KR20050090646A - 배터리 충전장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 MCU(micro control unit)의 2개의 포트(port)에서 배터리 온도, ID(배터리 사이즈), 전압검출을 수행하는 3가지 기능을 할 수 있도록 회로를 개선하여 MCU의 포트(port)를 효과적으로 활용할 수 있는 배터리 충전장치에 관한 것이다.
본 발명은 DC전원입력부(19)에서 배터리(24)로 전원이 공급될 때, 정전압제어부(20), 정전압피드백(21) 및 충전전류 제어스위치(22)에 의해 배터리(24)로 정전압 정전류의 전원이 공급되고, MCU(25)가 제 1 포트(P1)를 통해 배터리(24)로의 전원공급 차단을 제어하고, 배터리(24)에 충전된 배터리(24)의 전류정보가 전류감지 및 전류증폭회로부(23)를 통해 MCU(13)의 제 2 포트(P2)로 입력되는 배터리 충전장치에 있어서, 상기 MCU(25)의 제 3 포트(P3)가 써미스터(TH)와 트랜지스터(Q3)의 베이스에 접속되고, 상기 트랜지스터(Q3)의 콜렉터 및 에미터가 배터리(24)의 ID 및 B+에 연결되고, 제 4 포트(P4)가 배터리 B+ 및 트랜지스터(Q3)의 에미터에 접속되어, 상기 MCU(25)가 2개의 포트(P3, P4)를 통해 배터리의 전압정보, 배터리 사이즈 정보(ID), 및 배터리 주변온도정보를 입력받음으로서, 8핀용 MCU를 적용할 수 있는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 MCU(micro control unit)의 2개의 포트(port)에서 배터리 온도, ID(배터리 사이즈), 전압검출을 수행하는 3가지 기능을 할 수 있도록 회로를 개선하여 MCU의 포트(port)를 효과적으로 활용할 수 있는 배터리 충전장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 MCU의 어느 한 포트에서 2가지 이상의 복합 기능을 수행함으로서, MCU의 포트(port)를 효과적으로 활용할 수 있는 배터리 충전장치에 관한 것이다
통상 리튬-이온(Li-ion), NI-MH 배터리는 각각의 전압이 다르며 이에따라 각각의 충전장치가 필요한 바, 근래들어 하나의 충전기로 두 배터리를 충전할 수 있는 공용 충전기능을 갖는 충전장치가 개발된바 있다. 그 일 예로서 대한민국특허등록 제389824호(리튬-이온 배터리 및 니켈-수소저장 합금 배터리 충전장치)가 제시되어 공지의 Li-ion 배터리 충전 IC만을 이용하여 구성이 간단하고 가격이 저렴한 Li-ion 배터리 및 NI-MH 배터리 공용 충전장치를 구현하였다. 이와 유사한 종래 기술을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 배터리 충전장치는 DC전원입력부(9)에서 배터리(15)로 전원이 공급될 때, 정전압제어부(10), 정전압피드백(11) 및 충전전류 제어스위치(12)에 의해 배터리(15)로 정전압 정전류의 전원이 공급되고, MCU(13)의 제 1 포트(P1)에서 "하이신호(high signal)를 출력하면, 정전압제어부(10)의 비교기(OP1)의 -단이 기준전압인 +단보다 높은 전압이 걸리게 되고 이에따라 비교기(OP1)의 출력단에 접속된 트랜지스터(Q1)가 턴오프되므로서, 트랜지스터(Q2)가 턴오프되어, 배터리(15)로의 전원공급이 차단된다.
미설명한 도면부호 14는 전류감지 및 전류증폭회로부이다.
상기 MCU(13)는 P1의 단자를 통해 "하이"신호를 출력하여 배터리(15)의 전원인가를 차단하고, P2 및 P3를 통해 배터리의 충전 전압 및 전류상태를 입력받고, P4를 통해 배터리 사이즈 정보를 입력받으며, P5를 통해 배터리 주변온도를 입력받고, P6 및 P7을 통해 LED 작동을 제어하고, P9를 통해 작동전원을 입력받고, P10은 접지단자로 사용된다(P12 리셋 자체내장될 수 있음).
