KR20020067666A - 전원 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 과충전 검출 상태에서 충전기로부터 2차 전지로 전류가 유입하는 것을 방지할 수 있는 전원 회로를 제공한다. 충방전 제어 회로는 스위칭 소자 제어용 논리 회로로부터의 과전류 상태를 해제하는 신호가 게이트 전극에 입력되는 트랜지스터의 기생 다이오드로부터의 전류를 차단하기 위해, 상기 트랜지스터와 전류 검출 회로 사이에 접속된 다이오드를 구비함으로써, 충전기로부터 2차 전지로 전류가 유입되는 것을 방지한다.

Description

전원 회로{POWER SOURCE CIRCUIT}
본 발명은 2차 전지의 전압을 감시하여 충전 및 방전을 제어하는 것이 가능한 전원 회로에 관한 것이다.
도 3은 회로도에서 부분적으로 종래의 전원 회로의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
충전기(310)나 부하(311)가 접속되는 음극 외부 단자(313)가 2차 전지(301)의 음극에 접속된다. 충전기(310)나 부하(311)가 접속되는 양극 외부 단자(312)는 직렬 접속된 스위칭 소자(P-채널 MOSFET(302)) 및 스위칭 소자(P-채널 MOSFET(303))를 통해 2차 전지(301)의 양극에 접속된다. 또한, 충방전 제어 회로(316)가 2차 전지(301)에 병렬 접속된다. 충방전 제어 회로(316)는 2차 전지(301)의 전압 및 스위칭 소자(302, 303) 양단의 전압을 검출하는 기능을 갖고 있다.
즉, 충방전 제어 회로(316)는 2차 전지(301)의 전지 전압이 소정의 전압치보다 낮은 상태를 검출하여 스위칭 소자(302)를 OFF 하는 기능을 갖는다. 그리고, 이 상태가 적용 가능할 때 "과방전 검출 상태"라 한다. 또한, 회로(316)는 VDD 단자(314)와 충전기 접속 및 과전류 검출 단자(309)간 전압이 소정의 전압치보다 큰상태를 검출하여 스위칭 소자(302)를 OFF 하는 기능을 갖는다. 그리고, 이 상태가 적용 가능할 때 "과전류 검출 상태"라 한다. 또한, 회로(316)는 2차 전지(301)의 전지 전압이 소정의 전압치보다 큰 상태를 검출하여 스위칭 소자(303)를 OFF 하는 기능을 갖는다. 그리고, 이 상태가 적용 가능할 때 "과충전 검출 상태"라 한다.
이제, 과충전 상태인 경우의 동작에 관해 아래에 설명한다. 양극 외부 단자(312)와 음극 외부 단자(313) 사이에 충전기(310)가 접속되어 2차 전지(301)에 전하를 충전함으로써, VDD 단자(314) 및 VSS 단자(315)간의 전압이 소정의 전압치보다 큰 상태를 제공한다. 이 상태가 제공되었을 때, 과충전 및 과방전 검출 회로(317)는 스위칭 소자 제어용 논리 회로(318)에 과충전 검출 신호를 송신한다. 스위칭 소자 제어용 논리 회로(318)는 과충전 검출 신호에 응답하여 충전 제어 단자(304)를 통해 스위칭 소자(302)를 OFF 하는 신호를 송신한다.
다음에, 과방전 상태인 경우의 동작에 관해 아래에 설명한다. 양극 외부 단자(312)와 음극 외부 단자(313) 사이에 부하(311)가 접속되어 2차 전지(301)를 방전시킴으로써, VDD 단자(314) 및 VSS 단자(315)간의 전압이 소정의 전압치보다 낮은 상태가 제공된다. 이 상태가 제공되었을 때, 과충전 및 과방전 검출 회로(317)는 스위칭 소자 제어용 논리 회로(318)에 과방전 검출 신호를 송신한다. 스위칭 소자 제어용 논리 회로(318)는 과방전 검출 신호에 응답하여 방전 제어 단자(305)를 통해 스위칭 소자(303)를 OFF 하는 신호를 송신한다.
