KR20060086478A - 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치 - Google Patents

누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치 Download PDF

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KR20060086478A
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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은, 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 충전중이거나 방전중에 충전부로부터 발생되는 누설전류(Leakage Current)를 차단함으로써, 효율적이고 안정적으로 충전부를 충전하기 위한, 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치를 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치에 있어서, 충전전류를 입력받기 위한 입력수단; 상기 입력받은 충전전류를 전달하기 위한 전류 전달 수단; 상기 충전전류를 전달받아 충전상태 확인용 전류를 감지하기 위한 전류 감지 수단; 상기 충전전류를 충전부로 전달/차단하고, 상기 충전부로부터 발생되는 누설전류를 차단하기 위한 누설전류 차단 수단; 및 상기 충전전류를 전달받음에 따라 충전개시를 확인한 후 상기 충전전류가 상기 충전부로 전달되도록 하고, 상기 충전상태 확인용 전류를 이용하여 상기 충전부의 충전상태를 확인한 후 상기 충전부가 만충전 상태임에 따라 상기 충전전류가 상기 충전부로 전달되지 않도록 상기 전류 전달 수단 및 상기 누설전류 차단 수단을 제어하기 위한 충전 제어수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 배터리 충전 등에 이용됨.
누설전류 차단, 정전기 제거, 역전압 제거, 충전 장치

Description

누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치{Charging circuit for breaking leakage current}
도 1 은 종래의 충전 장치의 일실시예 회로도,
도 2 는 본 발명에 따른 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치의 일실시예 구성도,
도 3 은 본 발명에 따른 충전 제어부의 스위칭단에 대한 일실시예 구성도,
도 4 는 본 발명에 따른 충전 제어부의 제어 관련 진리표,
도 5 는 본 발명에 따른 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치의 일실시예 회로도,
도 6 은 본 발명에 따른 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치의 다른 실시예 회로도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
21 : 입력단 22 : 정전기 제거부
23 : 역전압 제거부 24 : 제 1 스위치
25 : 충전 제어부 26 : 전류 감지부
27 : 제 2 스위치 31 : 스위칭단
33 : 제 1 인버터 34 : 앤드게이트
35 : 제 2 인버터
본 발명은 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 충전중이거나 방전중에 충전부로부터 발생되는 누설전류(Leakage Current)를 차단함으로써, 효율적이고 안정적으로 배터리를 충전하기 위한, 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치에 관한 것이다.
본 발명에서 충전 장치는 무선통신 단말기에 내장되는 충전 장치 및 무선통신 단말기와 별도로 구성되는 충전 장치를 포함한다.
또한, 본 발명에서 충전부는 배터리를 포함한다.
여기서, 무선통신 단말기는 이동통신 단말기, PCS(Personal Communication Service) 단말기, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트폰, 차세대 이동통신(IMT-2000) 단말기, 무선랜 단말기 등과 같이 무선통신을 통하여 음성, 문자 및 영상 데이터 등을 송/수신할 수 있는 휴대 가능한 무선통신 단말기를 말한다.
도 1 은 종래의 충전 장치의 일실시예 회로도이다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 먼저 외부의 교류/직류 변환기(AC/DC converter) 를 통해 출력된 충전전력(일예로, 전압(VCHG_4.8V), 전류(700mA))은 입력단(11)을 통해 충전 장치로 입력된다.
이렇게 입력된 충전전력은 퓨즈(FU101)(12)를 거쳐 충전 제어부(Power management IC)의 충전 검출단(VCHG_Detect)(13) 및 트랜지스터(Q101)(15)의 에미터(emitter)단으로 전달된다. 이 때, 상기 퓨즈(12)는 입력되는 충전전력이 정격전압을 초과할 경우에 충전회로의 손상을 줄일 수 있도록 입력단(11)과 충전 장치의 연결을 차단하는 기능을 수행한다.
