KR20040017080A

KR20040017080A - Apparatus for charging battery in portable device

Info

Publication number: KR20040017080A
Application number: KR1020020049194A
Authority: KR
Inventors: 유동준
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-08-20
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2004-02-26

Abstract

PURPOSE: A battery charging device is provided to prevent loss of power caused due to the voltage difference, while preventing an unnecessary voltage controlling operation during charge. CONSTITUTION: A battery charging device comprises a voltage supply unit for supplying voltages same as the voltage of the full-charge battery; and a charge control unit for controlling the charging operation of the battery on the basis of the voltage output from the voltage supply unit. The charge control unit includes a switching element for switching the charge voltage being supplied to the battery from the voltage supply unit; a charge current set element for setting a charge control current value in accordance with the volume of charge current required for the battery; and a controller for controlling the switching element in accordance with the charge control current value provided from the charge current set element.

Description

Apparatus for charging battery in portable device}

본 발명은, 충전용 전용 IC를 사용하지 않고 배터리를 충전시킬 수 있도록 하는 휴대용 단말기의 배터리 충전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a battery charging device of a portable terminal that enables the battery to be charged without using a dedicated IC for charging.

일반적으로 배터리 충전장치는 상용 전원을 원하는 충전전압으로 적절하게 변환하여 배터리에 충전시키게 되는데, 통상 어댑터는 배터리의 완전충전 시의 용량보다 더 큰 출력전압을 갖도록 설계되고, 그 출력전압이 5V, 12V, 16V, 19V, 24V 인 것이 널리 사용되고 있으며, 배터리는 리튬-이온(Li-Ion) 배터리 또는 리튬-폴리머(Li-Polymer) 배터리가 널리 사용되고 있다.Generally, the battery charger converts commercial power into a desired charging voltage and charges the battery. In general, the adapter is designed to have an output voltage larger than that at full charge, and the output voltage is 5V or 12V. , 16V, 19V, and 24V are widely used, and a lithium-ion (Li-Ion) battery or a lithium-polymer (Li-Polymer) battery is widely used.

도 1은 일반적인 배터리 충전장치에 대한 구성을 도시한 것으로서, 어댑터(10)를 통해 출력되는 전원은 충전 IC(30)에 의해서 시스템(60)에 필요한 전원으로 적절하게 제어되어 배터리에 충전되는데, 충전 IC(30)는 배터리의 완전충전용량에 따라 P-MOSFET(Metallic Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor)(20)를 스위칭 제어하여 배터리 충전 동작을 실행하게 된다.1 illustrates a configuration of a general battery charger, and the power output through the adapter 10 is appropriately controlled by the charger IC 30 as the power required for the system 60 to charge the battery. The IC 30 performs a battery charging operation by switching and controlling the metal oxide semi-conductor field effect transistor (P-MOSFET) 20 according to the full charge capacity of the battery.

이때, 충전 IC(30)는 도 2에 도시한 바와 같이 배터리의 충전전압을 제어하는 CV(Constant Voltage) 모드 제어와 충전전류를 제어하는 CC(Constant Current) 모드 제어를 수행하게 된다.In this case, as shown in FIG. 2, the charger IC 30 performs a constant voltage (CV) mode control for controlling the charging voltage of the battery and a constant current (CC) mode control for controlling the charging current.

그리고, 배터리의 충전전압은 전압 검출부(50)에 의해 체크되는데, 전압검출부(50)는 배터리 전압이 최소 충전량까지 방전되면 로드 스위치(40)를 스위칭 제어하여 추가적인 방전을 방지하게 된다.In addition, the charging voltage of the battery is checked by the voltage detector 50. When the battery voltage is discharged to the minimum charge amount, the voltage detector 50 switches the load switch 40 to prevent additional discharge.

그러나, 전술한 바와 같은 배터리 충전장치는, 배터리 충전을 수행할 때 어댑터(10)의 출력전압과 배터리의 완전충전 시의 전압이 서로 다르기 때문에 P-MOSFET(20) 또는 충전 IC(30)에서 열에 의하여 소모되는 전력이 많아지게 되는 문제가 있다.However, the battery charger as described above, because the output voltage of the adapter 10 and the voltage at the time of full charge of the battery are different from each other when performing the battery charging, the P-MOSFET 20 or the charger IC 30 to heat the heat. There is a problem that the power consumption is increased.

