KR20080025322A

KR20080025322A - 전원 시스템 및 출력 전압의 제어 방법

Info

Publication number: KR20080025322A
Application number: KR1020070093156A
Authority: KR
Inventors: 마사토시 고쿠분; 타카시 마츠모토
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2006-09-15
Filing date: 2007-09-13
Publication date: 2008-03-20
Also published as: US7679343B2; CN101145699B; TW200828004A; KR100963309B1; TWI338832B; JP4984777B2; JP2008072877A; CN101145699A; US20080068871A1

Abstract

본 발명은 외부 전원의 출력 전압의 제어가 가능하고, 돌입 전류를 억제할 수 있는 전원 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

AC 어댑터(21)는 제어 전류(Isc)에 따라 어댑터 전압(VAC)을 변경한다. 그리고, 제어 전류(Isc)가 공급되어 있지 않을 때, AC 어댑터(21)는 최저 전압인 어댑터 전압(VAC)을 출력한다. 이 때문에, 교류 전원(AC)에 접속한 AC 어댑터(21)를 전자기기(31)에 접속한 경우, 제어 전류(Isc)가 0(제로)이기 때문에, 최저 전압인 어댑터 전압(VAC)을 전자기기(31)에 공급한다.

Description

전원 시스템 및 출력 전압의 제어 방법{POWER SUPPLY SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING OUTPUT VOLTAGE}

본 발명은 전원 시스템 및 출력 전압의 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 노트북 컴퓨터 등의 휴대형 전자기기는 탑재된 배터리 또는 접속된 AC 어댑터 등의 외부 전원에 의해 동작한다. 그리고, 전자기기에 탑재된 배터리는 외부 전원이 접속되어 있을 때에 이 외부 전원으로부터 공급되는 충전 전류에 의해 충전된다. 외부 전원의 접속시나 배터리의 장착시에 배터리에 대하여 큰 돌입 전류가 유입되기 때문에, 이 돌입 전류를 억제하는 것이 요구되고 있다.

종래, 전자기기에는 구동 전원으로서 2차 전지가 탑재되어 있는 것이 있고, 이러한 전자기기에는 외부 전력원으로부터 공급되는 충전 전류에 의해 2차 전지를 충전하는 충전 회로가 구비되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조). 충전 회로의 동작예를 도 7에 따라 설명한다.

전자기기에 탑재된 충전 회로(11)에는 이 전자기기에 접속된 입력 전력 어댑터(12)로부터 직류의 어댑터 전압(VAC)이 공급되어 있다. 충전 회로(11)는 DC/DC 컨버터로서, 어댑터 전압(VAC)을 전압 변환한 전압(Vout)을 출력한다. 그리고, 충 전 회로(11)의 에러 증폭기(13∼16)가 저항(R1)에 흐르는 출력 전류(Iout)와, 배터리(BT)에 접속된 저항(R2)에 흐르는 충전 전류(Ichg)와, 배터리(BT)의 단자 전압에 기초한 제어 전류(Isc)를 출력하면, 펄스폭 변조기(PWM)(17)는 MOS 트랜지스터(T1, T2)를 온/오프하는 듀티 사이클을 변경한다. 그 듀티 사이클에 따른 출력 전력이 시스템 DC/DC 컨버터(18)를 통해 시스템 회로(19)에 공급되면서 동시에 출력 전류에 의해 배터리(BT)가 충전된다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 제3428955호 공보

그런데, 최근에는 AC 어댑터를 제어하여 그 출력 전압을 제어한다고 하는 요망이 있다. 그러나, 일반적인 충전 회로는 출력 전력에 의해 생성한 제어 전류(Isc)에 의해 스위칭을 위한 트랜지스터를 온/오프하는 듀티 사이클을 변경하는 소위 피드백 루프에 의해 출력 전력을 제어하고 있다. 따라서, 종래의 충전 회로는 도 8에 도시된 바와 같이 제어 전류(Isc)가 커지면, 출력 전압(Vout)을 낮게 하도록 제어한다. 이 때문에, 전자기기에 탑재한 펄스폭 변조기(17)와 트랜지스터(T1, T2)를 단순히 AC 어댑터에 탑재하면, 이하의 문제가 발생한다.