이후, 충전 제어부는 입력되는 충전전력을 통해 충전을 감지하여 충전 제어단(14)을 통해 하이(High) 신호를 트랜지스터(15)의 베이스단에 입력한다. 이 때, 상기 트랜지스터(15)는 PNP형 트랜지스터가 바람직하다.
그러면, 트랜지스터(15)는 에미터단을 통해 입력받은 충전전력을 전류 감지부(R101)(16)를 통해 배터리로 전달한다.
이 때, 전류 감지부(16)는 배터리로 전달되는 충전전류를 충전전류 감지단(ICHARGE)(17)을 통해 충전 제어부로 전달한다.
또한, 상기 전류 감지부(16)는 저항(R101)에 의해 전류가 감소된 잔량전류를 잔량전류 감지단(ICHARGEOUT)(18)을 통해 충전 제어부로 전달한다. 여기서, 전류 감지부(16)는 저값(low value)을 갖는 저항(R101)을 포함한다.
그러면, 충전 제어부는 상기 충전전류 감지단(17)으로부터의 충전전류와 전량전류 감지단(18)으로부터의 잔량전류를 이용하여 배터리의 만충전 상태 또는 충전중 상태를 확인한다.
상기 확인 결과, 만충전 상태일 경우에 충전 제어부는 충전 제어단(14)을 통해 로우(Low) 신호를 트랜지스터(15)의 베이스단으로 입력하여 충전전류가 배터리로 전달되는 것을 차단한다. 물론, 만충전이 아닌 경우에는 로우(Low) 신호를 트랜지스터(15)의 베이스단으로 입력하지 않는다.
이러한 종래의 충전 장치는 배터리의 방전시 즉, 사용자가 배터리를 장착한 무선통신 단말기를 사용중일 경우에 배터리의 전압이 트랜지스터(15)의 콜렉터(Collector)단에서 에미터(Emitter)단으로 흘러 입력단(11)에 역전압을 유기시키는 문제점이 있었다.
이 때, 역전압은 배터리 전압(Battery voltage)의 잔량에 따라 달라지게 된다. 예를 들어, 배터리 전압이 약 4.0V일 경우에 트랜지스터의 종류에 따라 약간의 오차는 있겠지만 약 0.3V의 전압강하(drop)가 발생하여, 약 3.7V의 역전압이 퓨즈를 거쳐 입력단(charging port)에 인가된다.
또한, 종래의 충전 장치는 배터리의 충전시, 배터리로부터 누설전류가 유기되는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 충전 장치는 배터리의 충전시 또는 배터리의 방전시 발생하는 정전기로 인하여 오동작을 일으키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 충전중이거나 방전중에 충전부로부터 발생되는 누설전류(Leakage Current)를 차단함으로써, 효율적 이고 안정적으로 충전부를 충전하기 위한, 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치에 있어서, 충전전류를 입력받기 위한 입력수단; 상기 입력받은 충전전류를 전달하기 위한 전류 전달 수단; 상기 충전전류를 전달받아 충전상태 확인용 전류를 감지하기 위한 전류 감지 수단; 상기 충전전류를 충전부로 전달/차단하고, 상기 충전부로부터 발생되는 누설전류를 차단하기 위한 누설전류 차단 수단; 및 상기 충전전류를 전달받음에 따라 충전개시를 확인한 후 상기 충전전류가 상기 충전부로 전달되도록 하고, 상기 충전상태 확인용 전류를 이용하여 상기 충전부의 충전상태를 확인한 후 상기 충전부가 만충전 상태임에 따라 상기 충전전류가 상기 충전부로 전달되지 않도록 상기 전류 전달 수단 및 상기 누설전류 차단 수단을 제어하기 위한 충전 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 장치는, 상기 충전부의 충전시 또는 방전시 발생되는 정전기를 제거하기 위한 정전기 제거수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 장치는, 상기 충전부의 방전시 발생하는 역전압을 제거하기 위한 역전압 