KR200330442Y1 - Charging circuit for a secondary battery - Google Patents

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KR200330442Y1 KR20-2003-0024194U KR20030024194U KR200330442Y1 KR 200330442 Y1 KR200330442 Y1 KR 200330442Y1 KR 20030024194 U KR20030024194 U KR 20030024194U KR 200330442 Y1 KR200330442 Y1 KR 200330442Y1
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Abstract

프리차지부를 구비하여 정상 충전 전에 배터리의 전압을 정상 충전에 적합한 전압으로 상승시켜 충전을 수행하기 위한 리튬을 이용하는 2차 전지의 충전회로가 개시된다. 충전회로는 충전 개시 또는 충전 중지에 대한 제어를 수행하는 제어부, 출력단으로부터 입력단으로의 역전류를 방지하기 위한 역전류 방지부, 정전류 모드에서 제어부의 동작을 결정하고 및 정전압 모드에서 만충전 여부를 감지하는 충전 전류 감지부 및 배터리가 소정의 전압 레벨 이하일 때도 지속적으로 전류를 공급하여 배터리의 전압을 상승시켜 정상충전이 가능하게 하는 프리차지부를 구비한다. 배터리의 사용에 의한 과방전, 과충전, 과전류 또는 배터리의 노후화에 따라 배터리의 초기 전압이 소정의 레벨 이하에 있어도 프리차지부의 지속적인 전류공급에 의해 정상 충전을 수행할 수 있다.Disclosed is a charging circuit of a secondary battery having a precharge part and using lithium for performing charging by raising the voltage of the battery to a voltage suitable for normal charging before normal charging. The charging circuit includes a control unit for controlling charging start or stop, a reverse current prevention unit for preventing reverse current from an output terminal to an input terminal, determining an operation of the controller in the constant current mode, and detecting whether the battery is fully charged in the constant voltage mode. The charging current sensing unit and the pre-charge unit to continuously supply current even when the battery is below a predetermined voltage level to increase the voltage of the battery to enable normal charging. Normal charging can be performed by the continuous current supply of the precharge unit even if the initial voltage of the battery is lower than a predetermined level due to overdischarge, overcharge, overcurrent, or aging of the battery.

Description

2차 전지의 충전 회로{Charging circuit for a secondary battery}Charging circuit for a secondary battery

본 고안은 2차 전지의 충전 회로에 관한 것으로 보다 상세하게는 프리차지부를 구비한 리튬 이온 전지 및 리튬 폴리머 전지의 충전회로에 관한 것이다.The present invention relates to a charging circuit of a secondary battery, and more particularly to a charging circuit of a lithium ion battery and a lithium polymer battery having a precharge part.

2차 전지는 충전된 전기적 에너지가 소모되더라도 이를 다시 충전하여 재사용할 수 있는 장점을 가지고 있다. 2차 전지의 종류는 대략 2가지로 대별할 수 있는데, 이에는 니켈카드뮴(NiCd) 전지와 리튬을 이용하는 전지가 있다.Secondary batteries have the advantage that even if the charged electrical energy is consumed, they can be recharged and reused. There are two types of secondary batteries, which include nickel cadmium (NiCd) batteries and batteries using lithium.

니켈카드뮴 전지의 경우, 종래부터 사용해오던 것으로 정전류로 충전하는 특징을 가지고 있다. 니켈카드뮴 전지는 충전, 방전 때 양극과 음극에서 화학반응이 일어나서 활물질이 변화한다. 과충전이 되면 물이 분해되지만, 음극 활물질을 양극 활물질보다 많게 하면 양극에서 산소 가스만 발생하여 음극에서 흡수된다. 이때 전지 전압의 저하가 발생하고 이것을 검출하는 것에 의해 만충전이 가능하다.Nickel cadmium batteries, which have been used conventionally, have a feature of charging with a constant current. Nickel cadmium batteries undergo chemical reactions at the positive and negative electrodes during charging and discharging to change active materials. When overcharged, water decomposes, but when the negative electrode active material is more than the positive electrode active material, only oxygen gas is generated at the positive electrode and absorbed at the negative electrode. At this time, a drop in battery voltage occurs and full charge is possible by detecting this.

이에 비해 리튬 이온 전지는 충전, 방전 때 가동 이온이 정극과 부극을 왕래하여 산화환원 반응에 의하여, 전기 에너지가 발생한다. 만충전 후 전지전압이 상승하면, 물 대신에 용매가 분해하기 시작하지만, 니켈카드뮴 전지와 같이 분해한 가스 등을 흡수하는 전지 설계가 불가능하기 때문에, 충전 때 상한 전압을 정확히 감지하고 규정치 이상에서 충전을 하지 않는 것이 필요하다.In contrast, in lithium ion batteries, movable ions travel between the positive electrode and the negative electrode during charging and discharging, and electrical energy is generated by a redox reaction. When the battery voltage rises after full charge, the solvent starts to decompose instead of water, but it is impossible to design a battery that absorbs the decomposed gas such as nickel cadmium battery. It is necessary not to.

