KR20080005174U - 2차 전지 전압 감지 및 전류제한기능을 갖는 휴대용컴퓨터용 보조 배터리 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 노트북이나 일반 UMPC(Ultra-Mobile PC)등의 보조 전원장치에 관련한 고안으로 외부의 별도의 2차 전지(충전지)로부터의 전원을 이용하여 배터리소모가 다 된 노트북 등의 직류 전원단자에 연결하여 노트북 쪽의 충전과 아울러 노트북의 긴급 재사용을 가능케 한 고안이다.

노트북, 긴급 전원, 배터리

Description

2차 전지 전압 감지 및 전류제한기능을 갖는 휴대용 컴퓨터용 보조 배터리 장치{Mobile Computer subsidiary power system combined with 2nd battery voltage sensing and current limiting}

도 1 본 고안의 보조 배터리 장치 구성도

도 2 본 고안의 과전류 검출 부의 동작 파형

도 3 본 고안의 실시 예

도 4 본 고안의 충전장치

본 고안은 노트북이나 일반 UMPC(Ultra-Mobile PC)등의 보조 전원장치에 관련한 고안으로 기존의 일반적인 보조 배터리 장치는 통상 노트북을 구매하면 별도의 내장형 배터리를 추가해서 공급하는 형태의 것이었으나 본 고안은 노트북의 외부에서 노트북의 전원 잭에 직접 연결하여 사용할 수 있도록 한 고안으로 이동시에 별도로 휴대할 수 있도록 하여 사용 노트북의 배터리가 다 소모되어도 본 고안의 보조 배터리로 간편하게 노트북의 사용을 가능케 한 고안이다.

상기한 바와 같이 휴대하고 다니면서 사용 노트북의 내부 배터리가 다 사용 되어지면 본 고안의 보조 배터리를 노트북의 전원 잭에 연결하여 사용할 수 있게 하기 위해 본 고안의 보조 배터리 장치의 출력단을 기존의 노트북의 직류 입력 잭과 동일한 형태로 하였으며 사용 노트북의 기종에 따라 전력소모가 상이함으로 과도한 전류가 흘러는 것을 방지하고 안정한 직류전류를 공급하기 위한 전류제한 부 와 본 고안의 2차 전지(배터리)의 직류 전압상태를 항상 체크 하여 충전이 필요한 경우 충전을 하도록 하였다. 또한, 다양한 배터리의 사용이 가능토록 본 배터리 셀 1개를 사용할 경우는 DC-DC Up Converter를 구성하여 통상의 노트북에 요구되는 전원 조건인 12V~19V의 직류 전압을 공급할 수 있게끔 하였다.

본 고안의 도 1은 본 고안의 보조 배터리 장치 구성도를 나타내는 것으로 배타리 셀 3개를 사용하는 방식으로 통상 충전용 배터리 셀 1개의 직류전압이 3.7V~4.2V임으로 3개를 직렬로 구성하여 12V내외의 직류 전압을 구현하였다. 일반적인 노트북은 통상 12V 이상의 직류전압에 의해 거의 작동이 가능하며 실제 노트북용 외 전원장치(어댑터)의 출력 전압은 12V~19V정도로 되어 있으며 19V정도의 높은 전압을 필요로 하는 이유는 노트북 내에 실장 된 배터리의 충전을 위함이다. 본 고안의 주목적은 노트북의 긴급 시의 사용임으로 인해 12V내외로 출력전압을 설정하였다. 상기한 3개의 직렬 구성된 2차 전지 배터리의 출력전압은 다음 단 과전류 시 차단을 위한 스위치 장치(SW2)를 거쳐 과전류 검출 부(48)을 거쳐 최종 출력 직류 포트(36)로 연결 구성된다. 과전류 검출 부(48)의 동작을 보면 도 2의 과전류 검출 부의 파형에서와 같이 3A이하의 전류영역(B영역)에서는 과전류 검출용 저항(Rsen)의 양단에 걸리는 전압이 0.7V이하 임으로 검출용 트랜지스터가 오프 되어 검출전압(Vcheck)이 0V이다 따라서 과전류 제어장치(40)가 동작하지 않는다. 따라서 과전류 시 차단을 위한 스위치 장치(SW2)가 계속 온 상태를 유지한다. 그리고 이때 과전류 LED가 별도의 표시전류를 출력하지 않아 오프 상태가 된다. 그리고 비정상 상태 즉 과전류 상태(A 영역)일 경우에는 과전류 검출용 저항(Rsen)의 양단에 걸리는 전압이 0.7V이상 임으로 검출용 트랜지스터가 온 되어 검출전압(Vcheck)이 "High"이다 따라서 과전류 제어장치(40)가 동작하여 과전류 시 차단을 위한 스위치 장치(SW2)를 오프시켜 노트북 쪽에 과전류가 흐르는 것을 방지한다. 그리고 이때 과전류 LED에 별도의 표시전류를 흘려 과전류 상태임을 표시하게 된다. 그리고 본 고안의 배터리(30)의 전압 상태를 계속 체크 하여 일정 전압 이하로 되면 충전을 해야한다는 표시를 하기 위해 배터리(30)의 출력 전압 단으로부터 A/D변환부(50)를 거쳐 표시용 제어장치(60)에 의해 충전 필요 여부를 충전 LED에 나타낸다.