마지막으로, 과전류 상태인 경우의 동작에 관해 아래에 설명한다. VDD 단자(314)와 충전기 접속 및 과전류 검출 단자(309)간의 단자 전압이 소정의 전압치보다 커졌을 때, 충전기 접속 및 과전류 검출 회로(319)가 스위칭 소자 제어용 논리 회로(318)에 과전류 검출 신호를 송신한다. 스위칭 소자 제어용 논리 회로(318)는 과전류 검출 신호에 응답하여 방전 제어 단자(305)를 통해 스위칭 소자(303)를 OFF 하는 신호를 송신한다. 또한, 부하(311)가 접속되어 과전류 상태를 제공할 때 충전기 접속 및 과전류 검출 단자(309)는 풀다운 된다. 그러나, 양극 외부 단자(312)와 음극 외부 단자(313) 사이에 부하(311)가 개방될 때, 스위칭 소자를 제어용 논리 회로(318)로부터 P-채널 MOSFET(306)을 ON 하는 신호가 송신되어, 충전기 접속 및 과전류 검출 단자(309)를 VDD에 풀 업 함으로써 과전류 상태가 해제된다.
여기서, 과충전 접속 상태에서 충전기(310)가 접속되면, 스위칭 소자(303)가 OFF 되더라도 양극 외부 단자(312)로부터 충전기 접속 및 과전류 검출 단자(309) 및 P-채널 MOSFET(306)의 기생 다이오드(308)를 통과하는 전류 경로(320)를 통해 충전기(310)에서 2차 전지(301)로 전류가 유입하게 되어 전지(301)에 전하가 충전된다. 이 때문에, 저항(307)을 설치하여 충전기(310)에서 2차 전지(301)로 유입하는 전류량을 제한한다.
상기 설명한 바와 같이, 종래의 전원 회로에는 충전기(310)에서 2차 전지(301)로 흐르는 전류의 양을 제한하기 위해 저항(307)이 마련된다. 그러나, 저항을 통하여 전류가 유입하기 때문에 전류 경로를 완전히 차단하는 것은 불가능하다.
상기에 비추어 보면, 본 발명은 종래 기술에 관련된 상기 문제를 해결하기 위해 행해졌으므로, 본 발명의 목적은 일정한 크기의 저항치를 갖는 저항을 채용하는 대신에 다이오드를 배치함으로써 2차 전지에 전류가 유입하는 것을 방지하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 2차 전지의 전류량을 조절하는 것이 가능한 전류 제한 기능을 갖는 전원 회로를 제공하는 것으로, 전원 회로는 상기 2차 전지의 음극 측에 충전기나 부하를 접속시키는 음극 외부 단자; 상기 2차 전지의 양극 측에 직렬 접속된 스위칭 소자를 통해 충전기나 부하를 상기 2차 전지의 양극 측에 접속시키는 양극 외부 단자; 상기 2차 전지와 병렬 접속된 충방전 제어 회로로 구성되며, 상기 충방전 제어 회로는, 2차 전지의 전압을 검출하여 신호를 출력하는 전압 검출 회로; 상기 전압 검출 회로의 신호에 응답하여 상기 스위칭 소자를 제어하는 스위칭 소자 제어용 논리회로; 상기 2차 전지의 양극의 전압과 상기 양극 외부 단자의 전압과의 전위차의 값에 따라 상기 전원 장치 제어 논리 회로를 제어하는 신호를 출력하는 전류 검출 회로; 상기 스위칭 소자 제어용 논리회로로부터의 과전류 상태를 나타내는 정보를 가진 신호가 게이트 전극에 입력되는 트랜지스터; 및 상기 트랜지스터의 기생 다이오드로부터의 전류를 차단하기 위해 상기 트랜지스터와 상기 전류 검출 회로 사이에 접속되는 다이오드를 포함한다.
