KR20070013836A - 충전기 내장형 전원 시스템 - Google Patents

충전기 내장형 전원 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20070013836A
KR20070013836A KR1020050068474A KR20050068474A KR20070013836A KR 20070013836 A KR20070013836 A KR 20070013836A KR 1020050068474 A KR1020050068474 A KR 1020050068474A KR 20050068474 A KR20050068474 A KR 20050068474A KR 20070013836 A KR20070013836 A KR 20070013836A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
current
unit
charging
overcurrent
Prior art date
Application number
KR1020050068474A
Other languages
English (en)
Inventor
김남승
Original Assignee
주식회사 팬택
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 팬택 filed Critical 주식회사 팬택
Priority to KR1020050068474A priority Critical patent/KR20070013836A/ko
Publication of KR20070013836A publication Critical patent/KR20070013836A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16504—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the components employed
    • G01R19/16519—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the components employed using FET's
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00302—Overcharge protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00304—Overcurrent protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00306—Overdischarge protection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 휴대용 기기에서 발생되는 과전류를 하나의 회로 블록을 사용하여 차단하도록 한 충전기 내장형 전원 시스템에 관한 것으로, 시스템에 필요한 기능을 제공하기 위한 시스템 회로부와, 배터리팩 내의 배터리를 충전하기 위한 충전부와, 해당 충전부에 의해 충전된 배터리의 전원을 해당 시스템회로부에 공급하기 위한 배터리팩을 구비한 충전기 내장형 전원 시스템에 있어서, 상기 충전부로부터의 충전 전류 및 상기 배터리팩으로부터의 방전 전류에 대한 각각의 차단 전류 설정치인 기준 전압을 각각 설정하는 기준 전압 설정부와; 상기 충전부로부터의 충전 전류 및 상기 배터리팩으로부터의 방전 전류를 검출하여 전압으로 각각 변환시켜 상기 기준 전압 설정부에 의해 설정된 기준 전압과 비교한 후에, 그 결과로 과충전 전류 또는 과방전 전류인 경우에 차단시켜 주는 과전류 보호 회로부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 함으로써, 휴대용 기기 내에서의 공간 활용성과 생산성을 향상시키며, 보다 안전하고 정확한 과충전 전류 보호 기능을 제공할 수 있으며, 외부에서 차단 전류의 설정치를 편리하게 설정 및 변경할 수 있다.

Description

충전기 내장형 전원 시스템 {a Charger Embedded Power System}
도 1은 종래의 충전기 내장형 전원 시스템을 나타낸 구성 블록도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 충전기 내장형 전원 시스템을 나타낸 구성 블록도.
도 3은 도 2에 있어 과전류 보호 회로부를 상세히 나타낸 구성 블록도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
50: 충전부(Charger) 60 : 폰 회로부(Phone Circuits)
70: 배터리팩(Battery Pack)
80: 과전류 보호 회로부
81: 센싱 저항(Sensing Resistor)
82-1, 82-2: 에러 증폭기(Error Amplifier)
83: 밴드갭 레퍼런스(Band-gap Reference) 회로
84: 전압 종동부(Voltage Follower)
85-1, 85-2: 저항 86-1, 86-2: 비교기(Voltage Detector)
87-1, 87-2: FET(Field Effect Transistor) 드라이버(Driver)
88 : 양방향 P채널 FET 91, 92: 가변 저항(Variable Resistor)
본 발명은 충전기 내장형 전원 시스템에 관한 것으로, 특히 휴대용 기기에서 발생되는 과전류를 하나의 회로 블록을 사용하여 차단하도록 한 충전기 내장형 전원 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 이동 통신 단말기 등과 같은 종래의 휴대용 기기에 있어서, 과방전 전류 보호회로의 경우에는 과방전 전압 검출 회로, N채널 FET 등으로 해당 휴대용 기기의 배터리팩 내에 구현되어 있으며, 과충전 전류 보호회로의 경우에는 과충전 전류 센싱 저항, 에러 앰프, 비교기, P채널 FET 등으로 해당 휴대용 기기의 본체에 구현되어 있다.
그런데, 상술한 바와 같은 구조를 가지는 종래의 휴대용 기기에서는 상기 과방전 전류 차단회로 상에 N채널 FET를 두 개 추가하게 됨으로써, 해당 두 개의 N채널 FET에 필연적으로 전압 드롭(Voltage Drop)이 발생하게 된다. 이에, 해당 전압 드롭의 크기만큼 해당 휴대용 기기의 회로로 공급되는 배터리 전압을 작게 만들게 되는데, 이것은 해당 휴대용 기기 회로의 동작 시간을 감소시키는 결과를 초래하게 된다.
그리고, 상기 과방전 전압회로를 배터리팩에 내장한 경우에는, 사용자가 상기 과방전 전류 보호 기능을 보유한 정품 배터리가 아닌 비정품 배터리를 결합하여 사용하게 되면 상기 휴대용 기기 회로를 보호할 수 없게 된다.
또한, 상기 과충전 전류 보호회로를 칩 퓨즈로 구현한 경우에는, 퓨즈의 동작 특성상으로 정확한 전류를 설정하지 못하고 매우 큰 편차를 가지게 되므로, 정확하고 유연성이 있는 과충전 전류 보호 기능을 제공할 수 없다.
그러면, 종래 기술에 있어서 이동 통신 단말기에서의 충전기 내장형 전원 시스템에 대한 구성을 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이, 충전부(10)와, 폰 회로부(20)와, 과충전 전류 보호 회로부(30)와, 배터리팩(40)을 포함하여 이루어져 있는데, 과충전 전류로부터 해당 배터리팩(40)을 보호하고 과방전 전류로부터 해당 폰 회로부(20)를 보호하기 위한 구조로 이루어져 있다.
상기 충전부(10)는 상기 배터리팩(40) 내의 배터리 셀(41)을 충전하기 위해서 정전류 및 정전압을 제어하는 블록으로, 전원을 상기 과충전 전류 보호 회로부(30)로 공급해 준다.
상기 폰 회로부(20)는 설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않았지만, 모뎀, RF 서브 회로, 메모리 등을 포함하여 이동 통신 단말기에 필요한 기능을 제공하는 블록이다.
상기 과충전 전류 보호 회로부(30)는 과충전 전류로부터 상기 배터리팩(40)을 보호하기 위한 블록인데, 과충전 전류를 감지하고 해당 과충전 전류를 전압으로 변환시켜 주는 센싱 저항(31)과, 해당 센싱 저항(31)에 의해 변환된 전압을 감지하 여 해당 과충전 전류를 차단하기 위한 제어를 수행하는 과충전 전류 검출 회로(32)와, 해당 과충전 전류 검출 회로(32)의 제어에 따라 오프/온 제어 동작을 수행하는 FET 드라이버(33)와, 해당 FET 드라이버(33)의 제어 동작에 의해서 오프되어 해당 과충전 전류를 차단시켜 주는 P채널 FET(34)를 포함하여 이루어져 있다. 다르게는, 상기 과충전 전류 보호 회로부(30)는 도 1에 도시된 바와 같은 구조를 사용하지 않고, 칩 퓨즈를 사용하여 구현하기도 한다.
