KR20020066372A - 충방전 제어회로와 충전식 전원장치 - Google Patents

충방전 제어회로와 충전식 전원장치 Download PDF

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Abstract

스위치회로가 오프 되어 있음에도 불구하고 과전류 상태로부터 복귀시키기 위한 저항과 기생 다이오드를 통해 이차전지에 충전전류가 흐르는 것을 막는 충방전 제어회로가 제공된다. 본 발명은 충전기의 접속을 검출하여 저항을 과전류 검출단자로부터 단락함으로써, 스위치회로가 오프 되어 충전기가 접속되어 있는 경우에도 기생 다이오드를 통해 충전전류가 흐르는 것을 막는 구성을 채용한다.

Description

충방전 제어회로와 충전식 전원장치{A CHARGE/DISCHARGE CONTROL CIRCUIT AND A CHARGING-TYPE POWER-SUPPLY UNIT}
본 발명은 이차전지의 충전 및 방전을 제어하는 충방전 제어회로와 그 충방전 제어회로를 내장하는 이차전지의 충전식 전원장치에 관한 것이다.
종래의 이차전지로 이루어지는 충전식 전원장치로는 도 4에 회로 블록도로 나타낸 것과 같은 전원장치가 알려지고 있다. 예컨대, 특개평 4-75430호 "충전식 전원장치"에 이러한 구조가 개시되어 있다. 즉, 스위치회로(102)를 통해 외부단자 -V0 또는 +V0에 이차전지(101)가 접속되어 있다. 또한, 이차전지(101)에 병렬로 충방전 제어회로(110)가 접속되어 있다. 이 충방전 제어회로(110)는 이차전지(101)의 전압을 검출하는 기능을 구비하고 있다.
이차전지(101)가 과충전 상태(전지가 소정의 전압치보다 높은 상태: 이하, "과충전 보호상태"라 함) 또는 과방전 상태(전지가 소정의 전압치보다 낮은 상태: 이하, "과방전 보호상태"라 함)인 경우에는, 스위치회로(102)가 오프 되도록 충방전 제어회로(110)로부터 신호가 출력된다. 또한, 외부단자 +V0이 특정 전압에 도달하였을 때에 스위치회로(102)가 오프 되도록 설정되어 방전을 정지시키기 때문에, 스위치회로(102)에 흐르는 전류를 제한하는 것이 가능하다. 즉, 과대한 전류가 흐를 때에 방전을 정지시킬 수 있다(과전류가 제어될 수 있다). 이하, 이 상태를 "과전류 보호상태"라 한다. 충방전 제어회로는 이들 상태로부터 전지를 보호하는 역할을 한다.
이 충방전 제어회로(110)는 과전류 보호상태가 된 뒤에 부하(103)가 +V0과-V0 사이에서 단락된 경우 스위치회로(102)를 온 하는 제어신호를 출력하는 것이 필요하다.
도 2는 종래의 충방전 제어회로를 포함하는 충전식 전원장치를 나타내는 블록도이다. 부하(103)가 접속되어, 과전류 검출단자의 전압이 기준 전압원(122)보다 높아지게 되면, 충방전 제어회로는 과전류를 검출한다. 과전류가 검출된 경우, 과전류 검출용 비교기(120)는 과전류 검출신호가 되는 고 레벨전압을 출력한다. 이 과전류 검출 비교기(120)의 출력신호는 내부 제어회로(210)의 입력신호가 된다. 내부 제어회로는 스위치회로(102)를 오프 하는 신호를 출력한다. 이 때, 내부 제어회로(210)는 저항(123)에 의해 과전류 검출단자가 이차전지(101)의 저전압 측인 VSS 단자와 접속할 수 있도록 N-채널 트랜지스터(201)의 게이트에 신호를 출력한다. 그 다음, 부하(103)가 +V0과 -V0 단자로부터 단락되면, 과전류 검출단자는 저항(123)에 의해 VSS 단자에 접속되어 있기 때문에, 과전류 검출단자의 전압은 VSS 단자의 전압과 동일한 전위까지 저하한다. 이 경우, 과전류 검출 비교기(120)의 출력신호는 반전되고, 내부 제어회로(210)는 스위치회로(102)를 온 하는 신호를 출력하여 과전류 상태를 해제한다.
그러나, 상기 회로구성을 채용한 경우, 충전기(104)가 접속되고, 이차전지(101)가 과충전 상태가 되어, 스위치회로(102)가 오프 된 경우에 문제가 있었다. 과충전 상태에서는 스위치회로(102)가 오프 되어 이차전지(101)의 충전이금지된다. 그러나, 도 2에 도시한 회로구성의 경우, 스위치회로(102)가 오프 되어 있음에도 불구하고, N-채널 트랜지스터(201)에는 기생 다이오드(202)가 존재하고 있다. 이 때문에, 저항(123)과 기생 다이오드(202)를 통해 이차전지(101)에 충전전류가 흐르게 되는 문제가 있었다.
상기 문제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는 충전기가 접속된 것을 검출하고서 저항을 과전류 검출단자에서 단락함으로써, 스위치회로가 오프 하여 충전기가 접속되는 경우에도 기생 다이오드를 통해 이차전지에 충전전류가 흐르는 것을 방지한다.
도 1은 본 발명에 따른 충전식 전원장치의 회로 블록을 나타낸 설명도이다.
도 2 종래의 충전식 전원장치의 실시예를 나타낸 설명도이다.
도 3은 본 발명에 따른 충전식 전원장치의 별도의 회로 블록을 나타낸 설명도이다.
도 4는 종래의 충전식 전원장치의 회로 블록을 나타낸 설명도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
101 이차전지102 스위칭 회로
103 부하104 충전기
110 충방전 제어회로111 전압 분할회로
120 전압 검출 비교기121 과전류 검출 비교기
