KR200409088Y1

KR200409088Y1 - 데이터 통신과 충전기능을 가진 휴대폰용 승압 방식 긴급배터리 장치

Info

Publication number: KR200409088Y1
Application number: KR2020050033533U
Authority: KR
Inventors: 백동철
Original assignee: 백동철
Priority date: 2005-11-28
Filing date: 2005-11-28
Publication date: 2006-02-20

Abstract

본 고안은 일반적인 배터리를 이용, 통상 1.2V~1.5V의 저전압을 승압하여 휴대폰이나 PDA류 의 휴대용 통신기기에서 필요한 직류전압으로 변환하여 휴대통신기기 방전시 긴급으로 사용할 수 있도록 한 고안이다. 그리고 휴대폰과의 데이터링크 기능과 휴대폰 배터리 충전기능도 가능케 하기 위해 USB잭과 충전용 제어장치를 구비함으로써 일반 배터리를 사용한 휴대용 통신기기의 비상 배터리 기능과 USB잭을 통한 충전 및 데이터 통신기능이 동시에 가능한 고안이다.

긴급 배터리, 충전, 데이터 통신

Description

데이터 통신과 충전기능을 가진 휴대폰용 승압 방식 긴급 배터리 장치{Boost up type Emergency Battery system conbined with Data link and Charging function}

도 1 본 고안의 전체 구성도

도 2 본 고안의 직류 승압 파형도

도 3 본 고안의 실시 예

본 고안은 시중에서 쉽게 구할 수 있는 일반 배터리 즉 1.5V 전압 정격의 AA배터리 혹은 AAA 배터리를 이용하여 휴대용 통신기기에 임시 배터리로 사용할 수 있도록 한 고안으로 언제 어디서나 쉽게 구할 수 있는 배터리를 사용하여 긴급한 통화나 비상용 배터리로의 사용이 가능토록 한 고안이다. 또한, 여행이나 출장 등 장기적인 이동 상황에서는 휴대폰 충전기를 필수적으로 가지고 다녀야 하는 불편이 있었는데 본 고안은 이러한 불편을 해소하기 위해 컴퓨터의 USB전원 즉 5V를 이용하여 손쉽게 충전할 수 있도록 함과 더불어 차량 내에서는 시거 잭(DC 12V)을 이용할 수 있고 사무실이나 숙소 등에서는 어디서나 쉽게 구할 수 있는 직류 어댑터도 사용가능케 한 고안이다. 본 고안과 유사한 종래기술로 시중에 직류 배터리 9V 형태의 네모난 배터리를 감압하여 비상 배터리로 사용토록 한 방식이나 1.5V 배터리를 직렬로 3개 정도 연결하여 휴대폰 기기의 배터리 전압과 거의 같도록 하여 사용하는 방식이 있었으나 본 고안의 AA형태의 배터리 하나만을 사용하는 방식대비 사용자 입장에서의 비용 부담이 크며 또한 외형 물의 크기도 크게 되어 휴대하기에는 부적합하다.

상기한 바와 같이 저전압의 직류 배터리를 휴대폰에 사용이 가능 한 직류 전압으로 변환하기 위해 본 고안에서는 직류방식 스텝 업 장치를 구비하였고 이러한 직류 스텝 업 장치는 코일과 콘덴서, 다이오드, 스위칭소자를 주요 구성으로 하는 부스터 컨버터를 기본 회로로 한다. 최근 원 칩화된 집적회로의 적용이 가능하게 되었으며 주변의 코일이나 콘덴서 등도 SMD 방식의 소형부품의 적용이 가능해 소형화가 가능하다. 또한, 컴퓨터와 휴대폰과의 USB 방식의 데이터 통신 및 충전을 위해 USB잭과 충전 제어부를 부가적으로 구성하고 있다. 차량 이용시나 출장중인 경우에도 휴대폰 배터리 충전이 가능토록 하게 하기 위해 표준 직류 잭과 직류 감압장치를 구성하여 상기한 충전 제어부의 입력 측에 연결 구성하여 해결했다.