상기 배터리팩(40)은 과방전 전류로부터 상기 폰 회로부(20)를 보호하는 기능을 내장하는데, 배터리 셀(41) 외에도, 과방전 전류가 흘러 해당 배터리 셀(41)의 전압의 급속한 감소를 감지하여 해당 과방전 전류를 차단하기 위한 제어를 수행하는 과방전/과충전 전압 검출 회로(42)와, 해당 과방전/과충전 전압 검출 회로(42)의 제어에 따라 오프/온 제어 동작을 수행하는 FET 드라이버(43)와, 해당 FET 드라이버(43)의 제어 동작에 의해서 오프되어 해당 과방전 전류를 차단시켜 주는 두 개의 N채널 FET(44, 45)를 포함하여 이루어져 있다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 충전기 내장형 전원 시스템의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 충전부(10)의 불량 등에 의해서 과충전 전류가 흐르게 된 경우에는, 과충전 전류 보호 회로부(30)에 구비된 센싱 저항(31)이 해당 과충전 전류를 감지하고 해당 과충전 전류를 전압으로 변환시켜 해당 과충전 전류 보호 회로부(30)에 구비된 과충전 전류 검출 회로(32)로 인가해 주게 된다.
이에, 상기 과충전 전류 검출 회로(32)는 상기 센싱 저항(31)에 의해 변환된 전압을 감지하여 상기 과충전 전류를 차단하기 위해서 상기 과충전 전류 보호 회로부(30)에 구비된 FET 드라이버(33)를 구동시켜 주며, 이에 따라 해당 FET 드라이버(33)는 상기 과충전 전류 검출 회로(32)의 구동 제어에 따라 상기 과충전 전류 보호 회로부(30)에 구비된 P채널 FET(34)를 오프시켜 주게 된다.
그러면, 상기 P채널 FET(34)는 상기 FET 드라이버(33)의 제어 동작에 의해서 오프되어 상기 센싱 저항(31)을 통해 인가받아 배터리팩(40)으로 공급하는 과충전 전류를 차단시켜 줌으로써, 해당 과충전 전류가 해당 배터리팩(40)으로 흘러들어가 배터리 셀(41)을 폭발시키는 등의 손실을 방지할 수 있게 된다.
다르게는, 상기 과충전 전류 보호 회로부(30)는 도 1에 도시된 바와 같은 구조를 사용하지 않고 칩 퓨즈를 사용하여 구현하기도 하는데, 해당 칩 퓨즈를 사용하는 경우에, 퓨즈의 정격 용량의 2배 또는 2.5배의 충전 전류가 흐를 때에 해당 퓨즈가 끊어져서 상기 배터리팩(40)에 과충전 전류가 유입되는 것을 방지한다.
상술한 바와 같이, 이동 통신 단말기에 내장된 과충전 전류 보호 회로부(30)는 상기 배터리팩(40) 내의 PCM(Protection Circuit Module)에 구비된 과방전/과충전 전압 검출 회로(42)가 고장이거나, 없는 비정품 배터리가 결합되어 사용되는 경우에도, 배터리에 과충전 전류가 유입되어 배터리가 손상되는 것을 막는다.
다음으로, 상기 폰 회로부(20)에서 원인 모를 회로 쇼트(Short), 부품의 고장 등에 의해서 과방전 전류가 흐르게 된 경우에는, 배터리 셀(41)의 전압이 급속히 떨어지게 되는데, 예를 들어 2.0 ~ 3.0(V) 구간에서 설정된 2.8(V) 이하로 떨어지게 된다. 이때, 상기 과방전/과충전 전압 검출 회로(42)가 해당 배터리 셀(41) 의 전압의 급속한 감소를 감지하여 해당 과방전 전류를 차단하기 위해서 상기 배터리팩(40)에 구비된 FET 드라이버(43)를 구동시켜 준다.
이에, 상기 FET 드라이버(43)는 상기 과방전/과충전 전압 검출 회로(42)의 구동 제어에 따라 상기 배터리팩(40)에 구비된 두 개의 N채널 FET(44, 45)를 오프시켜 주며, 이에 따라 해당 N채널 FET(44, 45)는 상기 FET 드라이버(43)의 제어 동작에 의해서 오프되어 상기 폰 회로부(20)로 인가되는 과방전 전류를 차단시켜 줌으로써, 과동한 전류가 흘러 상기 폰 회로부(20)를 손상시키는 것을 방지할 수 있게 된다.
그런데, 상술한 바와 같은 종래의 충전기 내장형 전원 시스템은 다음과 같은 문제점들이 있다.
첫 번째로, 이동 통신 단말기 내에 과충전 전류 보호 회로부 외에도, 배터리팩 내에 과방전/과충전 전압 검출 회로를 구현하기 위해서 N채널 FET를 두 개 추가해야 하므로, 두 개의 N채널 FET들에서 필연적으로 전압 드롭(Vd)이 아래의 수학식 1과 같은 크기로 발생하게 된다. 이때, 'R'은 해당 FET가 스위치 온되었을 경우에 드레인(Drain) 단자와 소스(Source) 단자간의 저항 값을 나타내고 'Id'는 방전 전류 값을 나타내고 'Ic'는 충전 전류 값을 나타낸다.
Vd = R * Id(또는, Ic)
이에, 상기 전압 드롭의 크기만큼 이동 통신 단말기의 회로에 공급되는 배터리 전압을 작게 만들게 되며, 이것은 이동 통신 단말기의 안정적 동작 시간을 감소 시키는 결과를 초래하는 문제점을 가지고 있다.
두 번째로, 과방전 전압 검출 회로를 배터리팩 내에 구현함으로써, 과방전 전압 검출 회로를 가진 정품 배터리를 결합한 경우에는 과방전 전류 보호 기능을 정상적으로 동작하나, 사용자가 과방전 전압 검출 회로를 보유하지 않은 비정품 배터리를 결합한 경우에는 과방전 전류가 흘러도 이동 통신 단말기의 회로를 보호할 수 없게 되는 문제점을 가지고 있다.
세 번째로, 배터리팩 내에 구현된 과방전 전압 검출 회로는 과방전 전류 자체를 검출하는 것이 아니라, 일단 과방전 전류가 상당 시간 흐르고 그 결과로 배터리 셀의 전압이 설정된 2.8(V) 정도로 드롭되었을 경우에 전압 검출기(Voltage Detector)로 검출하는 방법이므로, 과방전 전류가 흐르는 그 즉시에 이동 통신 단말기의 회로 및 배터리팩을 보호하는 것이 되지 않으며, 배터리 전압이 검출 가능 전압까지 드롭될 때까지의 시간 지연이 있어 그 시간 동안은 온전한 보호 기능을 제공하지 못하며, 배터리팩의 용량 감소도 발생하게 되는 문제점을 가지고 있다.
네 번째로, 종래의 기술에서 과충전 전류 보호회로를 칩 퓨즈를 사용해서 구현하기도 하는데, 이것은 퓨즈의 동작 특성상으로 차단 전류 설정치를 정확히 설정하여 배터리팩을 보호할 수 없는 문제점을 가지고 있다.
예를 들어, 0.8(A) 칩 퓨즈를 사용할 경우에 0.8(A)의 충전 전류가 흐를 경우에 퓨즈가 끊어지는 것이 아니라, 이것의 2배 또는 2.5배의 충전 전류가 흐를 경우에 퓨즈가 끊어지게 동작을 수행하기 때문에, 이와 같은 퓨즈를 사용한 과충전 전류 차단 레벨의 설정 및 운영에는 상당한 편차가 존재하며, 이에 과충전 전류 보 호회로의 안정성이 낮아지는 문제점을 가지고 있다.
다섯 번째로, 종래의 기술에서는 과충전 차단 전류의 설정치가 1.0(A) 이하로 낮고 과방전 차단 전류의 설정치가 1.5(A) 또는 2.0(A)으로 높아서, 하나의 퓨즈로 충전 전류 및 방전 전류의 양방향에 대한 과전류 차단 기능을 구현할 수 없으며, 폰 회로부의 바로 앞단에 과방전 전류 차단 기능을 수행할 수 있는 2.0(A)인 고용량의 퓨즈를 추가로 사용해야 하는 문제점을 가지고 있다. 또한, 해당 퓨즈들은 그 차단 레벨이 정해진 하나의 상수 레벨이므로, 회로의 용도에 맞게 과전류 차단 레벨을 설정 및 변경할 수 있는 유연성이 없어 사용하기에 불편한 문제점을 가지고 있다.
