KR20070005272A - 충전시 과전압 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 단말기에 있어서, 배터리 충전시 과전압방지를 위한 과전압 방지장치에 대한 것이다.

본 발명은 전원으로부터 공급되는 입력전압이 기준치이상인지를 검출하는 과전압검출부와, 전원과 배터리사이에 구성되며, 과전압검출부에서 검출된 입력전압이 기준치 이상인 경우 스위칭오프되어 전원과 배터리를 절연하는 스위칭부를 포함하는 충전시 과전압 방지장치를 제공한다.

이에 따라, 충전선로상에 전압을 검출할 수 있는 과전압검출부와 스위칭을 하는 스위칭부를 구성함으로써 충전시 충전단자로 과전압이 유입될 경우 이를 검출하여 충전을 차단하는 효과가 있다.

충전기, 어댑터, 핸드폰, 과전압, 배터리

Description

충전시 과전압 방지장치{Apparatus for preventing over-voltage on charging in the mobile communication terminal}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 충전시 과전압방지를 위한 구성블럭도이다.

도 2는 도 1의 구성블럭도에 적용되는 충전시 과전압방지를 위한 회로도의 일실시예이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 충전시 과전압방지과정을 보여주는 흐름도이다.

***** 도면2의 주요 부호설명 *****

10 : 과전압방지장치 12 : 스위칭부

14 : 전압분배부 16 : 비교부

Tr : 트랜지스터 R_{1 ,} R_{2 ,} R₃ : 저항

본 발명은 이동통신 단말기에 있어서, 배터리 충전시 과전압방지를 위한 과 전압 방지장치에 대한 것이다.

일반적으로 이동통신 단말기의 전원공급시스템은 어댑터의 사용이 불가능한 장소에서 시스템을 구동시키기 위해 충전가능한 충전지(배터리)를 내장하도록 하고 있다. 즉 일반건전지 보다는 충전지를 사용하여 이동의 편리성과 장시간의 휴대가 가능하게 되었다.

이동통신단말기는 그 설계에 따라 사용하는 충전기의 종류에는 2가지가 있다. 그 중 하나는 이동통신단말기에 통화기능만 내장되어 외부에서 충전기능을 제어하는 TC(Travel Charger)이고, 다른 하나는 이동통신단말기의 내부에 충전 제어 기능이 내장되어 직류전원만 공급하여 주는 TA(Travel Adapter)가 그것이다.

그런데 이 TA의 충전방식을 이용할 경우 보통 MSM칩셋이 쓰이는 개발환경에서는 과전압(Over voltage)을 검출하여 충전을 차단하는 효과적인 방법이 제시되지 못하였다.

따라서, 종래의 방식에 의할 경우 충전시 과전압이 입력되어도 이를 방지하기 위한 기능이 없으므로 이동통신단말기에 손상이 발생할 수 있었다.

이러한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 충전시 충전단자로 과전압이 유입될 경우 이를 검출하여 충전을 차단하는 과전압 방지장치 및 그 과전압방지방법을 제공하는데 그 목적을 두고 있다.

상기 목적을 이루기 위하여 본 발명은, 전원으로부터 공급되는 입력전압이 기준치이상인지를 검출하는 과전압검출부와, 전원과 배터리사이에 구성되며, 과전압검출부에서 검출된 입력전압이 기준치 이상인 경우 스위칭오프되어 전원과 배터리를 절연하는 스위칭부를 포함하는 충전시 과전압 방지장치를 제공한다.

이때, 과전압검출부는 전원의 입력선으로부터 전압을 분배하는 전압분배부와, 전압분배부로부터 입력전압을 입력받아 기준전압과 비교하여 스위칭부에 하이(High) 또는 로우(Low)신호를 송출하는 비교부로 이루어질 수 있다.

이때, 하이신호는 상기 입력전압이 기준전압보다 높을 경우이고, 로우신호는 상기 입력전압이 기준전압보다 낮을 경우임을 나타낸다.

이때, 하이신호는 스위칭부의 오프를 제어하여 충전을 차단함으로써 충전중지되고, 로우신호는 스위칭부의 온을 제어하여 충전이 지속되도록 하는 것임이 특징이다.

또한, 스위칭부에는 이미터는 전원의 입력선에 연결되고, 콜렉터는 출력선에 연결되며, 베이스는 상기 비교부에 연결되는 PNP형 트랜지스터가 포함되어 구성될 수 있다.

따라서 이러한 과전압방지장치를 이용하면 충전시 충전단자로 과전압이 유입될 경우 이를 검출하여 충전을 차단하는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 충전시 과전압방지를 위한 구성블럭도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 과전압방지장치(10)는 스위칭부(12), 전압분배부(14), 비교부(16)를 갖는다.

스위칭부(12)는 전압의 입력과 출력의 충전선로(charging path)상에 구비되어 과전압을 소통 또는 차단하는 스위칭역할을 수행하게 된다. 물론 이러한 소통 또는 차단을 하도록 제어신호를 출력하는 비교부(16)에 연결된다.