도 1은 본 고안의 전체 구성도를 나타내는 것으로 일반 배터리(50)로부터 인출된 직류 전압은 코일(L1)의 일 측으로 입력되며 코일(L1)의 다른 한쪽과 스위칭 장치(20)가 연결 구성되며 스위칭 장치(20)는 전압제어 발진장치(10)에 의해 스위 칭 주파수나 듀티(Duty)비가 변경되게 된다. 코일(L1)의 출력 측과 스위칭장치(20)가 연결 구성된 지점(SWP)의 승압 된 구형파는 다음 단 다이오드(D1)와 평활용 콘덴서(C1)을 거치면서 승압 된 직류전압으로 변환되어 출력되게 된다. 이렇게 변환된 직류전압은 통상 3.7V~4.2V 내외로 설정하면 CDMA 휴대폰용의 직류 배터리인 리튬 이온이나 리튬 폴리머 계열의 직류 전압과 동일한 전압이 된다. 출력 직류전압의 설정은 피드백 저항(RF1, RF2)의 분압비에 의해 결정되며 GSM 휴대폰의 경우는 5V 정도의 직류전압이 인가되어야 하므로 피드백 저항(RF1, RF2)의 분배비 설정에 의해 GSM 휴대폰용의 외부 직류 인가 전압으로도 구성이 가능하다. 이러한 직류 승압 회로는 코일, 스위칭소자, 다이오드, 콘덴서를 기본 구성으로 하는 직류 부스터 컨버터 회로를 기본 구성으로 한다. 본 고안의 부가 기능인 컴퓨터와 휴대통신기기와의 데이터 링크기능을 구현키 위해 USB잭(40)과 휴대폰용 충전 및 통신용 폰 잭(60)과 USB 데이터 라인(D-. D+)이 상호 연결 구성되어 본 고안의 장치의 USB잭(40)과 컴퓨터 본체의 USB잭과 연결되고 폰 잭(60)에 휴대폰이 연결되면 USB 방식의 데이터링크 기능이 구현되게 된다. 그리고 컴퓨터 본체의 USB 전원(+5V)을 이용한 휴대폰 배터리에 충전기능을 위해 본 고안의 장치의 USB잭(40)의 전원 포트가 충전 제어장치(30)의 입력전압으로 사용되며 충전 제어장치(30)의 출력 충전전압(4.2V)은 다이오드(D2)를 거쳐 폰 잭(60)의 직류전원 인가 포트로 인가된다. 다이오우드(D2)는 배터리(50)를 통한 승압 회로를 이용한 긴급 배터리 작동을 수행할 경우 충전 제어장치(30)의 출력 측으로 직류전압의 인가에 의한 회로 보호를 위한 보호용 다이오드이다. 즉 긴급 배터리 작동시 다이오드(D2)는 역방향 바이어스가 되므로 충전 제어장치의 회로를 보호할 수 있다. 본 고안의 부가 기능 중에 하나인 USB 전원(+5V)을 이용한 휴대폰 측 배터리의 충전 작동구조를 보면 우선 USB잭(40) 측의 전원단자로부터 직류(5V)가 일 방향으로 전원을 인가하기 위한 다이오우드(D3)를 거쳐 충전 제어장치(30)의 입력 측으로 인가되며 충전 제어장치(30)에서는 정전압 및 전류제한방식의 충전전압을 발생시킨다. 충전 제어장치(30)의 충전전압은 4.2V 직류전압, 충전전류는 최대 1A 정도의 규격 치를 가지고 있다. 차량을 이용해 이동 중이거나 외부에서의 충전도 가능케 하기 위해 일반 표준 직류 잭(90)을 부설하였다. 외부 직류 어댑터/카 시거 잭(80)이 직류 잭(90)에 연결 구성되면 다음 단 직류 감압부(70)로 입력되며 직류 감압부(70)는 인가 직류 입력전압을 직렬 레귤레이터 방식의 감압회로를 통해 감압하여 다음 단 충전 제어부(30)의 입력 측으로 전달된다. 통상 충전 제어부(30)의 입력전압은 5V~14V 내외로 규정되지만 충전 제어부의 회로구성에 따라서는 입력전압이 6V 이하인 경우도 있어 반드시 직류 감압부(70)를 구성해야 안전한 사용과 더불어 외부 직류 어댑터/카 시거 잭(80)의 전압이 극단적으로 높은 경우를 대비할 수 있다. 외부 직류 어댑터/카 시거 잭(80)으로부터 전력을 공급받아 충전작용을 할 경우 USB잭(40) 전원단자 측으로 외부 직류 어댑터/카 시거 잭(80)의 출력 직류 전압이 걸리면 컴퓨터 측의 USB잭 측 전원단자에 5V 이상의 높은 전압이 인가되어 컴퓨터가 손상을 입게 될 우려가 있어 일 방향 전원인가용 다이오드(D3)를 구성하였다. 즉 외부 직류 어댑터/카 시거 잭(80)으로부터 전력을 공급받아 충전작용을 할 경우 직류 감압부(70)의 출력을 6V로 규정해두면 다이오드(D3)가 역방향 바이어스가 되므로 USB잭(40) 측과 직류 잭(90) 측과 직류 적으로 분리할 수 있게 되는 것이다.