상기한 제어 방법의 경우, 배터리(BT)를 탑재하지 않는 전자기기에서는, 도 9에 도시된 바와 같이, 배터리(BT)를 충전하는 충전 전류(Ichg)가 0(제로)이다. 이 때문에, 충전 전류를 검출하는 에러 증폭기(14)의 출력 전류에 의해 제어 전류(Isc)의 전류값이 작아지고, 충전 회로는 최대의 출력 전압(Vout)을 출력한다. 그리고, 전자기기에 배터리를 장착하면, 배터리(BT)의 출력 전압보다도 높은 전압이 충전 회로로부터 출력되고 있기 때문에, 충전 전류(Ichg)가 크게 변화된다. 즉, 배터리(BT)에 대하여 큰 돌입 전류가 발생한다. 이 돌입 전류는 배터리(BT)의 허용 전류를 초과하기 때문에, 배터리(BT)가 열화할 우려가 있다.

또한, 상기한 제어 방법의 경우, 배터리(BT)를 탑재한 전자기기에 교류 전원을 공급한 외부 전원을 접속하면, 그 접속했을 때에는 제어 전류(Isc)가 0(제로)이기 때문에, 충전 회로는 최대 전압을 출력하고, 상기와 마찬가지로 배터리(BT)에 대하여 큰 돌입 전류가 발생한다고 하는 문제가 있다.

또한, 동작 전원 전압이 저하한 경우, 그것에 따른 충전 회로의 출력 전압이 저하하기 때문에, 낮은 동작 전원 전압에 의해 동작하는 충전 회로에 있어서 큰 제어 전류(Isc)를 흐르게 해야 한다. 이 때문에, 충전 회로가 동작적으로 전원 전압의 여유가 없어 충전 회로에 있어서 엄격한 동작 조건이 되어 버린다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 그 목적은 외부 전원의 출력 전압의 제어가 가능하고, 돌입 전류를 억제할 수 있는 전원 시스템 및 출력 전압의 제어 방법을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서 청구항 1에 기재한 발명은 직류의 출력 전압을 생성하는 외부 전원과, 상기 외부 전원의 출력 전압에 기초하여 동작하는 전자기기를 포함하는 전원 시스템에 있어서, 상기 외부 전원은 직류의 출력 전압을 생성하는 동시에 제어 전류에 따라 상기 출력 전압을 변경하는 전압 제어 회로를 구비하 고, 상기 전자기기는 2차 전지와, 상기 외부 전원의 출력 전압과 상기 2차 전지의 출력 전압 중 적어도 한쪽 전압에 기초하여 동작하는 시스템 회로와, 상기 2차 전지의 출력 전압과 상기 외부 전원의 출력 전류와 상기 2차 전지에 대한 충전 전류 중 적어도 하나와 검출 대상에 따른 기준 신호와의 차에 따라 상기 제어 전류를 발생시키는 검출 회로를 구비하며, 상기 전압 제어 회로는 상기 제어 전류가 최소인 경우에는 상기 출력 전압을 상기 외부 전원이 생성할 수 있는 최저 전압으로 제어하도록 하였다.

검출 회로는 청구항 2에 기재한 발명과 같이, 상기 외부 전원의 출력 전력을 추가로 검출 대상으로 하여 상기 제어 전류를 생성하도록 하여도 좋다.

이 구성에 따르면, 제어 전류가 공급되어 있지 않은 경우, 외부 전원은 최저 전압의 출력 전압을 생성한다. 따라서, 2차 전지를 탑재한 전자기기에 외부 전원을 접속하는 경우, 외부 전원의 출력 전압과 2차 전지의 전압과의 차가 적기 때문에, 큰 돌입 전류가 흐르는 것을 막을 수 있다. 또한, 전자기기에 2차 전지가 탑재되어 있지 않은 경우, 외부 전원은 최저 전압의 출력 전압을 전자기기에 공급한다. 이 때문에, 전자기기에 2차 전지를 장착한 경우, 2차 전지의 단자 전압과 외부 전원의 출력 전압과의 차가 적기 때문에, 2차 전지에 대한 돌입 전류가 억제된다.