리튬 이온 전지는 음극활물질로서 금속 리튬을 사용하지 않고, 가역적으로 리튬 이온을 삽입하는 턴소재료를 이용하며, 양극활물질로써 리튬전이금속산화물을 사용한 전지이다.A lithium ion battery is a battery using lithium transition metal oxide as a cathode active material without using lithium metal as a negative electrode active material, reversibly inserting lithium ions.

리튬폴리머 전지는 음극활물질로 리튬합금을 사용하며, 전해질로서 SPE(Solid Polymer Electrolyte)를 사용한 전지이다.Lithium polymer batteries use lithium alloy as a negative electrode active material and SPE (Solid Polymer Electrolyte) as an electrolyte.

또한, 리튬 이온 전지의 경우는 정전압 충전방식이므로, 전압은 절대치로 판정한다. 통상 충전제어 전압은 4.1V/셀 및 4.2V/셀인 2 종류의 제어 전압을 채용하고 있다. 전압을 상대적으로 측정하는 경우의 정밀도는 최소 분해능만이 문제가 되고, 직렬로 접속되는 전지의 수량에 의한 차이는 문제가 되지 않는다. 그러나 절대치 측정의 경우는 측정 범위 및 최소 분해능의 양쪽이 문제가 된다. 따라서 리튬 이온 전지의 충전 제어 회로에는 전지 전압에 대응한 고정밀도의 정전압 회로가 필요하다.In the case of a lithium ion battery, since the constant voltage charging method is used, the voltage is determined to be an absolute value. Usually, the charge control voltage employs two types of control voltages, 4.1V / cell and 4.2V / cell. The accuracy in the case of measuring the voltage relatively is only a minimum resolution, and the difference by the quantity of batteries connected in series is not a problem. In the case of absolute measurements, however, both measurement range and minimum resolution are problematic. Therefore, the charge control circuit of the lithium ion battery requires a high-precision constant voltage circuit corresponding to the battery voltage.

통상 리튬 이온 전지는 전지 전압이 4.1V 또는 4.2V가 되기까지 정전류로 충전이 되고, 이러한 전압에 도달하게 되면 정전압 방식으로 전환되어 충전 전류가 최대 충전 전류치에서 서서히 감소하면서 충전된다.In general, a lithium ion battery is charged with a constant current until the battery voltage becomes 4.1V or 4.2V, and when such a voltage is reached, the battery is switched to the constant voltage method and charged while the charging current gradually decreases from the maximum charging current value.

리튬 이온 전지 및 리튬 폴리머 전지의 충전방식은 대략 3가지 방식이 있다.There are three types of charging methods for the lithium ion battery and the lithium polymer battery.

첫째는 스텝 다운 방식으로, 입력전압이 출력전압보다 높은 것을 특징으로 한다.First, the step-down method, characterized in that the input voltage is higher than the output voltage.

둘째는 스텝 업 다운 방식으로, 입력전압이 출력전압보다 높을 수도 있고 낮을 수도 있다.The second is a step up and down method where the input voltage may be higher or lower than the output voltage.

셋째는 스텝 업 방식으로, 입력전압이 출력전압보다 낮은 것을 특징으로 한다.Thirdly, the step-up method is characterized in that the input voltage is lower than the output voltage.

통상, 스텝 다운 방식을 사용하게 되는데, 스텝 다운 방식은 다시 PWM(Pulse Width Modulation)과 linear방식으로 나뉜다. PWM방식은 제어용 소자가 스위칭부의 트랜지스터나 FET를 정해진 주파수로서 duty ratio만을 변화시키며 출력전압과 출력전류를 제어하는 방식이고 linear방식은 정해진 주파수와 관계없이 제어부 소자의 내부의 비교기의 출력에 의하여 스위칭부의 트랜지스터나 FET를 제어하는 방식이다.In general, a step down method is used, and the step down method is divided into a pulse width modulation (PWM) and a linear method. In the PWM method, the control element changes the duty ratio of the transistor or the FET of the switching unit at a predetermined frequency, and controls the output voltage and the output current. The linear method is controlled by the output of the comparator inside the control unit regardless of the fixed frequency. It is a method of controlling transistors or FETs.

