KR20050066076A - Apparatus for controlling charge - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 리튬 이온 배터리를 사용하는 휴대용 단말기에 있어서, 간단한 아날로그 로직 회로를 장착하고, 이 로직 회로를 통하여 배터리 과전압 및 단락 상태를 감지하는 동시에 충전을 제어할 수 있는 충전 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a charge control device that is equipped with a simple analog logic circuit in a portable terminal using a lithium ion battery and that can control charging while detecting battery overvoltage and short circuit conditions through the logic circuit. There is a purpose.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 충전 제어 장치는, 단말기에 배터리 전압을 공급하는 배터리; 과전압 감지 기준 전압과 상기 배터리 전압을 비교하여 비교 결과에 따라 다른 논리 단계를 갖는 과전압 감지 신호를 생성하는 과전압 감지부; 단락 감지 기준 전압과 상기 배터리 전압을 비교하여 비교 결과에 따라 다른 논리 단계를 갖는 단락 감지 신호를 생성하는 단락 감지부; 및 상기 과전압 감지 신호 및 상기 단락 감지 신호에 의해 외부 충전 전압을 상기 배터리로 인가하거나 상기 배터리로부터 차단하도록 스위칭하는 충전 스위치부를 포함한다.In order to achieve the above object, the charge control device of the present invention, the battery for supplying a battery voltage to the terminal; An overvoltage detector configured to compare an overvoltage detection reference voltage with the battery voltage and generate an overvoltage detection signal having a different logic step according to a comparison result; A short detection unit comparing the short detection reference voltage with the battery voltage to generate a short detection signal having a different logic step according to a comparison result; And a charging switch unit configured to switch an external charging voltage to be applied to the battery or cut off from the battery by the overvoltage detection signal and the short circuit detection signal.
Description
본 발명은 충전 제어 장치에 관한 것으로, 특히, 리튬 이온 배터리를 사용하는 휴대용 단말기에 있어서, 충전시 안전을 위한 배터리 이상 유무를 체크하는 충전 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a charge control device, and more particularly, to a charge control device for checking a battery abnormality for safety during charging in a portable terminal using a lithium ion battery.
도 1은 종래의 충전 제어 장치를 나타낸 블록도로서, 이러한 종래의 충전 제어 장치에 관하여 설명하면 다음과 같다.1 is a block diagram illustrating a conventional charging control device, which will be described below with reference to the conventional charging control device.
배터리(110)는, 충전식 장치로서, 단말기에 전원을 공급하는 역할을 한다. 또한, MCU(120)는, 배터리(110)로부터 ADC 단자를 통하여 전압을 인가받아 디지털 값으로 변환하고, 디지털 값에 의해 배터리(110)의 이상 유무를 판단하며, 이상이 있는 경우에는 배터리(110)의 충전을 중지하는 역할을 한다.The battery 110 is a rechargeable device, and serves to supply power to the terminal. In addition, the MCU 120 receives a voltage from the battery 110 through the ADC terminal, converts the voltage into a digital value, and determines whether or not the battery 110 is abnormal based on the digital value. ) Stops charging.
