KR200459375Y1 - 충전 및 전원 공급 장치 - Google Patents

충전 및 전원 공급 장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 충전 및 전원 공급 장치에 있어서; 접속되는 사용 기기에 적합한 동작 전원 및 충전 전원을 공급하기 위한 전원변환부와; 사용 기기의 접속 단자와 접속하는 기기 접속용 커넥터와; 전원변환부와 기기 접속용 커넥터 사이를 연결하는 케이블과; 기기 접속용 커넥터 및 케이블 통해 설치되며, 상기 접속되는 사용 기기의 그라운드 상태의 접속 단자 또는 그라운드 신호선과 접속하므로 그라운드 상태의 접속 감지 신호를 발생하는 접속 감지용 신호선과; 접속 감지용 신호선에 의해 감지된 접속 신호에 따라 전원 변환부에 제공되는 전원의 차단 및 도통을 제어하는 입력 전원 제어부를 구비한다.

Description

충전 및 전원 공급 장치{CHARGING AND POWER SUPPLING DEVICE}
본 고안은 다양한 휴대 가능한 멀티미디어(데이터) 통신용 중소형 단말기에 충전 및 전원 공급을 위한 장치에 관한 것으로, 특히 전력 소비를 줄일 수 있도록 하기 위한 충전 장치에 관한 것이다.
오늘날, 휴대폰을 비롯하여 MP3(MPEG 3) 플레이어, PDA(Personal Digital Assistant), PMP(Portable Multimedia Player), 노트북 등 다양한 휴대 가능한 멀티미디어(데이터)/통신용 중소형 단말기가 개발되어 제공되고 있다. 이러한 다양한 휴대 가능한 중소형 단말기는 대부분 그 휴대성을 위해 배터리를 동작 전원으로 사용하고 있다.
이러한 중소형 단말기의 동작 전원을 제공하고 아울러 해당 배터리를 충전하는 충전 및 전원 공급 장치는 통상 가정용 전원 공급 단자 또는 차량용 전원 공급 단자에 접속하여 가정용 전원(AC 100~220V) 또는 차량용 전원(DC 12~24V)을 제공받아 이를 중소형 단말기의 동작 전원 및 배터리 충전용 전원(예를 들어, DC 4~12V)으로 변환하여 출력하는 기능을 수행한다. 이러한 충전 및 전원 공급 장치에서 가정용 전원을 공급받는 종류는 교류를 직류로 변환하기 위한 AC/DC 변환기의 구조 등이 차량용 전원을 공급받는 종류에 비해서 추가로 더 구비된다.
이러한 충전 및 전원 공급 장치는 통상 출력단에서 전원을 공급하고자 하는 기기의 연결을 감지하거나 또는 부하 정도에 따라 공급전원을 제어하는 형태의 구조를 가지는데, 대기 중인 상태에서도 입력되는 전원을 제어하는 등 내부적으로 동작을 하고 있으므로, 부하가 연결되지 않은 상태에서 전력 소비가 일어나게 된다.
더욱이, 사용자가 충전 장치를 가정용 전원 공급 단자 등에 상시적으로 연결해두고 있는 경우가 종종 있는데, 그럴 경우에는 상기한 대기 상태의 전력 소비는 상당한 문제가 될 수 있다. 이러한 문제를 줄이기 위해서는 충전 장치를 사용할 경우에만 전원 공급 단자와 연결하고 그렇지 않을 경우에는 분리해두어야 하는데, 이는 사용자에게 상당한 불편함을 줄 수 있다.
특히, 최근 들어, 하이브리드형 자동차나 전기 자동차의 개발이 활발히 진행되고 있는데, 이러한 차량에서는 전력 소비를 줄이는 기술이 큰 관심거리이다. 따라서 이와 같은 차량에 연결되는 충전 장치에서 대기 상태의 전력 소비를 줄이는 기술은 더욱 그 필요성이 증대된다.