제거수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명 장치는 충전부의 충/방전시 하드웨어적으로 누설전류를 차단하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2 는 본 발명에 따른 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치의 일실시예 구성도이다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치는, 외부의 교류/직류 변환기(AC/DC Converter)로부터 충전전력(전압 및 전류를 포함)을 입력받기 위한 입력단(21), 배터리의 충전중 또는 방전중에 발생하는 정전기를 제거하기 위한 정전기 제거부(ElectroStatic Discharge 보호부)(22), 배터리 방전시 누설전류에 의해 발생하는 역전압을 제거하기 위한 역전압 제거부(23), 충전 제어부(25)의 제어에 따라 상기 입력단(21)을 통해 입력받은 충전전류를 전류 감지부(26)로 전달하기 위한 제 1 스위치(24), 상기 제 1 스위치(24)를 통 해 전달받은 충전전류와 상기 충전전류의 전류를 감소시킨 잔량전류를 감지하여 충전 제어부(25)로 전달하기 위한 전류 감지부(26), 충전 제어부(25)의 제어에 따라 충전시 상기 전류 감지부(26)를 통과한 충전전류를 배터리로 전달하고, 배터리로부터 발생되는 누설전류를 차단하기 위한 제 2 스위치(27), 상기 입력단(21)을 통해 전달받은 충전전류를 감지하여 충전개시를 확인한 후 상기 충전전류가 배터리로 전달되도록 하고, 전류 감지부(26)로부터 충전전류 및 잔량전류를 전달받아 배터리의 만충전 또는 충전중 상태를 확인한 후 상기 배터리가 만충전 상태임에 따라 상기 충전전류가 배터리로 전달되지 않도록 제 1 스위치(24) 및 제 2 스위치(27)를 제어하기 위한 충전 제어부(25)를 포함한다.
여기서, 상기 정전기 제거부(22) 및 상기 역전압 제거부(23)는 본 발명의 부가적인 요소이다.
또한, 상기 충전 제어부(25)는 충전전류 감지단(ICHARGE)을 통해 충전전류를 전달받고, 잔량전류 감지단(ICHARGEOUT)을 통해 잔량전류를 전달받아 충전상태를 감지한다.
또한, 상기 제 2 스위치(27)는 방전시 배터리로부터의 전력을 외부(상기 충전 장치를 탑재한 장치)로 전달한다.
한편, 도 3 을 참조하여 상기 충전 제어부의 스위칭단(31)에 대해 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 충전 제어부의 스위칭단(31)은 입력되는 충전 제어신호를 반전시키기 위한 제 1 인버터(33), 상기 제 1 인버터(33)를 통해 반전된 충전 제어신호와 충전 검출신호를 입력받아 논리곱 연산하여 상기 제 1 스위치(24)로 출력하기 위한 앤드게이트(34), 상기 앤드게이트(34)로부터의 출력신호를 반전시켜 상기 제 2 스위치(27)로 출력하기 위한 제 2 인버터(35)를 포함한다.
여기서, 상기 충전 제어부(25)는 도 4 에 도시된 바와 같이, 충전을 검출하면 충전 검출신호(일예로 1)를 스위칭단(31)으로 입력함으로써, 출력(Vout)이 하이(1) 신호가 되도록 충전 제어신호(VCHG_Control)를 최초 로우(0) 신호로 셋팅한다.
이렇게 함으로써, 별도의 충전 제어신호없이 충전 검출 여부에 따라 자동으로 충전을 개시하거나 종료할 수 있다.
즉, 배터리의 충전시 충전 제어부(25)는 충전전류를 전달받아 충전을 감지한다. 그러면, 충전 검출신호(하이 신호)를 스위칭단(31)으로 입력한다. 이 때, 충전 제어신호는 로우 신호로 셋팅되어 있다.
이후, 충전 제어신호는 제 1 인버터(33)를 통해 반전되어 하이 신호가 된다.
이후, 앤드게이트(34)는 충전 제어신호 및 충전 검출신호로 하이 신호를 입력받아 논리곱 연산을 통해 하이 신호를 출력한다.