그러나, 상술한 종래의 기술에 의하면, 배터리 충전 시 MCU(120)에서 계속적으로 그 이상 유무 상태를 체크해야 하므로, 복잡한 소프트웨어의 장착을 요구하는 문제점이 있다.However, according to the conventional technology described above, since the MCU 120 needs to continuously check whether there is more or more when charging the battery, there is a problem that requires the installation of complicated software.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 리튬 이온 배터리를 사용하는 휴대용 단말기에 있어서, 간단한 아날로그 로직 회로를 장착하고, 이 로직 회로를 통하여 배터리 과전압 및 단락 상태를 감지하는 동시에 충전을 제어할 수 있는 충전 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above problems, in a portable terminal using a lithium ion battery, equipped with a simple analog logic circuit, through the logic circuit can detect the battery overvoltage and short-circuit state and at the same time can control the charging The purpose is to provide a charging control device.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 충전 제어 장치는, 단말기에 배터리 전압을 공급하는 배터리; 과전압 감지 기준 전압과 상기 배터리 전압을 비교하여 비교 결과에 따라 다른 논리 단계를 갖는 과전압 감지 신호를 생성하는 과전압 감지부; 단락 감지 기준 전압과 상기 배터리 전압을 비교하여 비교 결과에 따라 다른 논리 단계를 갖는 단락 감지 신호를 생성하는 단락 감지부; 및 상기 과전압 감지 신호 및 상기 단락 감지 신호에 의해 외부 충전 전압을 상기 배터리로 인가하거나 상기 배터리로부터 차단하도록 스위칭하는 충전 스위치부를 포함한다.In order to achieve the above object, the charge control device of the present invention, the battery for supplying a battery voltage to the terminal; An overvoltage detector configured to compare an overvoltage detection reference voltage with the battery voltage and generate an overvoltage detection signal having a different logic step according to a comparison result; A short detection unit comparing the short detection reference voltage with the battery voltage to generate a short detection signal having a different logic step according to a comparison result; And a charging switch unit configured to switch an external charging voltage to be applied to the battery or cut off from the battery by the overvoltage detection signal and the short circuit detection signal.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 본 발명의 가장 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the technical idea of the present invention. .
먼저, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 충전 제어 장치를 나타낸 블록도로서, 배터리(210), 과전압 감지부(220), 단락 감지부(230) 및 충전 스위치부(240)를 포함한다.First, FIG. 2 is a block diagram illustrating a charging control device according to an exemplary embodiment of the present invention, and includes a battery 210, an overvoltage detector 220, a short circuit detector 230, and a charge switch unit 240. .
배터리(210)는, 충전식 장치로서, 단말기에 전원을 공급하고, 후술하는 과전압 감지부(220) 및 후술하는 단락 감지부(230)에 배터리 전압(BAT_B+)을 인가하며, 후술하는 충전 스위치부(240)로부터 충전 전압(CHG_B+)을 인가받아 충전 동작을 수행하는 역할을 한다.The battery 210 is a rechargeable device. The battery 210 supplies power to a terminal, applies a battery voltage BAT_B + to an overvoltage detector 220 and a short circuit detector 230 to be described later. The charging voltage CHG_B + is applied from the 240 to perform a charging operation.
또한, 과전압 감지부(220)는, 상기 배터리(210)로부터 상기 배터리 전압(BAT_B+)을 인가받고, 과전압 감지 기준 전압과 상기 배터리 전압(BAT_B+)을 비교하여 비교 결과에 따라 다른 논리 단계를 갖는 과전압 감지 신호를 생성하는 역할을 한다.In addition, the overvoltage detector 220 receives the battery voltage BAT_B + from the battery 210, compares the overvoltage detection reference voltage with the battery voltage BAT_B +, and has an overvoltage having a different logic step according to a comparison result. It is responsible for generating the detection signal.
한편, 단락 감지부(230)는, 상기 배터리(210)로부터 상기 배터리 전압(BAT_B+)을 인가받고, 단락 감지 기준 전압과 상기 배터리 전압(BAT_B+)을 비교하여 비교 결과에 따라 다른 논리 단계를 갖는 단락 감지 신호를 생성하는 역할을 한다.Meanwhile, the short detection unit 230 receives the battery voltage BAT_B + from the battery 210, compares the short detection reference voltage with the battery voltage BAT_B +, and has a different logic step according to a comparison result. It is responsible for generating the detection signal.
또한, 충전 스위치부(240)는, 상기 과전압 감지부(220)로부터 상기 과전압 감지 신호를 입력받고, 상기 단락 감지부(230)로부터 상기 단락 감지 신호를 입력받으며, 상기 과전압 감지 신호 및 상기 단락 감지 신호에 의해 상기 충전 전압(CHG_B+)을 상기 배터리(210)로 인가하거나 상기 배터리(210)로부터 차단하도록 스위칭하는 역할을 한다.In addition, the charge switch unit 240 receives the overvoltage detection signal from the overvoltage detection unit 220, receives the short circuit detection signal from the short circuit detection unit 230, and detects the overvoltage detection signal and the short circuit detection. By the signal, the charging voltage CHG_B + is applied to the battery 210 or switches to cut off from the battery 210.