이러한 스텝 다운 방식에서의 충전은 충전이 이루어지기 전에 전지의 개방회로 전압(open circuit voltage)이 측정된다. 전지의 개방 회로 전압이 측정되고 이러한 전압이 약 2V 이상일 경우에는 충전회로가 작동하여 고속 충전이 일어난다.Charging in this step-down method is measured by the open circuit voltage of the battery before charging is performed. When the open circuit voltage of the battery is measured and this voltage is about 2V or more, the charging circuit is activated and fast charging occurs.

그러나 전지의 개방 회로 전압이 약 2V 미만인 경우에는 충전회로는 작동하지 않으며, 전지는 비정상적인 것으로 간주된다. 따라서 충전은 일어나지 않으며, 충전기는 버려지게 된다.However, if the open circuit voltage of the battery is less than about 2V, the charging circuit does not work and the battery is considered abnormal. Thus no charging takes place and the charger is discarded.

최근에 리튬을 이용하는 2차 전지를 사용하는 휴대 전화, mp3, pda등에서 1회 충전으로 장기간 사용을 요구하는 까닭에 2차 전지의 과방전에 따른 문제들이 발생하고 있다. 특히 다양한 사용 형태에 따라 정상적인 전지라 하더라도 개방 회로 전압이 2V 미만인 경우가 다수 발생하나, 이를 비정상적인 전지로 인식하여 버리는 문제점이 있다.Recently, a problem caused by over-discharge of a secondary battery is occurring because it requires long-term use with a single charge in a mobile phone, mp3, pda, etc. using a secondary battery using lithium. In particular, even if the battery is a normal battery according to a variety of usage forms a case where the open circuit voltage is less than 2V, there is a problem that recognizes this as an abnormal battery.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 프리차지부를 구비하여 충전용 제어회로가 동작을 멈춘 상태에서도 프리차지부가 전지에 전류를 공급하여 개방 회로 전압을 2V 이상으로 상승시켜 고속충전을 수행하는 2차 전지용 충전회로를 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a fast charging unit, even when the charging control circuit is stopped, the precharge unit to supply a current to the battery to increase the open circuit voltage to 2V or more to perform fast charging To provide a charging circuit for a secondary battery.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 충전 회로를 개략적으로 도시한 블록도이다.1 is a block diagram schematically illustrating a charging circuit according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 충전회로를 도시한 회로도이다.2 is a circuit diagram illustrating a charging circuit according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 고안의 실시예에 따른 정상충전시의 충전회로 동작을 나타낸 타이밍도이다.3 is a timing diagram showing an operation of a charging circuit during normal charging according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 고안의 실시예에 따라 프리차지부가 배터리의 전압을 상승시켜 정상충전이 일어나도록 하는 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.FIG. 4 is a timing diagram illustrating an operation in which the precharge unit increases the voltage of the battery to cause normal charging according to an embodiment of the present invention.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 충전 제어 신호에 따라 충전을 개시하고 충전을 중지하기 위한 충전 제어부; 상기 충전 제어부의 충전개시 신호에 따라 입력단자의 입력신호를 출력단자에 전달하기 위한 스위칭부; 상기 출력단자로부터 상기 입력단자로의 역전류를 차단하기 위한 역전류 방지부; 배터리의 만충전 여부를 감지하기 위한 충전전류 감지부; 및 상기 스위칭부와 병렬로 위치하고, 상기 배터리의 저전압에 기인한 상기 스위칭부의 개방상태에도 상기 배터리에 전력을 공급하여 상기 배터리의 전압을 상승시키기 위해 저항 또는 다이오드로 이루어진 프리차지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 충전회로를 제공한다.The present invention for achieving the above object, the charging control unit for starting the charge and stop charging in accordance with the charge control signal; A switching unit for transmitting an input signal of an input terminal to an output terminal according to a charging start signal of the charging control unit; A reverse current prevention unit for blocking a reverse current from the output terminal to the input terminal; Charge current detection unit for detecting whether the battery is fully charged; And a precharge unit formed in parallel with the switching unit and configured to increase the voltage of the battery by supplying power to the battery even in an open state of the switching unit due to the low voltage of the battery. Provided is a charging circuit for a secondary battery.

본 고안에 의하면 방전된 2차 전지가 소정의 전압 이하에서도 충전이 수행되어 정상적인 고속 충전이 가능하게 된다. 또한 2개의 충전 경로를 가지게 되어 보다 빠른 충전을 실행할 수 있게 된다.According to the present invention, the discharged secondary battery is charged even under a predetermined voltage, thereby enabling normal fast charging. It also has two charging paths, enabling faster charging.

