KR20020063742A

KR20020063742A - 배터리 전압 검출 회로

Info

Publication number: KR20020063742A
Application number: KR1020010004348A
Authority: KR
Inventors: 송경헌; 곽계달
Original assignee: 에이. 엔. 디. 반도체(주)
Priority date: 2001-01-30
Filing date: 2001-01-30
Publication date: 2002-08-05
Also published as: KR100389163B1

Abstract

본 발명은 충전 배터리의 과충전을 방지하기 위하여 배터리의 양단 전압을 검출하는 전압검출회로의 전력소모를 줄이면서 전압을 검출할 수 있도록 한 배터리 전압 검출 회로에 관한 것이다.

본 발명은 고용량 휴대용 배터리의 양단 전압을 검출하는 분압저항과; 상기 분압저항으로 검출되는 전압을 기준전압과 비교하는 비교기와; 상기 비교기에서 출력되는 신호에 의하여 임의로 설정된 소정의 시간동안 지연구동하는 지연회로와; 상기 지연회로에 의하여 배터리의 보호 동작을 수행하는 보호회로로 구성되는 전압검출회로에 있어서, 상기 분압저항에 전압 검출 동작을 온/오프 스위칭 제어하는 스위칭 제어회로를 구성하여서 된 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 전압 검출 회로{Battery voltage detection circuit}

본 발명은 배터리 전압 검출 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충전 배터리의 과충전을 방지하기 위하여 배터리의 양단 전압을 검출하는 전압검출회로의 전력소모를 줄이면서 전압을 검출할 수 있도록 한 배터리 전압 검출 회로에 관한 것이다.

최근 들어 휴대폰, 노트북 등과 같은 휴대용 기기의 사용이 빈번해짐에 따라 리튬 이온(Li-ion)전지와 같은 고용량 휴대용 배터리의 수요가 급격히 증가되고 있는 실정이다.

그러나 상기 고용량 휴대용 배터리의 경우 충전기로 충전시 높은 포텐셜 에너지로 충전하기 때문에 과충전, 과전류에 의하여 전력낭비는 물론 단락전류에 의하여 폭발 가능성과 과방전시 수명이 급격히 단축되는 현상이 발생된다.

그러므로 상기 고용량 휴대용 배터리의 경우 별도의 보호회로를 취부하여 사용하게 되고, 통상적으로 집적회로(IC)를 사용하게 된다.

상기 보호회로인 집적회로(IC)는 배터리의 과충방전을 방지하기 위하여 사용되고, 상기 과충방전을 방지하기 위하여 도 1 에 도시한 바와 같이, 고용량 휴대용 배터리(BAT)의 양단(+)(-)에 접속한 후, 배터리(BAT)의 양단 전압을 분압저항(R1)(R2)을 통해서 분배되는 전압으로 검출하게 된다.

상기 분압저항(R1)(R2)을 통해서 검출된 전압은 비교기(COMP)를 통해서 반전단자의 기준전압과 비교하여 비교신호를 출력하게 되는바, 이때 검출된 전압이 기준전압 이하이면 계속해서 충전이 이루어지게 되고, 반면에 상기 검출된 전압이 기준전압 이상이면 지연회로(10)를 통해서 보호회로(11)를 구동하여 과충전 및 과방전으로부터 배터리의 보호하게 된다.

이와 같이 대용량 휴대용 배터리(BAT)를 과충방전으로부터 보호하는 집적회로(IC)의 분압저항(R1)(R2)는 보호회로(11)의 동작에 관계없이 항상 폐회로를 구성하고 있기 때문에 수㏁ 의 아주 높은 저항을 사용하여야 하고, 고저항에 따른 전력소모가 많아지게 된다.

뿐만 아니라 상기 집적회로(IC)의 경우 CMOS를 사용하게 되므로 정밀한 고저항을 만들기가 아주 어렵고, 설령 상기 고저항을 구현하다 하더라도 상당히 큰 면적을 가지는 저항으로 만들어야 하므로, 큰 면적의 고저항에 의하여 전체적인 집적회로(IC)가 커져야 하는 문제점을 가지게 되었다.