도 1은 회로도에서 부분적으로 본 발명의 실시예에 따른 전원 회로의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 회로도에서 부분적으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 회로의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 회로도에서 부분적으로 종래의 전원 회로의 구성을 나타낸 블록도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 전원 회로101 2차 전지
102, 103 스위칭 소자104 충전 제어 단자
105 방전 제어 단자106 P-채널 MOSFET
107 기생 다이오드108 다이오드
109 충전기 접속 및 과전류 검출 단자110 충전기
111 부하112 양극 외부 단자
113 음극 외부 단자114 VDD 단자
115 VSS 단자116 충방전 제어 회로
117 과충전 및 과방전 검출 회로
118 스위칭 소자 제어용 논리 회로
119 충전기 접속 및 과전류 검출 회로
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 충전 및 방전을 제어하는 각 스위칭 소자(102, 103)가 P-채널 MOSFET인 본 발명의 실시예에 따른 전원 회로를 나타낸다.
전원 회로(100)에서 충전기(110)나 부하(111)가 접속되는 양극 외부 단자(112)가 2차 전지(101)의 양극에 접속되고, 직렬 접속된 스위칭 소자(102) 및 스위칭 소자(103)를 통해 충전기(110)나 부하(111)가 2차 전지(101)의 양극에 접속된다. 또한, 충방전 제어 회로(116)가 2차 전지(101)와 병렬 접속된다. 충방전 제어 회로(116)는 2차 전지(101)의 전압 및 스위칭 소자(102, 103)에 나타나는 전압을 검출하는 기능을 갖고 있다.
본 실시예의 전원 회로의 동작은 종래의 전원 회로의 동작과 비슷하다.
다음에, 본 실시예의 전원 회로의 동작에 관해 상세히 설명한다.
우선, 과충전 상태인 경우의 동작에 관해 설명한다. 양극 외부 단자(112)와 음극 외부 단자(113) 사이에 충전기(110)가 접속되어 2차 전지(101)에 전하를 충전함으로써, VDD 단자(114) 및 VSS 단자(115)에 나타나는 전압이 소정의 전압치보다 큰 상태를 제공한다. 이 상태가 제공되었을 때, 과충전 및 과방전 검출 회로(117)는 스위칭 소자 제어용 논리 회로(118)에 과충전 검출 신호를 송신한다. 스위칭 소자 제어용 논리 회로(118)는 과충전 검출 신호에 응답하여 충전 제어 단자(104)를 통해 스위칭 소자(102)를 OFF 하는 신호를 송신한다.
다음에, 과방전 상태인 경우의 동작에 관해 아래에 설명한다. 양극 외부 단자(112)와 음극 외부 단자(113) 사이에 부하(111)가 접속되어 2차 전지(101)를 방전시킴으로써, VDD 단자(114) 및 VSS 단자(115)에 나타나는 전압이 소정의 전압치보다 낮은 상태가 제공된다. 이 상태가 제공되었을 때, 과충전 및 과방전 검출 회로(117)는 스위칭 소자 제어용 논리 회로(118)에 과방전 검출 신호를 송신한다. 스위칭 소자 제어용 논리 회로(118)는 과방전 검출 신호에 응답하여 방전 제어 단자(105)를 통해 스위칭 소자(103)를 OFF 하는 신호를 송신한다.
마지막으로, 과전류 상태인 경우의 동작에 관해 아래에 설명한다. VDD 단자(114)와 충전기 접속 및 과전류 검출 단자(109)간의 단자 전압이 소정의 전압치보다 커졌을 때, 충전기 접속 및 과전류 검출 회로(119)가 스위칭 소자 제어용 논리 회로(118)에 과전류 검출 신호를 송신한다. 스위칭 소자 제어용 논리 회로(118)는 과전류 검출 신호에 응답하여 방전 제어 단자(105)를 통해 스위칭 소자(103)를 OFF 하는 신호를 송신한다. 또한, 부하(111)가 접속되어 과전류 상태를 제공할 때, 충전기 접속 및 과전류 검출 단자(109)는 풀다운 된다. 그러나, 양극 외부 단자(112)와 음극 외부 단자(113) 사이에 부하(311)가 개방될 때, 스위칭 소자 제어용 논리 회로(118)로부터 P-채널 MOSFET(106)을 ON 하는 신호가 송신되어 충전기 접속 및 과전류 검출 단자(109)를 VDD에 풀 업 함으로써 과전류 상태를 해제한다.