이하, 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

실시예Example

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 충전 회로를 개략적으로 도시한 블록도이다.1 is a block diagram schematically illustrating a charging circuit according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 충전을 개시하기 위한 제어부, 제어부의 제어신호에 따라 충전경로를 개방 또는 단락하는 스위칭부, 출력단자의 역전류를 방지하기 위한 역전류 방지부, 프리차지를 수행하기 위한 프리차지부, 충전전류를 감지하기 위한 충전전류 감지부, 입력 필터부 및 출력 필터부가 도시된다.Referring to FIG. 1, a controller for starting charging, a switching unit for opening or shorting a charging path according to a control signal of the controller, a reverse current prevention unit for preventing reverse current of an output terminal, and a precharge for performing precharge The charging unit, the charging current sensing unit for sensing the charging current, the input filter unit and the output filter unit are shown.

제어부는 충전 회로의 출력전압과 출력전류를 정전류 또는 정전압으로 제어하기 위한 것이다. 이는 OP-AMP, 트랜지스터 및 저항으로 이루어지며, 현재 반도체 칩의 형태로 시중에서 시판되고 있다.The control unit is for controlling the output voltage and the output current of the charging circuit to a constant current or a constant voltage. It consists of an OP-AMP, a transistor, and a resistor, and is currently commercially available in the form of a semiconductor chip.

본 실시예에서는 일본의 Mitsumi 사의 MM1333D를 적용하여 설명하겠으나 사용 형태에 따라 당업자는 제어부를 다양하게 변경할 수 있다.In the present embodiment will be described by applying the Japanese Mitsumi MM1333D, but those skilled in the art can variously change the control unit according to the use form.

제어부는 충전제어 신호에 따라 동작하는데, 충전제어 신호가 low일 때는 충전을 개시하고, 충전제어 신호가 high일 때는 충전을 중지한다. 또한 출력단자로부터 출력전압을 감지하고 충전전류 감지부에서 감지된 충전전류의 양에 따라 만충전 출력신호를 출력한다. 또한 제어부는 충전제어 신호, 감지된 출력전류에 따라 입력단자로부터 출력단자로의 충전전류의 양을 제어한다.The control unit operates according to the charge control signal, and starts charging when the charge control signal is low, and stops charging when the charge control signal is high. In addition, it detects the output voltage from the output terminal and outputs a full charge output signal according to the amount of charge current detected by the charge current detector. In addition, the controller controls the amount of charging current from the input terminal to the output terminal according to the charge control signal and the sensed output current.

스위칭부는 저항 및 트랜지스터로 구성된다. 상기 제어부의 제어신호에 따라 입력단자로부터 출력단자로의 충전 경로를 개방하기도 하고, 단락하기도 한다.The switching unit is composed of a resistor and a transistor. The charging path from the input terminal to the output terminal may be opened or shorted according to the control signal of the controller.

역전류 방지부는 스위칭부를 통과한 신호의 전압이 출력단자의 전압보다 낮은 경우에 출력단자로부터 충전회로로 전류가 유입하는 것을 방지하는 역할을 한다. 이는 다이오드를 스위칭부와 출력단자 사이에 직렬로 접속하며, 스위칭부의 출력 부분이 양극이 되고 충전회로의 출력단자 부분이 음극이 되도록 다이오드를 연결한다. 스위칭부를 통과한 신호가 가지는 전압이 출력단자보다 높으면, 다이오드에는 정방향 바이어스가 가해지므로 다이오드는 턴-온되어 충전이 일어나고, 스위칭부를 통과한 신호가 가지는 전압이 출력단자보다 낮으면, 다이오드에는 역방향 바이어스가 가해지므로 다이오드는 턴-오프되어 출력단자로부터 스위칭부로의 역전류는 차단된다.The reverse current prevention unit prevents current from flowing into the charging circuit from the output terminal when the voltage of the signal passing through the switching unit is lower than the voltage of the output terminal. This connects the diode in series between the switching part and the output terminal, and connects the diode such that the output part of the switching part becomes the positive electrode and the output terminal part of the charging circuit becomes the negative electrode. If the voltage of the signal passing through the switching unit is higher than the output terminal, forward bias is applied to the diode, so the diode is turned on to charge. Since the diode is turned off, the reverse current from the output terminal to the switching unit is cut off.

프리차지부는 스위칭부와 병렬로 위치하고, 상기 배터리의 저전압에 기인한 상기 스위칭부의 개방상태에도 상기 배터리에 전력을 공급하여 상기 배터리의 전압을 상승시키는 역할을 한다.The precharge unit is located in parallel with the switching unit, and serves to increase the voltage of the battery by supplying power to the battery even in an open state of the switching unit due to the low voltage of the battery.