전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 휴대용 기기에서 발생되는 과전류를 하나의 과전류 보호회로 블록으로 차단하도록 한 충전기 내장형 전원 시스템을 제공하는데, 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 휴대용 기기에서 원칩 패키지(One-chip Package) 내에 충전 전류 및 방전 전류의 양방향에 대한 과전류 차단 기능을 구현함으로써, 종래기술에서 과충전 전류 보호회로와 과방전 전류 보호회로를 각각 구현하던 것을 개선하여 휴대용 기기 내에서의 공간 활용성과 생산성을 향상시키도록 하는데, 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 이동 통신 단말기에서 원칩 패키지 내에 과충전 전류 차단 기능과 과방전 전류 차단 기능을 수행할 수 있도록 구현함으로써, 이동 통신 단말기의 회로와 배터리팩 사이의 전류 패스 상에 추가되는 N채널 FET를 제거하여 배터리 전압의 드롭이 일어나지 않도록 하며, 이에 이동 통신 단말기 회로의 안정적 동작 시간을 증가시키도록 하는데, 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 과충전 전류에 대한 보호 기능을 수행하는 회로와 과방전 전류에 대한 보호 기능을 수행하는 회로를 통합하여 이동 통신 단말기 내에 배치 구현함으로써, 과방전 전압 검출 회로를 보유하지 않은 비정품 배터리나, 정품 배터리이지만 해당 회로가 고장난 경우에도, 과방전 에러 시에 이동 통신 단말기 회로를 보호할 수 있도록 하는데, 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 이동 통신 단말기에서 과방전 전류가 발생하는 즉시에 이를 검출하여 차단함으로써, 보다 안정성 높은 과방전 보호 기능을 제공하며, 이에 배터리 전류의 과방전에 의한 배터리의 용량 감소도 방지할 수 있도록 하는데, 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 이동 통신 단말기의 과전류 보호회로에 종래 기술과 같은 칩 퓨즈를 사용하지 않음으로써, 차단 전류 설정치의 편차가 매우 적으며, 응답 시간이 매우 빠르고 보다 안전하고 정확한 과충전 전류 보호 기능을 제공할 수 있도록 하는데, 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 외부에서 차단 전류의 설정치를 방전 전류 및 충전 전류 각각에 대해서 독립적으로 편리하게 설정 및 변경할 수 있어 다양한 용도의 회로에 유연하게 이용할 수 있으며, 또한 관리하고자 하는 다양한 과전류 보호 범위를 설 정할 수 있도록 하는데, 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 충전기 내장형 전원 시스템은 시스템에 필요한 기능을 제공하기 위한 시스템 회로부와, 배터리팩 내의 배터리를 충전하기 위한 충전부와, 해당 충전부에 의해 충전된 배터리의 전원을 해당 시스템회로부에 공급하기 위한 배터리팩을 구비한 충전기 내장형 전원 시스템에 있어서, 상기 충전부로부터의 충전 전류 및 상기 배터리팩으로부터의 방전 전류에 대한 각각의 차단 전류 설정치인 기준 전압을 각각 설정하는 기준 전압 설정부와; 상기 충전부로부터의 충전 전류 및 상기 배터리팩으로부터의 방전 전류를 검출하여 전압으로 각각 변환시켜 상기 기준 전압 설정부에 의해 설정된 기준 전압과 비교한 후에, 그 결과로 과충전 전류 또는 과방전 전류인 경우에 차단시켜 주는 과전류 보호 회로부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 기준 전압 설정부는 상기 배터리팩의 배터리 전압을 정전압으로 변환시켜 주는 밴드갭 레퍼런스 회로와; 상기 밴드갭 레퍼런스 회로에서 변환시킨 정전압을 버퍼링시켜 출력하는 전압 종동부와; 상기 전압 종동부로부터 출력되는 전압을 상기 기준 전압으로 설정하는 전압 분배부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 전압 분배부는 저항과 가변 저항으로 이루어지며, 해당 가변 저항의 값을 조절하여 상기 기준 전압을 설정하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 과전류 보호 회로부는 상기 배터리팩으로부터 출력되는 방전 전류 및 상기 충전부로부터 출력되는 충전 전류를 감지하며, 해당 방전 전류 및 충전 전류의 크기에 비례하는 방전 전압 및 충전 전압을 생성시켜 주는 과전류 센싱부과; 상기 과충전 전류 또는 과방전 전류인 경우에 오프되어 상기 충전부로부터의 충전 전류를 차단하거나 상기 배터리팩으로부터의 방전 전류를 차단하는 과전류 차단부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 과전류 센싱부는 고전력 저항으로, 상기 방전 전압과 충전 전압의 위상을 서로 반대가 되도록 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 과전류 차단부는 드레인 단자를 서로 연결한 공통 드레인 P채널 FET를 사용하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 과전류 보호 회로부는 상기 과전류 센싱부에서 생성된 방전 전압과 상기 기준 전압 설정부에 의해 설정된 제1기준 전압을 서로 비교하며, 해당 방전 전압이 해당 제1기준 전압보다 큰 경우에 과방전 전류가 상기 배터리팩으로부터 출력되는 경우로 인식하여 해당 과방전 전류를 차단시켜 주는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 과전류 보호 회로부는 상기 과전류 센싱부에 의해 검출한 방전 전압을 증폭하여 제1에러 전압으로 생성시켜 주는 제1에러 전압 생성부와; 상기 과전류 차단부를 오프시켜 주는 제1과전류 차단 드라이버부와; 상기 제1에러 전압 생성부에서 생성한 제1에러 전압과 상기 기준 전압 설정부에 의해 설정된 제1기준 전압을 서로 비교하며, 해당 제1에러 전압이 해당 제1기준 전압보다 큰 경우에 상기 제1과전류 차단 드라이버부를 구동시켜 주는 제1비교 제어부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제1에러 전압 생성부는 이득 값을 조절하여 관리하고자 하는 방전 전류의 범위를 설정하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 과전류 보호 회로부는 상기 과전류 센싱부에서 생성된 충전 전압과 상기 기준 전압 설정부에 의해 설정된 제2기준 전압을 서로 비교하며, 해당 충전 전압이 해당 제2기준 전압보다 큰 경우에 과충전 전류가 상기 충전부로부터 출력되는 경우로 인식하여 해당 과충전 전류를 차단시켜 주는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 과전류 보호 회로부는 상기 과전류 센싱부에 의해 검출한 충전 전압을 증폭하여 제2에러 전압으로 생성시켜 주는 제2에러 전압 생성부와; 상기 과전류 차단부를 오프시켜 주는 제2과전류 차단 드라이버부와; 상기 제2에러 전압 생성부에서 생성한 제2에러 전압과 상기 기준 전압 설정부에 의해 설정된 제2기준 전압을 서로 비교하며, 해당 제2에러 전압이 해당 제2기준 전압보다 큰 경우에 상기 제2과전류 차단 드라이버부를 구동시켜 주는 제2비교 제어부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제2에러 전압 생성부는 이득 값을 조절하여 관리하고자 하는 충전 전류의 범위를 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 충전부, 배터리팩 및 휴대용 기기의 회로부 사이의 연결에 있어서, 해당 연결의 회로 패스 상에 구현된 하나의 회로 블록으로서 방전 전류 및 충 전 전류를 센싱하여 차단 기능을 수행함으로써, 과충전 전류와 과방전 전류에 대해서 휴대용 기기의 회로와 배터리팩을 보호하도록 한 충전기 내장형 전원 시스템에 관한 것으로, 휴대용 기기에서 과전류 차단 설정치를 외부 저항의 설정으로 각기 프로그래밍할 수 있는 기능을 가진 양방향 과전류 보호회로를 구현하는데, 과도한 방전 전류로부터 휴대용 기기의 회로부를 보호하고 과도한 충전 전류로부터 배터리팩을 보호하는 기능을 수행하며, 이때 사용자가 외부에서 저항 값을 변경해서 과전류 차단 설정치를 회로의 용도에 맞게 유연하게 설정하도록 해 준다.