따라서 본 발명의 목적은 고용량 휴대용 배터리의 전압을 검출하고 보호하는 집적회로에 스위칭제어회로를 구성하여 상기 스위칭제어회로 동작시에만 상기 집적회로가 동작하도록 함으로써, 항시 배터리 전압을 검출하는데에 따른 불필요한 전력소모를 크게 줄일 수 있도록 하고자 하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 집적회로가 동작할 때 스위칭제어회로가 동작하지 않도록 하여 배터리의 자연 방전를 크게 줄임으로써, 배터리의 수명 단축을 최소화하고자 하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 고용량 휴대용 배터리의 양단 전압을 검출하는 분압저항과; 상기 분압저항으로 검출되는 전압을 기준전압과 비교하는 비교기와; 상기 비교기에서 출력되는 신호에 의하여 임의로 설정된 소정의 시간동안 지연구동하는 지연회로와; 상기 지연회로에 의하여 배터리의 보호 동작을 수행하는 보호회로로 구성되는 전압검출회로에 있어서, 상기 분압저항에 전압 검출 동작을 온/오프 스위칭 제어하는 스위칭 제어회로를 구성하여서 된 것을 특징으로 한다.

도 1 은 종래 배터리 전압 검출 회로도

도 2 는 본 발명 배터리 전압 검출 회로의 일실시예도

도 3 은 도 2 의 스위치제어신호에 따른 전류 파형도

도 4 는 본 발명 배터리 전압 검출 회로의 다른 실시예도

도 5 는 도 4 의 각부 파형도

도 6 은 본 발명 배터리 전압 검출회로의 또 다른 실시예도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

BAT; 배터리 R1,R2; 분압저항

COMP; 비교기 20; 지연 회로

21; 보호 회로 22; 스위칭 제어부

23, 41; 제어회로 40; 스위칭 소자

42; 카운터 및 래치회로 43; 전력절약모드 회로

411; 전류검출스위치 412; 클럭및 카운터

413; 앤드게이트 OP; 연산증폭기

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명 배터리 전압 검출 회로의 일실예도 로서, 고용량 휴대용 배터리(BAT)의 양단 전압을 검출하는 분압저항(R1)(R2)과; 상기 분압저항(R1)(R2)으로 검출되는 전압을 기준전압과 비교하는 비교기(COMP)와; 상기 비교기(COMP)에서 출력되는 신호에 의하여 임의로 설정된 소정의 시간동안 지연구동하는 지연회로(20)와; 상기 지연회로(20)에 의하여 배터리의 보호 동작을 수행하는 보호회로(21)로 구성되는 전압검출회로에 있어서, 상기 분압저항(R1)(R2)에 전압 검출 동작을 온/오프 스위칭 제어하는 스위칭제어부(22)는 상기 스위치(SW)와 스위치(SW)의 동작을 제어하는 제어회로(23)를 구성하되, 상기 스위치(SW)는 상기 분압저항(R1)(R2)에 직렬로 접속한다.

상기 제어회로(23)는 상기 분압저항(R1)(R2)에 흐르는 전류의 평균값에 비례하여 스위치(SW)의 온/오프 시간을 제어하도록 구성한다.

그러므로 본 발명은 고용량 휴대용 배터리(BAT)의 양단전압을분압저항(R1)(R2)을 통해서 전압을 검출하게 되고, 이 검출된 전압은 비교기(COMP)를 통해서 기준전압과 비교하여 검출된 전압이 기준전압 이상이면 지연회로(20)가 임의로 설정된 소정시간(100msec - 200msec)동안 지연한 후 보호회로(21)에 구동신호를 출력하게 된다.

이때 분압저항(R1)(R2)에 직렬 접속된 스위치(SW)는 도 3 에 도시한 바와 같이, 제어회로(23)에 의한 스위치 동작신호가 온상태에서 오프 상태를 유지되어 상기 분압저항(R1)(R2)에 전류가 흐르지 않게 되므로 그 시간 만큼 전력소모를 줄일 수 있게 된다.

여기서 상기 스위치(SW)의 온/오프 조절은 분압저항(R1)(R2)에 흐르는 전류의 평균값으로 조절하게 되고, 다시말하면 상기 전류의 평균값은 스위치(SW)의 온/오프 시간의 비례에 따라 조절할 수 있다.