이렇게 출력된 하이 신호는 제 2 인버터(35)를 통해 반전되어 제 2 스위치(27)를 동작시킨다.
여기서, 상기 제 2 스위치(27)는 로우 신호를 입력받았을 경우에만 동작하여 충전전류를 배터리로 전달한다. 따라서, 앤드게이트(34)의 최종 출력이 하이 신호가 출력되어야 하기 때문에, 충전 제어신호는 로우 신호이고 충전 검출신호는 하이 신호이어야 한다.
한편, 도 5 를 참조하여 본 발명에 따른 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치의 각 구성요소들에 대해 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.
먼저, 입력단(21)은 외부의 교류/직류 변환기(어뎁터)로부터 출력된 충전전력(일예로 전압(4.8V), 전류(700mA))을 입력받기 위한 입력단자를 의미한다.
그리고, 본 발명의 부가적인 요소인 정전기 제거부(22)는 가변저항(Varistor)으로서, 충전 및 방전시 발생하는 정전기를 제거한다.
그리고, 본 발명의 부가적인 요소인 역전압 제거부(23)는 방전시 쇼트키 다이오드(schottky diode)(51)를 이용하여 역전압(Reverse Voltage)을 제거한다. 여기서, 쇼트키 다이오드(51)는 충전 상태일 경우에는 상기 입력단(21)을 통해 입력받은 충전전류를 전달하고, 방전 상태일 경우에는 배터리로부터 유기된 역전압을 제거한다. 이 때, 상기 쇼트키 다이오드(51)는 특성상(p-metal or n-metal) 가상 전압을 발생시키는데, 이는 저항(52)을 이용하여 해결한다. 즉, 저항(52)은 상기 쇼트키 다이오드(31)에 의해 발생되는 가상 전압을 제거한다.
그리고, 제 1 스위치(24)는 PNP형 트랜지스터로서 충전 제어부(25)의 제어에 따라 충전전력을 배터리로 전달하거나 차단하는 기능을 수행한다. 이 때, 트랜지스터의 베이스단과 배터리가 연결되어 있어 약 3.0V의 전압차로 인한 누설전류가 발생한다.
그리고, 충전 제어부의 스위칭단(31)은 전술한 바와 같이 제 1 인버터(53), 앤드게이트(54), 제 2 인버터(55)를 포함한다.
여기서, 상기 제 1 인버터(53)는 NPN형 트랜지스터로 구성하여 충전 제어부 (25)로부터 입력받은 충전 제어신호를 반전시킨다. 이 때, 상기 충전 제어신호는 로우 신호로 셋팅하여 충전 검출신호로 하이 신호가 입력될 경우 자동으로 배터리를 충전시킬 수 있도록 한다.
또한, 상기 앤드게이트(54)는 상기 제 1 인버터(53)를 통해 입력받은 신호와 충전 검출신호를 논리곱 연산한다.
또한, 상기 제 2 인버터(54)는 NPN형 트랜지스터로 구성하여 상기 앤드게이트(54)의 출력을 반전시켜 제 2 스위치(27)로 전달한다.
그리고, 전류 감지부(26)는 저항(R202)을 중심으로 양단에 전류분기 접점을 두어 충전 제어부(25)로 충전전류와 잔량전류를 전달한다.
그리고, 제 2 스위치(27)는 로우 신호를 입력받음에 따라 동작하여 충전전력을 배터리로 전달한다. 반면, 하이 신호를 입력받으면 동작하지 않는다.
본 발명은 배터리의 충/방전시 상기 제 1 스위치(24) 및 제 2 스위치(27)를 제어하여 누설전류를 차단한다.
또한, 본 발명에서 상기 언급한 소자들을 동일한 기능을 하는 타 소자들로 대체할 수 있다.
도 6 은 본 발명에 따른 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치의 다른 실시예 구성도이다.