여기서, 도 3에 도시한 저항(307)의 위치에는 그 대신에 다이오드(108)가 배치된다. 이에 따라, 과충전 접속 상태에서 충전기(110)가 접속되더라도 양극 외부 단자(112)로부터 충전기 접속 및 과전류 검출 단자(109) 및 P-채널 MOSFET(106)의 기생 다이오드(107)를 통해 전류가 유입되는 도 3의 전류 경로(320)를 완전히 차단할 수 있다. 이에 따라, 2차 전지(101)에 전류가 유입되는 것을 방지함으로써, 과충전 검출 상태에서 2차 전지에 전하가 충전되는 것을 방지한다.
도 2는 충전 및 방전을 제어하는 스위칭 소자가 N-채널 MOSFET인 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 장치를 나타낸다. 충전 및 방전을 제어하는 스위칭 소자가 N-채널 MOSFET인 경우도 충전 및 방전을 제어하는 스위칭 소자가 P-채널 MOSFET인 경우와 마찬가지로 설명할 수 있다.
과충전 검출 상태에서 양극 외부 단자(212)와 음극 외부 단자(213) 사이에 충전기(210)가 접속될 때, VSS 단자(215)로부터 기생 다이오드(207)를 통해 충전기(210)로 전류가 유입되기 때문에, 도 2에 도시한 바와 같이 다이오드(208)가 배치된다. 그 결과, 2차 전지(201)와 충전기(210)를 경유하는 전류 경로를 차단할 수 있어, 과충전 상태에서 2차 전지에 전하가 충전되는 것을 방지한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 충전기 접속 및 과전류 검출 단자와 P-채널 MOSFET 사이, 즉, 도 3에 도시한 저항(307)이 배치된 위치에 다이오드를 배치함으로써, 충전기에서 2차 전지로 전류가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 특별히 도시 및 설명하였지만, 이 분야에 기술을 가진 자들에 의해 본 발명의 범위 및 진의를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 변형 및 변경을 할 수 있는 것이 당연하다. 이에 따라, 본 발명의 범위는 첨부한 청구항에 의해서만 결정되어야 한다.

Claims (2)

  1. 2차 전지의 충전 또는 방전 경로를 가지며, 2차 전지의 전류량을 조절하는 것이 가능한 전류 제한 기능을 가진 전원 회로에 있어서,
    충전 금지 시에 충전기로부터 2차 전지로 전류가 유입하지 못하도록 하는 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
  2. 2차 전지의 전류량을 조절하는 것이 가능한 전류 제한 기능을 가진 전원 회로에 있어서,
    상기 2차 전지의 음극 측에 충전기나 부하를 접속시키는 음극 외부 단자;
    상기 2차 전지의 양극 측에 직렬 접속된 스위칭 소자를 통해 충전기나 부하를 상기 2차 전지의 양극 측에 접속시키는 양극 외부 단자;
    상기 2차 전지와 병렬 접속된 충방전 제어 회로로 구성되며,
    상기 충방전 제어 회로는,
    2차 전지의 전압을 검출하여 신호를 출력하는 전압 검출 회로;
    상기 전압 검출 회로의 신호에 응답하여 상기 스위칭 소자를 제어하는 스위칭 소자 제어용 논리회로;
    상기 2차 전지의 양극의 전압과 상기 양극 외부 단자의 전압과의 전위차의 값에 따라 상기 전원 장치 제어 논리 회로를 제어하는 신호를 출력하는 전류 검출 회로;
    상기 스위칭 소자 제어용 논리회로로부터의 과전류 상태를 나타내는 정보를 가진 신호가 게이트 전극에 입력되는 트랜지스터; 및
    상기 트랜지스터의 기생 다이오드로부터의 전류를 차단하기 위해 상기 트랜지스터와 상기 전류 검출 회로 사이에 접속되는 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
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