도 3은 도 2의 과전압 감지부(220) 및 단락 감지부(230)를 나타낸 회로도로서, 이에 관하여 설명하면 다음과 같다.FIG. 3 is a circuit diagram illustrating the overvoltage detector 220 and the short circuit detector 230 of FIG. 2.
먼저, 도 2에는 도시되지 않으나, 복수개의 저항(R39, R40, R41, R42)에 의해 전원 전압(+5V)이 분배되어 상기 과전압 감지 기준 전압과 상기 단락 감지 기준 전압이 생성된다.First, although not shown in FIG. 2, a power supply voltage (+ 5V) is divided by a plurality of resistors R39, R40, R41, and R42 to generate the overvoltage detection reference voltage and the short detection reference voltage.
상기 과전압 감지부(220) 내에 장착된 과전압 비교기(321)는, 비반전 단자로 상기 과전압 감지 기준 전압을 인가받고, 반전 단자로 상기 배터리(210)로부터 상기 배터리 전압(BAT_B+)을 인가받으며, 상기 과전압 감지 기준 전압과 상기 배터리 전압(BAT_B+)을 비교하고, 상기 배터리 전압(BAT_B+)이 상기 과전압 감지 기준 전압 이상인 경우에는 제1 논리 단계(Low)인 상기 과전압 감지 신호를 생성하며, 상기 배터리 전압(BAT_B+)이 상기 과전압 감지 기준 전압 미만인 경우에는 제2 논리 단계(High)인 상기 과전압 감지 신호를 생성하는 역할을 한다.The overvoltage comparator 321 mounted in the overvoltage detector 220 receives the overvoltage detection reference voltage through a non-inverting terminal and receives the battery voltage BAT_B + from the battery 210 through an inverting terminal. The overvoltage detection reference voltage is compared with the battery voltage BAT_B +. When the battery voltage BAT_B + is equal to or greater than the overvoltage detection reference voltage, the overvoltage detection signal, which is a first logic step, is generated, and the battery voltage ( When BAT_B +) is less than the overvoltage sensing reference voltage, the battery 410 generates the overvoltage sensing signal, which is a second logic step High.
또한, 상기 단락 감지부(230) 내에 장착된 단락 비교기(331)는, 반전 단자로 상기 단락 감지 기준 전압을 인가받고, 비반전 단자로 상기 배터리(210)로부터 상기 배터리 전압(BAT_B+)을 인가받으며, 상기 단락 감지 기준 전압과 상기 배터리 전압(BAT_B+)을 비교하고, 상기 배터리 전압(BAT_B+)이 상기 단락 감지 기준 전압 이상인 경우에는 제2 논리 단계(High)인 상기 단락 감지 신호를 생성하며, 상기 배터리 전압(BAT_B+)이 상기 단락 감지 기준 전압 미만인 경우에는 제1 논리 단계(Low)인 상기 단락 감지 신호를 생성하는 역할을 한다.In addition, the short comparator 331 mounted in the short detection unit 230 receives the short detection reference voltage through an inverting terminal and receives the battery voltage BAT_B + from the battery 210 through a non-inverting terminal. Compare the short detection reference voltage with the battery voltage BAT_B +, and generate the short detection signal that is a second logic step High when the battery voltage BAT_B + is equal to or greater than the short detection reference voltage, and generate the battery. If the voltage BAT_B + is less than the short detection reference voltage, the short circuit detection signal, which is the first logic step Low, serves to generate the short detection signal.
도 4는 도 2의 충전 스위치부(240)를 나타낸 회로도로서, 이에 관하여 설명하면 다음과 같다.FIG. 4 is a circuit diagram illustrating the charging switch unit 240 of FIG. 2.
