KR20070032844A

KR20070032844A - 외부 배터리 기능과 메모리장치 기능을 겸비한 유에스비방식 충전 및 데이터 링크 시스템

Info

Publication number: KR20070032844A
Application number: KR1020050087193A
Authority: KR
Inventors: 백동철
Original assignee: (주)휴먼정보통신
Priority date: 2005-09-20
Filing date: 2005-09-20
Publication date: 2007-03-23
Also published as: KR100734128B1

Abstract

본 발명은 최근 사용자가 급증하고 있는 모바일 폰이나 PDA등의 휴대용 통신기기에 컴퓨터의 USB(Universal Serial BUS)잭의 전원을 이용한 모바일 기기의 충전기능과 USB잭을 통한 컴퓨터와 모바일 기기간의 데이터 교환 즉 데이터 링크 기능 그리고 USB(Universal Serial BUS)잭 방식의 외부 메모리기능을 포함하고 있으며 모바일 휴대 통신기기의 2차 전지의 급작스런 방전으로 긴급한 상황에 전화를 이용할 수 없을 때를 대비한 긴급 배터리 가진다. 본 시스템은 이러한 통합기능을 가진 기기를 모바일 휴대 통신기기와 같이 휴대하여 다닐 수 있도록 소형화 함으로서 위치나 장소에 구애받지않고 휴대형 통신기기의 효과적 사용이 가능하며 더불어 외부 임시 저장장치 기능이 부가됨으로 인해 컴퓨터의 데이터의 효율적 저장, 관리 등이 가능한 발명이다.

모바일, 통신 휴대기기, 임시 배터리, USB 충전, 액세서리

Description

외부 배터리 기능과 메모리장치 기능을 겸비한 유에스비 방식 충전 및 데이터 링크 시스템{USB Charging and Data Link system combined with external battery and external memory device}

도 1 본 발명의 전체 블록다이어그램

도 2 본 발명의 상세 시스템 구성도

도 3 본 발명의 실시 예

본 발명은 휴대용 통신기기용의 긴급 배터리 기능과 더불어 컴퓨터의 표준 인터페이스인 유니버셜시리얼버스(USB)의 전원을 이용한 휴대용 통신기기의 충전기능을 복합화하고 더불어 컴퓨터의 USB잭 통신라인과 모바일 기기의 USB통신라인이 상호 연결되어 데이터링크 역할까지 가능한 발명으로 추가로 최근 플로피디스크(FDD) 매체가 사라지면서 급격히 사용이 증대되고 있는 USB방식 외부저장장치기능까지 겸비한 휴대용 복합 액서서리 시스템으로 이와 관련한 종래 기술로는 USB전원 잭을 이용하는 방식의 간이형 휴대기기용 충전기가 있었으나 이는 반드시 컴퓨터가 있어야 했고 또한 집이나 사무실을 나온 외출 시에는 갑작스런 통화 량의 증가나 휴대용 통신기기의 사용량의 증대로 인한 배터리 방전시 충전을 하려면 편의점이나 기타 휴대기기 충전소를 찾아야 했다. 이렇게 외부에서 충전을 할 경우에는 적어도 20분 이상 소요되는 등 급한 통화가 필요할 시에는 대응할 수 없었다, 본 발명은 이러한 점에 착안 실내나 실외나 언제 어디서나 휴대용 통신기기의 충전이 가능하도록 컴퓨터의 USB전원을 이용한 충전기능과 데이터 링크기능 그리고 긴급 배터리 기능을 결합하여 어떠한 상황에서도 배터리의 방전에 대처할 수 있고 휴대형 소형 저장장치까지의 기능을 겸비한 복합 시스템 기술이다.