따라서, 본 고안의 목적은 대기 상태의 전력 소비를 효과적으로 줄일 수 있는 충전 및 전원 공급 장치를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 충전 및 전원 공급 장치에 있어서; 접속되는 사용 기기에 적합한 동작 전원 및 충전 전원을 공급하기 위한 전원변환부와; 상기 사용 기기의 접속 단자와 접속하는 기기 접속용 커넥터와; 상기 전원변환부와 상기 기기 접속용 커넥터 사이를 연결하는 케이블과; 상기 기기 접속용 커넥터 및 상기 케이블 통해 설치되며, 그라운드 상태의 접속 감지 신호를 발생하는 접속 감지용 신호선과; 상기 접속 감지용 신호선에 의해 감지된 접속 신호에 따라 상기 전원 변환부에 제공되는 전원의 차단 및 도통을 제어하는 입력 전원 제어부를 포함함을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이, 본 고안에 따른 충전 및 전원 공급 장치는 해당 접속되는 중소형 단말기의 접속 상태를 감지하여 이에 따라 본 충전 및 전원 공급 장치로 입력되는 전원을 차단하므로, 대기 상태의 전력 소비를 대부분 제거(예를 들어 수 마이크로 암페어 이하로 유지)할 수 있게 된다.
도 1은 본 고안이 적용되는 충전 및 전원 공급 장치 및 중소형 단말기의 개략적인 외형도
도 2는 본 고안의 제1 실시예에 따른 충전 및 전원 공급 장치 주요부의 블록 구성도
도 3은 본 고안의 제2 실시예에 따른 충전 및 전원 공급 장치 주요부의 블록 구성도
도 4는 도 2 또는 도 3 중 케이블의 상세 구성도
이하 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 고안의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 고안의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
도 1은 본 고안이 적용되는 충전 및 전원 공급 장치 및 중소형 단말기의 개략적인 외형도이다. 도 1을 참조하면, 본 고안이 적용되는 충전 및 전원 공급 장치는 전원 변환 동작을 수행하는 본체(1 또는 1')와; 본체(1 또는 1')에 직간접적으로 부착되어 차량용 전원 공급 단자 또는 가정용 전원 공급 단자 등과 접속하는 전원 접속용 커넥터(11 또는 11'); 중소형 단말기(2) 등을 비롯한 사용 기기의 접속 단자와 접속하는 기기 접속용 커넥터(18)와; 본체(1 또는 1')와 기기 접속용 커넥터(18)간에 연결되는 케이블(16)로 구성될 수 있다.
기기 접속용 커넥터(18)는 메인 커넥터(18-1) 단독으로 또는 메인 커넥터(18-1)에 추가로 접속될 수 있는 보조 커넥터(18-2)를 통해 중소형 단말기(2)의 접속 단자에 접속할 수 있다. 이러한 메인 커넥터(18-1) 및 보조 커넥터(18-2)는 해당 접속되는 사용 기기의 접속 단자의 구조에 따라 적절히 설정될 수 있다.
사용 기기는 휴대폰을 비롯한 다양한 기기의 같은 중소형 단말기(2)가 될 수도 있으며, 이 외에도 해당 중소형 단말기(2)의 배터리(22)를 장착하여 배터리(22)를 충전하는 용도로 사용되는 통상의 BTH(Battery Top Holder)(3)일 수도 있다.
도 1의 일점쇄선의 타원 내부에 보다 상세히 도시된 바와 같이, 상기 충전 및 전원 공급 장치에서 기기 접속용 커넥터(18)(메인 커넥터 및/또는 보조 커넥터)는 커넥터 함체(183)와, 해당 사용 기기의 접속 단자의 다수의 접속핀들과 접속하기 위한 다수의 접속 핀들을 구비하며 커넥터 함체(183) 내측에 마련된 핀 기판(181)을 구비할 수 있으며, 마찬가지로 사용 기기, 예를 들어 중소형 단말기(2)의 접속 단자(28)에도 단자 함체(283)와 핀 기판(281)이 구비될 수 있다.
이때, 기기 접속용 커넥터(18)의 커넥터 함체(183)가 사용 기기의 접속 단자(28)의 단자 함체(283)에 삽입되어 끼워지고, 이에 따라 두 핀 기판(181, 281)이 각각의 대응하는 핀들이 서로 접속되어, 기기 접속용 커넥터(18)와 사용 기기의 접속 단자(28)가 서로 접속하게 되는 구조를 가진다.