122 기준전압회로201 N-채널 트랜지스터
202 기생 다이오드203 스위치회로
204 N-채널 트랜지스터205 N-채널 트랜지스터
206 정전류회로210 내부 제어회로
211 충전기 검출회로
도 1은 본 발명의 충방전 제어회로를 포함하는 충전식 전원장치를 나타낸 블록도이다. 이하에 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 외부 전원단자 +V0에는 이차전지(101)의 정극이 접속되어 있다. 이차전지(101)의 전압은 충방전 제어회로(110)에 의해 검출된다. 이 검출결과에 따라 스위치회로(102)가 온-오프 제어된다. 충방전 제어회로(110)는: 과충전 검출 비교기(121)의 입력단자에 소정의 기준전압 Vr을 인가하기 위한 기준전압회로(122); 이차전지(101)의 단자전압을 분압하기 위해 저항기(R1, R2)로 이루어지는 전압 분할회로(111); 과전류 검출 비교기(120)의 입력단자에 소정의 기준전압 Vr을 인가하기 위한 기준전압회로(122); 내부 제어회로(210); 충전기를 검출하는 충전기 검출회로(211); 충전기 검출회로로부터의 출력신호에 의해 저항(123)을 과전류 검출단자로부터 단락시키는 스위치회로(203); 과전류 검출 시에 저항(123)을 VSS 전위에 접속하는 N-채널트랜지스터(201); 및 N-채널 트랜지스터의 기생 다이오드(202)를 구비하고 있다. 과전류 검출용 단자는 스위치회로(102)와 충전기 접속단자 사이에 접속되어 있다.
스위치회로(102)는 충방전 제어회로(110)의 출력에 의해 제어된다.
이차전지(101)를 충전하기 위한 충전기(104) 및 이차전지(101)가 전류를 공급하는 부하(103)는 외부 전원단자 +V0과 -V0 사이에 접속된다.
과충전 검출 비교기(121)는 이차전지(101)의 단자전압을 전압 분할회로(111)의 저항 R1과 저항 R2로 분압하여 얻어진 분압출력을 기준전압회로(122)의 기준전압 Vr과 비교하여 과충전 상태를 검출하는 기능을 구비하고 있다.
과충전 검출 비교기(121)의 출력은 그 정상입력단자에 입력된 분압출력의 전압 레벨이 기준전압 Vr보다 커졌을 때에 고 레벨이 된다.
과전류 검출 비교기(120)는 과전류 검출단자 전압을 기준전압회로(122)의 기준전압 Vr과 비교하여 전압을 검출하는 기능을 구비하고 있다.
과전류 검출 비교기(120)의 출력은 그 정상입력단자에 입력된 과전류 검출단자 전압의 레벨이 기준전압 Vr보다 커졌을 때에 고 레벨이 된다.
내부 제어회로(210)는 과충전 검출 비교기(121)와 과전류 검출 비교기(120)의 출력을 입력신호로 사용하여, 스위치회로(102)를 제어하는 신호를 출력한다.
과충전 상태가 되면, 과충전 검출 비교기(121)의 출력이 고 레벨이 되어, 내부 제어회로(120)는 스위치회로(102)를 제어하는 신호를 출력한다.
충전기 검출회로(211)가 충전기를 검출하면, 스위치회로(203)를 제어하는 신호를 출력하여, 저항(123)을 과전류 검출단자로부터 단락한다.
이 회로구성이 채용되면, 이차전지(101)가 과충전 상태가 되고 스위치회로(102)가 오프 되어 충전을 정지한 경우, 저항(123)과 기생 다이오드(202)를 통해 이차전지(101)에 충전전류가 흐르는 것을 막는 것이 가능하다.
본 발명의 별도의 실시예를 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3에 나타낸 실시예에서는, 충전기 검출회로(211)가 정전류회로(206)와 N-채널 트랜지스터(205)로 구성된다. 또한, 스위치회로(203)는 N-채널 트랜지스터(204)에 의해 실현된다. N-채널 트랜지스터(204)의 게이트전압은 정전류회로(206)와 N-채널 트랜지스터(205) 사이에 접속되어 있다. 충전기(104)의 전압이 이차전지(101)의 전압과 동 전위인 경우, N-채널 트랜지스터(204)는 온 된다.
충전기(104)의 전압이 이차전지(101)의 전압보다 높고, N-채널 트랜지스터(205)의 임계전압 이상이 되면, N-채널 트랜지스터(205)의 게이트전압과 소스전압간의 전위차는 임계전압 이상이 되어, N-채널 트랜지스터(205)는 온 된다. N-채널 트랜지스터(204)의 게이트전압은 N-채널 트랜지스터(204)의 소스전압과 동일 전압이 되어 트랜지스터는 오프 된다. 이것에 의해, 저항(123)을 과전류 검출단자로부터 단락시킴으로써, 스위치회로(102)가 오프 되어 충전을 정지한 경우, 저항(123)과 기생 다이오드(202)를 통해 이차전지(101)에 충전전류가 흐르는 것을 막는 것이 가능하다.
또한, 충전기 검출수단으로서 그 밖의 전압검출수단을 이용하여 동일하게 구성할 수 있는 것은 분명하다.
또한, 복수의 이차전지를 직렬로 접속하는 경우에도 동일하게 구성하는 것이 가능하다.
본 발명에 의하면, 충전식 전원장치의 충방전 제어회로가 충전기를 검출한 경우, 내부 제어회로에 충전전류가 흐르는 경로를 차단함으로써, 다른 기능을 손상시키지 않고 확실하게 충전을 정지하는 것이 가능하다.
본 발명은 그 정신 또는 본질적인 특성을 벗어나지 않으면서 다른 형태로 실시될 수 있다. 본 출원에 개시된 실시예는 상기 설명보다는 첨부한 청구항으로 나타나며, 청구항과 동등한 의미 및 범위 내의 모든 변형이 그 안에 포함되도록 한다.