전압분배부(14)는 충전선로상의 전압을 분배함으로써 이를 비교부(16)에 입력시키는 역할을 수행한다. 즉 충전선로상의 입력전압을 분배하여 이를 충전선로상의 전압과 비교부(16)의 입력전압(이하 비교부입력전압으로 하자)으로 나눈다.

보통 충전선로상에 공급되는 전압은 어댑터라 불리는 직류전원장치를 통해 AC110 ~ 220 볼트가 DC 5 ~ 6 볼트전압으로 변압된 것이다. 즉 충전을 위해서는 보통 직류전압이 사용되므로 교류전압을 변압하여 직류전압인 DC전압을 충전선로상에 공급된다.

본 발명에서는 이러한 직류전원장치에 대하여는 이이상의 설명이외에는 기술하지 않기로 한다. 이는 널리 공지되어 있으므로 일반인도 입수가능하기 때문이기도 하고 본 발명의 용이한 이해를 위한 목적이기도 하다.

비교부(16)는 전압분배부(14)에 의하여 분배된 입력전압이 기준전압(스위칭을 위한 전압)이상인지 아니면 이하인지를 비교하여 스위칭부(12)에 "High" 또는 "Low"신호를 출력하는 기능을 수행한다.

즉 충전선로상의 입력전압이 기준전압이상이면 "High"신호를 출력하여 스위칭부(12)가 오프되도록 함으로써 충전선로상의 전류가 흐르지 않도록 차단된다. 충 전선로상의 입력전압이 기준전압이하이면 "Low"신호를 출력하여 스위칭부(12)가 온되도록 함으로써 충전선로상의 전류가 소통되도록 한다. 따라서 전압분배부(14)와 비교부(16)를 합하여 과전압검출을 위한 과전압검출부로 구성하는 것도 가능하다.

도 2는 도 1의 구성블럭도에 적용되는 충전시 과전압방지를 위한 회로도의 일실시예이다. 즉 전술한 도 2의 구성블럭도는 본 발명의 개념도를 나타내므로, 이러한 개념도에 적용가능한 한 예로서 과전압방지장치(10)의 회로도를 도시한 것이 도 2이다.

이를 설명하면 스위칭기능을 수행하는 스위칭부(12)에는 PNP형 트랜지스터(Tr)가 적용된다. 왜냐하면 PNP형 트랜지스터(Tr)의 경우는 NPN형 트랜지스터와 달리 베이스에 기준전압이하를 가하면 콜렉터와 이미터가 연결되고, 기준전압이상이면 콜렉터와 이미터가 개방되어 전류가 흐르지 않게 되어 차단되므로 스위칭기능이 가능하기 때문이다. 이를테면 기준전압이 6V이면 과전압은 이 6V를 넘어서는 전압이 된다. 따라서 이를 차단하기 위해 이미터와 콜렉터가 개방되어 전류가 흐르지 않게 되므로 충전이 되지 않게 된다.

따라서 본 발명에서 이미터는 충전선로상의 입력선에 연결되고, 콜렉터는 충전선로상의 출력선에 연결된다. 그리고 베이스는 기준전압을 이용하여 이미터-콜렉터(C-E)간 스위칭을 제어하도록 비교부(16)에 연결된다. 물론 본 발명은 이에 한정되지 않으며 스위칭기능이 가능한 소자라면 적용가능할 것이다.

스위칭부(12)에는 트랜지스터이외에도 저항(R₁)이 이미터와 베이스에 병렬연결된다. 물론 트랜지스터의 이미터와 콜렉터사이에 전류가 흐르지 않게 되면 전류는 이 저항(R₁)으로 흐르게 된다. 따라서 전류는 트랜지스터의 베이스쪽으로 흘려가게 된다. 물론 저항(R₁)은 전력을 소모시키는 역할을 하므로 충전선로의 입력선을 통하여 입력된 전류는 저항에서 소모되게 될 것이다.

물론 트랜지스터(Tr)가 스위칭작용을 하도록 하기 위해서는 베이스에 인가전압이 가해져야 하는데, 이러한 인가전압을 하기 위한 역할을 비교부(16)가 수행하게 된다. 비교부(16)의 구성은 다양한 소자가 적용가능하나 Op amp를 이용하여 구성하는 것이 바람직하다. 이에 대하여는 공지기술이여서 당업자라면 습득이 가능하므로 본 발명의 용이한 이해를 위해 더 이상 기술하지 않기로 한다.

비교부(16)는 전술한 바와같이 충전선로의 입력선에서 분기하여 입력되는 전압을 기준전압(트랜지스터의 스위칭을 위한 전압)과 비교하여 높으면 "High"로 출력하고, 낮으면 "Low"로 출력하여 트랜지스터의 베이스에 보낸다.