도 2는 본 고안의 직류 승압 파형도를 나타내는 것으로 출력(OUT) 측의 직류 전압이 3.7V~4.2V의 범위 내 일정전압이 되어야 하므로 도 1에서의 출력(OUT) 측 전압이 피드백 저항(RF1, RF2)을 거쳐 전압제어발진기(10)의 제어 입력으로 들어가게 되는데 전압제어발진기(10)에서는 출력(OUT)전압이 낮아져 제어용 피드백 전압이 낮으면 발진 파형의 듀티(Duty)비를 올려 도 2의 2-3)처럼 최종 출력 전압을 높이게 되며 반대로 출력(OUT)전압이 높아져 제어용 피드백 전압이 높으면 발진 파형의 듀티(Duty)비를 내려 도 2의 2-1)처럼 최종 출력 전압을 낮게 하여 최종적으로 항상 일정한 최종 직류전압을 출력하게 된다. 즉 승압 된 출력전압의 상태에 따라 지속적으로 저항 분압 방식의 피드백 구성에 의해 스위칭 장치(20)의 스위칭 제어 입력 파형의 듀티(Duty)비를 조정 함으로써 항상 일정한 직류 전압을 만들 수 있는 것이다. 도 2의 구형파는 도 1의 SWP 지점의 스위칭소자(20)에 의한 승압 된 구형파를 나타내며 평활형태의 파형은 도 1의 다이오드(D1)와 평활용 콘덴서(C1)의 상호 작용에 의한 OUT 지점의 평활 전압을 나타낸다. 평활용 콘덴서(C1)의 용량을 크게 하면 평활전압의 리플도 줄 일수 있다.

도 3은 본 고안의 실시 예로 시중에서 구하기 쉬운 표준 배터리 AA 혹은 AAA타입의 1.5V 배터리(50)를 이용하여 피드백 방식의 직류 승압 장치와 폰 잭(60)을 주요 구성으로 한다.

상기한 바와 같이 본 고안은 시중에서 쉽게 구할 수 있는 일반 배터리 즉 1.5V 전압 정격의 AA배터리 혹은 AAA 배터리를 이용하여 휴대용 통신기기에 긴급 배터리로 사용할 수 있도록 한 고안으로 언제 어디서나 쉽게 구할 수 있는 배터리를 이용하여 긴급한 통화나 비상용 배터리로의 사용이 가능토록 한 고안이다. 또한, 여행이나 출장 등 장기적인 이동 상황에서는 휴대폰 충전기를 필수적으로 가지고 다녀야 하는 불편이 있었는데 본 고안은 이러한 불편을 해소하기 위해 컴퓨터의 USB 전원 혹은 차량에서의 시거 잭을 이용할 수 있고, 사무실이나 기타 장소에서 손쉽게 구할 수 있는 직류 어댑터도 사용가능케 한 고안이다.

Claims

일반 표준 규격의 배터리를 이용하여 휴대용 통신기기에 보조 배터리로 사용하는 장치에 있어; 외부 전원 투입용 표준 규격 배터리와 상기한 배터리의 저 전압으로부터 휴대폰이 필요한 전압으로 승압하기 위한 직류 부스터 컨버터의 기본 구조와 출력전압에 따른 피드백 요소를 포함하는 승압장치와 유에스비잭의 직류전압과 외부 표준 직류 장치로부터의 직류전압으로부터 각각 독립적으로 전원을 인가받아 휴대폰용 충전전압을 발생하기 위한 충전 제어장치; 상기한 승압장치와 충전 제어장치의 출력 전압이 각각 독립적으로 휴대폰 충전단자에 연결 되도록 구성한 것을 특징으로 하는 데이터 통신과 충전기능을 가진 휴대폰용 승압 방식 긴급 배터리 장치.
청구항 1항에 있어 휴대용 통신기기와 컴퓨터 간의 데이터 링크를 위한 유에스비 잭 측의 데이터 통신 라인(D-, D+)과 휴대용 통신기기의 연결 잭 측의 데이터 통신 라인(D-, D+)이 상호 연결 구성된 것을 특징으로 하는 데이터 통신과 충전기능을 가진 휴대폰용 승압 방식 긴급 배터리 장치.