KR20040026379A - 휴대용 전자기기의 전원공급장치 - Google Patents

휴대용 전자기기의 전원공급장치 Download PDF

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Abstract

휴대용 전자기기의 전원공급장치가 개시된다. 본 휴대용 전자기기의 전원공급장치는, 충방전이 가능한 배터리셀, 외부로부터의 전원을 인가받아 배터리셀을 충전하는 충전회로, 배터리셀의 출력전압을 안정화시켜 출력하는 레귤레이터 및 배터리셀과 상기 레귤레이터 사이에 구비되며, 배터리셀의 충전이 완료된후, 배터리셀의 출력전원을 레귤레이터로 인가하기 위한 스위치를 구비한다. 이러한 휴대용 전자기기의 전원공급장치에 의하면, 전자기기에 내장 가능한 기본배터리셀을 대신하여 사용되거나, 기본배터리셀을 충전할 수 있으므로 종래의 전자기기처럼 전용의 충전장치를 구비하지 않고도 전자기기를 오랜시간동안 휴대하면서 사용할 수 있다.

Description

휴대용 전자기기의 전원공급장치{Power supply for portable device}
본 발명은 전원장치에 관한 것으로, 특히, 휴대용 전자기기에 전원을 공급하기 위한 전원공급장치에 관한 것이다.
일반적으로, 휴대폰, PDA, 노트북 컴퓨터 및 카셋트 레코더와 같은 전자기기는 휴대의 편의를 위하여 소형의 기본배터리셀, 예컨데 니켈-카드뮴 배터리, 니켈-수소 배터리 또는 리튬이온 배터리셀에 의해 구동된다. 이와 같은 휴대용 전자기기에 장착되는 기본배터리셀은 휴대의 편의를 위해 통상 그 크기가 제한되며, 휴대용 전자기기를 구동시키는 시간 또한 제한받는다. 이에 따라, 통상적인 휴대용 전자기기는 기본배터리셀과 동일한 전압을 출력하면서 추가적으로 장착 가능한 확장배터리셀을 구비한다. 한편, 확장배터리셀은 기본배터리셀과 동일한 전압을 출력하므로 확장배터리셀로 기본배터리셀을 충전하지는 못한다.
도 1은 종래의 기본배터리셀과 확장배터리셀을 구비하는 전자기기의 전원공급방법을 설명하기 위한 도면을 나타낸다.
도시된 전자기기(10)는 기본배터리셀(20)과 전기적으로 결합하기 위한 기본배터리셀 홀더(11), 확장배터리셀(30)과 전기적으로 결합하기 위한 확장배터리셀 홀더(13) 및 외부로부터의 교류전원을 직류전원으로 변환하는 아답터(40)의 플러그(41)와 전기적으로 결합하기 위한 아답터 홀더(12)를 구비한다.
전자기기(10)는 휴대상태에서 구동시, 기본배터리셀(20)로부터 직류전원을 공급받아 구동된다.
도시된 기본배터리셀(20)은 니켈-카드뮴 배터리로서 1.2V ∼ 1.5V의 출력전압을 갖는다. 기본 배터리셀(20)은 전자기기(10)에 내장되어 전자기기(10)에 직류전원을 공급하여야 하므로 그 크기와 구동능력은 제한된다. 통상기본배터리셀(20)의 구동시간은 확장배터리셀(30)의 절반 정도이다.
확장배터리셀(30)은 기본배터리셀(20)과 동일한 출력전압을 가지며, 전자기기(10)에 착탈 가능하다. 통상 확장배터리셀(30)은 기본배터리셀(20)의 구동능력이 저하시, 기본배터리셀(20)을 대신하여 사용되거나, 기본배터리셀(20)과 병렬로 연결되어 사용된다.
어댑터(40)는 전자기기(10)에 직접 직류전원을 공급하거나 기본배터리셀(20)을 충전할 목적으로 사용된다. 어댑터(40)의 출력전압은 기본배터리셀(20)을 충전할 수 있어야 하므로 기본배터리셀(20)보다 0.8V ∼ 1.2V 높은 전압을 출력한다.
한편, 확장배터리셀(30)은 기본배터리셀(20)과는 달리 전자기기(10)의 내부에 삽입되지 않으므로 별도의 충전장치(미도시)를 필요로 한다. 기본배터리셀(20)은 아답터(40)로부터 공급되는 직류전원에 의해 충전을 할 수 있으나, 확장배터리셀(30)은 전자기기(10)에 착탈되는 구조를 가지므로 기본배터리셀(20)처럼 아답터(40)에 의해 충전을 할 수 없다. 이에 따라, 휴대용 전자기기를 사용시, 기본배터리셀(20), 확장배터리셀(30) 및 확장배터리셀(30)을 충전하기 위한 전용 충전장치 및/또는 아답터(40)를 구비하여야 한다. 또한, 확장배터리셀(30)은 기본배터리셀(20)과 동일한 전압을 출력하며, 휴대용인 관계로 통상 기본배터리셀(20)이 갖는 용량의 두배를 초과하기가 어려우므로 확장배터리셀(30)로는 기본배터리셀(20)을 충전하기도 어렵다. 즉, 종래의 전자기기(10)는 장시간 사용을 위하여 미리 충전된 기본배터리셀(20), 확장배터리셀(30), 아답터(40), 및 전용 충전장치(미도시)를 구비하여야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 기본배터리셀을 충전하거나 기본배터리셀을 내장하는 전자기기를 구동 가능한 확장배터리셀을 제공함에 있다.
도 1은 종래의 기본배터리셀과 확장배터리셀을 구비하는 전자기기의 전원공급방법을 설명하기 위한 도면,