따라서 트랜지스터(Tr)는 비교부의 출력이 "High"이면 오프되어 충전선로의 출력선으로 전류가 흐르지 못하게 한다. 반대로 입력선의 전압이 기준전압보다 낮으면 비교부의 출력이"Low"가 되어 트랜지스터(Tr)가 온되어 충전선로의 출력선으로 전류가 흐르게 된다. 따라서 충전지속과 충전중지과정이 이루어지게 된다. 이를 이해하기 쉽도록 순서로 보여주는 흐름도가 도 3에 도시된다. 도 3에 대하여는 후술하기로 한다.

물론 이 비교부(16)의 입력단에 전압이 공급되기 위해서는 충전선로의 입력선으로 전압을 분배시키기 위한 전압분배부(14)가 중간에 구성된다. 즉 저항R₂ 과 R₃이 구성되어 입력전압을 충전선로전압과 비교부입력전압을 배분하는 것이 가능하게 된다. 즉 도 2의 예에서는 전압분배법칙에 의하여 저항R₃에 걸린 전압이 비교부입력전압이 되게 된다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 충전시 과전압방지과정을 보여주는 흐름도이다.

이를 설명하면, 직류전원장치인 어댑터(미도시)로부터 출력된 전압은 충전지(미도시, 배터리라고도 이칭되기도 한다)와 연결된 충전선로에 입력된다(단계 S10). 즉 보통 교류전압을 직류전압으로 변압하는 직류어댑터에서 전압이 출력되면 이 출력전압은 충선선로의 입력선에 인가되게 된다.

입력선에 입력된 전압은 전압분배부(14)에서 충전선로입력전압과 비교부입력전압으로 분배된다(단계 S12). 즉 전압분배법칙에 의하여 비교부입력전압이 분배되어 비교부(16)에 입력되게 된다.

비교부입력전압이 분배되어 입력되면, 비교부(16)는 입력된 전압이 기준이상인지를 비교하게 된다(단계 S14). 즉 전술한 바와같이 기준전압은 이미 정해져 있도록 설계되어 이 기준전압과 비교부입력전압을 비교하게 된다.

이 전압비교단계에서 입력전압이 기준전압보다 크게 되면, 이는 과전압을 의미하게 되므로 비교부(16)는 High신호를 출력한다. 이 경우 트랜지스터(Tr)의 이미 터와 콜렉터간 사이가 개방됨으로써 충전이 이루어지지 않게 된다. 즉 이미터와 콜렉터간 전류가 소통되지 못하게 되므로 충전지에 전압이 공급되지 못하게 되어 충전이 중지되게 된다(단계 S16, S18).

이와달리 전압비교단계(S20)에서 입력전압이 기준전압보다 작으면 비교부(16)는 Low신호를 출력하게 된다. 이 경우 트랜지스터(Tr)의 이미터와 콜렉터간 사이에 전류가 흐르게 되므로 충전선로의 출력선에 전압이 인가되어 충전이 유지되게 된다(단계 S20).

이러한 과전압방지장치는 이동통신단말기내에 설계되어 배터리와 전원사이에 과전압을 방지할 수 도 있으며, 배터리충전기자체에 설계되어 배터리가 전원사이에 발생할 수 있는 과전압을 방지하는 것도 가능하다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허 청구범위에 의하여 해석되는 것이 바람직할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 충전선로상에 전압을 검출할 수 있는 과전압검출부와 스위칭을 하는 스위칭부를 구성함으로써 충전시 충전단자로 과전압이 유입될 경우 이를 검출하여 충전을 차단하는 효과가 있다.

본 발명의 다른 효과로써는 과전압을 방지함으로써 과전압에 따른 기기손상 을 방지할 수 있음을 들 수 있다.

Claims (5)

1. 전원으로부터 공급되는 입력전압이 기준치이상인지를 검출하는 과전압검출부와;

   전원과 배터리사이에 구성되며, 상기 과전압검출부에서 검출된 입력전압이 기준치 이상인 경우 스위칭오프되어 상기전원과 상기 배터리를 절연하는 스위칭부를 포함하는 충전시 과전압 방지장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 과전압검출부는,

   전원의 입력선으로부터 전압을 분배하는 전압분배부와, 상기 전압분배부로부터 입력전압을 입력받아 기준전압과 비교하여 상기 스위칭부에 하이(High) 또는 로우(Low)신호를 송출하는 비교부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 충전시 과전압 방지장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 하이신호는 상기 입력전압이 기준전압보다 높을 경우이고, 상기 로우신호는 상기 입력전압이 기준전압보다 낮을 경우임을 특징으로 하는 충전시 과전압 방지장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 하이신호는 스위칭부의 오프를 제어하여 충전을 차단함으로써 충전중지되고, 상기 로우신호는 스위칭부의 온을 제어하여 충전이 지속되도록 하는 것임을 특징으로 하는 충전시 과전압 방지장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 스위칭부는, 이미터가 전원의 입력선에 연결되고, 콜렉터가 출력선에 연결되며, 베이스가 상기 비교부에 연결되는 PNP형 트랜지스터가 포함된 충전시 과전압 방지장치.

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