KR200451934Y1

KR200451934Y1 - 직류 입, 출력이 가능한 1 포트 방식 전원 제어 장치

Info

Publication number: KR200451934Y1
Application number: KR2020090000283U
Authority: KR
Inventors: 백동철
Original assignee: 백동철
Priority date: 2009-01-09
Filing date: 2009-01-09
Publication date: 2011-01-19
Also published as: KR20100007346U

Abstract

본 고안은 직류전원을 공급하는 휴대용 전원 장치에 있어 통상은 충전용 직류 입력 잭과 보조 배터리의 전압을 승압 출력 시켜 전원을 공급하는 직류 출력 잭이 별도로 사용되어야 하나 본 고안은 위의 두 개의 입, 출력 잭을 하나로 통합하여 본 고안의 직류 잭을 전자제품의 전원 입력 포트에 연결하면 보조 배터리 출력장치로 작용하고 본 고안의 직류 잭에 직류 전압 원을 연결하면 본 고안의 전원장치의 내부 2차 전지에 충전작용을 하도록 자동 변환하는 장치와 관련한 고안이다.

보조 배터리, 자동전환, 1 포트

Description

직류 입, 출력이 가능한 1 포트 방식 전원 제어 장치{Power control device combind with 1 port type DC input and output}

본 고안은 전원 제어 장치에 있어 충전용 직류 입력용 잭과 전원 공급용 직류 출력 잭을 통상 각각 분리되어 사용하고 있던 것을 하나로 통합하여 자동 전환할 수 있도록 하는 것과 관련한 고안이다.

본 고안과 관련한 배경기술로는 통상의 보조 배터리장치에 있어서는 보조배터리를 충전하기 위해 직류입력 잭이 구성되며 이러한 직류 입력 잭에 소정의 직류전압을 인가하면 충전 제어장치를 거쳐 보조배터리에 직류전원을 공급하여 충전작용을 하게 되며 이렇게 충전이 완료된 보조 배터리를 휴대용 가전제품의 직류입력 포트에 연결하면 보조배터리의 직류전압을 가전제품의 전압조건에 맞는 전압으로 승압시켜 출력전압을 공급하는 직류 출력 잭으로 각각 별도로 구성된다. 즉 충전용 직류 입력 잭과 직류 공급용 출력 잭이 각각 있는 것이 일반적이다. 이러한 직류 입, 출력 잭으로는 일반적인 DC 잭과 USB 잭, 휴대폰용 잭 등 다양한 방식의 형태를 가진 것이 있다.

본 고안은 상기한 바와 같이 직류 입력용과 출력용 각각 별도로 존재하던 직류 잭을 하나로 통합함으로써 보조 배터리 장치의 전체 크기를 줄임과 더불어 직류 잭 하나를 없앨 수 있어 단가 적으로 유리하며 제품상의 입력 잭과 출력 잭의 표시를 별도로 하거나 모양이나 형상을 달리하는 번거로움이 있었는데 본 고안은 이를 하나의 직류 잭으로 통합하는 데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같이 본 고안은 직류 입력용과 출력용 각각 별도로 존재하던 직류 잭을 하나로 통합하기 위해 본 고안의 직류 잭에 인가되는 전압이나 전류를 감지하여 직류 잭에 연결된 것이 무엇인지를 자동 감지하는 방식으로 전류의 흐름과 방향을 검출하여 자동으로 전환하는 방식을 채택하고 있다.

본 고안은 직류전원을 공급하는 보조 배터리 장치에 있어 통상의 충전용 직류 입력 잭과 보조 배터리의 전압을 승압시켜 출력 시켜 공급하는 직류 출력 잭이 별도로 사용되던 것을 본 고안은 위의 두 개의 직류 입, 출력 잭을 하나로 통합함으로써 보조 배터리 장치의 전체 제품의 크기를 콤팩트하게 할 수 있으며 사용자가 본 고안의 보조 배터리 장치에 충전시나 보조 배터리로 사용할 때 일일이 직류입력과 출력 잭을 구분, 식별하여 사용하던 불편도 동시에 해소할 수 있다. 또한, 본 고안을 휴대용 전자제품에 적용하면 일반적으로 충전용 직류 입력 잭으로만 사용하 던 것을 보조 배터리 장치로도 사용할 수 있는 것이다.