예컨대, 1000㎃ 리튬-폴리머 배터리에 500㎃ 충전전류로 충전할 경우 충전 IC(30)에서 열로 소모되는 전력은, 배터리의 현재 충전 전하량에 따라 달라지는 것이겠지만, 보통 0.4W∼1W 정도가 불필요하게 발생 소모되는 것이다.For example, when charging a 1000 mAh lithium-polymer battery with a 500 ㎃ charge current, the power consumed as heat in the charger IC 30 will vary depending on the current charge amount of the battery, but usually 0.4 W to 1 W is unnecessary. It is consumed.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 어댑터의 출력전압과 배터리의 만충시 전압간의 차를 없애 전압 차에 의한 전력 손실을 방지하고, 충전시의 불필요한 전압제어동작을 방지시키기 위한 휴대용 단말기의 배터리 충전장치를 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was created to solve the above problems, and eliminates the difference between the output voltage of the adapter and the voltage when the battery is fully charged to prevent power loss due to the voltage difference, and to prevent unnecessary voltage control operation during charging. An object of the present invention is to provide a battery charging device for a portable terminal.

도 1은 일반적인 배터리 충전장치에 대한 구성을 도시한 것이고,1 illustrates a configuration of a general battery charger,

도 2는 일반적인 배터리 충전 과정을 설명하기 위한 그래프이고,2 is a graph illustrating a general battery charging process.

도 3은 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 배터리 충전장치에 대한 구성을 도시한 것이고,3 illustrates a configuration of a battery charging device of a portable terminal according to the present invention,

도 4는 본 발명에 따른 전류제한 로드스위치에 대한 상세 구성을 도시한 것이다.Figure 4 shows a detailed configuration of the current limiting load switch according to the present invention.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing

10, 80 : 어댑터20 : P-MOSFET10, 80: Adapter 20: P-MOSFET

30 : 충전 IC40 : 로드 스위치30: charge IC40: load switch

50 : 전압 검출부60 : 시스템50: voltage detector 60: system

70 : 전류제한 로드스위치70: current limit load switch

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 배터리 충전장치는, 배터리의 만충시 전압과 동일한 전압을 공급하는 전압공급수단; 및 상기 전압 공급수단으로부터 출력되는 전압을 근거로 배터리의 충전동작을 제어하는 충전제어수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다..Battery charging apparatus for a portable terminal according to the present invention for achieving the above object, the voltage supply means for supplying a voltage equal to the voltage when the battery is full; And charging control means for controlling the charging operation of the battery based on the voltage output from the voltage supply means.

이하, 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 배터리 충전장치에 대한 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a battery charging device for a portable terminal according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 배터리 충전장치에 대한 구성을 도시한 것으로서, 본 발명에 따른 배터리 충전장치는, 어댑터(80), 전류제한 로드스위치(70), 로드스위치(40), 전압검출부(50)를 포함하여 구성되어, 어댑터(80)를 통해 출력되는 전원은 전류제한 로드스위치(Current Limited Load Switch)(70)에 의해 적절하게 제어되어 배터리에 충전된다.3 illustrates a configuration of a battery charger of a portable terminal according to the present invention, the battery charger according to the present invention, the adapter 80, the current limiting load switch 70, the load switch 40, the voltage Including the detection unit 50, the power output through the adapter 80 is properly controlled by the current limited load switch (70) is charged in the battery.

이때, 어댑터(80)는 그 출력전압이 배터리의 완전충전 시의 전압과 동일한 전압을 항상 일정하게 공급하도록 설계된 것으로서, 예컨대, 배터리의 완전충전 시의 전압이 4.2V 이면 출력전압이 4.2V를 갖는 어댑터(80)를 사용하여 배터리 충전동작을 수행하게 되는 것이다.At this time, the adapter 80 is designed such that the output voltage is constantly supplied with the same voltage as the voltage at the time of full charge of the battery. For example, if the voltage at the time of full charge of the battery is 4.2V, the output voltage has 4.2V. The battery charging operation is performed by using the adapter 80.