일반적인 충전회로는 배터리의 전압상태를 확인하지 않고 입력전원 인가시 곧바로 충전을 수행하는 경우가 많다. 그러나 이는 충전하고자하는 배터리의 상황을 확인하지 않은 상태의 충전이므로 배터리의 급속한 화학적 변화를 초래하여 배터리 수명을 단축시키는 원인이 된다. 또한 배터리의 전압이 2V 이하인 경우에는 충전이 수행되지 않으며 충전경로는 차단되게 된다.In general, a charging circuit performs charging immediately when an input power is applied without checking a voltage state of a battery. However, this is a state in which the state of the battery to be charged is not confirmed, resulting in a rapid chemical change of the battery, which shortens the battery life. In addition, when the voltage of the battery is less than 2V, charging is not performed and the charging path is blocked.

프리차지부는 스위칭부 및 역전류 방지부로 이루어진 충전 경로외에 새로운 충전경로가 되며, 저항 또는 저항 및 다이오드로 구성된다.The precharge part becomes a new charging path in addition to the charging path composed of the switching part and the reverse current prevention part, and is composed of a resistor or a resistor and a diode.

과방전, 배터리의 노후화등 다양한 원인으로 배터리 자체의 전압이 2V 이하에 있을 경우, 충전회로의 스위칭부의 경로가 개방되어 스위칭부로 흐르는 전류가 0 가 되지만 프리차지부가 전류를 배터리에 공급하여 배터리의 전위를 서서히 상승시킨다.If the voltage of the battery itself is less than 2V due to various reasons such as over discharge and aging of the battery, the path of the switching part of the charging circuit is opened and the current flowing to the switching part becomes 0, but the precharge part supplies the current to the battery and the potential of the battery Slowly increase.

또한 프리차지부를 통해 공급되는 전류는 100uA 이하이므로 배터리의 파괴등에 의해 충전회로 자체가 손상되는 위험은 감소된다. 정상적인 충전이 수행되는 상황에서도 프리차지부는 배터리로 계속해서 전류를 공급하며, 스위칭부에 의한 충전외에 병렬로 전류를 공급하여 고속 충전이 일어나도록 한다.In addition, since the current supplied through the precharge unit is 100 uA or less, the risk of damaging the charging circuit itself due to the destruction of the battery is reduced. Even when normal charging is performed, the precharge unit continuously supplies current to the battery, and in addition to charging by the switching unit, the precharge unit supplies current in parallel so that fast charging occurs.

충전전류 감지부는 입력단의 접지와 출력단의 접지 사이에 위치하여 저항으로 구성된다. 이는 만충전시, 만충전 여부를 감지하여 제어부로 신호를 보내며 제어부는 감지된 신호를 증폭하여 만충전 출력신호를 출력한다. 실시의 형태에 따라서 만충전 출력 신호를 LED(light emiting diode)에 입력하여 충전 여부를 사용자가 육안으로 확인할 수 있게 할 수도 있다. 또한, 초기 충전시에 충전 전류를 감지하여 정전류 형태로 충전이 일어나도록 제어부에 충전전류의 양을 입력하는 역할을 수행한다.The charging current detector is positioned between the ground of the input terminal and the ground of the output terminal and is composed of a resistor. This fully detects whether the battery is fully charged and sends a signal to the controller, and the controller amplifies the detected signal and outputs a full charge output signal. According to the embodiment, the full charge output signal may be input to a light emitting diode (LED) to allow the user to visually check whether the battery is charged. In addition, it detects the charging current during the initial charging and serves to input the amount of charging current to the controller so that charging occurs in the form of a constant current.

입력 필터부는 입력에서의 리플 또는 노이즈를 제거하기 위해 상기 입력단자와 입력접지 사이에 위치하며 커패시터로 이루어진다. 상기 커패시터는 입력신호의 DC성분에 대해서는 개방되며, AC성분에 대해서는 주파수에 따라 소정의 임피던스를 가지므로 입력에서의 리플등을 입력접지로 보내어 상기 프리차지부 및 스위칭부에 공급되는 신호가 DC성분만을 가지게 한다.The input filter part is composed of a capacitor located between the input terminal and the input ground to remove ripple or noise at the input. Since the capacitor is open for the DC component of the input signal and has a predetermined impedance according to the frequency for the AC component, a signal supplied to the precharge unit and the switching unit is transmitted to the precharge unit and the switching unit by sending a ripple or the like from the input to the input ground. Have a bay.

출력 필터부는 출력에서의 리플 또는 노이즈를 제거하기 위해 출력단자와 출력접지 사이에 위치하며 커패시터로 이루어진다.The output filter part is located between the output terminal and the output ground to eliminate ripple or noise at the output and is composed of a capacitor.