상기 충전 스위치부(240) 내에 장착된 제1 트랜지스터(Q3)는, 에미터 단자는 접지되고, 베이스 단자로 상기 과전압 감지 신호 및 상기 단락 감지 신호를 입력받으며, 상기 과전압 감지 신호 및 상기 단락 감지 신호에 따라 스위칭 동작을 수행하는 역할을 한다.The first transistor Q3 mounted in the charging switch unit 240 has an emitter terminal grounded and receives the overvoltage detection signal and the short circuit detection signal to a base terminal, and the overvoltage detection signal and the short circuit detection signal. According to the role that performs the switching operation.
또한, 충전 스위치부(240) 내에 장착된 제2 트랜지스터(Q1)는, 베이스 단자의 전압 레벨이 상기 제1 트랜지스터(Q3)의 컬렉터 단자에 의해서 결정되고, 에미터 단자로 트랜스포머(T1)를 통한 충전 전압을 인가 받으며, 컬렉터 단자를 통하여 상기 배터리(210)로 충전 전압(CHG_B+)을 인가하거나 차단하는 스위칭 동작을 수행하는 역할을 한다.In addition, in the second transistor Q1 mounted in the charging switch unit 240, the voltage level of the base terminal is determined by the collector terminal of the first transistor Q3, and the emitter terminal passes through the transformer T1. The charging voltage is applied and performs a switching operation of applying or blocking the charging voltage CHG_B + to the battery 210 through the collector terminal.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 충전 제어 장치의 동작을 나타낸 동작흐름도로서, 이에 관하여 설명하면 다음과 같다.5 is an operation flowchart showing the operation of the charging control device according to an embodiment of the present invention.
먼저, 과전압 감지부(220) 및 단락 감지부(230)는, 배터리(210)로부터 배터리 전압(BAT_B+)을 인가받는다(S501).First, the overvoltage detector 220 and the short circuit detector 230 receive the battery voltage BAT_B + from the battery 210 (S501).
그 후, 과전압 감지부(220) 내에 장착된 과전압 비교기(321)는, 비반전 단자로 과전압 감지 기준 전압(예를 들면, 4.3V)을 인가받고, 반전 단자로 배터리(210)로부터 배터리 전압(BAT_B+)을 인가받으며, 과전압 감지 기준 전압과 배터리 전압(BAT_B+)을 비교하고, 배터리 전압(BAT_B+)이 과전압 감지 기준 전압 이상인 경우에는 제1 논리 단계(Low)인 과전압 감지 신호를 생성하며, 배터리 전압(BAT_B+)이 과전압 감지 기준 전압 미만인 경우에는 제2 논리 단계(High)인 과전압 감지 신호를 생성하게 된다. 한편, 과전압 감지부(220) 내에 장착된 단락 비교기(331)는, 반전 단자로 단락 감지 기준 전압(예를 들면, 1V)을 인가받고, 비반전 단자로 배터리(210)로부터 배터리 전압(BAT_B+)을 인가받으며, 단락 감지 기준 전압과 배터리 전압(BAT_B+)을 비교하고, 배터리 전압(BAT_B+)이 단락 감지 기준 전압 이상인 경우에는 제2 논리 단계(High)인 단락 감지 신호를 생성하며, 배터리 전압(BAT_B+)이 단락 감지 기준 전압 미만인 경우에는 제1 논리 단계(Low)인 단락 감지 신호를 생성하게 된다(S502).Thereafter, the overvoltage comparator 321 mounted in the overvoltage detector 220 receives an overvoltage detection reference voltage (for example, 4.3 V) through a non-inverting terminal, and receives a battery voltage (eg, battery voltage) from the battery 210 through an inverting terminal. BAT_B +), compares the overvoltage detection reference voltage with the battery voltage (BAT_B +), and generates the overvoltage detection signal that is the first logic stage (Low) when the battery voltage BAT_B + is greater than the overvoltage detection reference voltage. When (BAT_B +) is less than the overvoltage detection reference voltage, the overvoltage detection signal, which is the second logic step High, is generated. On the other hand, the short circuit comparator 331 mounted in the overvoltage detector 220 receives a short-circuit detection reference voltage (for example, 1V) through an inverting terminal and the battery voltage BAT_B + from the battery 210 through a non-inverting terminal. Is applied, the short detection reference voltage is compared with the battery voltage BAT_B +, and when the battery voltage BAT_B + is greater than or equal to the short detection reference voltage, a short detection signal, which is a second logic stage High, is generated, and the battery voltage BAT_B + If) is less than the short detection reference voltage to generate a short detection signal that is a first logic step (Low) (S502).