도 2a는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전자기기의 전원장치의 블록개념도,
도 2b는 도 2a에 도시된 DC-DC컨버터의 다른 실시예, 그리고
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 블록개념도를 나타낸다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110 : 입력잭 120 : 충전회로
130 : 충전지 140 : 스위치
150 : DC-DC컨버터 160 : 출력잭
170 : 충전상태 감지부 171 : 제1LED
172 : 제2LED
상기한 목적은 본 발명에 따라, 충방전이 가능한 배터리셀, 외부로부터의 전원을 인가받아 배터리셀을 충전하는 충전회로, 배터리셀의 출력전압을 안정화시켜 출력하는 레귤레이터 및 배터리셀과 상기 레귤레이터 사이에 구비되며, 배터리셀의 충전이 완료된후, 배터리셀의 출력전원을 레귤레이터로 인가하기 위한 스위치에 의해 달성된다.
바람직하게는, 배터리셀의 충전상태를 감지하기 위한 충전상태 감지부를 더 포함한다.
바람직하게는, 충전상태 감지부는, 충전회로가 상기 배터리셀을 충전시 이를 표시하는 제1충전표시부 및 배터리셀의 충전상태를 표시하는 제2충전표시부를 포함한다.
바람직하게는, 레귤레이터는, 배터리셀의 출력전압을 소정의 전위레벨로 변환하기 위한 DC-DC컨버터이다.
바람직하게는, 레귤레이터는, 배터리셀의 양(+)전압과 음(-)전압 사이에 연결되는 제너 다이오드로도 구현할 수 있다.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 외부로부터 인가받은 전원을 처리후 출력하기 위한 출력단을 구비하는 전원공급장치에 있어서, 충방전이 가능한 배터리셀, 외부로부터의 전원을 인가받아 상기 배터리셀을 충전하는 충전회로, 배터리셀의 출력전압을 안정화시켜 출력하는 레귤레이터, 배터리셀의 출력전원과 레귤레이터에서 출력되는 전원중 어느 하나를 출력단으로 연결하는 전원선택부에 의해 달성된다.
바람직하게는, 배터리셀의 충전상태를 감지하기 위한 충전상태 감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기의 전원공급장치.
바람직하게는, 레귤레이터는, 배터리셀의 출력전압을 소정의 전위레벨로 변환하기 위한 DC-DC컨버터로 이루어진다.
바람직하게는, 레귤레이터는, 배터리셀의 양(+)전압과 음(-)전압 사이에 연결되는 제너 다이오드로도 구현할 수 있다.
바람직하게는, 충전상태 감지부는, 충전회로가 배터리셀을 충전시 이를 표시하는 제1충전표시부 및 배터리셀의 충전상태를 표시하는 제2충전표시부를 포함한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2a는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전자기기의 전원장치의 블록개념도를 도시한 것이다.
도시된 전원장치는, 입력잭(110), 충전회로(120), 충전지(130), 스위치(140), DC-DC컨버터(150), 출력잭(160), 및 충전상태 감지부(170)를 갖는다.
입력잭(110)은 외부로부터의 직류전원(미도시)을 인가받는다. 인가되는 직류전원은 통상적인 아답터(미도시)의 출력이며, 전자기기가 필요로하는 전압보다는높은 전압을 갖는다. 예컨데, 전자기기가 3V로 동작한다면, 4V ∼ 6V의 전압을 갖는 직류전원을 출력한다.
충전회로(120)는 입력잭(110)을 통하여 인가된 직류전원의 전압 및 전류를 일정하게 제어하여 충전지(130)에 공급한다.
충전지(130)는 통상적인 충방전이 가능한 형태의 것으로서, 충전회로(120)로 부터 인가되는 전압 및 전류에 응답하여 충전된다. 통상적으로, 충전지(130)로는 니켈-카드뮴 배터리, 니켈-수소 배터리 및 리튬이온 배터리가 사용되며, 전자기기에 내장되는 기본배터리셀(미도시)과 서로 다른 종류의 배터리를 사용할 수 있다. 이에 따라, 충전지(130)는 기본배터리셀(미도시)보다 전류구동능력이 크고, 출력전압이 높은것을 사용한다. 충전지(130)가 기본배터리셀(미도시)보다 높은 전압을 출력할 수 있도록 하는것은 추후 상세히 설명하도록 한다.
스위치(140)는 충전지(130)와 DC-DC컨버터(150)사이에 구비되며, 충전지(130)가 충전회로(120)에 의해 충전 완료시 단락시킨다. 이에 따라, 충전이 완료된 충전지의 출력전압을 DC-DC컨버터(150)에 인가한다.
DC-DC컨버터(150)는 충전지(130)로부터 인가되는 전압을 레귤레이팅(regulating)하여 출력잭(160)으로 출력한다.