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 충전회로를 도시한 회로도이다.2 is a circuit diagram illustrating a charging circuit according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 제어부는 도 1에서 설명한 바와 같이 당업자에 따라 다양하게 적용할 수 있으며, 본 실시예에서는 일본의 Mitsumi 사의 MM1333D를 적용하여 설명한다.Referring to FIG. 2, the control unit may be variously applied to those skilled in the art as described in FIG. 1. In the present embodiment, the control unit MM1333D manufactured by Mitsumi, Japan, will be described.

스위칭부는 저항 R1및 트랜지스터 Q1으로 이루어진다. 바람직하게는 R1는 100Ω내지 1㏀으로 한다. 또한 상기 Q1은 2A이하의 전류를 통과할 수 있는 소자를 선택하여야 한다. 이러한 소자는 BJT(Bipolar Junction Transistor) 또는 FET(Field Effect Transistor)로 이루어진 트랜지스터를 사용함이 적당하다.The switching section consists of a resistor R 1 and a transistor Q 1 . Preferably, R 1 is 100? In addition, Q 1 should select a device that can pass a current of 2A or less. Such a device is suitable to use a transistor consisting of a Bipolar Junction Transistor (BJT) or a Field Effect Transistor (FET).

역전류 방지부는 다이오드 D1으로 이루어진다. 또한 다이오드 외에 BJT의 베이스와 콜렉터 단자를 연결하여 다이오드 기능을 수행하게 할 수도 있다.The reverse current protection part consists of diode D 1 . In addition to the diode, the base of the BJT and the collector terminal may be connected to perform a diode function.

프리차지부는 저항 R2로 이루어진다. 상기 R2는 100㏀ 내지 1㏁으로 함이 바람직하다. 입력단자의 입력전압 범위가 4.75V 내지 6V가 되므로 상기 프리차지부를 이루는 저항을 통과하는 전류는 최대 60uA가 되므로 배터리의 파괴등에 의해 충전회로 자체가 손상되는 위험은 감소되며, 역전류가 발생하더라도 수 uA가 되므로 충전회로를 충분히 보호할 수 있고, 충전된 배터리의 소모도 무시할 만 하다. 상기 도 1에서 상술한 바와 같이 프리차지부는 충전직전의 배터리의 전압이 2V이하일 때, 스위칭부가 충전경로를 개방함에 비해 지속적으로 배터리에 전류를 공급하여 배터리의 전압을 2V 이상까지 이르도록 하여 제어부가 스위칭부를 동작시켜 정상적인 충전이 일어나도록 한다. 또한, 부가적으로 미세한 전류라 하더라도, 전체적으로 충전회로가 2개의 충전경로를 가지게 되어 종래와는 더 빠른 충전을 실현할 수 있다.The precharge part consists of the resistor R 2 . It is preferable to set R <2> to 100 kPa-1 kPa. Since the input voltage range of the input terminal is 4.75V to 6V, the current passing through the resistor constituting the precharge portion is up to 60uA, thereby reducing the risk of damage to the charging circuit itself due to the destruction of the battery. Since uA is sufficient to protect the charging circuit, the consumption of the charged battery is negligible. As described above with reference to FIG. 1, when the voltage of the battery immediately before charging is 2V or less, the control unit continuously supplies current to the battery so that the voltage of the battery reaches 2V or more as compared with the switching unit opening the charging path. Operate the switch to allow normal charging to occur. In addition, even in the case of an additional minute current, the charging circuit has two charging paths as a whole, thereby enabling faster charging than in the related art.

또한, 프리차지부는 상기 저항 R2에 다이오드를 직렬로 연결하여 구성할 수도 있다. 이때의 다이오드는 출력단자로부터 입력단자로 유입되는 역전류를 차단하는 역할을 수행한다. 따라서, 상기 다이오드의 양극은 R2에 연결되며, 다이오드의 음극은 출력단자를 향하도록 구성하여야 한다.In addition, the precharge unit may be configured by connecting a diode in series with the resistor R 2 . At this time, the diode blocks the reverse current flowing from the output terminal to the input terminal. Therefore, the anode of the diode is connected to R 2 , the cathode of the diode should be configured to face the output terminal.

충전전류 감지부는 저항 R3로 이루어진다. 초기의 충전시에 충전회로는 정전류로 충전을 수행하는데, 상기 저항 R3는 출력 접지단과 입력 접지단 사이의 전류를감지하여 제어부가 정전류 상태로 동작하도록 상기 제어부에 신호를 공급한다. 또한, 배터리의 충전이 완료되면, 만충전 상태를 검출하며 이러한 검출신호를 제어부에 입력하여 만충전 출력신호를 출력한다. 상기 저항 R3는 0.1㎌내지 0.3㎌으로 함이 바람직하다.The charging current detector is composed of a resistor R 3 . During initial charging, the charging circuit performs charging with a constant current. The resistor R 3 senses a current between the output ground terminal and the input ground terminal to supply a signal to the controller so that the controller operates in a constant current state. In addition, when the battery is fully charged, the full charge state is detected and the detection signal is input to the controller to output the full charge output signal. The resistance R 3 is preferably 0.1 k? To 0.3 k ?.