따라서, 종래의 배터리 충전장치는 MCU가 총 9개의 핀을 사용할 수 밖에 없어 최소 14핀용 MCU를 사용해야했기 때문에 MCU를 포함하는 CPU의 크기가 커야 했고, 더 나아가 제품의 전체 크기가 크게 제작될 수 밖에 없는 단점이 있었다.
본 발명의 목적은 MCU의 2개의 포트에서 배터리 온도, ID(배터리 사이즈), 전압검출을 수행하는 3가지 기능을 할 수 있도록 회로를 개선하므로서, MCU의 사용핀수를 효과적으로 줄일 수 있어, 8핀용 MCU를 사용할 수 있는 배터리 충전장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 배터리에 충전된 전류정보입력, 충전 온/오프 제어를 MCU의 어느 한 포트에서 담당하도록 함으로서, 효율적으로 MCU의 포트를 활용하여 8핀용 MCU를 사용할 수 있는 배터리 충전장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 배터리에 충전된 전류정보입력, 충전 온/오프 제어, 및 배터리로 공급되는 전원의 정전류 제어를 MCU의 어느 한 포트에서 담당하도록 함으로서, 효율적으로 MCU의 포트를 활용하여 8핀용 MCU를 사용할 수 있는 배터리 충전장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 CU의 2개의 포트에서 배터리 온도, ID(배터리 사이즈), 전압검출을 수행하는 3가지 기능을 할 수 있도록 회로를 개선하고, 배터리에 충전된 전류정보입력, 충전 온/오프 제어 및 정전류 제어를 MCU의 어느 한 포트에서 담당하도록 함으로서, MCU의 포트를 활용효율을 극대화할 수 있는 배터리 충전장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 충전장치는 DC전원입력부(19)에서 배터리(24)로 전원이 공급될 때, 정전압제어부(20), 정전압피드백(21) 및 충전전류 제어스위치(22)에 의해 배터리(24)로 정전압 정전류의 전원이 공급되고, MCU(25)가 제 1 포트(P1)을 통해 배터리(24)로의 전원공급 차단을 제어하고, 배터리(24)에 충전된 배터리(24)의 전류정보가 전류감지 및 전류증폭회로부(23)를 통해 MCU(13)의 제 2 포트(P2)로 입력된다.
또한, 상기 MCU(13)는 어느 한 포트(P3 ; 이하 "제 3 포트"라고 함)가 써미스터(TH)와 트랜지스터(Q3)의 베이스에 접속되고, 상기 트랜지스터(Q3)의 콜렉터 및 에미터가 배터리(24)의 ID 및 B+에 연결되고, 다른 한 포트(P4 ; 이하 "제 4 포트"라고 함)가 배터리 B+ 및 트랜지스터(Q3)의 에미터에 접속된다.
이것에 의해, 제 3 포트(P3)가 "LOW"일 경우, 트랜지스터(Q3)가 턴오프되어 제 4 포트(P4)로 배터리의 전압정보가 입력되고, 제 3 포트(P3)가 "HIGH"일 경우 트랜지스터(Q1)가 턴온되어 제 4 포트(P4)로 배터리 사이즈 정보(ID)가 입력되고, 제 4 포트(P4)가 "LOW"일 경우 제 3 포트(P3)로 써미스터(TH)의 온도정보(배터리 주변온도정보)가 입력된다.
따라서, 상기 MCU(13)는 제 1 포트(P1)를 통해 배터리(14)로의 전원공급차단제어를 수행하고, 제 2 포트(P2)를 통해 배터리의 전류정보를 검출하고, 제 3 포트(P3) 및 제 4 포트(P4)를 통해 배터리(24)에 충전된 전압, 배터리 사이즈(ID) 정보 및 써미스터(TH)의 온도정보를 입력받고, 제 5 포트(P5) 및 제 6 포트(P6)를 통해 LED 작동을 제어하고, 제 7 포트(P7)를 통해 작동전원을 입력받고, 제 8 포트(P8)를 통해 접지된다.