본 발명은 상기한 네 가지의 주요기능 즉 USB잭 전원을 이용한 충전과 긴급 배터리기능, 컴퓨터와 휴대 통신기기간의 데이터 링크, 외부 저장장치 기능을 복합적이고 유기적으로 결합하고 더불어 휴대하고 다닐 수 있도록 최소화하는데 중점을 두었다. 또한, 휴대용 통신기기의 배터리는 전기적 특성상 폭발이나 손상의 우려가 큰 만큼 본 발명에서는 USB전원을 이용한 충전시 전류제한 및 정전압방식의 충전 회로를 구비하였다. 또한, 컴퓨터의 USB는 USB 마스터 작용을 하며 휴대용 기기의 USB는 USB 슬레이브 기능을 수행함으로 이를 이용 USB잭이 연결되면 컴퓨터와 휴대용 기기간 USB 데이터 통신이 가능토록 회로 적으로 USB 데이터 통신라인인 D-와 D+를 상호 연결하였다. 휴대용 통신기기의 긴급 배터리용의 경우는 250mA~500mA급의 소형 2차 전지를 적용하여 30분에서 1시간 정도는 연속 통화가 가능토록 하였다. 그리고 USB잭을 이용한 충전시 충전 상황을 감지할 뿐만 아니라 더 이상의 충전이 필요 없을 경우는 표시장치를 부설하여 사용자가 인식할 수 있도록 하였다.

도 1은 본 발명의 전체 블록다이어그램을 나타내는 것으로 컴퓨터 본체의 USB포트와 연결구성을 하려는 USB잭(10)과 휴대폰의 USB(제 1 슬레이브)측과 USB 저장장치(제 2 슬레이브)와의 USB 통신라인의 스위칭을 위한 스위칭 장치(30)와 휴대폰 측 배터리(50)와 외부 배터리(70)를 동시에 충전할 수 있는 충전제어부(20) 그리고 외부저장장치부(60)을 주요 구성으로 한다. 그 구성에 의한 동작을 보면 우선 충전작용은 USB잭(10)이 컴퓨터 본체의 USB측과 연결되면 USB잭(10)에 전원 포트에 USB_B+(+5V) 직류전압이 걸리며 이 +5V 직류전압을 입력으로 하여 충전제어부(20)에서 충전에 필요한 전압(PB+)을 발생시켜 휴대폰 측의 배터리(50)가 외부 배터리(70)로 충전작용이 시작된다. 이때 충전전압은 리튬 이온 방식의 2차 전지임으로 통상 3.7V가 된다. 그리고 충전전류는 500mA~1A 범위 내에서 설계사양을 정한다. 여기서 저항(R1)은 상기한 두 배터리의 양극(+) 간을 직접 연결구성시 배터리의 상호 간의 충격이나 순간적인 쇼트에 의한 과전류현상을 방지하는 목적으로 저항값의 범위는 1 옴 이하의 낮은 저항을 적용한다. 이 보호저항(R1)을 지나치게 큰 값으로 적용할 경우는 외부 배터리(70)를 이용한 긴급통화시 휴대폰 측으로 충분한 전류가 공급되지않아 사용이 불가한 것을 방지하기 위한 것이다. 그리고 외부 메모리장치(60) 부는 USB측의 직류전압(USB_B+)을 입력으로 하여 레귤레이터(62)를 경유해 3.3V 직류전압으로 변환한 후 전원전압으로 사용된다. 그리고 본 발명의 장치를 휴대폰을 폰 커넥터(40)에 연결했을 경우는 데이터링크작용을 하고 휴대폰을 폰 커넥터(40)에서 제거했을 경우는 외부 저장장치로의 자동 전환을 위해 스위칭 장치 (30)를 부설하고 있다. 즉 휴대폰이 폰 커넥터(40)에 연결되었을 경우는 폰 커넥터(40)의 제 2 그라운드 핀(G2)이 "L"가 되므로 이 신호를 이용 스위칭장치(30)를 제어토록 하여 USB 데이터통신 라인(D-, D+)이 자동 절환 되도록 구성하였다.