보다 상세하게는, 본 발명에 의한 과전류 보호회로는 방전 전류를 감지하는 제1에러 증폭기와 충전 전류를 감지하는 제2에러 증폭기로 하나의 센싱 저항의 양단에 걸리는 전압을 입력시킬 때에 그 위상을 서로 반대로 되도록 하여 기준 전압과 비교하도록 하며, 해당 비교 결과에 따라 동일 구조의 FET 드라이버를 이용하여 양방향 P채널 FET를 온/오프 제어하도록 한다. 또한, 본 발명은 밴드갭 레퍼런스 회로, 전압 종동부 및 외부에서의 저항을 이용하여 설정 가능한 과전류 차단 레벨을 해당 기준 전압으로 설정하도록 하며, 해당 에러 증폭기의 이득을 제어함으로써 제어할 수 있는 과전류 범위를 변경 및 설정하도록 해 준다.
이에 따라, 본 발명은 보호 회로에 의한 배터리 전압의 드롭을 종래 기술의 방법보다 작게 하여 휴대용 기기의 배터리 사용 시간도 증가시켜 주며, 과전류 차단 설정 레벨에 대한 편차를 줄여 보호회로의 안정성과 정확성을 개선하며, 그 반응 시간을 줄여 보호회호의 안정성을 더욱더 높이도록 해 준다. 또한, 본 발명은 과방전 보호회로에 있어서 상당한 시간의 과방전에 의한 배터리 용량의 감소를 방 지하며, 과전류 차단 레벨을 외부 저항 값에 의해 쉽게 변경 및 설정하여 과전류 차단 레벨의 설정에 대한 편의성을 제공해 준다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예에 따른 충전기 내장형 전원 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 충전부(50)와, 폰 회로부(60)와, 배터리팩(70)과, 과전류 보호 회로부(80)와, 가변 저항(91, 92)을 포함하여 이루어진다.
상기 충전부(50)는 상기 배터리팩(70) 내의 배터리를 충전하기 위해서 정전류 및 정전압을 제어하는 블록이며, 상기 폰 회로부(60)는 이동 통신 단말기에 필요한 기능을 제공하는 블록이며, 상기 배터리팩(70)은 상기 충전부(50)에 의해 충전된 배터리의 전원을 상기 폰 회로부(60)에 공급하는 블록이다.
상기 과전류 보호 회로부(80)는 과방전 전류로부터 상기 폰 회로부(60)를 보호함과 동시에 과충전 전류로부터 상기 배터리팩(70)을 보호하기 위한 블록인데, 상기 충전부(50)와 상기 배터리팩(70) 사이의 전류를 검출하여 전압으로 변환시켜 상기 가변 저항(91, 92)에 의해 설정된 기준 전압과 각각 비교하며, 해당 변환된 전압이 해당 기준 전압보다 큰 경우에 해당 전류가 과도하게 흐름을 인식하여 차단한다. 즉, 상기 과전류 보호 회로부(80)는 상기 충전부(50)로부터 인가되는 충전 전류를 전압으로 변환시킨 후에, 해당 변환된 전압과 상기 제2가변 저항(92)에 의해 설정된 제2기준 전압을 서로 비교하며, 해당 변환된 전압이 해당 제2기준 전압보다 큰 경우에 상기 충전부(50)로부터 과충전 전류가 인가됨을 인식하여 해당 과 충전 전류를 차단시켜 준다. 또한, 상기 과전류 보호 회로부(80)는 상기 배터리팩(70)으로부터 인가되는 방전 전류를 전압으로 변환시킨 후에, 해당 변환된 전압과 상기 제1가변 저항(91)에 의해 설정된 제1기준 전압을 서로 비교하며, 해당 변환된 전압이 해당 제1기준 전압보다 큰 경우에 상기 배터리팩(70)으로부터 과방전 전류가 인가됨을 인식하여 해당 과방전 전류를 차단시켜 준다. 여기서, 해당 제1 및 제2기준 전압은 상기 배터리팩(70)으로부터 인가되는 방전 전류 및 상기 충전부(50)로부터 인가되는 충전 전류에 대한 각각의 차단 전류 설정치를 나타낸다.
상기 가변 저항(91, 92)은 기준 전압 설정 부분으로서, 사용자에 의해서 그의 저항 값이 자유롭게 설정되어지는데, 사용자에 의해 설정되어지는 저항 값에 의해서 기준 전압을 설정하여 상기 과전류 보호 회로부(80)에 인가한다.
더욱이, 상기 과전류 보호 회로부(80)는 도 3에 도시된 바와 같이, 센싱 저항(81)과, 에러 증폭기(82-1, 82-2)와, 밴드갭 레퍼런스 회로(83)와, 전압 종동부(84)와, 저항(85-1, 85-2)과, 비교기(86-1, 86-2)와, FET 드라이버(87-1, 87-2)와, 양방향 P채널 FET(88)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 해당 밴드갭 레퍼런스 회로(83)와, 전압 종동부(84)와, 저항(85-1, 85-2)은 상기 가변 저항(91, 92)과 함께 상기 기준 전압 설정 부분으로서의 역할을 수행한다.
상기 센싱 저항(81)은 과전류 센싱 부분으로서, 0.1(Ohm) 정도의 매우 낮은 저항 값을 가지는 고전력 저항을 사용하며, 상기 충전부(50)로부터 인가되는 충전 전류와 상기 배터리팩(70)으로부터 인가되는 방전 전류를 검출하여 전압을 변환시켜 주는데, 과충전 전류 및 과방전 전류를 감지하고 해당 감지한 과충전 전류 및 과방전 전류의 크기에 비례하는 전압(즉, 과충전 전압 및 과방전 전압)을 각각 상기 에러 증폭기(82-1, 82-2)에 인가한다. 이때, 상기 하나의 센싱 저항(81)의 양단에 걸리는 전압(즉, 과충전 전압 및 과방전 전압)을 각각 상기 에러 증폭기(82-1, 82-2)에 인가할 때에 그 위상을 서로 반대로 되게 하는데, 즉 해당 과충전 전압의 경우에 상기 충전부(50)와 센싱 저항(81) 사이의 단자를 '+'단자로 하고 상기 센싱 저항(81)과 상기 양방향 P채널 FET(88) 사이의 단자를 '-'단자로 하여 상기 제2에러 증폭기(82-2)로 인가되며, 해당 과방전 전압의 경우에 상기 충전부(50)와 센싱 저항(81) 사이의 단자를 '-'단자로 하고 상기 센싱 저항(81)과 상기 양방향 P채널 FET(88) 사이의 단자를 '+'단자로 하여 상기 제1에러 증폭기(82-1)로 인가된다.
