KR20050015724A

KR20050015724A - 전원공급장치의 역전압 방지회로

Info

Publication number: KR20050015724A
Application number: KR1020030054666A
Authority: KR
Inventors: 김남승
Original assignee: 주식회사 팬택
Priority date: 2003-08-07
Filing date: 2003-08-07
Publication date: 2005-02-21

Abstract

본 발명은 배터리 극성의 오결선으로 발생하는 역전압에 의한 회로의 파손을 방지하는 전원공급장치의 역전압 방지회로에 관한 것으로서, 양극(+) 및 음극(-) 극성을 가지는 직류전원을 응용회로로 공급하여 시스템을 구동시키는 배터리와; 상기 배터리로부터 상기 응용회로로 공급되는 전원의 전원공급라인에 개재되어, 상기 배터리의 극성이 반전되어 결선된 경우, 상기 배터리로부터 상기 응용회로로 공급되는 전원을 차단하는 전계효과트렌지스터(Field Effect Transistor)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 역전압 방지회로를 통한 전압강하를 최소화하여 배터리의 사용시간을 연장시킬 수 있다.

Description

전원공급장치의 역전압 방지회로{REVERSE VOLTAGE PROTECTING CIRCUIT OF POWER SUPPLY DEVICE}

본 발명은 배터리 극성의 오결선으로 발생하는 역전압에 의한 회로의 파손을 방지하는 전원공급장치의 역전압 방지회로에 관한 것으로서, 특히, 전압강하를 최소화하여 배터리의 사용시간을 연장시킬 수 있는 전원공급장치의 역전압 방지회로에 관한 것이다.

일반적으로 (+) 및 (-) 극성을 가지는 직류전원을 공급하는 배터리(Battery)에 의해 동작되는 회로에서 배터리의 (+)(-) 극성이 역으로 연결되면, 동작회로에 역전압이 인가되어 부하가 파손된다. 이에 따라, 전원공급장치에는 배터리의 오결선시 발생하는 역전압에 의해 부하가 파손되는 것을 방지하기 위해 역전압 방지회로가 부가된다.

도 1은 종래의 전원공급장치의 역전압 방지회로를 나타낸 회로 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전원공급장치는 (+) 및 (-) 극성을 가지는 직류전원을 응용회로(5)로 공급하여 시스템을 구동시키는 배터리(1)와, 배터리(1)로부터의 구동전원을 안정화 시키는 정전압회로(3)와, 배터리(1)의 오결선 시 역전압을 차단하는 다이오드(7)를 포함한다.

이러한 구성에 따라, 배터리(1)의 양극(+)이 다이오드(7)(D1)의 캐소드(Cathode)에 연결되고 음극(-)이 애노드(Anode)에 연결되어 배터리(1)가 정결선 되었을 경우, 다이오드(7)는 전류를 도통시켜 정전압회로(3)로 정격전원이 입력되도록 한다. 따라서, 응용회로(5)에 배터리(1)의 직류전원이 인가된다.

한편, 배터리(1)가 오결선 되었을 경우 즉, 배터리(1)의 양극(+)이 다이오드(7)의 애노드에 연결되고 음극(-)이 캐소드에 연결되면, 다이오드(7)가 역바이어스 되어 전원의 흐름이 차단된다. 이에 따라 배터리(1)의 오결선에 따른 역전압이 정전압회로(3) 및 응용회로(5)에 공급되는 것을 차단하게 된다.

그런데, 역전압을 차단시키는 다이오드(7)는 자체의 특성에 의해 다이오드(7) 단자의 양단 간에 0.7V정도의 매우 큰 전압강하를 발생시킨다. 따라서, 정전압회로(3)에는 배터리(1)로부터의 출력전압보다 0.7V정도 강하된 전압이 입력되므로 응용회로(5)를 구동시키기 위해서는 다이오드(7)에 의해 강하된 전압을 보상할 수 있을 만큼의 배터리(1) 전압이 필요하다.