이와같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 충전장치는 위에서 설명한 회로구성에 의해 MCU(25)가 제 3 포트(P3) 및 제 4 포트(P4)를 통해 배터리에 충전된 전압, 배터리의 사이즈 정보 및 써미스터의 온도정보를 입력받음으로서, MCU의 사용핀수를 줄여 8핀의 MCU으로 설계할 수 있게 된다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 충전장치는 DC전원입력부(19)에서 배터리(24)로 전원이 공급될 때, 정전압제어부(20), 정전압피드백(21) 및 충전전류 제어스위치(22)에 의해 배터리(15)로 정전압 정전류의 전원이 공급되고, MCU(13)가 제 2 내지 제 8 포트(P2∼P6)를 통해 배터리에 충전된 전압검출, 배터리 사이즈 검출, 써미스터의 온도검출, LED의 작동제어가 이루어지고, MCU(13)의 제 7 포트(P7) 및 제 8 포트(P8)가 작동전원단자 및 접지단자로 사용된다.
상기와 같은 구성된 배터리 충전장치에 있어서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 충전장치는 MCU(25)의 제 1 포트(P1)가 배터리(24)에 접속된 전류감지 및 전류증폭회로부(23)의 출력단과 트랜지스터(Q4)의 베이스에 접속되고, 전류감지 및 전류증폭회로부(23)의 출력단과 트랜지스터(Q4)의 베이스가 연결되고, 상기 트랜지스터(Q4)의 콜렉터가 정전압제어부(20)에 접속되고, 상기 트랜지스터(Q4)의 에미터가 Vcc 전원에 접속된다.
이와같은 구성은 배터리를 충전하지 않을 때 MCU(25)가 배터리의 충전전류검출을 하지 않는다는 개념에서 출발한다. 즉, MCU(25)의 제 1 포트(P1)가 "OPEN"일 때, 전류감지 및 전류증폭회로부(23)에 의해 트랜지스터(Q4)가 온/오프를 빠른 주기로 반복됨으로서, 배터리(24)로 정전류가 인가되는 것과 함께 MCU(25)의 제 1 포트(P1)를 통해 배터리에 충전된 전류정보를 입력받을 수 있고, MCU(25)의 제 1 포트(P1)에서 "HIGH" 신호를 출력하면, 배터리의 충전이 차단된다.
위에서 살펴본 바와 같이, 상기 MCU(25)의 제 1 포트(P1)가 충전 온/오프제어 및 배터리 충전전류신호를 입력받는 기능을 담당하고, P2는 정전압, P3,P4에서는 배터리 사이즈 감지, 배터리 온도감지를 담당하며, 그 나머지는 각각 LED단, 전원입력단으로 활용함으로서 기존의 동작을 동일하게 수행할 수 있음에 따라 8핀의 MCU으로 설계할 수 있는 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배터리 충전장치는 충전전류 제어스위치(22)가 다이오드(D1)인 것을 제외하고, 제 2 실시예에 따른 배터리 충전장치와 동일하다.
상기 다이오드(D1)의 특성에 의해, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배터리 충전장치는 상기 MCU(25)의 제 1 포트(P1)가 충전 온/오프제어 및 배터리 충전전류신호를 입력받는 기능을 담당할 수 있을 뿐만 아니라, MCU(25)의 세팅값의 기준에 따라 제 1 포트(P1)가 HIGH/OPEN 신호가 반복되어 배터리로 충전전류 제어기능을 가질 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 배터리 충전장치는 제 1 실시예의 배터리 충전장치와 제 2 실시예의 배터리 충전장치의 장점을 합한 변형예이다.
DC전원입력부(19)에서 배터리(24)로 전원이 공급될 때, 정전압제어부(20), 정전압피드백(21) 및 충전전류 제어스위치(22)에 의해 배터리(24)로 정전압 정전류의 전원이 공급되는 배터리 충전장치에 있어서,
MCU(25)의 제 1 포트(P1)가 배터리(24)에 접속된 전류감지 및 전류증폭회로부(23)의 출력단과 트랜지스터(Q4)의 베이스에 접속되고, 전류감지 및 전류증폭회로부(23)의 출력단과 트랜지스터(Q4)의 베이스이 연결되고, 상기 트랜지스터(Q4)의 콜렉터가 정전압제어부(20)에 접속되고, 상기 트랜지스터(Q4)의 에미터가 Vcc 전원에 접속되어, MCU(25)의 제 1 포트(P1)가 충전 온/오프제어 및 배터리 충전전류신호를 입력받는 기능을 담당한다.