출력잭(160)은 DC-DC컨버터(150)에서 레귤레이팅된 전압을 전자기기(미도시)로 출력하며, 전자기기는 이 전압을 구동전원으로 사용하거나 내장된 기본배터리셀(미도시)을 충전하는데 사용한다. 여기서, 기본배터리셀(미도시)은 충방전이 가능하며, 충전지(130)와 동일한 출력전압을 갖거나, 동일한 종류의 배터리일 필요는 없다. 여기서, DC-DC컨버터(150)에서 레귤레이팅된 전압은 기본배터리셀(미도시)의 출력전압에 비하여 소정전압(예컨데 0.8V이상)높은 전압이다.
충전상태 감지부(170)은 충전회로(120)로부터 충전지(130)로 전류가 인가시 이를 감지하며, 충전지의 충전상태를 시각적으로 표현한다. 이를 위하여 충전상태 감지부(170)는 충전지(130)에 전류가 인가시 이를 표시하는 제1LED(Light Emitting Diode)(171)와 충전지(130)의 충전상태를 표시하는 제2LED(172)를 구비한다. 제2LED(172)는 3색발광 다이오드를 사용하여 충전지(130)의 충전상태에 따라 각기 다른 빛을 표현하도록 할 수 있다. 예컨데, 충전상태가 낮은경우 적색, 충전상태가 중간상태일때 녹색, 충전이 완료된 상태일때는 청색을 나타내도록 할 수 있다. 이러한 3색발광 다이오드는 인가되는 전압에 비례하여 색상이 변하므로 본 충전상태 감지부(170)는 복잡한 회로구성을 필요로 하지는 않는다.
도 2b는 도 2a에 도시된 DC-DC컨버터의 다른 실시예를 도시한 것이다.
도시된 바와 같이, DC-DC컨버터(150)를 전용의 집적회로(미도시)를 사용하지 않고 제너 다이오드로도 구현할 수 있다. 본 전원장치와 연결되는 전자기기(미도시)의 전류소모량이 적은 경우, 도시된 바와 같이 제너 다이오드를 사용하여 충전지(130)에서 출력되는 전압을 레귤레이팅 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 블록개념도를 나타낸다.
도시된 전원장치는, 충전회로(220), 충전지(230), DC-DC컨버터(250) 충전상태 감지부(270)는 도 2b에서 설명한 것과 동일하나, 본 실시예는 충전지(230)에서 출력되는 전원과 DC-DC컨버터(250)를 경유하여 출력되는 전원중 어느 하나를 선택할 수 있는 스위치(240)를 구비함을 특징으로 한다. 이와 같은 구성은, 충전회로(220)에 의해 충전지(230)가 충전완료된후, 충전지(230)의 출력전원을 DC-DC컨버팅하여 출력잭(260)으로 출력하거나, 충전지(230)의 출력전원을 곧바로 출력잭(260)으로 출력하는 것을 선택하기 위한 것이다. 충전지(230)의 출력전원이 DC-DC컨버터(250)를 경유하여 소정 전압을 갖고 출력잭(260)으로 출력될때는 본 전원장치와 전기적으로 연결되는 전자기기(미도시)는 이를 인가받아 구동할 수 있으며, 만일, 본 전원장치로 전자기기(미도시)에 내장되는 기본배터리셀(미도시)를 충전하고자 할때는 충전지(230)에 충전된 전원을 곧바로 출력잭(260)을 통해 전자기기(미도시)로 인가한다. 이에 따라, 본 전원장치는 전자기기의 외부에서 접속가능한 확장배터리셀로 사용하거나, 전자기기에 내장된 기본배터리셀을 충전시키는 충전장치로 활용할 수 있다. 상기 언급한 바와 같이, 충전지(230)의 출력전원을 전자기기의 구동전원으로 사용할때는 DC-DC컨버터(250)에 의해 레귤레이팅되므로, 충전지(230)는 전자기기에 내장되는 기본배터리셀(미도시)와 동일한 전압특성을 갖지 않아도 된다. 예컨데, 전자기기에 내장되는 기본배터리셀(미도시)의 출력전압이 1.2V일때, 충전지(230)의 출력전압은 3V 또는 그 이상이어도 된다. 이에 따라, 충전지(230)는 기본배터리셀(미도시)에 비해 월등히 높은 전위레벨을 가지므로, 충전지(230)에 충전된 전원으로 기본배터리셀(미도시)를 직접 충전할 수 있으며, 내장된 DC-DC컨버터(250)를 사용하여 출력전압을 1.2V로 낮추어 전자기기에 공급할 수도 있다. 즉, 본 전원장치는 충전지(230)를 충전하기 위한 별도의 충전장치를 구비할 필요가 없으며, 교류전원을 사용할 수 없는 경우, 충전지(230)에 저장된 전원으로 기본배터리셀(미도시)을 충전하므로 본 전원장치를 구비하는 전자기기는 종래에 비하여 휴대의 편의성이 증대된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 전원장치는 전자기기에 내장 가능한 기본배터리셀을 대신하여 사용되거나, 기본배터리셀을 충전할 수 있으므로 종래의 전자기기처럼 전용의 충전장치를 구비하지 않고도 전자기기를 오랜시간동안 휴대하면서 사용할 수 있다. 또한, 본 전원장치는 전자기기에 내장되는 기본배터리셀과 동일한 종류의 배터리셀을 사용하지 않아도 되므로 동작전압만 같다면 다른 회사의 다른 전자기기에도 적용할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게된다.

