KR20030021665A

KR20030021665A - 배터리 충방전 장치

Info

Publication number: KR20030021665A
Application number: KR1020010055032A
Authority: KR
Inventors: 함영인; 김종기; 최광진; 양용환
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2003-03-15

Abstract

배터리 충방전 장치에 관하여 개시된다.

본 발명에 따른 배터리 충방전 장치는 중앙제어부로부터 로우레벨의 신호가 인가되는 경우, 턴온되는 포토커플러와, 게이트를 통해 상기 포토커플러로부터 소정의 전압을 인가받아 드레인과 소스 사이에 전류가 흐르는 전계효과 트랜지스터와, 상기 전계효과 트랜지스터의 턴온으로 인해, 배터리로부터 인출되는 전류를 입력받으며, 전압강하를 위한 부하저항을 구비하는 정전류원을 포함한다.

따라서, 과열로부터 배터리 내부 회로를 보호하며, 배터리의 정전류를 일정하게 유지시킴으로써 충전기의 안전을 보다 강화할 수 있다.

Description

배터리 충방전 장치{CHARGING AND DISCHARGING APPRATUS OF BATTERY}

본 발명은 배터리 충전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리에 정전류를 일정하게 유지하고, 방전되는 배터리의 내부를 과열로부터 보호하는 배터리 충전장치에 관한 것이다.

일반적으로 충전기(charger)는 AC 전원을 정류한 후 배터리의 정격전압으로 변환하여 배터리(rechargeable battery)의 충전 전원으로 공급하며, 배터리의 충전 상태에 따라 충전전원의 공급을 제어한다. 따라서, 충전기는 AC전원을 DC전원으로변환하는 변환기(AC-DC converter)를 구비하며, 배터리의 종류에 따른 충전특성에 맞게 구성된다.

또한, 정전류 충전방식은 충전함에 따라 상승하는 배터리 단자전압의 상승과 무관하게, 항상 일정한 전류를 공급하면서 충전하는 방식으로 정전류전원을 필요로 한다. 장점으로는 항상 일정한 전류로 충전할 수 있어서 충전시간이 줄어들고 충분한 충전을 할 수 있는 반면, 단점으로는 계속 배터리와 접속해두면 과충전이 되는데, 이는 정전압에 의한 과충전에 비해 배터리에 치명적인 피해를 주기 때문에 시한 충전을 하든지, 자동으로 충전완료 시점을 찾아 전원을 차단해 주어야 하는 점이 있다.

상기와 같은 충전기의 충전 방식은 크게 3가지로 구분된다. 첫 번째 충전 방법은 충전전원의 전압에 관계없이 일정 전류만을 배터리에 공급하는 방법이다.두 번째 충전 방법은 제어회로를 탑재하여 회로의 손실 및 배터리의 손상을 방지하기위해 온도감지 및 과충전 방지 등을 위한 보호 기능을 가지며 트리클 충전(tricle charge)을 하는 방법이다.

그러나, 상기와 같은 충전방법에서 첫 번째의 충전 방법은 충전회로에서 발생하는 손실이 크기 때문에 방열 대책이 추가로 고려되어야 하는 문제점이 있으며, 두 번째의 충전방법은 충전 방법 상으로 가장 양호한 방법이지만, 비용이 많이 들고 제어가 어려운 문제점이 있다.

세 번째 충전 방법은 출력전류가 일정한 값에 도달하기 전까지는 정전압을 유지하다가 전류가 일정 값에 도달되면 전류는 고정시키고 전압을 가변하는 방법이다.

도 1은 상기와 같은 세 번째 충전 방법을 수행하기 위한 충전기 회로의 구성을 도시하고 있다. 상기 도 1을 참조하여 세번째 충전 방법의 동작을 살펴보면, 전원(volage source)(111)은 AC전원을 발생하는 소스이다. 전압변환기(112)는 상기 AC전원을 충전전원의 레벨로 변환하는 기능을 수행한다. 정류부(rectifier filter)(113)는 상기 전압변환기(112)에서 출력되는 전원을 정류 및 평활하여 상기 배터리(100)의 충전전원으로 공급한다. 상기 전압변환기(112)와 정류부(113)는 AC전원을 상기 배터리(100)의 충전전원 레벨의 DC전원으로 변환하는 AC-DC변환기가 된다. 전류감지부(current sensor)(114)는 상기 정류부(113)에서 출력되는 충전전원의 전류를 감지하며, 설정 값을 초과할 시 제어신호를 발생한다. 스위치부(115)는 상기 전류감지부(114)에서 제어신호의 상태에 따라 온오프된다. 상기 스위치부(115)는 포토커플러(photo coupler)로 구성할 수 있다. 제어부(116)은 상기 전원(111)과 전압변환기(112) 사이에 연결되는 스위치를 구비하며, 상기 스위치부(115)의 상태에 따라 상기 전압변환기(112)에 AC전원의 공급을 제어한다.

상기와 같은 구성을 갖는 충전회로에서 전류감지부(114)는 기준전류값을 구비하며, 상기 배터리(100)의 충전전류를 상기 기준전류와 비교하여 상기 충전전류가 기준전류값이 되면 제어신호를 발생한다. 그러면 스위치부(115) 및 제어부(116)이 동작되어 상기 전압변환기(112)에 인가되는 AC전원을 차단한다. 따라서 상기 도 1과 같은 구성을 갖는 충전회로는 상기 출력전류가 일정한 값에 도달하기 전까지는 정전압으로 유지될 수 있도록 동작하며, 상기 출력전류가 일정 값에 도달하면 전류는 고정시키고 전압을 가변한다.