이에 따라, 역전압 차단기재로서 다이오드를 사용할 경우, 실재 응용회로의 구동을 위해 필요한 전압보다 배터리의 컷오프(cut-off)전압을 높게 설정해야 하며, 배터리를 주전원으로 하는 이동통신단말기의 경우 동작시간을 감소시킬 수 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 전압강하를 최소화하여 배터리의 사용시간을 연장시킬 수 있는 전원공급장치의 역전압 방지회로을 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전원공급장치의 역전압 방지회로는, 양극(+) 및 음극(-) 극성을 가지는 직류전원을 응용회로로 공급하여 시스템을 구동시키는 배터리와; 상기 배터리로부터 상기 응용회로로 공급되는 전원의 전원공급라인에 개재되어, 상기 배터리의 극성이 반전되어 결선된 경우, 상기 배터리로부터 상기 응용회로로 공급되는 전원을 차단하는 전계효과트렌지스터(Field Effect Transistor)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 전계효과트렌지스터는, 드레인(Drain)에 상기 배터리의 양극(+)이 연결되고, 소스(Source)에 상기 배터리의 음극(-)이 연결되며, 게이트(Gate)에는 상기 배터리의 음극(-)에 연결된 전원라인으로부터 분기된 전원라인이 연결되는 P-채널 파워 모스FET(Power MOSFET)인 것이 가장 바람직 하다.

그리고, 상기 배터리의 음극(-)에 연결된 전원라인으로부터 분기되어 상기 게이트에 연결되는 전원라인에 개재되는 바이어스저항을 더 포함하는 것이 가능하다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전원공급장치의 역전압 방지회로에 대해서 상세하게 설명한다. 이하 설명에서는 본발명에 대한 이해를 돕기 위해 종래와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 전원공급장치의 역전압 방지회로를 나타낸 회로 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전원공급장치는 (+) 및 (-) 극성을 가지는 직류전원을 응용회로(5)로 공급하여 시스템을 구동시키는 배터리(1)와, 배터리(1)로부터의 구동전원을 안정화 시키는 정전압회로(3)를 포함하며, 본 발명에 따른 전원공급장치의 역전압 방지회로는 배터리(1)의 극성에 따라 전원의 흐름을 단속하는 파워 FET(Field Effect Transistor)(12)와, FET(12)의 바이어스를 잡아주는 바이어스저항(10)으로 구성된다.

즉, 본 역전압 방지회로는 배터리(1)의 양극(+)이 FET(12)의 드레인(Drain, D)에 연결되고, 음극(-)이 소스(Source, S)에 연결되며, FET(12)의 게이트(Gate, G)는 배터리(1)의 음극(-)에 연결된 전원라인으로부터 분기되며 바이어스저항(10)을 갖는 전원라인이 연결된다.

여기서, FET(12)는 게이트단(G)과 소스단(S) 간 전압(Vgs)이 음의 전압을 가질 경우, 즉, 게이트단(G)의 전압이 소스단(S)의 전압보다 낮을 경우에 턴온되어 전원을 FET(12)의 드레인단(D) 및 소스단(S)를 통해 전원이 흐르도록 한다. 이 때, FET(12)의 게이트단(G)에 연결되는 바이어스는 전원은 배터리(1)의 음극(-) 측으로부터 분기되어 바이어스저항(10)이 개재되는 전원라인을 통해 입력된다.

또한, 여기서 적용된 FET(12)는 P-채널 파워 모스FET(Power MOSFET)로서 턴온 시, 드레인단(D)과 소스단(S) 간의 저항(Rds_on)이 0.045Ω정도로 매우 낮은 특성을 가지고 있다. 따라서, 전압강하 특성이 매우 낮은 편에 속하므로, FET(12)로 유입되는 전원과 거의 비슷한 전원를 패스시켜 정전압회로(3) 및 응용회로(5)로 전원을 공급한다.

이러한 구성에 따라, 배터리(1)가 정결선 되었을 경우, 배터리(1)의 전압이 FET(12)내부의 트렌치 다이오드를 통해 소스단(S)에 나타나며, 이 때, 게이트단(G)의 전압은 바이어스 저항을 통해 배터리(1)의 음극(-)에 연결되므로 0V의 전압을 갖게된다.