상기 에러 증폭기(82-1, 82-2)는 에러 전압 생성 부분으로서, 상기 센싱 저항(81)으로부터 인가되는 충전 전압 및 방전 전압을 목표로 하는 범위의 전압으로 각각 증폭시켜 상기 비교기(86-1, 86-2)에 각각 인가한다. 즉, 상기 제1에러 증폭기(82-1)는 상기 센싱 저항(81)에 의해 검출한 과방전 전압을 증폭하여 제1에러 전압(E1)으로 생성시켜 상기 제1비교기(86-1)에 인가하며, 상기 제2에러 증폭기(82-2)는 상기 센싱 저항(81)에 의해 검출한 과충전 전압을 증폭하여 제2에러 전압(E2)으로 생성시켜 상기 제2비교기(86-2)에 인가한다. 이때, 상기 제1에러 증폭기(82-1)의 이득 값을 적절히 설정해 줌으로써 관리하고자 하는 방전 전류의 범위를 설정해 주며, 상기 제2에러 증폭기(82-2)의 이득 값을 적절히 설정해 줌으로써 관리하고자 하는 충전 전류의 범위를 설정해 준다.
상기 밴드갭 레퍼런스 회로(83)는 상기 배터리팩(70)으로부터 인가되는 전원(즉, 배터리 전압)을 정전압(예를 들어, 2.5(V))으로 변환시켜 상기 전압 종동부(84)로 인가한다.
상기 전압 종동부(84)는 연산증폭기로 구현한 임피던스 매칭을 수행하면서 입력 전압을 그대로 출력하는데, 상기 밴드갭 레퍼런스 회로(83)로부터 인가되는 정전압을 버퍼링(Buffering)하여 상기 각 저항(85-1, 85-2)으로 각각 출력한다.
상기 저항(85-1, 85-2)은 상기 가변 저항(91, 92)과 함께 전압 분배 부분(Voltage Divider)으로서의 역할을 수행하는데, 즉 상기 충전부(50)로부터 인가되는 충전 전류 및 상기 배터리팩(70)으로부터 인가되는 방전 전류에 대해서 각각 원하는 임의의 차단 전류 설정치인 기준 전압(Vref1, Vref2)을 설정한다.
상기 비교기(86-1, 86-2)는 비교 제어 부분으로서, 상기 각 에러 증폭기(82-1, 82-2)에 의해 변환한 에러 전압(E1, E2)과 상기 각 가변 저항(91, 92)에 의해 설정된 기준 전압(Vref1, Vref2)을 각각 비교하여 과전류를 차단하기 위한 상기 FET 드라이버(87-1, 87-2)의 온/오프 동작을 제어한다. 즉, 상기 제1비교기(86-1)는 상기 제1에러 증폭기(82-1)로부터 인가되는 제1에러 전압(E1)과 상기 제1가변 저항(91)에 의해 설정된 제1기준 전압(Vref1)을 비교하며, 해당 제1에러 전압이 해당 제1기준 전압보다 큰 경우에 상기 제1FET 드라이버(87-1)를 구동시켜 준다. 또한, 상기 제2비교기(86-2)는 상기 제2에러 증폭기(82-2)로부터 인가되는 제2에러 전압(E2)과 상기 제2가변 저항(92)에 의해 설정된 제2기준 전압(Vref2)을 비교하며, 해당 제2에러 전압이 해당 제2기준 전압보다 큰 경우에 상기 제2FET 드라이버 (87-2)를 구동시켜 준다.
상기 FET 드라이버(87-1, 87-2)는 과전류 차단 드라이버 부분으로서, 상기 비교기(86-1, 86-2)의 구동 제어에 따라 상기 양방향 P채널 FET(88) 내 각각의 FET(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)에 대한 온/오프 제어 동작을 각각 수행한다. 즉, 상기 제1FET 드라이버(87-1)는 상기 제1비교기(86-1)의 구동 제어에 따라 상기 양방향 P채널 FET(88)를 오프시켜 주며, 상기 제2FET 드라이버(87-2)는 상기 제2비교기(86-2)의 구동 제어에 따라 상기 양방향 P채널 FET(88)를 오프시켜 준다.
상기 양방향 P채널 FET(88)는 과전류 차단 부분으로서, 매우 낮은 저항 값을 가지는 전력용 FET를 사용하되, 드레인 단자를 서로 연결한 공통 드레인(Common Drain) P채널 FET를 사용하며, 상기 FET 드라이버(87-1, 87-2)의 제어 동작에 의해서 각각의 FET를 온/오프시켜 과충전 전류 및 과방전 전류를 차단하는데, 상기 제1FET 드라이버(87-1)의 제어 동작에 의해서 오프되어 상기 배터리팩(70)으로부터 인가되는 과방전 전류를 차단시켜 주며, 상기 제2FET 드라이버(87-2)의 제어 동작에 의해서 오프되어 상기 충전부(50)로부터 인가되는 과충전 전류를 차단시켜 준다. 이때, 해당 저항 값은 상기 양방향 P채널 FET(88)가 스위치 온되었을 경우에 드레인 단자와 소스 단자간의 저항 값을 말한다.
본 발명의 실시 예에 따른 충전기 내장형 전원 시스템의 동작을 설명하면 다음과 같다.
사용자가 차단 전류 설정치인 기준 전압을 설정하기 위해서 가변 저항(91, 92)의 값을 변경시켜 주게 되면, 해당 가변 저항(91, 92)은 사용자에 의해 설정되어지는 저항 값에 의해서 기준 전압을 설정하여 과전류 보호 회로부(80)에 인가하게 된다.
그리고, 상기 과전류 보호 회로부(80)는 과방전 전류로부터 폰 회로부(60)를 보호함과 동시에 과충전 전류로부터 배터리팩(70)을 보호하기 위해서, 충전부(50)와 배터리팩(70) 사이의 전류를 검출하여 전압으로 변환시켜 상기 가변 저항(91, 92)에 의해 설정된 기준 전압과 비교하며, 해당 변환된 전압이 해당 기준 전압보다 큰 경우에 해당 전류가 과도하게 흐름을 인식하여 차단하게 된다.
첫 번째로, 과충전 전류 차단 기능에 대한 동작을 다음과 같이 살펴보는데, 이때 충전 전류는 상기 충전부(50)로부터 출력되어지며, 상기 과전류 보호 회로부(80)를 통해 상기 배터리팩(70)으로 흐르게 된다. 여기서, 상기 과전류 보호 회로부(80) 내의 충전 전류는 과전류 센싱 부분인 센싱 저항(81)을 거쳐서, 과전류 차단 부분인 양방향 P채널 FET(88)를 거쳐 상기 배터리팩(70)으로 흐르게 된다.
우선, 사용자는 상기 충전부(50)로부터 인가되는 충전 전류에 대한 차단 전류 설정치인 제2기준 전압을 설정하기 위해서 제2가변 저항(92)의 값을 변경시켜 주게 되면, 해당 제2가변 저항(92)은 사용자에 의해 설정되어지는 저항 값에 의해서 제2기준 전압을 설정하여 상기 과전류 보호 회로부(80)에 인가하게 된다.
그리고, 상기 과전류 보호 회로부(80)는 상기 충전부(50)로부터 인가되는 충전 전류를 전압으로 변환시킨 후에, 해당 변환된 전압과 상기 제2가변 저항(92)에 의해 설정된 제2기준 전압을 서로 비교하며, 해당 변환된 전압이 해당 제2기준 전압보다 큰 경우에 상기 충전부(50)로부터 과충전 전류가 인가됨을 인식하여 해당 과충전 전류를 차단시켜 주게 된다.