이러한 구조에서, 본 고안의 특징에 따라 상기 사용 기기의 접속 단자(28)의 접속시 이를 감지하여 접속이 이루어지지 않은 상태에서는 전원 접속용 커넥터(11 또는 11')를 통해 제공되는 입력 전원을 차단하는 구조를 추가로 더 구비하게 된다. 이러한 본 고안의 구성 및 동작을 이하 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 고안의 제1 실시예에 따른 충전 및 전원 공급 장치의 주요부의 블록 구성도로서, 도 1에 도시된 구성과 동일한 구성에는 가능한 동일한 참조부호를 부가하였다. 도 2를 참조하면, 본 고안의 제1실시예에 따른 충전 및 전원 공급 장치에서는 기본적으로 사용 기기에 적합한 동작 전원 및 충전 전원을 공급하기 위한 전원변환부(14)가 구비될 수 있으며, 해당 전원변환부(14)에 입력 전원을 제공하는 전원입력부(10)와; 전원변환부(14)와 기기 접속용 커넥터(18) 사이를 연결하는 케이블(16)을 구비한다. 이때 기기 접속용 커넥터(18)에는 최소한 [+]단자(VCC) 및 [-]단자(GND)가 포함된다.
한편, 도 2의 구성은 예를 들어, 본 고안의 충전 및 전원 공급 장치가 차량용 전원 공급 단자와 연결되는 종류를 예로 들어 개시하고 있으며, 이에 교류를 직류로 변환하기 위한 AC/DC 변한기의 구성 등은 구비되지 않고 있다. 만약 본 고안의 장치가 가정용 전원 공급 단자와 연결되는 종류일 경우에는 상기 전원입력부(10)에는 AC/DC 변환기의 구성 등이 추가될 수 있다.
이러한 구성에서, 본 고안의 특징에 따라 그라운드 상태의 접속 감지 신호를 발생하는 접속 감지용 신호선(shield)이 기기 접속용 커넥터(18) 및 케이블(16)을 통해 설치되며, 아울러, 이러한 접속 감지용 신호선에 의해 감지된 접속 신호에 따라 전원 입력부(10)를 통해 제공되는 전원의 차단 및 도통을 제어하는 입력 전원 제어부(12)를 추가로 더 구비하게 된다.
이때 상기 기기 접속용 커넥터(18)의 커넥터 함체(183)는 금속으로 구현될 수 있는데, 상기 접속 감지용 신호선은 이러한 커넥터 함체(183)에 단순히 전기적으로 접속되는 구성을 가질 수도 있다. 그럴 경우에는 마찬가지로 사용 기기의 접속 단자(28)의 단자 함체(283)도 금속으로 구현될 수 있으며, 해당 사용 기기는 이러한 단자 함체(283)를 사용 기기 내부에서 접지시킨 구조를 가질 수 있다.
그러한 구조에서는, 상기 기기 접속용 커넥터(18)와 사용 기기의 접속 단자(28)가 접속할 경우에 상기 접속 감지용 신호선은 사용 기기의 접지단과 연결되므로, 상기 접속 감지용 신호선을 통해서 로우 상태의 기기 접속 감지 신호가 발생될 수 있다.
실제로, USB 등 금속으로 구현된 접속 단자의 경우, 신호 라인의 잡음 유입 등을 방지하기 위하여 단자 함체를 접지시키셔 사용하고 있으며, 본 고안에서는 이와 같이 사용 기기의 접속 단자의 단자 함체가 사용 기기 내부에서 접지가 되어 있다는 점을 이용하여 접속 감지 신호를 생성하게 된다.
한편, 사용 기기의 접속 단자가 비금속으로 구현될 경우에는 사용 기기의 접속 단자에 별도로 내부 접지단과 연결되는 신호 라인이 추가될 수 있고, 이러한 신호 라인이 상기 기기 접속용 커넥터(18)와 사용 기기의 접속 단자(28)가 접속할 경우에 상기 접속 감지용 신호선(및/또는 상기 기기 접속용 커넥터의 금속 커넥터 함체)과 접속하도록 적절히 구현할 수 있다.
한편, 상기 접속 감지용 신호선은 케이블(16) 내부에서 별도의 라인으로 마련될 수도 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이, 케이블 내부 구조 중 전자기 차폐를 위해 통상 제공되는 차폐 층(shield)을 그대로 이용하여 구현할 수도 있다.
다시 도 2를 참조하면, 상기와 같이, 접속 감지용 신호선으로부터 제공되는 접속 신호에 따라 전원입력부(10)를 통해 제공되는 전원의 차단 및 도통을 제어하는 입력 전원 제어부(12)는 해당 감지 신호에 의해 스위칭 온 상태로 동작하는 PNP형 스위칭 파워 트랜지스터 구조를 가질 수 있다. 즉, 해당 스위칭 파워 트랜지스터의 이미터단(E)은 전원입력부(10)와 연결되며, 컬렉터단(C)은 상기 전원변환부(14)의 입력단과 연결되고, 베이스단(B)은 상기 접속 감지용 신호선과 연결되는 구성을 가질 수 있다. 이때 해당 스위칭 파워 트랜지스터의 이미터단(E)과 베이스단(B)은 풀업 전압 제공을 위해 적절히 구성된 저항을 통해 연결되는 구성을 가질 수 있다.