도 2 본 발명의 상세 시스템 구성도를 나타내는 것으로 앞 서 도 1의 전체 블록다이어그램에서의 기본 동작구성은 동일하며 좀 상세한 구성 및 작동을 기술하면 먼저 충전제어부(20)의 구체 동작구성을 보면 휴대폰이 폰 커넥터(40)에 꼽혀 있든 꼽혀있지 않든 적어도 하나의 배터리는 연결되어 있음으로 본 발명의 USB잭(10)이 컴퓨터 측에 연결되게 되면 충전작용을 시작하게 된다. 단 이때 배터리의 충전이 완료된 상태일 경우는 더 이상 충전전류가 흐르지 않기 때문에 전류 검출부(23)에서 제어 포트가 나와 전단의 충전경로 제어용 스위치소자(22)를 오픈시켜 더이상 충전을 하지않도록 하여 과충전을 방지하고 있고 그리고 일반적인 2차 전지는 리튬 이온방식으로 전압규격이 3.7V로 표준화되어 있어 충전제어부의 전류전압제어부(21)는 3.7V 내외의 정전압출력을 가지게 된다. 따라서 상기한 바와 같이 충전제어부(20)는 정전압, 전류제한방식의 충전부가 구비되는 것이다. 충전이 완료되었을 경우는 충전이 완료되었음을 사용자에게 알려주기 위해 전류 검출기(23)에서 외부 LED(24)를 온, 오프할 수 있도록 LED구동 포트도 구비하였다. 그리고 본 발명의 주요지 중의 하나인 2개의 슬레이브(휴대폰측, 본 장치)를 자동절환 가능토록 하기 위해 본 발명에서는 휴대폰의 접속 여부를 기준으로 하고 있는데 그 구체적인 작동은 아래와 같다. 즉 휴대폰이 폰 커넥터(40)에 연결되어 있지 않으면 외부저장장치로 작동해야하므로 스위칭 장치(30)의 스위치가 아래쪽(D2-,D2+)으로 연결되도록 되어야하므로 이때는 폰 커넥터(40)의 제 2 그라운드 핀(G2)가 오픈상태가 된다. 따라서 스위칭장치(30)의 제어 포트(EN)가 직류전압(USB_B+)과 저항(R2)에 의해 "H"로 된다. 따라서 컴퓨터 측으로부터의 USB 데이터통신라인(D-, D+)이 메모리 콘터롤러(61)측의 USB라인(D2-,D2+) 쪽으로 경로가 형성되어 자동적으로 메모리장치로서의 작동을 하게 된다. 본 스위칭 장치(30)는 제어 포트(EN)가 "H"인 경우 아래쪽(1),(2)으로 스위칭 되고 반대로 제어 포트(EN)가 "L"인 경우 위쪽(3),(4)으로 스위칭 되도록 구성되어있다. 휴대폰이 폰 커넥터(40)에 연결되었을 경우는 휴대폰의 그라운드 측과 제 2 그라운드 핀(G2)가 연결되어 제어 포트(EN)가 "L"가 된다. 따라서 위쪽(3),(4)으로 스위칭 장치(30)가 스위칭 되어 컴퓨터 측으로부터의 USB 데이터통신라인(D-, D+)이 휴대폰 측의 USB라인(D1-,D1+) 쪽으로 경로가 형성되어 자동적으로 휴대폰과 USB방식의 데이터링크 작용을 하게 되는 것이다. 휴대폰 본체에 내장된 배터리(50)의 사용시간 과다로 인한 방전 상태 시의 동작을 보면 본 발명의 장치를 휴대폰의 크래들에 폰 커넥터(40)를 매게로 하여 접속하면 외부 배터리(70)로 부터 배터리 전류가 저항(R1)을 거쳐 폰 커넥터(40)의 휴대폰 배터리 전원용 포트(PB+)를 거쳐 휴대폰 배터리(50) 측으로 전류가 공급되어져 긴급 시의 임시 외부 배터리로서의 작용이 가능한 것이다. 물론 이러한 응급용 배터리에 의한 사용 시간은 외부 배터리(70)의 전류 용량에 의한다는 것을 알 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예로 상기한 도 1과 도 2에서의 기본 4가지 기능 즉 외부 긴급 배터리기능, 컴퓨터와 휴대폰 간의 데이터링크, 외부 저장장치, USB방식 충전장치기능은 그대로 구비하며 단 폰 커넥터가 기존의 하나이든 방식에서 추가로 병렬로 또 하나의 폰 커넥터(41)을 구성함으로써 휴대폰과 휴대폰 간의 임시 응급 배터리 기능도 할 수 있는 것을 주요 기능으로 하는 것으로 이 경우도 각 휴대폰의 배터리와 배터리 간의 직접연결로 인한 배터리의 손상이나 성능저하를 방지하기 위해 전류제한저항용 저항(R3)을 구성하였다. 본 구성에서도 USB 슬레이브의 자동 절환을 위해 폰 커넥터(40, 41)의 제 2 그라운드 포트를 이용해 메모리제어장치(60)의 리셋 상태와 정상상태를 제어하게끔 하였다. 여기서 리셋 상태란 메모리제어장치(60)의 USB 데이터 포트를 하이 임피던스로 만드는 결과를 만드는 것으로 앞서 도 1과 2의 경우의 스위칭 장치(30)의 기본적 동작구조는 동일하다고 볼 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명은 모바일 폰이나 PDA등의 휴대용 통신기기에 컴퓨터의 USB(Universal Serial BUS)잭의 전원을 이용한 모바일 기기의 충전기능과 USB잭을 통한 컴퓨터와 모바일 기기간의 데이터 교환 즉 데이터 링크 기능 그리고 USB(Universal Serial BUS)잭 방식의 외부 메모리기능을 동시에 구현하고 있으며 모바일 휴대 통신기기에 부착된 2차 전지의 급작스런 방전으로 긴급한 상황에 전화를 이용할 수 없을 때를 대비한 긴급 외부 부가 배터리 기능도 구비하였다. 본 시스템은 이러한 통합기능을 가진 기기를 모바일 휴대 통신기기와 같이 휴대하여 다닐 수 있도록 소형화 함으로서 위치나 장소에 구애받지않고 휴대형 통신기기의 효과적 사용이 가능하며 더불어 외부 임시 저장장치 기능이 부가됨으로 인해 컴퓨터의 데이터의 효율적 저장, 관리 등이 가능한 시스템이다.