또한, 입력 필터부는 커패시터 C1으로 이루어지며, 0.1uF 내지 100uF로 함이 바람직하다.In addition, the input filter portion is composed of a capacitor C 1 , preferably 0.1uF to 100uF.

출력 필터부는 커패시터 C2로 이루어지며, 1uF 내지 220uF로 함이 바람직하다.The output filter part is composed of a capacitor C 2 , preferably 1uF to 220uF.

도 3은 본 고안의 실시예에 따른 정상충전시의 충전회로 동작을 나타낸 타이밍도이다.3 is a timing diagram showing an operation of a charging circuit during normal charging according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 입력신호인 Vcc가 충전회로의 입력단에 인가된다. 상기 입력신호의 Vcc는 4.75V 내지 6V임이 바람직하다. 충전제어신호가 high인 상태에서 제어부는 동작하지 않으나 low 상태에 있을 때, 충전회로는 동작을 개시하여 충전을 수행한다. 다만, 이러한 정상충전은 배터리의 초기 전압이 2V 이상인 경우에 일어나는 것이다.Referring to FIG. 3, the input signal V cc is applied to the input terminal of the charging circuit. V cc of the input signal, it is preferable to be a 4.75V to 6V. The controller does not operate while the charge control signal is high, but when it is in the low state, the charging circuit starts operation to perform charging. However, this normal charging occurs when the initial voltage of the battery is more than 2V.

입력이 인가되고 충전제어 신호에 의해 충전이 개시되면, 충전회로는 초기에 정전류 모드로 동작하며, 일정한 전류의 공급에 의해 출력신호가 약 4.2V에 도달하면, 정전압 모드로 충전을 수행한다. 충전이 일어나는 동안 만충전 출력신호는 low상태를 유지하며, 충전이 완료되면, high 상태가 되어 충전이 종료되었음을 나타낸다. 이러한 정싱적인 충전 상태에서도 프리차지부는 최대 수백 uA의 전류를 배터리에 공급하여 고속충전이 일어나게 한다.When the input is applied and charging starts by the charge control signal, the charging circuit initially operates in the constant current mode. When the output signal reaches about 4.2V by the supply of a constant current, the charging circuit performs the charging in the constant voltage mode. The full charge output signal remains low during charging, and when charging is complete, it goes high to indicate that charging is complete. Even in this static state of charge, the precharge unit supplies a maximum of several hundred uA of current to the battery to allow fast charging.

도 4는 본 고안의 실시예에 따라 프리차지부가 배터리의 전압을 상승시켜 정상충전이 일어나도록 하는 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.FIG. 4 is a timing diagram illustrating an operation in which the precharge unit increases the voltage of the battery to cause normal charging according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 입력신호인 Vcc가 충전회로의 입력단에 인가된다. 상기 입력신호의 Vcc는 4.75V 내지 6V임이 바람직하다. 충전제어신호가 high인 상태에서 제어부는 동작하지 않으나 low 상태에 있을 때, 충전회로는 동작을 개시하여야하나 배터리의 전압이 2V 이하이면, 제어부는 출력신호를 감지하여 충전경로를 차단하게 된다. 따라서 스위칭부의 트랜지스터를 통한 전류의 흐름은 차단되고, 제어부는 동작을 중지하게 된다. 그러나 입력신호의 인가와 함께 프리차지부는 전류를 지속적으로 배터리에 공급하게 된다. 따라서 충전 초기에 배터리의 전압이 2V 이하라 하더라도 프리차지부를 통해 전류는 공급되므로 츨력신호의 전압은 서서히 상승하게 된다. 출력신호가 2V 이상이 되면, 제어부는 동작을 수행하고, 스위칭부의 트랜지스터를 도통시켜 고속 충전을 수행하게 된다. 따라서 만충전 출력 신호는 충전회로가 정상 충전 상태에 돌입했다는 것을 나타내기 위해 low 상태가 된다. 정전류 및 정전압 모드에 의한 충전이 수행되고 충전이 종료되는 만충전 상태가 되면, 충전전류 감지부는 만충전 여부를 감지하여 제어부에서 high 상태의 만충전 출력신호를 출력하게 하다.4, the input signal V cc is applied to the input terminal of the charging circuit. V cc of the input signal, it is preferable to be a 4.75V to 6V. The controller does not operate while the charge control signal is high, but when the controller is in a low state, the charging circuit should start operation, but when the voltage of the battery is 2V or less, the controller detects an output signal and blocks the charging path. Therefore, the flow of current through the transistor of the switching unit is blocked, and the controller stops the operation. However, with the input signal applied, the precharge unit continuously supplies current to the battery. Therefore, even when the voltage of the battery is less than 2V at the beginning of charging, since the current is supplied through the precharge unit, the voltage of the output signal gradually increases. When the output signal is 2V or more, the controller performs an operation and conducts fast charging by conducting a transistor of the switching unit. Therefore, the full charge output signal goes low to indicate that the charging circuit has entered a normal charging state. When charging in the constant current and constant voltage mode is performed and the charging is completed, the charging current detector detects whether the battery is fully charged and causes the controller to output a high charging output signal having a high state.