따라서, 배터리(1)의 전압이 3.6V라면, 게이트단(G)과 소스단(S) 간 전압(Vgs)은 -3.6V로 게이트단(G)의 전압이 소스단(S)의 전압보다 낮아지므로, FET(12)가 턴온되어 드레인단(D) 및 소스단(S)을 통해 정전압회로(3) 측으로 전원이 공급되도록 한다.

한편, 배터리(1)가 오결선 되었을 경우 즉, 배터리(1)의 양극(+)이 FET(12)의 소스단(S) 및 게이트단(G) 측으로 연결되고 음극(-)이 드레인단(D)으로 연결되면, 배터리(1)의 양극(+) 측으로 연결된 게이트단(G)의 전압이 3.6V가 된다. 그리고, 정전압회로(3) 및 응용회로(5) 통해 배터리(1)의 음극(-) 측으로 연결된 소스단(S)의 전압은 3.6V보다는 낮은 전압을 가지게 되므로, 게이트단(G)과 소스단(S) 간 전압(Vgs)은 0V 내지는 양의 전압을 갖게 된다. 따라서, FET(12)가 오프(off)되어 배터리(1)의 전원이 흐르는 전류패스가 형성되지 아니하므로 역전원이 인가되는 것을 차단할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 배터리(1)의 극성이 반전되어 오결선된 경우, 파워 모스FET를 통해 역전원이 인가되는 것을 차단하고 있다. 여기에 적용되는 FET(12)는 드레인단(D)과 소스단(S) 간에 0.045Ω정도의 낮은 저항을 갖는 P-채널 Power MOSFET로서 전압강하 특성이 매우 작은 특성을 가지고 있다. 따라서 1A의 전류가 인가되는 경우, 전압강하는 0.045V 정도이므로 배터리(1)의 컷오프(Cut-off)전압을 종래의 방식에 비해서 0.7V 정도 낮게 설정하는 것이 가능하여 제품의 동작시간을 연장시킬 수 있다.

예컨데, 이동통신단말기의 배터리(1) 컷오프(cut-off)전압이 3.2V인 경우 FET(12)에서의 전압강하가 0.045V 정도로 이므로, 실제 배터리 전압이 3.245V가 될 때까지 응용제품을 동작시키는 것이 가능하다.

한편, 이러한 본발명은 어댑터로부터 외부전원을 입력받는 전원회로의 전원입력부(DC-jack)에 적용하여 어댑터를 통한 역전압 인가에 대한 보호회로로 사용하는 등의 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 실시예는 상술한 것에 한정되지 아니하고, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 에 따르면, 배터리 극성의 오결선으로 발생하는 역전압에 의한 회로의 파손을 방지하는 전원공급장치의 역전압 방지회로의 전압강하를 최소화함으로써, 휴대용 전자제품의 배터리 사용시간을 연장시킬 수 있다.

도 1은 종래의 전원공급장치의 역전압 방지회로,

도 2는 본 발명에 따른 전원공급장치의 역전압 방지회로이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 배터리 3 : 정전압회로

5 : 응용회로 10 : 바이어스저항

12 : FET

Claims

양극(+) 및 음극(-) 극성을 가지는 직류전원을 응용회로로 공급하여 시스템을 구동시키는 배터리와;

상기 배터리로부터 상기 응용회로로 공급되는 전원의 전원공급라인에 개재되어, 상기 배터리의 극성이 반전되어 결선된 경우, 상기 배터리로부터 상기 응용회로로 공급되는 전원을 차단하는 전계효과트렌지스터(Field Effect Transistor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 역전압 방지회로.
제 1 항에 있어서,

상기 전계효과트렌지스터는,

드레인(Drain)에 상기 배터리의 양극(+)이 연결되고, 소스(Source)에 상기 배터리의 음극(-)이 연결되며, 게이트(Gate)에는 상기 배터리의 음극(-)에 연결된 전원라인으로부터 분기된 전원라인이 연결되는 P-채널 파워 모스FET(Power MOSFET)인 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 역전압 방지회로.
제 2 항에 있어서,

상기 배터리의 음극(-)에 연결된 전원라인으로부터 분기되어 상기 게이트에 연결되는 전원라인에 개재되는 바이어스저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 역전압 방지회로.