만약, 배터리 전압(BAT_B+)이 감지 기준 전압 이상이고, 과전압 감지 기준 전압 미만인 경우에는 과전압 감지 신호 및 단락 감지 신호에 의해 제1 트랜지스터(Q3)의 베이스 단자가 제2 논리 단계(High)가 되므로, 제1 트랜지스터(Q3)가 턴온되고, 이에 따라, 충전 스위치부(240) 내에 장착된 제2 트랜지스터(Q1)는, 배터리(210)로 충전 전압(CHG_B+)을 인가하는 스위칭 동작을 수행하게 된다(S503).If the battery voltage BAT_B + is greater than or equal to the sensing reference voltage and less than the overvoltage sensing reference voltage, the base terminal of the first transistor Q3 becomes the second logic step High by the overvoltage sensing signal and the short sensing signal. The first transistor Q3 is turned on, and accordingly, the second transistor Q1 mounted in the charge switch unit 240 performs a switching operation of applying the charging voltage CHG_B + to the battery 210 ( S503).
한편, 배터리 전압(BAT_B+)이 과전압 감지 기준 전압 이상이거나, 감지 기준 전압 미만인 경우에는 과전압 감지 신호 또는 단락 감지 신호에 의해 제1 트랜지스터(Q3)의 베이스 단자가 제1 논리 단계(Low)가 되므로, 제1 트랜지스터(Q3)가 턴오프되고, 이에 따라, 충전 스위치부(240) 내에 장착된 제2 트랜지스터(Q1)는, 배터리(210)로 충전 전압(CHG_B+)을 차단하는 스위칭 동작을 수행하게 된다(S504).On the other hand, when the battery voltage BAT_B + is greater than or equal to the overvoltage sensing reference voltage or less than the sensing reference voltage, the base terminal of the first transistor Q3 becomes the first logic step Low by the overvoltage sensing signal or the short sensing signal. The first transistor Q3 is turned off, and accordingly, the second transistor Q1 mounted in the charge switch unit 240 performs the switching operation of blocking the charging voltage CHG_B + with the battery 210. (S504).
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited to the drawings shown.
본 발명은 리튬 이온 배터리를 사용하는 휴대용 단말기에 있어서, 간단한 아날로그 로직 회로를 장착하고, 이 로직 회로를 통하여 배터리 과전압 및 단락 상태를 감지하는 동시에 충전을 제어할 수 있는 장점이 있다.The present invention has a merit in that a portable terminal using a lithium ion battery is equipped with a simple analog logic circuit and can control charging while simultaneously detecting a battery overvoltage and a short circuit state through the logic circuit.
도 1은 종래의 충전 제어 장치를 나타낸 블록도,1 is a block diagram showing a conventional charging control device,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 충전 제어 장치를 나타낸 블록도,2 is a block diagram showing a charging control device according to an embodiment of the present invention;
도 3은 도 2의 과전압 감지부 및 단락 감지부를 나타낸 회로도,3 is a circuit diagram illustrating an overvoltage detector and a short circuit detector of FIG. 2;
도 4는 도 2의 충전 스위치부를 나타낸 회로도,4 is a circuit diagram illustrating a charging switch of FIG. 2;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 충전 제어 장치의 동작을 나타낸 동작흐름도.5 is an operation flowchart showing the operation of the charging control device according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
210 : 배터리 220 : 과전압 감지부210: battery 220: overvoltage detector
230 : 단락 감지부 240 : 충전 스위치부230: short detection unit 240: charge switch unit
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