Claims (10)

  1. 충방전이 가능한 배터리셀;
    외부로부터의 전원을 인가받아 상기 배터리셀을 충전하는 충전회로;
    상기 배터리셀의 출력전압을 안정화시켜 출력하는 레귤레이터; 및
    상기 배터리셀과 상기 레귤레이터 사이에 구비되며, 상기 배터리셀의 충전이완료된후, 상기 배터리셀의 출력전원을 상기 레귤레이터로 인가하기 위한 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기의 전원공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리셀의 충전상태를 감지하기 위한 충전상태 감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기의 전원공급장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 충전상태 감지부는,
    상기 충전회로가 상기 배터리셀을 충전시 이를 표시하는 제1충전표시부; 및
    상기 배터리셀의 충전상태를 표시하는 제2충전표시부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기의 전원공급장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 레귤레이터는,
    상기 배터리셀의 출력전압을 소정의 전위레벨로 변환하기 위한 DC-DC컨버터인것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기의 전원공급장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 레귤레이터는,
    상기 배터리셀의 양(+)전압과 음(-)전압 사이에 연결되는 제너 다이오드인 것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기의 전원공급장치.
  6. 외부로부터 인가받은 전원을 처리후 출력하기 위한 출력단을 구비하는 전원공급장치에 있어서,
    충방전이 가능한 배터리셀;
    외부로부터의 전원을 인가받아 상기 배터리셀을 충전하는 충전회로;
    상기 배터리셀의 출력전압을 안정화시켜 출력하는 레귤레이터;
    상기 배터리셀의 출력전원과 상기 레귤레이터에서 출력되는 전원중 어느 하나를 상기 출력단으로 연결하는 전원선택부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기의 전원공급장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배터리셀의 충전상태를 감지하기 위한 충전상태 감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기의 전원공급장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 레귤레이터는,
    상기 배터리셀의 출력전압을 소정의 전위레벨로 변환하기 위한 DC-DC컨버터인것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기의 전원공급장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 레귤레이터는,
    상기 배터리셀의 양(+)전압과 음(-)전압 사이에 연결되는 제너 다이오드인 것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기의 전원공급장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 충전상태 감지부는,
    상기 충전회로가 상기 배터리셀을 충전시 이를 표시하는 제1충전표시부; 및
    상기 배터리셀의 충전상태를 표시하는 제2충전표시부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기의 전원공급장치.
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