청구항 3에 기재한 발명과 같이, 상기 검출 회로는 상기 검출 대상의 검출 결과와 상기 기준 신호와의 차에 따른 오차 전류를 발생시키는 증폭기와, 상기 증폭기에 의해 발생되는 오차 전류를 전압 변환하는 전류 전압 변환 회로와, 상기 전류 전압 변환 회로의 출력 전압이 공급되는 게이트와, 상기 출력 전압이 공급되는 제1 단자와, 단자를 통해 상기 외부 전원에 접속되는 제2 단자를 갖는 MOS 트랜지스터를 구비하고, 상기 전압 제어 회로는 상기 MOS 트랜지스터로부터 공급되는 제어 전류에 따라 상기 출력 전압을 제어한다.

청구항 4에 기재한 발명과 같이, 상기 검출 회로는 상기 검출 대상의 검출 결과와 상기 기준 신호와의 차에 따른 오차 전류를 발생시키는 증폭기와, 상기 증폭기에 의해 발생되는 오차 전류를 전압 변환하는 전류 전압 변환 회로와, 상기 전류 전압 변환 회로의 출력 전압이 공급되는 게이트와, 그라운드에 접속된 제1 단자와, 단자를 통해 상기 외부 전원에 접속되는 제2 단자를 갖는 MOS 트랜지스터를 구비하고, 상기 전압 제어 회로는 상기 MOS 트랜지스터를 향해 흐르는 제어 전류에 따라 상기 출력 전압을 제어한다.

청구항 5에 기재한 발명은 외부 전원의 출력 전압을 전자기기에 공급하는 동시에 이 출력 전압을 상기 전자기기에 있어서 생성한 제어 전류에 따라 제어하는 출력 전압의 제어 방법으로서, 상기 전자기기는 상기 2차 전지의 출력 전압과 상기 외부 전원의 출력 전류와 2차 전지에 대한 충전 전류 중 적어도 하나와 검출 대상에 따른 기준 신호와의 차에 따라 상기 제어 전류를 발생시키고, 상기 외부 전원의 전압 제어 회로는 상기 제어 전류가 최소인 경우에는 상기 출력 전압을 상기 외부 전원이 생성할 수 있는 최저 전압으로 제어하도록 하였다.

상기 전자기기는 청구항 6에 기재한 발명과 같이, 상기 외부 전원의 출력 전력을 추가로 검출 대상으로 하여 상기 제어 전류를 생성하도록 하여도 좋다.

청구항 7에 기재한 발명과 같이, 상기 전자기기는 상기 검출 대상의 검출 결과와 상기 기준 신호와의 차에 따른 오차 전류를 발생시키는 증폭기와; 상기 증폭기에 의해 발생되는 오차 전류를 전압 변환하는 전류 전압 변환 회로와; 상기 전류 전압 변환 회로의 출력 전압이 공급되는 게이트와, 상기 출력 전압이 공급되는 제1 단자와, 단자를 통해 상기 외부 전원에 접속되는 제2 단자를 갖는 MOS 트랜지스터를 구비한 검출 회로를 가지며, 상기 외부 전원은 상기 MOS 트랜지스터로부터 공급되는 제어 전류에 따라 상기 출력 전압을 제어한다.

청구항 8에 기재한 발명과 같이, 상기 전자기기는 상기 검출 대상의 검출 결과와 상기 기준 신호와의 차에 따른 오차 전류를 발생시키는 증폭기와; 상기 증폭기에 의해 발생되는 오차 전류를 전압 변환하는 전류 전압 변환 회로와; 상기 전류 전압 변환 회로의 출력 전압이 공급되는 게이트와, 그라운드에 접속된 제1 단자와, 단자를 통해 상기 외부 전원에 접속되는 제2 단자를 갖는 MOS 트랜지스터를 구비한 검출 회로를 가지며, 상기 외부 전원은 상기 MOS 트랜지스터를 향해 흐르는 제어 전류에 따라 상기 출력 전압을 제어한다.

본 발명에 따르면, 외부 전원의 출력 전압의 제어가 가능하고, 돌입 전류를 억제할 수 있는 전원 시스템 및 출력 전압의 제어 방법을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명을 구체화한 일 실시 형태를 도 1 내지 도 4에 따라 설명한다.