도 3을 참고하여 보다 상세히 설명하면, 상기 충전부(50)로부터 출력되는 충전 전류는 상기 센싱 저항(81)의 양단에 그 충전 전류의 크기에 비례하는 전압을 만들게 된다. 즉, 상기 센싱 저항(81)은 상기 충전부(50)로부터 출력되는 충전 전류를 검출하여 전압(즉, 충전 전압)으로 변환시켜 에러 전압 생성 부분인 제2에러 증폭기(82-2)로 인가해 주게 된다.
이 때, 상기 충전 전압은 상기 제2에러 증폭기(82-2)에 입력되어 적합한 레벨로 증폭되어 제2비교기(86-2)로 인가된다. 즉, 상기 제2에러 증폭기(82-2)는 상기 센싱 저항(81)에 의해 검출한 과충전 전압을 목표로 하는 전압 범위로 증폭하여 제2에러 전압(E2)으로 생성시켜 상기 제2비교기(86-2)에 인가하게 된다.
그리고, 사용자에 의해서 상기 제2에러 증폭기(82-2)의 이득 값을 적절히 설정하여 관리하고자 하는 충전 전류의 범위를 설정해 줄 수 있다. 즉, 해당 관리할 수 있는 충전 전류의 범위는 상기 제2에러 증폭기(82-2)의 이득 설정에 의해서 조절되어진다.
한편, 밴드갭 레퍼런스 회로(83)에서는 상기 배터리팩(70)으로부터 전원(즉, 배터리 전압)을 인가받아 정전압(예를 들어, 2.5(V))을 만들어 전압 종동부(84)로 인가해 주게 된다.
이에, 상기 전압 종동부(84)는 상기 밴드갭 레퍼런스 회로(83)로부터 인가되 는 정전압을 버퍼링하여 하나의 전압 분배 부분으로 출력해 주게 되는데, 이때 해당 전압 분배 부분은 제2저항(85-2)과 상기 제2가변 저항(92)으로 구성되어 있다.
이에 따라, 상기 전압 분배 부분에 의해서 상기 충전부(50)로부터 인가되는 충전 전류에 대해서 원하는 임의의 차단 전류 설정치인 제2기준 전압(Vref2)을 설정해 주게 된다. 즉, 상술한 바와 같이, 상기 제2가변 저항(92)의 값을 설정해 줌으로써, 상기 전압 종동부(84)에 의해 상기 제2저항(85-2)에 형성된 전압을 상기 충전부(50)로부터 인가되는 충전 전류에 대한 차단 전류 설정치인 제2기준 전압(Vref2)으로 만들어 주게 된다.
그러면, 상기 제2비교기(86-2)는 상기 제2에러 증폭기(82-2)로부터 인가되는 제2에러 전압(E2)과 상기 전압 분배 부분(즉, 상기 제2저항(85-2)과 상기 제2가변 저항(92))에 의해 설정된 제2기준 전압(Vref2)을 비교하게 되는데, 즉 충전 전류 센싱 전압(E2)과 과충전 전류 차단 설정치(Vfer2)를 비교한 후에 그 결과에 따라 과충전 전류를 차단하기 위한 제2FET 드라이버(87-2)의 온/오프 동작을 제어하게 된다.
이 때, 상기 충전 전류 센싱 전압(E2)이 상기 과충전 전류 차단 설정치(Vref2)보다 작은 경우에, 상기 제2FET 드라이버(87-2)는 상기 제2비교기(86-2)의 구동 제어에 따라 '하이'레벨의 제어 신호를 상기 양방향 P채널 FET(88)에 인가하여 상기 양방향 P채널 FET(88)를 온시켜 주게 된다.
이에, 상기 양방향 P채널 FET(88)는 드레인 단자를 서로 연결한 공통 드레인 P채널 FET 중의 하나로서, 상기 제2FET 드라이버(87-2)로부터 인가되는 '하이'레벨 의 제어 신호에 의해 해당 FET를 스위치 온시켜 상기 충전부(50)로부터 인가되는 충전 전류를 상기 배터리팩(70)으로 스위칭하여 배터리를 충전하도록 한다.
반면에, 상기 충전 전류 센싱 전압(E2)이 상기 과충전 전류 차단 설정치(Vfer2)보다 큰 경우에, 상기 제2FET 드라이버(87-2)는 상기 제2비교기(86-2)의 구동 제어에 따라 '로우'레벨의 제어 신호를 상기 양방향 P채널 FET(88)에 인가하여 상기 양방향 P채널 FET(88)를 오프시켜 주게 된다.
이에, 상기 양방향 P채널 FET(88)는 상기 제2FET 드라이버(87-2)로부터 인가되는 '로우'레벨의 제어 신호에 의해 상기 FET를 스위치 온시켜 상기 충전부(50)로부터 인가되는 과충전 전류를 차단시켜 상기 배터리팩(70)을 보호하게 된다.
두 번째로, 과방전 전류 차단 기능에 대한 동작을 다음과 같이 살펴보는데, 이때 방전 전류는 상기 배터리팩(70)으로부터 출력되어지며, 상기 과전류 보호 회로부(80)를 통해 상기 폰 회로부(60)로 흐르게 된다. 여기서, 상기 과전류 보호 회로부(80) 내의 방전 전류는 상기 양방향 P채널 FET(88)를 거쳐서, 상기 센싱 저항(81)을 거쳐 상기 폰 회로부(60)로 흐르게 된다.
우선, 사용자는 상기 배터리팩(70)으로부터 인가되는 방전 전류에 대한 차단 전류 설정치인 제1기준 전압을 설정하기 위해서 제1가변 저항(91)의 값을 변경시켜 주게 되면, 해당 제1가변 저항(91)은 사용자에 의해 설정되어지는 저항 값에 의해서 제2기준 전압을 설정하여 상기 과전류 보호 회로부(80)에 인가하게 된다.
그리고, 상기 과전류 보호 회로부(80)는 상기 배터리팩(70)으로부터 인가되는 방전 전류를 전압으로 변환시킨 후에, 해당 변환된 전압과 상기 제1가변 저항 (91)에 의해 설정된 제1기준 전압을 서로 비교하며, 해당 변환된 전압이 해당 제1기준 전압보다 큰 경우에 상기 배터리팩(70)으로부터 과방전 전류가 인가됨을 인식하여 해당 과방전 전류를 차단시켜 주게 된다.
도 3을 참고하여 보다 상세히 설명하면, 상기 배터리팩(70)으로부터 출력되는 방전 전류는 상기 센싱 저항(81)의 양단에 그 방전 전류의 크기에 비례하는 전압을 만들게 된다. 즉, 상기 센싱 저항(81)은 상기 배터리팩(70)으로부터 출력되는 방전 전류를 검출하여 전압(즉, 방전 전압)으로 변환시켜 에러 전압 생성 부분인 제1에러 증폭기(82-1)로 인가해 주게 된다.
이 때, 상기 방전 전압은 상기 제1에러 증폭기(82-1)에 입력되어 적합한 레벨로 증폭되어 제1비교기(86-1)로 인가된다. 즉, 상기 제1에러 증폭기(82-1)는 상기 센싱 저항(81)에 의해 검출한 과방전 전압을 목표로 하는 전압 범위로 증폭하여 제1에러 전압(E1)으로 생성시켜 상기 제1비교기(86-1)에 인가하게 된다.
그리고, 사용자에 의해서 상기 제1에러 증폭기(82-1)의 이득 값을 적절히 설정하여 관리하고자 하는 방전 전류의 범위를 설정해 줄 수 있다. 즉, 해당 관리할 수 있는 방전 전류의 범위는 상기 제1에러 증폭기(82-1)의 이득 설정에 의해서 조절되어진다.
한편, 상기 밴드갭 레퍼런스 회로(83)에서는 상기 배터리팩(70)으로부터 전원(즉, 배터리 전압)을 인가받아 정전압(예를 들어, 2.5(V))을 만들어 상기 전압 종동부(84)로 인가해 주게 된다.