도 2는 본 고안의 과전류 검출 부의 동작 파형을 나타내는 것으로 본 고안에서는 과전류의 기준을 3A로 기준 하였다. 즉 본 고안의 직류 출력용 포트(36)에 연결되어 사용되는 노트북의 공급전류를 3A이하로 규정 설계한 것이다. 따라서 3A이상의 전류가 노트북으로 흐르면 차단시켜 본 고안의 보조 배터리 장치가 동작하지 않도록 하였고 3A이하의 부하 전류가 흐르면 정상 동작하게 하였다. 상기한 바와 같이 부하전류를 3A로 규정하기 위해 과전류 검출용 저항(Rsen)의 시정 수는 0.23옴 내외로 규정하였다. 즉 V=IR의 옴 법칙 수식에 의해 0.7V = 3A * 0.23 옴의 관 예식이 성립하기 때문이다. 만약 부하전류의 조건을 바꾸려면 과전류 검출용 저항(Rsen)의 시정 수를 상기 관계식에 의해 적절히 변경하면 된다.

도 3은 본 고안의 실시 예이며 도 1의 2차 전지 배터리 셀 3개를 사용하지 않고 1개 혹은 2개를 사용할 경우에 적용한 방식으로 노트북에 필요한 직류전압은 적어도 12V이상이어야 함으로 이 조건을 만족시키기 위해 DC-DC-UP Converter(45)를 구성한 방식이다. 통상의 DC-DC-UP Converter(45)에는 작동 여부를 규정하는 인에이블 포트가 있음으로 과전류가 흐를 경우 과전류 제어장치(40)의 제어출력을 DC-DC-UP Converter(45)에 인에이블 포트에 직접 연결 구성하였다. 그리고 나머지 구성부 과전류 검출 부(48), A/D변환부(50), 충전 표시용 제어장치(60)는 도 1의 본 고안의 보조 배터리 장치의 동작 구성과 동일하다.

도 4 본 고안의 충전장치로 외부의 교류 상용전원을 입력으로 하여 브릿지 정류부(10)에서 전파정류한 직류전압은 SMPS 트랜스(TX1)의 1차 측 코일로 인가되며 이때 SMPS 제어장치(15)에서 임의의 주파수의 구형 파가 스위칭 장치(SW1)의 제어포트 인가되어 스위칭 장치(SW1)가 온, 오프를 반복하면 SMPS 트랜스(TX1)의 1차 측 코일에 스위칭 전류가 흘러 2차 측 코일 측으로 전력 에너지가 전달되며 이 2차 측 코일에 유기된 스위칭 전력을 다이오드(D2)와 콘덴서(C2)에 의해 직류전압으로 변환되며 이 직류전압을 다음 단 정전압/정전류 제어장치(20)를 거쳐 최종 충전용 포트(25)로 충전 전압이 전달 되게 된다.

상기한 바와 같이 본 고안은 노트북의 외부에서 노트북의 전원 잭에 직접 연 결하여 사용할 수 있도록 한 고안으로 이동시에 별도로 휴대할 수 있도록 하여 사용 노트북의 배터리가 다 소모되어도 노트북의 직류 입력 잭 쪽으로 본 고안의 보조 배터리를 연결구성하여 노트북의 사용을 가능케 한 고안이다.

Claims (2)

1. 휴대용 컴퓨터장치의 내부 배터리 방전시 컴퓨터 장치의 직류 포트에 직결하여 외부 전원공급에 의해 보조 배터리 장치에 있어

   외부 전원구성을 위한 2차 전지 형태의 1개 이상의 배터리 셀과 상기 배터리 셀의 출력단에 연결 구성된 전류 제한용 스위치장치와 컴퓨터장치로의 과전류를 검출하기 위한 과전류 검출 부와 제어장치 그리고 상기한 2차 전지의 충전 여부를 표시하기 위한 충전표시부를 주요 구성으로 하는 2차 전지 전압 감지 및 전류제한기능을 갖는 휴대용 컴퓨터용 보조 배터리 장치
2. 청구항 1항에 있어 전류 제한용 스위치장치를 대체하여 DC-DC UP Converter를 구성한 것을 특징으로 하는 2차 전지 전압 감지 및 전류제한기능을 갖는 휴대용 컴퓨터용 보조 배터리 장치

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