도 1은 전원 시스템의 개략 구성도이다. 전원 시스템은 외부 전원으로서의 AC 어댑터(21)와, 그 AC 어댑터(21)에 접속된 전자기기(31)로 구성되어 있다. AC 어댑터(21)는 교류 전원(AC)에 접속되고, 이 교류 전원(AC)으로부터 공급되는 상용 교류 전압은 AC 어댑터(21)의 전압 변환 회로(22)에 입력된다. 전압 변환 회로(22)는 교류 전압을 교류-직류 변환하여 생성한 직류 전압을 출력한다. 전압 제어 회로(23)는 제어 전류(Isc)가 입력되고, 이 제어 전류(Isc)에 기초하여 직류 전압으로부터 제어한 어댑터 전압(VAC)을 생성한다. 이 어댑터 전압(VAC)은 전자기기(31)에 공급된다.

어댑터 전압(VAC)은 저항(R1)을 통해 시스템 DC/DC 컨버터(32)에 공급된다. 시스템 DC/DC 컨버터(32)에는 저항(R2)을 통해 2차 전지(배터리)(BT)가 접속되어 있다. 시스템 DC/DC 컨버터(32)는 어댑터 전압(VAC)과 배터리로부터 공급되는 배터리 전압에 기초하여 입력 전압을 전압 변환하여 생성한 시스템 전압(Vs)을 시스템 회로(33)에 공급한다. 따라서, 시스템 회로(33)에는 AC 어댑터(21)로부터 공급되는 전력과, 배터리(BT)로부터 공급되는 전력 중 적어도 한쪽에 의한 전력이 공급된다. 시스템 회로(33)는 전자기기(31)의 각종 기능을 제공하는 회로이다.

저항(R1) 및 저항(R2)은 배터리 검출 회로(34)에 접속되어 있다. 배터리 검출 회로(34)는 저항(R1)의 양 단자에 접속되는 동시에 저항(R2)과 배터리(BT) 사이에 접속되어 있다. 배터리 검출 회로(34)는 저항(R1)의 양 단자간의 전위차에 기초하여 이 저항(R1)에 흐르는 전류(Iout)를 검출한다. 또한, 배터리 검출 회로(34)는 저항(R2)의 양 단자간의 전위차에 기초하여 이 저항(R2)에 흐르는 전류(Ichg)를 검출한다. 또한, 배터리 검출 회로(34)는 시스템 DC/DC 컨버터(32)에 공급되는 전압[또는 어댑터 전압(VAC)]과 배터리(BT)의 단자 전압을 검출한다. 그리고, 배터리 검출 회로(34)는 검출한 전류, 전압에 기초하여 제어 전류(Isc)를 생성한다. 이 제어 전류(Isc)는 AC 어댑터(21)의 전압 제어 회로(23)에 공급된다. 따라서, AC 어댑터(21)의 전압 제어 회로(23)는 배터리 검출 회로(34)로부터 출력되는 제어 전류(Isc)에 따라 어댑터 전압(VAC)을 제어한다.

다음에, AC 어댑터(21)의 구성예를 설명한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전압 변환 회로(22)의 출력 단자는 제1 트랜지스터(T11)의 제1 단자(예컨대 소스)에 접속되고, 제1 트랜지스터(T11)의 제2 단자(예컨대 드레인)는 초크 코일(L1)의 제1 단자에 접속되며, 초크 코일(L1)의 제2 단자는 제1 단자(P1)에 접속되어 있다. 또한, 제1 트랜지스터(T11)의 제2 단자는 제2 트랜지스터(T12)의 제1 단자(예컨대 드레인)에 접속되고, 그 제2 트랜지스터(T12)의 제2 단자(예컨대 소스)는 그라운드에 접속되어 있다. 제1 트랜지스터(T11)의 제어 단자(게이트)와 제2 트랜지스터(T12)의 제어 단자(게이트)는 펄스폭 변조기(PWM)(24)에 접속되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 제1 트랜지스터(T11)는 P채널 MOS 트랜지스터이며, 제2 트랜지스터(T12)는 N 채널 MOS 트랜지스터이다. 또한, 도면에는 각 트랜지스터(T11, T12)의 보디 다이오드를 도시하고 있다.