또한, 상기 MCU(25)의 제 2 포트(P2)가 써미스터(TH)와 트랜지스터(Q3)의 베이스에 접속되고, 상기 트랜지스터(Q3)의 콜렉터 및 에이터가 배터리(24)의 ID 및 B+에 연결되고, 제 3 포트(P3)가 배터리 B+ 및 트랜지스터(Q3)의 에미터에 접속된다. 이것에 의해, 제 3 포트(P3) 및 제 4 포트(P4)를 통해, 배터리의 전압정보, 배터리 사이즈 정보(ID), 써미스터(TH)의 온도정보를 입력받는다.
나머지, 제 5 포트(P5) 및 제 6 포트(P6)를 통해 LED 작동을 제어하고, 제 7 포트(P7)를 통해 작동전원을 입력받고, 제 8 포트(P8)를 통해 접지되므로서, 제 4 포트(P4)를 여유단자로 남겨 놓을 수 있다.
이와같이, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 배터리 충전장치는 총 7핀만 사용할 수 있어 8핀의 MCU를 충분히 사용할 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 배터리 충전장치는 충전전류 제어스위치(22)가 다이오드(D1)인 것을 제외하고, 제 4 실시예의 배터리 충전장치와 동일하다.
이것에 의해, 상기 제 5 실시예에 따른 배터리 충전장치는 MCU(25)가 제 1 포트(P1)를 통해 충전 온/오프제어, 충전전원의 정전류 제어 및 배터리 충전전류신호를 입력받는 기능을 담당하고, 나머지 MCU(25)의 제 2 내지 제 8 포트(P2∼P8)가 제 4 실시예와 동일하다.
본 발명은 위에서 설명한 5가지 실시예에 한정되지 않으며, 위에서 설명한 제 5 실시예와 같은 조합 이외에 여러가지 다른 조합도 이 분야에 보통의 기술을 가진 자라면 가능할 것이고, 이러한 변형은 본 발명의 특허청구범위에 속한다는 것을 알 수 있을 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 충전장치는 MCU의 어느 한 포트가 복합기능을 수행하거나, 2개의 포트가 3개 이상의 복합기능을 수행함으로서, 전체적인 사용단자수를 줄일 수 있어, 8핀용 MCU를 이용한 회로설계를 할 수 있다. 이와같이, 8핀용 MCU를 이용할 경우, MCU 크기를 축소할 수 있어, CPU의 크기 축소 더 나아가 충전기 케이스 축소가 가능하여 제품의 크기를 줄일 수 있고, 제품원가 절감에 크게 기여할 수 있는 효과가 있다. 특히, 16핀, 20핀, 24핀의 MCU도 본 발명 회로를 적용할 경우 각각 한 단계씩 축소할 수 잇는 효과가 있다.