도 4 는 본 발명 배터리 전압 검출 회로의 다른 실시예도 로서, 도 5 는 도 4 의 각부 파형도 로서, 고용량 휴대용 배터리(BAT)의 양단 전압을 검출하는 분압저항(R1)(R2)에 전압 검출 동작을 스위칭하는 스위칭소자(40)와; 상기 스위칭소자(40)의 동작을 제어하는 제어회로(41)와; 상기 분압저항(R1)(R2)에서 검출된 전압을 기준전압과 비교하는 비교기(COMP)와; 상기 비교기(C0MP)로 부터 검출된 전압이 기준전압 이상이면 래치 동작을 하지 않고, 기준 전압 이하이면 동작하면서 보호회로(21)를 동작시키는 카운터 및 래치회로(42)와; 상기 비교기(C0MP)에서 검출된 전압이 기준전압 이하이면 카운터 및 래치회로(42)에 의하여 전력을 절약하는 모드를 수행하는 전력절약모드회로(43)로 구성하게 된다.

상기 제어회로(41)는 고용량 휴대용 배터리(BAT)의 전류 검출로 부하 유무상태를 감지하면서 스위칭신호를 출력하는 전류 검출스위치(411)와; 임의의 소정 클럭펄스를 발생 및 발생된 펄스를 카운트하는 클럭 및 카운터(412)와; 상기 스위칭신호와 카운트 펄스와를 논리곱하여 스위칭 펄스신호를 출력하는 앤드게이트(413)로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 고용량 휴대용 배터리(BAT)에 부하(LOAD)를 접속한 상태에서, 제어회로(31)의 전류 검출 스위치(311)에서 부하의 유무를 감지하게 되고, 이때 부하 감지시 전류 검출 스위치(311)에서는 스위칭 펄스를 앤드게이트(313)의 일측단자에 출력하고, 앤드게이트(313)에서는 타측단자에 접속된 클럭 및 카운터(312)로 부터 출력되는 펄스를 논리곱하여 이 논리곱된 신호로 고용량 휴대용 배터리(BAT)의 양단 전압을 검출하는 분압저항(R1)(R2)에 직렬로 접속되는 스위칭소자(30)를 온/오프 스위칭 시키게 된다.

따라서 도 5(a)에 도시한 바와같이 스위칭소자(30)의 온 스위칭시 상기 분압저항(R1)(R2)에서는 배터리(BAT)의 전압을 검출하여 비교기(C0MP)에 입력하고, 상기 비교기(C0MP)에서는 기준전압과 비교하여 검출된 전압이 도 5(b)에 도시한 바와 같이 기준전압 이상이면 카운터 및 래치회로(32)에서는 동작을 하지 않게 된다. 그러나 상기 비교기(C0MP)에서는 기준전압과 비교하여 검출된 전압이 기준전압 이하이면 즉 기준전압 이하로 내려가는 시점에서 카운터 및 래치회로(32)에서는 도 5(c)에 도시한 바와 같이 제어회로(31)의 클럭 및 카운터(312)로 부터 펄스를 입력받아 카운트하게 된다.

이어서 카운터 및 래치회로(32)가 임의로 설정된 시간이 경과하면 도 5(d)에 도시한 바와 같이, 펄스를 출력하여 도 5(e)에 도시한 바와 같이 보호회로(21)를 동작시킴과 아울러 전력 절약 모드회로(33)를 구동시켜 전체 전압검출회로의 전력 소모를 최소화하게 되는 것이다.

도 6 은 본 발명 배터리 전압 검출회로의 제어회로에 또 다른 실시예도 로서, 도 3 의 분압저항(R1)(R2)과 제어회로(23)간에 모스에프이티(MOSFET)와; 상기 모스에프이트(MOSFET)의 소오스단자와 드레인단자간에 전압을 일정하게 유지시키는 정전압회로(60)를 구성한 것으로, 상기 정전압회로(60)는 비반전단자가 상기 분압저항(R1)(R2)에 접속되고, 반전단자는 저항(R1)(R2)을 통해서 기준전압(ref)과 접속되는 연산증폭기(OP)로 구성하게 된다.

