양 전지(20)의 발생 전원이 상기 충전용 축전지(30)의 충전 용량보다 작으면, 상기 트랜지스터(Q1)를 경유하는 상기 충전용 축전지(30)의 전원은 상기 제2 태양 전지(50)의 발생 전원과 함께 상기 축전지(10)의 충전 전원으로 공급되는 것을 특징으로 하는 태양 전지를 이용한 충전 전원 공급 장치.
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