상기와 같은 본 고안에 따르면, 배터리의 노후화, 과전류, 과충전 또는 과방전에 의해 충전 초기 배터리의 전압이 소정의 레벨 이하가 되어 충전이 개시되지 않는 것을 방지하며, 프리차지부를 통해 지속적으로 전류를 공급하여 배터리의 전압을 소정의 레벨 이상으로 상승시켜 정상적인 충전이 일어나게 한다.According to the present invention as described above, by the aging, overcurrent, overcharge or over-discharge of the battery, the voltage of the initial battery of the charge is below a predetermined level to prevent the charging is started, and to continuously supply the current through the precharge unit The voltage of the battery is raised above a predetermined level to allow normal charging to occur.

상기에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 실용신안등록청구의 범위에 기재된 본 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the utility model registration claims below And can be changed.

Claims (6)

충전 제어 신호에 따라 충전을 개시하고 충전을 중지하기 위한 충전 제어부;A charging control unit for starting charging and stopping charging according to a charging control signal; 상기 충전 제어부의 충전개시 신호에 따라 입력단자의 입력신호를 출력단자에 전달하기 위해 제1 저항 및 트랜지스터로 이루어진 스위칭부;A switching unit comprising a first resistor and a transistor for transmitting an input signal of an input terminal to an output terminal according to a charging start signal of the charging controller; 상기 출력단자로부터 상기 입력단자로의 역전류를 차단하기 위해 제1 다이오드로 이루어진 역전류 방지부;A reverse current prevention unit formed of a first diode to block reverse current from the output terminal to the input terminal; 배터리의 만충전 여부를 감지하기 위한 충전전류 감지부; 및Charge current detection unit for detecting whether the battery is fully charged; And 상기 스위칭부와 병렬로 위치하고, 상기 배터리의 저전압에 기인한 상기 스위칭부의 개방상태에도 상기 배터리에 전력을 공급하여 상기 배터리의 전압을 상승시키기 위해 제2 저항 또는 제2 다이오드로 이루어진 프리차지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 충전회로.Located in parallel with the switching unit, including a pre-charge unit consisting of a second resistor or a second diode to supply power to the battery to increase the voltage of the battery even in the open state of the switching unit due to the low voltage of the battery Charging circuit of a secondary battery, characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 2차 전지의 충전회로는 입력에서의 리플 또는 노이즈를 제거하기 위해 상기 입력단자와 입력접지 사이에 위치하는 입력필터 또는 출력에서의 리플 또는 노이즈를 제거하기 위해 상기 출력단자와 출력접지 사이에 위치하는 출력필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 충전회로.The output circuit of claim 1, wherein the charging circuit of the secondary battery removes ripple or noise at an input filter or output positioned between the input terminal and an input ground to remove ripple or noise at an input. And an output filter positioned between the output ground and the secondary battery. 제1항에 있어서, 상기 프리차지부의 제2 저항은 100㏀ 내지 1㏁ 인 것을 특징으로 하는 2차 전지의 충전 회로.The secondary battery charging circuit according to claim 1, wherein the second resistor of the precharge part is 100 kW to 1 kW. 제1항에 있어서, 상기 입력신호의 전압은 4.75V 내지 6V인 것을 특징으로 하는 2차 전지의 충전 회로.The charging circuit of claim 1, wherein the voltage of the input signal is 4.75V to 6V. 제1항에 있어서, 상기 출력단자의 전압은 약 4.2V인 것을 특징으로 하는 2차 전지의 충전 회로.The charging circuit of claim 1, wherein the voltage at the output terminal is about 4.2V. 제1항에 있어서, 상기 충전전류 방지부는 제3 저항을 포함하되, 상기 제3 저항은 0.1Ω내지 0.3Ω인 것을 특징으로 하는 2차 전지의 충전 회로.The charging circuit of claim 1, wherein the charge current preventing unit includes a third resistor, and the third resistor is 0.1Ω to 0.3Ω.
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