따라서 정전압회로(60)의 연산증폭기(OP)는 그 특성상 상기 모스에프이티(MOSFET)의 드레인단자와 연산증폭기(OP)의 반전단자의 전위가 동일하게 유지되도록 피드백이 형성된다.

그러므로 상기 모스에프이티(MOSFET)의 드레인단자와 소오스단자간에 전압은 정전압회로(60)의 기준전압(ref)을 가변함으로써 스위칭제어가 이루어지게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 고용량 휴대용 배터리의 전압을 검출하고 보호하는 집적회로에 스위칭제어회로를 구성하여 상기 집적회로가 동작하는 동안에만 스위칭제어회로가 동작하도록 함으로써, 배터리의 자연 방전를 크게 줄일 수 있어, 배터리의 수명 단축을 최소화할 수 있고, 아울러 항시 배터리 전압을 검출하는데에 따른 불필요한 전력소모를 크게 줄일 수 있는 효과를 제공하게 된다.

또한 본 발명은 배터리 전압을 검출하는 분배저항을 집적회로 공정에서 쉽게 구현할 수 있는 정밀한 저저항을 사용하여 집적회로의 면적을 감소시키게 되므로 상기 배터리 전압을 검출하기 위하여 정밀한 고저항을 만들어야 하는데 따른 어려움 및 상기 고저항 면적을 크게 하여야 하는데 따른 전체적인 집적회로의 면적 증가로 인한 원가 상승 및 고저항에 의한 전력소모를 해소할 수 있는 효과를 제공하게 되는 것이다.

Claims

고용량 휴대용 배터리의 양단 전압을 검출하는 분압저항과; 상기 분압저항으로 검출되는 전압을 기준전압과 비교하는 비교기와; 상기 비교기에서 출력되는 신호에 의하여 임의로 설정된 소정의 시간동안 지연구동하는 지연회로와; 상기 지연회로에 의하여 배터리의 보호 동작을 수행하는 보호회로로 구성되는 전압검출회로에 있어서, 상기 분압저항에 전압 검출 동작을 온/오프 제어하는 스위칭 제어부를 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 배터리 전압 검출 회로.
제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 제어부는 스위치와 스위치의 동작을 제어하는 제어회로를 구성하되, 상기 스위치는 상기 분압저항에 직렬로 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 배터리 전압 검출 회로.
제 2 항에 있어서, 상기 제어회로는 상기 분압저항에 흐르는 전류의 평균값에 비례하여 스위치의 온/오프 시간을 제어하도록 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 배터리 전압 검출 회로.
고용량 휴대용 배터리의 양단 전압을 검출하는 분압저항에 전압 검출 동작을 스위칭하는 스위칭소자와; 상기 스위칭소자의 동작을 제어하는 제어회로와; 상기 분압저항에서 검출된 전압을 기준전압과 비교하는 비교기와; 상기 비교기로 부터검출된 전압이 기준전압 이상이면 래치 동작을 하지 않고, 기준 전압 이하이면 동작하면서 보호회로를 동작시키는 카운터 및 래치회로와; 상기 비교기에서 검출된 전압이 기준전압 이하이면 카운터 및 래치회로에 의하여 전력을 절약하는 모드를 수행하는 전력절약모드회로로 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 배터리 전압 검출 회로.
제 4 항에 있어서, 상기 제어회로는 고용량 휴대용 배터리의 전류 검출로 부하 유무상태를 감지하면서 스위칭신호를 출력하는 전류 검출스위치와; 임의의 소정 클럭펄스를 발생 및 발생된 펄스를 카운트하는 클럭 및 카운터와; 상기 스위칭신호와 카운트 펄스와를 논리곱하여 스위칭 펄스신호를 출력하는 앤드게이트로 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 배터리 전압 검출 회로.
제 4 항에 있어서, 상기 제어회로는 모스에프이티(MOSFET)와; 상기 모스에프이트(MOSFET)의 소오스단자와 드레인단자간에 전압을 일정하게 유지시키는 정전압회로를 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 배터리 전압 검출회로.
제 6 항에 있어서. 상기 정전압회로는 비반전단자가 분압저항에 접속되고, 반전단자는 기준전압(ref)과 접속되는 연산증폭기로 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 배터리 전압 검출 회로.