도 1은 본 고안의 전체 시스템 구성도를 나타내는 것으로 2차 전지(Battery)와 직류 승압부(10), 전류센서부(20), 제어 변환부(30), 충전 제어부(40)을 주요 구성으로 한다. 그 구체적인 동작구성을 보면 우선 직류 잭(5)에 휴대용 전자제품의 직류 입력 포트 즉 부하가 연결되면 부하전류(I_Load)가 흐르며 이때 전류센서부(20)에서 이 전류를 감지하여 출력(out)에 "H"를 출력하여 제어 변환부(30)에 입력되며 제어 변환부(30)에서는 적절한 논리 전압으로 변환한 후 직류 승압부(10)의 인에이블(EN1) 단자에 제어 전압을 인가해 직류 승압부(10)를 작동시켜 2차 전지(Battery)로 부터의 전압을 승압시켜 직류 잭(5)에 연결된 휴대용 전자제품의 필요 직류전압을 형성하여 공급하게 된다. 이때 2차 전지(Battery)에 충전작용을 하면 피드백 구조를 가져 휴대용 전자제품에 필요한 충분한 직류전력을 보낼 수 없음으로 제어 변환부(30)에서 충전 제어부(40)가 동작을 하지 않도록 인에이블(EN2)단자에 적정한 제어 논리전압을 인가하게 된다. 즉 본 고안의 직류 잭(5)에 휴대용 전자제품이 연결되면 보조 배터리로서의 작용을 하게 되거나 휴대용 전자제품의 전원 입력으로의 작용을 하게 되는 것이다.

그리고 본 고안의 내부 배터리 장치에 충전시키는 작동관계를 보면 우선 직류 잭(5)에 직류 전원이 연결되며 이때 전류센서부(20)에서는 앞서 부하가 연결될 때 흐르던 부하전류(I_Load)가 거의 흐르지 않음으로 이를 인지하여 전류센서부(20)의 출력(out)에 "L"의 논리 출력을 내게 된다. 이때 이 논리 신호는 다음 단 제어 변환부(30)에 입력되어 직류 승압부(10)의 인에이블(EN1) 단자에 제어 전압을 인가해 직류 승압부(10)를 작동을 정지시키고 동시에 충전 제어부(40)가 동작하도록 인에이블(EN2)단자에 적정한 제어 논리전압을 인가하게 된다. 따라서 이때부터는 2차 전지(Battery)에 외부 인가 전원을 이용한 충전 작용을 개시하게 된다. 즉 본 고안의 보조 배터리 장치에 충전작용을 수행하게 되는 것이다. 본 고안의 요지는 전류 센서부(20)에 부하전류(I_Load)의 유무를 판단하여 외부 기기 전원 입력작용과 충전작용을 자동 전환하게 되는 것이다.