이에, 상기 전압 종동부(84)는 상기 밴드갭 레퍼런스 회로(83)로부터 인가되 는 정전압을 버퍼링하여 다른 하나의 전압 분배 부분으로 출력해 주게 되는데, 이때 해당 전압 분배 부분은 제1저항(85-1)과 상기 제1가변 저항(91)으로 구성되어 있다.
이에 따라, 상기 전압 분배 부분에 의해서 상기 배터리팩(70)으로부터 인가되는 방전 전류에 대해서 원하는 임의의 차단 전류 설정치인 제1기준 전압(Vref1)을 설정해 주게 된다. 즉, 상술한 바와 같이, 상기 제1가변 저항(91)의 값을 설정해 줌으로써, 상기 전압 종동부(84)에 의해 상기 제1저항(85-1)에 형성된 전압을 상기 배터리팩(70)으로부터 인가되는 방전 전류에 대한 차단 전류 설정치인 제1기준 전압(Vref1)으로 만들어 주게 된다.
그러면, 상기 제1비교기(86-1)는 상기 제1에러 증폭기(82-1)로부터 인가되는 제1에러 전압(E1)과 상기 전압 분배 부분(즉, 상기 제1저항(85-1)과 상기 제1가변 저항(91))에 의해 설정된 제1기준 전압(Vref1)을 비교하게 되는데, 즉 방전 전류 센싱 전압(E1)과 과방전 전류 차단 설정치(Vfer1)를 비교한 후에 그 결과에 따라 과방전 전류를 차단하기 위한 제1FET 드라이버(87-1)의 온/오프 동작을 제어하게 된다.
이 때, 상기 방전 전류 센싱 전압(E1)이 상기 과방전 전류 차단 설정치(Vfer1)보다 작은 경우에, 상기 제1FET 드라이버(87-1)는 상기 제1비교기(86-1)의 구동 제어에 따라 '하이'레벨의 제어 신호를 상기 양방향 P채널 FET(88)에 인가하여 상기 양방향 P채널 FET(88)를 온시켜 주게 된다.
이에, 상기 양방향 P채널 FET(88)는 드레인 단자를 서로 연결한 공통 드레인 P채널 FET 중의 다른 하나로서, 상기 제1FET 드라이버(87-1)로부터 인가되는 '하이'레벨의 제어 신호에 의해 해당 FET를 스위치 온시켜 상기 배터리팩(70)으로부터 인가되는 방전 전류를 상기 폰 회로부(60)로 스위칭하게 된다.
반면에, 상기 방전 전류 센싱 전압(E1)이 상기 과방전 전류 차단 설정치(Vfer1)보다 큰 경우에, 상기 제1FET 드라이버(87-1)는 상기 제1비교기(86-1)의 구동 제어에 따라 '로우'레벨의 제어 신호를 상기 양방향 P채널 FET(88)에 인가하여 상기 양방향 P채널 FET(88)를 오프시켜 주게 된다.
이에, 상기 양방향 P채널 FET(88)는 상기 제1FET 드라이버(87-1)로부터 인가되는 '로우'레벨의 제어 신호에 의해 상기 FET를 스위치 온시켜 상기 배터리팩(70)으로부터 인가되는 과방전 전류를 차단시켜 상기 폰 회로부(60)를 보호하게 된다.
상술한 바와 같은 동작을 수행하는 본 발명의 실시 예에 따른 충전기 내장형 전원 시스템에 의해서, 과충전 전류 및 과방전 전류에 대해서 동일한 회로로서, 외부 저항(91, 92)에 의해 설정된 각 차단 전류 설정치에서 이동 통신 단말기의 회로(60)와 배터리 팩(70)을 보호할 수 있으며, 또한 과방전 전류 보호 기능을 수행하기 위해서 배터리팩(70)에 2 개의 N채널 FET를 사용하지 않아도 되므로 해당 2 개의 N채널 FET에 의한 배터리 전압의 드롭을 없앨 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 충전기 내장형 전원 시스템의 과방전 전류 보호 기능 수행은 종래 기술의 방법과는 다르게, 일정 시간 동안에 과방전 전류가 흐른 후에 그 결과로서 발생하는 배터리 전압의 드롭 검출하는 전압 검출 방식을 사용하지 않고, 과방전 전류가 흐르기 시작하는 초기의 순간에 이를 검출하여 방전 패스를 차단시켜 줌으로써, 배터리 용량의 감소를 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 충전기 내장형 전원 시스템은 앰프, 비교기, FET 스위치 등과 같은 반도체를 통하여 과전류 보호 기능을 구현함으로써, 칩 퓨즈 등과 같이 그 차단 설정 레벨에 큰 오차와 시간 지연을 가지지 않아 과전류 보호 회로로서의 안정성과 정확성을 높일 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의해 휴대용 기기에서 원칩 패키지 내에 충전 전류 및 방전 전류의 양방향에 대한 과전류 차단 기능을 구현함으로써, 휴대용 기기 내에서의 공간 활용성과 생산성을 향상시키며, 배터리 전압의 드롭이 발생하지 않아 회로의 안정적 동작 시간을 증가시키며, 비정품 배터리 사용 시나 정품 배터리 내의 과방전 전압 검출 회로 고장 시에도 회로를 보호할 수 있다. 또한, 본 발명에 의해 과방전 전류가 발생하는 즉시에 이를 차단하여 보다 안정성 높으며, 배터리의 용량 감소도 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명에 의해 차단 전류 설정치의 편차를 매우 적게 하여 응답 시간이 매우 빠르고 보다 안전하고 정확한 과충전 전류 보호 기능을 제공할 수 있으며, 외부에서 차단 전류의 설정치를 방전 전류 및 충전 전류 각각에 대해서 독립적으로 편리하게 설정 및 변경할 수 있어 다양한 용도의 회로에 유연하게 이용할 수 있으며, 또한 관리하고자 하는 다양한 과전류 보호 범위를 설정할 수 있다.