따라서, 어댑터(80)의 출력전압과 배터리의 충전전압간의 차가 없어지게 되므로, 종래의 충전 IC(30)에서 어댑터(80)의 출력전압을 배터리의 충전전압으로 변경 유지해주던 CV 모드 제어가 필요없게 되어 충전 IC(30) 자체가 불필요하게 되고, 상기 전압간의 전압차에 의해 발생되었던 열에 의한 전력 소비가 일어나지 않게 되는 것이다.Therefore, the difference between the output voltage of the adapter 80 and the charging voltage of the battery is eliminated, so that the CV mode control that changes and maintains the output voltage of the adapter 80 to the charging voltage of the battery in the conventional charger IC 30 is unnecessary. Thus, the charger IC 30 itself becomes unnecessary, and power consumption due to heat generated by the voltage difference between the voltages does not occur.

즉, 기존의 5V 출력전압을 갖는 어댑터(10)를 사용하는 대신에 4.2V 출력전압을 갖는 어댑터(80)를 사용하게 됨으로써, 예컨대, 충전전류가 500mA로 설정되어 있다고 가정하였을 때 다음의 수학식에 의하여, 종래에는 충전초기에 대략 1W의 전력소비가 일어났고 충전말기에 대략 0.4W의 전력소비가 일어난 반면에, 본 발명에 의하면 충전초기에는 대략 0.6W의 전력소비가 일어나고, 충전말기에는 전력소비가 거의 일어나지 않게 되는 것을 알 수 있다.That is, by using the adapter 80 having a 4.2V output voltage instead of using the adapter 10 having the existing 5V output voltage, for example, assuming that the charging current is set to 500mA, the following equation By this, conventionally, about 1W of power consumption occurred at the beginning of charging and about 0.4W of power consumption occurred at the end of charging, while according to the present invention, about 0.6W of power consumption occurred at the beginning of charging, It can be seen that consumption rarely occurs.

P = (Vadp - Vchg)×IchgP = (Vadp-Vchg) × Ichg

(Vadp는 어댑터의 출력전압이고, Vchg는 배터리의 충전 전압이고, Ichg는 배터리의 충전 전류임.)(Vadp is the output voltage of the adapter, Vchg is the charging voltage of the battery, and Ichg is the charging current of the battery.)

한편, 도 4는 전술한 전류제한 로드스위치(70)에 대한 구체적인 구성을 도시한 것으로서, 어댑터(80)를 통해 입력단(IN)으로 입력되는 전원을 배터리가 연결되어 있는 출력단(OUT)으로 스위칭 연결하는 FET(701)와, FET(701)의 스위칭 동작을 제어하여 충전전류를 적절하게 제어하는 FET 드라이버(704), FET(701)에 공급되는 전압을 체크하여 그 전압이 일정수준 이하로 낮아지게 되면 FET 드라이버(704)로 소정의 제어신호를 출력하는 저전압 검출부(Under Voltage Lockout)(702), 내부 온도에 따라 소정의 제어신호를 FET 드라이버(704)로 출력하는 온도 검출부(Over-Temp Protection)(703), 시스템(60)으로부터 출력되는 FET 드라이버(704)의 구동신호(ON)를 근거로 예컨대, 1.2V의 기준전압을 발생시키는 기준전압 발생부(705), 기준전압 발생부(705)에서 출력되는 기준전압과 외부 저항(Rset)의 저항값에 근거하여 충전제어 전류값을 FET 드라이버(704)로 출력하는 충전전류 설정부(706)를 포함하여 이루어진다.On the other hand, Figure 4 shows a specific configuration for the above-described current limiting load switch 70, switching the power input to the input terminal (IN) through the adapter 80 to the output terminal (OUT) connected to the battery Check the voltage supplied to the FET 701, the FET driver 704, and the FET 701 which control the switching operation of the FET 701 and appropriately control the charging current so that the voltage is lowered below a predetermined level. Under Voltage Lockout 702 outputs a predetermined control signal to the FET driver 704, and a temperature detector outputs a predetermined control signal to the FET driver 704 according to the internal temperature (Over-Temp Protection). 703, a reference voltage generator 705 and a reference voltage generator 705 for generating a reference voltage of, for example, 1.2V based on the drive signal ON of the FET driver 704 output from the system 60. Of the reference voltage and external resistance (Rset) On the basis of a value it comprises a charging current setting unit 706 for outputting a charging current control value to the FET driver 704. The

상기한 저전압 검출부(702)는 FET(701)의 양단간 전압이 예컨대, 2.5V∼5.5V를 벗어나게 되면 소정의 제어신호를 출력하게 되는데, FET 드라이버(704)는 상기 제어신호에 따라 FET(701)를 스위칭 제어함으로써 배터리의 충전동작을 제어하게 되는 것이다.The low voltage detection unit 702 outputs a predetermined control signal when the voltage between both ends of the FET 701 is, for example, 2.5V to 5.5V. The FET driver 704 outputs a predetermined control signal according to the control signal. By controlling the switching to control the charging operation of the battery.