Claims (4)

  1. 충방전 제어회로에 있어서,
    이차전지를 위한 과충전용 전압 검출수단과 과전류용 전압 검출수단;
    상기 과충전용 전압 검출수단 또는 과전류용 전압 검출수단으로부터의 신호를 입력 처리하여 충전 및 방전을 제어하는 신호를 출력하는 내부 제어회로;
    과전류 부하가 단락된 경우, 과전류 상태로부터 자동적으로 복귀하기 위한 자동 복귀용 저항; 및
    상기 저항을 접속하는 트랜지스터를 구비하며,
    상기 충방전 제어회로에는 충전기 검출수단과, 그 충전기 검출수단으로부터의 신호가 입력되어 충전기가 접속된 경우에 상기 자동 복귀용 저항의 접속을 차단할 수 있는 스위치가 부가되는 것을 특징으로 하는 충방전 제어회로.
  2. 충방전 제어장치에 있어서,
    스위치회로를 통해 외부 전원단자에 접속된 이차전지;
    상기 스위치회로를 제어하기 위한 과충전용 전압 검출수단 또는 과전류 검출회로, 내부 제어회로, 및 전류제어 스위치회로를 포함하는 충방전 제어회로;
    과전류 부하가 단락된 경우, 과전류 상태로부터 자동적으로 복귀하기 위한 자동 복귀용 저항; 및
    상기 저항을 접속하는 트랜지스터로 이루어지며,
    상기 충방전 제어장치에는 충전기 검출수단과 그 충전기 검출수단으로부터의 신호가 입력되어 충전기가 접속된 경우에 상기 자동 복귀용 저항의 접속을 차단할 수 있는 스위치가 부가되는 것을 특징으로 하는 충방전 제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 자동 복귀용 저항을 단락하는 스위치가 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 충방전 제어회로.
  4. 제1항에 있어서, 상기 충전기 검출수단이 정전류원과 그 정전류원에 접속된 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 충방전 제어회로.
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