도 6 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치는 도 5 에 도시된 충전 장치를 듀얼 모드로 구성한 충전 장치로서, 일 충전단은 도 5 에 도시된 바와 같이, 일반 접속단자를 통해 충전전력을 공급받아 배 터리를 충전하고, 타 충전단은 USB(Universal Serial Bus) 포트를 통해 충전전력을 공급받아 배터리를 충전한다.
이 때, 상기 두 충전단은 충전전력을 공급받는 단자의 차이가 있을 뿐, 그 동작은 동일하다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 충전중이거나 방전중에 충전부로부터 발생되는 누설전류(Leakage Current)를 차단함으로써, 효율적이고 안정적으로 충전부를 충전할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 가변저항(Varistor)을 이용하여 정전기를 제거함으로써, 효율적이고 안정적으로 충전부를 충전할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 쇼트키 다이오드를 이용하여 역전압을 제거함으로써, 효율적이고 안정적으로 충전부를 충전할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치에 있어서,
    충전전류를 입력받기 위한 입력수단;
    상기 입력받은 충전전류를 전달하기 위한 전류 전달 수단;
    상기 충전전류를 전달받아 충전상태 확인용 전류를 감지하기 위한 전류 감지 수단;
    상기 충전전류를 충전부로 전달/차단하고, 상기 충전부로부터 발생되는 누설전류를 차단하기 위한 누설전류 차단 수단; 및
    상기 충전전류를 전달받음에 따라 충전개시를 확인한 후 상기 충전전류가 상기 충전부로 전달되도록 하고, 상기 충전상태 확인용 전류를 이용하여 상기 충전부의 충전상태를 확인한 후 상기 충전부가 만충전 상태임에 따라 상기 충전전류가 상기 충전부로 전달되지 않도록 상기 전류 전달 수단 및 상기 누설전류 차단 수단을 제어하기 위한 충전 제어수단
    을 포함하는 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전부의 충전시 또는 방전시 발생되는 정전기를 제거하기 위한 정전기 제거수단
    을 더 포함하는 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 충전부의 방전시 발생하는 역전압을 제거하기 위한 역전압 제거수단
    을 더 포함하는 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 정전기 제거수단은,
    가변저항(Varistor)인 것을 특징으로 하는 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 역전압 제거수단은,
    충전시 충전전류를 전달하고, 방전시 역전압을 제거하기 위한 쇼트키 다이오드(schottky diode); 및
    상기 쇼트키 다이오드가 발생시키는 가상 전압을 제거하기 위한 저항
    을 포함하는 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 충전 제어수단이 상기 전류 전달 수단 및 상기 누설전류 차단 수단을 제어하는 과정은,
    제 1 인버터를 이용하여 충전 제어신호를 반전시키고,
    상기 제 1 인버터를 통해 반전된 충전 제어신호와 충전 검출신호를 앤드게이트를 이용하여 논리곱 연산하여 상기 전류 전달 수단으로 출력하여 제어하고,
    상기 앤드게이트로부터의 출력신호를 제 2 인버터를 이용하여 반전시켜 상기 누설전류 차단 수단으로 출력하여 제어하는 것을 특징으로 하는 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    충전 제어수단은,
    상기 충전 제어신호를 로우신호로 셋팅하여 상기 충전전류가 감지됨에 따라 충전 검출신호로 하이신호가 출력되도록 제어하여, 즉시 충전이 개시되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 충전 장치는,
    USB(Universal Serial Bus) 충전단을 더 포함하는 듀얼 구조인 것을 특징으로 하는 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치.
KR1020050007178A 2005-01-26 2005-01-26 누설전류 차단 기능을 가지는 충전 장치 KR20060086478A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101104818B1 (ko) * 2009-05-08 2012-01-16 주식회사 골드텔 필터링 기능을 갖춘 광커넥터
CN106851952A (zh) * 2017-01-04 2017-06-13 上海奕瑞光电子科技有限公司 一种降低患者漏电流的平板探测器电路实现方法

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