도 1은 종래 배터리 충전장치를 설명하기 위한 제어 블록도,
도 2는 종래 배터리 충전장치의 실시예를 보인 상세 회로도,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 충전장치를 도시한 회로도
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 충전장치를 도시한 회로도
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배터리 충전장치를 도시한 회로도
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 배터리 충전장치를 도시한 회로도
Claims (5)
- DC전원입력부(19)에서 배터리(24)로 전원이 공급될 때, 정전압제어부(20), 정전압피드백(21) 및 충전전류 제어스위치(22)에 의해 배터리(24)로 정전압 정전류의 전원이 공급되고, MCU(25)가 제 1 포트(P1)를 통해 배터리(24)로의 전원공급 차단을 제어하고, 배터리(24)에 충전된 배터리(24)의 전류정보가 전류감지 및 전류증폭회로부(23)를 통해 MCU(13)의 제 2 포트(P2)로 입력되는 배터리 충전장치에 있어서,상기 MCU(25)는 제 3 포트(P3)가 써미스터(TH)와 트랜지스터(Q3)의 베이스에 접속되고, 상기 트랜지스터(Q3)의 콜렉터 및 에미터가 배터리(24)의 ID 및 B+에 연결되고, 제 4 포트(P4)가 배터리 B+ 및 트랜지스터(Q3)의 에미터에 접속되어,상기 MCU(25)가 2개의 포트(P3, P4)를 통해 배터리의 전압정보, 배터리 사이즈 정보(ID), 및 배터리 주변온도정보를 입력받음으로서, 8핀용 MCU를 적용할 수 있는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
- DC전원입력부(19)에서 배터리(24)로 전원이 공급될 때, 정전압제어부(20), 정전압피드백(21) 및 충전전류 제어스위치(22)에 의해 배터리(15)로 정전압 정전류의 전원이 공급되고, MCU(13)가 제 2 내지 제 8 포트(P2∼P6)를 통해 배터리에 충전된 전압검출, 배터리 사이즈 검출, 써미스터의 온도검출, LED의 작동제어가 이루어지고, MCU(13)의 제 7 포트(P7) 및 제 8 포트(P8)가 작동전원단자 및 접지단자로 사용되는 배터리 충전장치에 있어서,상기 MCU(25)의 제 1 포트(P1)가 배터리(24)에 접속된 전류감지 및 전류증폭회로부(23)의 출력단과 트랜지스터(Q4)의 베이스에 접속되고, 전류감지 및 전류증폭회로부(23)의 출력단과 트랜지스터(Q4)의 베이스가 연결되고, 상기 트랜지스터(Q4)의 콜렉터가 정전압제어부(20)에 접속되고, 상기 트랜지스터(Q4)의 에미터가 Vcc 전원에 접속되므로서,MCU(25)의 제 1 포트(P1)가 "OPEN"일 때, 전류감지 및 전류증폭회로부(23)에 의해 트랜지스터(Q4)가 온/오프를 빠른 주기로 반복됨으로서, 배터리(24)로 정전류가 인가되는 것과 함께 MCU(25)의 제 1 포트(P1)를 통해 배터리에 충전된 전류정보를 입력받을 수 있고, MCU(25)의 제 1 포트(P1)에서 "HIGH" 신호를 출력하면, 배터리의 충전이 차단되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 충전전류 제어스위치(22)가 다이오드(D1)인 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
- DC전원입력부(19)에서 배터리(24)로 전원이 공급될 때, 정전압제어부(20), 정전압피드백(21) 및 충전전류 제어스위치(22)에 의해 배터리(24)로 정전압 정전류의 전원이 공급되는 배터리 충전장치에 있어서,MCU(25)의 제 1 포트(P1)가 배터리(24)에 접속된 전류감지 및 전류증폭회로부(23)의 출력단과 트랜지스터(Q4)의 베이스에 접속되고, 전류감지 및 전류증폭회로부(23)의 출력단과 트랜지스터(Q4)의 베이스이 연결되고, 상기 트랜지스터(Q4)의 콜렉터가 정전압제어부(20)에 접속되고, 상기 트랜지스터(Q4)의 에미터가 Vcc 전원에 접속되어, MCU(25)의 제 1 포트(P1)가 충전 온/오프제어 및 배터리 충전전류신호를 입력받는 기능을 담당하고,상기 MCU(25)의 제 2 포트(P2)가 써미스터(TH)와 트랜지스터(Q3)의 베이스에 접속되고, 상기 트랜지스터(Q3)의 콜렉터 및 에이터가 배터리(24)의 ID 및 B+에 연결되고, 제 3 포트(P3)가 배터리 B+ 및 트랜지스터(Q3)의 에미터에 접속되어, 제 3 포트(P3) 및 제 4 포트(P4)를 통해, 배터리의 전압정보, 배터리 사이즈 정보(ID), 써미스터(TH)의 온도정보를 입력받는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 충전전류 제어스위치(22)가 다이오드(D1)인 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
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