도 2는 본 고안의 구체적인 구성도를 나타내는 것으로 우선 직류 잭(5)에 휴대용 전자제품의 전원 입력단과 연결되면 부하전류(I_Load)가 전류센서부(20)의 다이오드(D2)를 거쳐 부하(휴대용 전자제품의 전원입력)로 흐르며 이때 트랜지스터(Q1)의 에미터와 베이스 간의 전압(Veb)이 0.7V를 넘게 되어 트랜지스터(Q1)가 ON된다. 따라서 I_on 전류가 흘러 트랜지스터(Q1)의 컬렉터가 "H"로 된다. 이 "H" 로직 전압은 다음 단 제어 변환부(30)에 입력되어 내부 논리로직(U1, U2)를 경유해 적정한 제어전압으로 변환된 후 직류 승압 제어부(15)를 작동시키도록 인에이블(EN1) 단자에 "H" 로직 신호를 인가하여 직류 승압 작용을 하게 하며 동시에 충전제어부(40)의 인에이블(EN2) 단자에는 "L" 로직 신호를 인가하여 충전작용은 정지시킨다. 이때 제어 변환부(30)의 구성은 승압 제어부(15)나 충전제어부(40)의 적용 소자의 인에이블(EN1, EN2) 단자에 사양에 의존한다. 즉 Active Low이냐 Active High이냐에 따라 제어 변환부(30)의 구성은 변경될 수 있다. 그리고 2 번째 작동관계로 본 고안의 내부 배터리 장치를 충전시키는 작동은 우선 직류 잭(5)에 직류 전원이 인가되게 되는데 이때는 부하전류(I_Load)가 거의 흐르지 않게 된다. 따라서 트랜지스터(Q1)의 에미터와 베이스 간의 전압(Veb)이 거의 0V에 가깝게 되어 트랜지스터(Q1)가 Off된다. 따라서 트랜지스터(Q1)의 I_on 전류가 0이되어 트랜지스터(Q1)의 컬렉터가 "L"로 된다. 이 "L" 로직 전압은 다음 단 제어 변환부(30)에 입력되어 내부 논리로직(U1, U2)를 경유해 적정한 제어전압으로 변환된 후 직류 승압 제어부(15)를 정지하도록 인에이블(EN1) 단자에 "L" 로직 신호를 인가하며 동시에 충전제어부(40)의 인에이블(EN2) 단자에는 "H" 로직 신호를 인가하여 본 고안의 보조 배터리장치의 2차전지(Battery)에 충전작용을 개시한다. 이로써 하나의 직류 잭으로 두 가지 작용을 동시에 구현할 수가 있는 것이다.

도 3은 본 고안의 전류 센서부 작동도를 나타내는 것으로 본 고안의 직류 잭(5)에 부하(RL)가 연결되었을 경우 즉 휴대용 전자제품의 전원 입력단과 연결되면 부하전류(I_Load)가 전류센서부(20)의 다이오드(D2)를 거쳐 부하(휴대용 전자제품의 전원입력)로 흐르며 이때 다이오드(D2)가 온되어 다이오드의 에노우드와 케소우드간의 약 0.7V이상이 걸리며 따라서 트랜지스터(Q1)의 에미터와 베이스 간의 전압(Veb)이 0.7V를 넘게 되어 트랜지스터(Q1)가 ON된다. 따라서 I_on 전류가 흘러 트랜지스터(Q1)의 컬렉터가 "H"로 된다. 그리고 본 고안의 직류 잭(5)에 외부 직류전원(Vdc)이 인가되면 다이오드(D2)가 오프되어 다이오드의 에노우드와 케소우드간에 거의 0V내외의 전압이 걸리며 따라서 트랜지스터(Q1)의 에미터와 베이스 간의 전압(Veb)도 0V 내외가 되어 트랜지스터(Q1)가 OFF된다. 따라서 I_on 전류는 거의 0에 가까워 트랜지스터(Q1)의 컬렉터가 "L"로 된다. 이러한 전류센서부(30)의 작동 에 의해 본 고안의 직류 잭(5)에 연결된 것이 부하인지 전원인지를 자동 감지하여 그에 합당한 작동을 자동 선택하게 되는 것이다.

도 1은 본 고안의 전체 시스템 구성도

도 2는 본 고안의 구체적인 구성도

도 3은 본 고안의 전류 센서부 작동도

Claims

하나의 직류 포트로 직류 입력과 직류 출력기능을 겸하는 통합 전원 제어 장치에 있어 재충전이 가능한 2차전지와 상기한 2차전지의 양극에 직류전압을 승압하기 위한 직류 승압장치와 상기한 2차전지에 충전 작용을 위한 충전장치의 출력이 연결구성되며 상기한 직류 승압장치의 출력에 연결 구성된 전류 센싱부는 하나의 직류 포트에 부하가 연결되었는지 또는 외부 직류전원이 연결되었는지를 전류방향과 크기로 인식하여 이 검출된 값을 이용, 변환하여 상기한 직류 승압장치와 충전장치를 동시에 제어하여 하나의 직류 포트에 연결 매체에 따라 직류 공급과 내부 충전작용을 자동 선택할 수 있는 것을 특징으로 하는 직류 입, 출력이 가능한 1 포트 방식 전원제어 장치.