그러나, 상기 도 1과 같은 충전 방법은 입력 전압의 변화에 민감하며, 정전류원의 과열 현상이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 효과적으로 해결하기 위해, 정전류원에 저항을 두어 과열을 방지하는 배터리 충전장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 배터리 충전 장치를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 배터리 충전 장치를 나타내는 도면이다.

<도면에 나타나는 도면부호에 대한 설명>

200 : 배터리210 : 포토 다이오드

220 : 포토 트랜지스터230 : 전계효과 트랜지스터

240 : 정전류원

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 배터리 충전장치는 중앙제어부로부터 로우레벨의 신호가 인가되는 경우, 턴온되는 포토커플러와,

게이트를 통해 상기 포토커플러로부터 소정의 전압을 인가받아 드레인과 소스 사이에 전류가 흐르는 전계효과 트랜지스터와,

상기 전계효과 트랜지스터의 턴온으로 인해, 배터리로부터 인출되는 전류를 입력받으며, 전압강하를 위한 부하저항을 구비하는 정전류원을 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 배터리 충전기를 상세히 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 배터리 충전기의 내부 회로도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 충전장치는 중앙제어부(미도시)로부터 로직신호를 전송받는 발광 다이오드(210) 및 상기 발광 다이오드(210)가 발광됨에 따라 온/오프가 결정되는 포토 트랜지스터(220)로 이루어지는 포토 커플러와, 상기포토 트랜지스터(220)로부터 인출되는 전류를 게이트(gate)로 전송받아 드레인(drain)과 소스(source)사이에 전류가 흐르는 전계효과 트랜지스터(Fild Emission Trangister;230)와 상기 전계효과 트랜지스터(230)가 도통되는 경우, 상기 배터리(200)로부터 전류를 인가받는 정전류원(240)과 상기 정전류원(240)의 전압을 감소시키기 위해 구비되는 저항(R1) 및 가변저항인 저항(R2)를 포함한다.

본 발명에 따른 배터리 충방전 장치는 배터리가 방전되는 경우, 레귤레이터에 과열이 일어나는 것을 방지하기 위하여 상기 정전류원에 저항을 병렬연결함으로써 상기 정전류원(240)에 인가되는 전압을 분산한다.

본 발명에 따른 배터리 충방전 장치의 동작에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 배터리 충방전 장치의 제어단자(CON)를 통해 중앙제어부(미도시)에서 전송하는 로우(LOW)신호를 인가받으면, 상기 발광 다이오드(210)에 전압이 인가된다. 이러한 경우, 상기 발광 다이오드(210)는 인가받은 전압에 의해 발광된다.

그러면, 상기 포토 트랜지스터(220)는 상기 발광 다이오드(210)의 발광에 의해 베이스(Base)에 열을 받아 턴온(turn-on)된다. 상기 발광 다이오드(210)가 턴온됨에 따라, 상기 전계효과 트랜지스터(230)의 게이트(Gate)에 전압이 인가되어 전계효과트랜지스터(230)의 드레인(Drain)과 소스(Source) 사이에 전류가 흐르게 된다.

이러한 경우, 상기 전계효과 트랜지스터(230)가 턴오프되어 단락되어 전류가 흐르지 않다가, 상기 전계효과트랜지스터(230)가 턴온되면 폐회로가 되므로 상기배터리(200)에서 전류가 인출되어 정전류원(240)으로 흐르는 것이다.

상기 정전류원(240)은 상기 배터리(200)로부터 인가받은 전압을 일정한 전류 즉, 정전류로 인출한다.

상기 정전류원(240)의 출력전류 IL은 다음과 같다.

IL = VOUT/RL

여기서, 부하저항 RL은 고정되므로, 일정한 출력전류를 인출하기 위해서 VOUT은 다음의 수학식 2와 같다.

VOUT = VREF(1+R1/R2)+IADJ×R1

이러한 경우, 출력전류는 저항(R1)과 가변저항(R2)에 의해 정해진다.

R2 = VOUT-VREF/((VREF/R1)+IADJ)가 된다.

따라서, 상기 가변저항(R2)은 출력전류의 미세조정을 가능케한다.

상기와 같은 본 발명의 충방전 장치는 상기 가변저항(R2)를 통해 출력전류의 미세조정이 가능하며, 부하저항(RL)을 통해 상기 정전류원(240)에 과열이 발생하는 것을 방지한다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 배터리 충방전 장치에 따르면 배터리가 방전되는 경우 과열로부터 배터리 내부 회로를 보호하며, 배터리의 정전류를 일정하게 유지시킴으로써 충전기의 안전을 보다 강화할 수 있다.

Claims

중앙제어부로부터 로우레벨의 신호가 인가되는 경우, 턴온되는 포토커플러와,

게이트를 통해 상기 포토커플러로부터 소정의 전압을 인가받아 드레인과 소스 사이에 전류가 흐르는 전계효과 트랜지스터와,

상기 전계효과 트랜지스터의 턴온으로 인해, 배터리로부터 인출되는 전류를 입력받으며, 전압강하를 위한 부하저항을 구비하는 정전류원을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충방전장치.
제 1 항에 있어서,

상기 정전류원에서 인출되는 출력전류를 조절하는 저항(R1)과,

상기 출력전류의 미세 조정을 위한 가변저항(R2)와,

상기 정전류원의 과열을 방지하기 위한 부하저항(RL)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충방전 장치.