Claims

컴퓨터의 표준인터페이스인 유니버셜시리얼버스(USB)잭을 이용한 휴대용 통신기기 충전장치에 있어 컴퓨터 USB잭의 직류전원으로부터 휴대용 통신기기에 충전작용을 하기 위한 정전압과 전류제한 특성과 전류 검출방식에 의한 충전 경로 차단기능을 가진 충전제어부와 상기한 충전 제어부는 충전 완료 표시를 하기 위한 표시장치 출력부를 구비하며 상기한 충전 제어부로부터의 최종 충전출력은 휴대용 통신기기의 폰 커넥터에 배터리 전원 단자 핀과 외부 긴급용 배터리의 전원 단자 핀에 접속되며, 컴퓨터의 USB잭을 통한 휴대통신기기와 데이터 통신(제 1 슬레이브)과 외부저장장치기능(제 2 슬레이브)과의 자동절환을 위한 상기한 폰 커넥터의 제어신호를 제어입력으로 하는 스위칭장치를 주요구성으로 하는 외부 배터리 기능과 메모리장치 기능을 겸비한 유에스비 방식 충전 및 데이터 링크 시스템.
청구항 1항에 있어 휴대통신기기용 폰 커넥터를 추가하여 제 1 폰 커넥터와 제 2 폰 커넥터와의 각 핀이 병렬로 동일 포트끼리 연결 구성되어 휴대통신기기간의 배터리 간 긴급 충전이 추가로 가능토록 한 것을 특징으로 하는 외부 배터리 기능과 메모리장치 기능을 겸비한 유에스비 방식 충전 및 데이터 링크 시스템.