Claims (12)

  1. 시스템에 필요한 기능을 제공하기 위한 시스템 회로부와, 배터리팩 내의 배터리를 충전하기 위한 충전부와, 해당 충전부에 의해 충전된 배터리의 전원을 해당 시스템회로부에 공급하기 위한 배터리팩을 구비한 충전기 내장형 전원 시스템에 있어서,
    상기 충전부로부터의 충전 전류 및 상기 배터리팩으로부터의 방전 전류에 대한 각각의 차단 전류 설정치인 기준 전압을 각각 설정하는 기준 전압 설정부와;
    상기 충전부로부터의 충전 전류 및 상기 배터리팩으로부터의 방전 전류를 검출하여 전압으로 각각 변환시켜 상기 기준 전압 설정부에 의해 설정된 기준 전압과 비교한 후에, 그 결과로 과충전 전류 또는 과방전 전류인 경우에 차단시켜 주는 과전류 보호 회로부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 충전기 내장형 전원 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준 전압 설정부는 상기 배터리팩의 배터리 전압을 정전압으로 변환시켜 주는 밴드갭 레퍼런스 회로와;
    상기 밴드갭 레퍼런스 회로에서 변환시킨 정전압을 버퍼링시켜 출력하는 전압 종동부와;
    상기 전압 종동부로부터 출력되는 전압을 상기 기준 전압으로 설정하는 전압 분배부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 충전기 내장형 전원 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전압 분배부는 저항과 가변 저항으로 이루어지며, 해당 가변 저항의 값을 조절하여 상기 기준 전압을 설정하는 것을 특징으로 하는 충전기 내장형 전원 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 과전류 보호 회로부는 상기 배터리팩으로부터 출력되는 방전 전류 및 상기 충전부로부터 출력되는 충전 전류를 감지하며, 해당 방전 전류 및 충전 전류의 크기에 비례하는 방전 전압 및 충전 전압을 생성시켜 주는 과전류 센싱부과;
    상기 과충전 전류 또는 과방전 전류인 경우에 오프되어 상기 충전부로부터의 충전 전류를 차단하거나 상기 배터리팩으로부터의 방전 전류를 차단하는 과전류 차단부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 충전기 내장형 전원 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 과전류 센싱부는 고전력 저항으로, 상기 방전 전압과 충전 전압의 위상을 서로 반대가 되도록 생성하는 것을 특징으로 하는 충전기 내장형 전원 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 과전류 차단부는 드레인 단자를 서로 연결한 공통 드레인 P채널 FET를 사용하는 것을 특징으로 하는 충전기 내장형 전원 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 과전류 보호 회로부는 상기 과전류 센싱부에서 생성된 방전 전압과 상기 기준 전압 설정부에 의해 설정된 제1기준 전압을 서로 비교하며, 해당 방전 전압이 해당 제1기준 전압보다 큰 경우에 과방전 전류가 상기 배터리팩으로부터 출력되는 경우로 인식하여 해당 과방전 전류를 차단시켜 주는 것을 특징으로 하는 충전기 내장형 전원 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 과전류 보호 회로부는 상기 과전류 센싱부에 의해 검출한 방전 전압을 증폭하여 제1에러 전압으로 생성시켜 주는 제1에러 전압 생성부와;
    상기 과전류 차단부를 오프시켜 주는 제1과전류 차단 드라이버부와;
    상기 제1에러 전압 생성부에서 생성한 제1에러 전압과 상기 기준 전압 설정부에 의해 설정된 제1기준 전압을 서로 비교하며, 해당 제1에러 전압이 해당 제1기준 전압보다 큰 경우에 상기 제1과전류 차단 드라이버부를 구동시켜 주는 제1비교 제어부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 충전기 내장형 전원 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1에러 전압 생성부는 이득 값을 조절하여 관리하고자 하는 방전 전류의 범위를 설정하는 것을 특징으로 하는 충전기 내장형 전원 시스템.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 과전류 보호 회로부는 상기 과전류 센싱부에서 생성된 충전 전압과 상기 기준 전압 설정부에 의해 설정된 제2기준 전압을 서로 비교하며, 해당 충전 전압이 해당 제2기준 전압보다 큰 경우에 과충전 전류가 상기 충전부로부터 출력되는 경우로 인식하여 해당 과충전 전류를 차단시켜 주는 것을 특징으로 하는 충전기 내장형 전원 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 과전류 보호 회로부는 상기 과전류 센싱부에 의해 검출한 충전 전압을 증폭하여 제2에러 전압으로 생성시켜 주는 제2에러 전압 생성부와;
    상기 과전류 차단부를 오프시켜 주는 제2과전류 차단 드라이버부와;
    상기 제2에러 전압 생성부에서 생성한 제2에러 전압과 상기 기준 전압 설정부에 의해 설정된 제2기준 전압을 서로 비교하며, 해당 제2에러 전압이 해당 제2기준 전압보다 큰 경우에 상기 제2과전류 차단 드라이버부를 구동시켜 주는 제2비교 제어부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 충전기 내장형 전원 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2에러 전압 생성부는 이득 값을 조절하여 관리하고자 하는 충전 전류의 범위를 설정하는 것을 특징으로 하는 충전기 내장형 전원 시스템.
KR1020050068474A 2005-07-27 2005-07-27 충전기 내장형 전원 시스템 KR20070013836A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050068474A KR20070013836A (ko) 2005-07-27 2005-07-27 충전기 내장형 전원 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050068474A KR20070013836A (ko) 2005-07-27 2005-07-27 충전기 내장형 전원 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20070013836A true KR20070013836A (ko) 2007-01-31

Family

ID=38013484

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050068474A KR20070013836A (ko) 2005-07-27 2005-07-27 충전기 내장형 전원 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20070013836A (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100944802B1 (ko) * 2009-08-31 2010-02-26 김삼현 교류 충전 제어회로
KR100944800B1 (ko) * 2009-08-28 2010-02-26 신명숙 직류 충전 제어회로
KR20170006963A (ko) * 2015-07-10 2017-01-18 주식회사 엘지화학 배터리 보호 회로 장치
KR20200092125A (ko) * 2019-01-24 2020-08-03 주식회사 엘지화학 배터리 보호회로 및 이를 이용한 과전류 차단 방법

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100944800B1 (ko) * 2009-08-28 2010-02-26 신명숙 직류 충전 제어회로
KR100944802B1 (ko) * 2009-08-31 2010-02-26 김삼현 교류 충전 제어회로
KR20170006963A (ko) * 2015-07-10 2017-01-18 주식회사 엘지화학 배터리 보호 회로 장치
KR20200092125A (ko) * 2019-01-24 2020-08-03 주식회사 엘지화학 배터리 보호회로 및 이를 이용한 과전류 차단 방법
CN112020809A (zh) * 2019-01-24 2020-12-01 株式会社Lg化学 电池保护电路和使用该电池保护电路的过电流阻断方法
US20210218259A1 (en) * 2019-01-24 2021-07-15 Lg Chem, Ltd. Battery protection circuit and over-current blocking method using same
US11936219B2 (en) 2019-01-24 2024-03-19 Lg Energy Solution, Ltd. Battery protection circuit and over-current blocking method using same
CN112020809B (zh) * 2019-01-24 2024-03-19 株式会社Lg新能源 电池保护电路和使用该电池保护电路的过电流阻断方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102546431B1 (ko) 이차전지 보호 회로, 이차전지 보호 집적 회로 및 전지 팩
KR101435316B1 (ko) 2차 전지 감시 장치 및 전지 팩
CN106169782B (zh) 电池保护集成电路、电池保护装置以及电池组
US10790679B2 (en) Battery protection circuit and device, battery pack, and battery protection method
KR101440888B1 (ko) 배터리 보호 회로
JP4186052B2 (ja) 充電制御機能付き電池パック
US7079003B2 (en) Secondary battery with protective circuit
JP5439800B2 (ja) 二次電池保護用集積回路装置及びこれを用いた二次電池保護モジュール並びに電池パック
US6075344A (en) Secondary-battery protection control
KR100991634B1 (ko) 과전압 보호 배터리 충전기 및 그에 연관된 방법
JP7039589B6 (ja) 電池の保護回路とこの保護回路を備える電源装置
EP1533881A2 (en) Battery Protection Circuit
US10090690B2 (en) Secondary battery protection circuit
JP2002272002A (ja) 再充電可能バッテリ用の充電／放電保護回路
US20120280661A1 (en) Battery protection circuit and method of controlling the same
JP2001327088A (ja) 二次電池制御回路、該二次電池制御回路を内蔵したバッテリーパック、および該バッテリーパックを用いた携帯機器
KR20070013836A (ko) 충전기 내장형 전원 시스템
US20160094059A1 (en) Charging/discharging control device and battery device
US6252379B1 (en) Variable on demand energy source
KR100781794B1 (ko) 배터리 보호 회로
JP2011239652A (ja) 電池保護装置及び電池保護用集積回路
WO1998031087A1 (en) Integrated circuit device for monitoring power supply
WO2004070908A1 (ja) バイパス抵抗付き二次電池と二次電池の保護方法
JP2002093466A (ja) 充電制御回路
KR101182868B1 (ko) 전지 팩

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application