한편, 상기 전원변환부(14)는 원칩 충전 IC로 구현될 수 있으며, 이러한 충전 IC는 로우 인에이블(enable) 단자(EN)를 구비할 수 있다. 그럴 경우에는 상기 입력 전원제어부(12)는 단순히 상기 접속 감지용 신호선을 상기 충전 IC의 인에이블 단자(EN)로 연결하는 구성을 가질 수 있다. 이러한 구성의 예는 도 3에 도시되고 있다.
도 3은 본 고안의 제2 실시예에 따른 충전 및 전원 공급 장치의 블록 구성도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안의 제2실시예에 따른 구조에서 전원변환부(14')는 원칩 충전 IC로 구현되며, 입력 전원 제어부(12)는 상기 원칩 충전 IC의 인에이블 단자(EN)와 상기 접속 감지용 신호선을 연결하는 신호 경로로 구성된다.
상기와 같이 본 고안의 일 실시예에 따른 충전 및 전원 공급 장치의 구성 및 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 고안의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 고안의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 예를 들어, 상기의 설명에서는 본 고안의 충전 및 전원 공급 장치가 사용 기기에 충전 및 전원 공급을 동시에 수행하는 것으로 설명하였으나, 내부에 배터리를 구비하지 않고 오로지 제공되는 전원으로만 동작하는 중소형 단말기에 대해서도 본 고안의 충전 및 전원 공급 장치가 단순히 동작 전원의 제공을 위해 적용될 수 있음은 물론이다. 또한 본 고안의 충전 및 전원 공급 장치는 가정용 또는 차랑용 전원을 공급받는 구조나, 산업용 전원을 공급받는 구조 등 다양한 전원을 공급받는 구조를 가질 수 있다. 이와 같이, 본 고안의 다양한 변형 및 변경이 있을 수 있으며, 따라서 본 고안의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 충전 및 전원 공급장치에 있어서,
    접속되는 사용 기기의 동작 전원 및 충전 전원을 공급하기 위한 전원변환부와,
    상기 사용 기기의 접속 단자와 접속하는 기기 접속용 커넥터와;
    상기 전원변환부와 상기 기기 접속용 커넥터 사이를 연결하는 케이블과;
    상기 기기 접속용 커넥터 및 상기 케이블 통해 설치되며, 상기 기기 접속용 커넥터가 상기 기기 접속 단자와 접속할 경우에, 상기 사용 기기의 접속 단자의 단자 함체와 전기적으로 연결되어 그라운드 상태의 접속 감지 신호를 발생하는 접속 감지용 신호선과;
    상기 접속 감지용 신호선에 의해 감지된 접속 신호에 따라 상기 전원 변환부에 제공되는 전원의 차단 및 도통을 제어하는 입력 전원 제어부를 포함하며,
    상기 기기 접속용 커넥터의 커넥터 함체의 적어도 일부는 금속으로 구현되며, 상기 접속 감지용 신호선은 상기 커넥터 함체에서 금속으로 구현된 부위에 단순히 전기적으로 접속되는 구조를 가짐을 특징으로 하는 충전 및 전원 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입력 전원 제어부는 상기 감지 신호에 의해 스위칭 온 상태로 동작하는 스위칭 파워 트랜지스터 구조를 가짐을 특징으로 하는 충전 및 전원 공급 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 접속 감지용 신호선은 상기 케이블의 내부 구조 중 전자기 차폐를 위해 제공되는 차폐 층(shield)을 일부 이용하여 구현됨을 특징으로 하는 충전 및 전원 공급 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전원변환부는 원칩 충전 IC로 구현되며, 상기 입력 전원 제어부는 상기 원칩 충전 IC의 인에이블 단자(EN)와 상기 접속 감지용 신호선을 연결하는 신호 경로로 구성됨을 특징으로 하는 충전 및 전원 공급 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 접속 감지용 신호선은 상기 케이블의 내부 구조 중 전자기 차폐를 위해 제공되는 차폐 층(shield)을 일부 이용하여 구현됨을 특징으로 하는 충전 및 전원 공급 장치.
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