상기한 온도 검출부(703)는 내부 온도를 측정하여 그 내부 온도가 소정 온도를 초과하게 되면 그에 따른 제어신호를 출력하게 되는데, FET 드라이버(704)는 상기 제어신호에 따라 FET(701)를 스위칭 제어하여 배터리의 충전동작을 제어하게 되는 것이다.The temperature detector 703 measures the internal temperature and outputs a control signal when the internal temperature exceeds a predetermined temperature. The FET driver 704 controls the switching of the FET 701 according to the control signal. By controlling the charging operation of the battery.

상기한 충전전류 설정부(706)는 외부 저항(Rset)의 저항값에 따라 충전제어 전류를 가변 출력하게 되는데, 외부 저항(Rset)의 저항값은 사용자의 조작에 의해 다르게 설정되는 것이 가능한 것으로서, FET 드라이버(704)는 충전전류 설정부(706)로부터 입력되는 충전제어 전류값을 근거로 FET(701)를 스위칭 제어하여 충전전류를 제어하게 되는 것이다.The charging current setting unit 706 outputs a variable charge control current according to the resistance value of the external resistor (Rset), the resistance value of the external resistor (Rset) can be set differently by a user's operation, The FET driver 704 controls the charging current by switching the FET 701 based on the charging control current value input from the charging current setting unit 706.

그리고, 배터리의 현재 충전전압은 전압 검출부(50)에 의해 체크되는데, 전압검출부(50)는 배터리 전압이 최소 충전량, 예컨대 3V까지 방전되면 로드 스위치(40)를 스위칭 제어하여 추가적인 방전을 방지하게 된다.In addition, the current charging voltage of the battery is checked by the voltage detector 50. When the battery voltage is discharged to a minimum charge amount, for example, 3V, the voltage detector 50 switches the load switch 40 to prevent additional discharge. .

이상 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시하는 것이 가능할 것이다.The above-described preferred embodiments of the present invention are disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art can improve, change, and substitute various other embodiments within the technical spirit and technical scope of the present invention disclosed in the appended claims below. Or in addition to that.

따라서, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 배터리 충전장치는, 어댑터의 출력전압과 배터리의 충전전압의 차를 없애 두 전압차에 의한 전력 손실을 방지하고, 충전시 불필요한 전압 제어 동작을 방지할 수 있게 되며, 배터리 충전용 IC를 사용하지 않고 배터리 충전장치를 구현할 수 있게 되어 원가 절감을 달성할 수 있는 매우 유용한 발명이다.Therefore, the battery charging device of the portable terminal according to the present invention configured as described above, by eliminating the difference between the output voltage of the adapter and the charging voltage of the battery to prevent power loss due to the two voltage difference, unnecessary voltage control operation during charging It is possible to prevent and to implement a battery charger without using a battery charger IC is a very useful invention that can achieve cost reduction.

Claims

Voltage supply means for supplying a voltage equal to the voltage when the battery is fully charged; And

And a charging control means for controlling the charging operation of the battery based on the voltage output from the voltage supply means.

The method of claim 1,

The charging control means,

Switching means for switching a charging voltage supplied from said voltage supply means to said battery;

Charging current setting means for setting a charge control current value according to the amount of charge current required by the battery; And

And a control means for intermittently controlling the switching means based on the charge control current value provided from the charge current setting means.

The method of claim 2,

The charging control means,

Temperature detecting means for outputting a predetermined control signal according to the internal temperature; And

It further comprises a voltage detecting means for outputting a predetermined control signal in accordance with the voltage value supplied from the voltage supply means,

And the control means intermittently controls the switching means based on each control signal output from the temperature detecting means and the voltage detecting means.

The method of claim 1,

The voltage supply means, the battery charging device of the portable terminal, characterized in that the battery adapter for outputting the same voltage as the full voltage of the battery.

The method of claim 1,

The battery charger, the battery charger of a portable terminal, characterized in that it does not include a charger IC.