상기 초크 코일(L1)의 제1 단자는 다이오드(D1)의 캐소드에 접속되고, 다이오드(D1)의 애노드는 그라운드에 접속되어 있다. 제1 단자(P1)는 평활용 콘덴서(C1)의 제1 단자에 접속되고, 콘덴서(C1)의 제2 단자는 그라운드에 접속되어 있다. 제2 단자(P2)는 그라운드에 접속되고, 제3 단자(P3)는 펄스폭 변조기(PWM)(24)에 접속되어 있다.

펄스폭 변조기(24)에는 제3 단자(P3)를 통해 제어 전류(Isc)가 입력되어 있다. 펄스폭 변조기(PWM)(24)는 소정의 듀티 사이클로써 제1 트랜지스터(T11)와 제2 트랜지스터(T12)를 상보적으로 온/오프 제어한다. 제1 트랜지스터(T11)의 스위칭 동작에 의해 그 트랜지스터(T11)의 출력 전류는 초크 코일(L1) 및 콘덴서(C1)에 의해 평활된다. 여기서, 제1 트랜지스터(T11)가 온일 때에는 전압 변환 회로(22)의 출력 전압이 이 트랜지스터(T11)를 통해 LC 회로[초크 코일(L1)과 콘덴서(C1)로 이루어진 평활 회로]에 공급된다. 제1 트랜지스터(T11)가 오프되면, 다이오드(D1)를 통해 전류 경로가 형성된다. 이 때, 제1 트랜지스터(T11)가 온일 때에 초크 코일(L1)에 축적된 에너지가 제1 단자(P1)측으로 방출된다.

또한, 펄스폭 변조기(24)는 제어 전류(Isc)에 응답하여 듀티 사이클을 변경한다. 상세하게는, 펄스폭 변조기(24)는 제어 전류(Isc)의 전류값에 따라 제1 트랜지스터(T11)를 온하는 기간을 변화시키도록 듀티 사이클을 변경한다. AC 어댑터(21)로부터 출력되는 어댑터 전압(VAC)은 제1 트랜지스터(T11)의 온 기간에 대응 한다. 제1 트랜지스터(T11)의 온 기간이 길면, 초크 코일(L1)에 축적되는 에너지가 많아져 높은 어댑터 전압(VAC)이 출력되고, 제1 트랜지스터(T11)의 온 기간이 짧으면, 초크 코일(L1)에 축적되는 에너지가 적어져 낮은 어댑터 전압(VAC)이 출력된다.

따라서, AC 어댑터(21)는 도 3에 도시된 바와 같이 제어 전류(Isc)에 따라 어댑터 전압(VAC)을 변경한다. 그리고, 제어 전류(Isc)가 공급되어 있지 않을 때, AC 어댑터(21)는 최저 전압의 어댑터 전압(VAC)을 출력한다. 이 때문에, 교류 전원(AC)에 접속한 AC 어댑터(21)를 전자기기(31)에 접속한 경우, 제어 전류(Isc)가 0(제로)이기 때문에, 최저 전압의 어댑터 전압(VAC)을 전자기기(31)에 공급한다. 이 때문에, 도 4에 도시된 바와 같이, 전자기기(31)에 탑재된 배터리(BT)에 대하여 큰 돌입 전류가 흐르는 것을 막을 수 있다.

다음에, 제어 전류(Isc)를 생성하는 구성, 즉, 전자기기(31)에 탑재된 배터리 검출 회로(34)의 구성을 설명한다.

AC 어댑터(21)에 의해 생성된 어댑터 전압(VAC)은 전자기기(31)의 제1 단자(P11)를 통해 저항(R1)에 공급된다. 전자기기(31)의 저항(R1)에는 AC 어댑터(21)로부터 공급되는 전류(Iout)가 흐른다. 이 저항(R1)의 양 단자는 배터리 검출 회로(34)의 전류 증폭기(41)의 입력 단자에 접속되어 있다. 전류 증폭기(41)는 저항(R1)에 흐르는 전류(Iout), 즉 AC 어댑터(21)의 출력 전류를 검출하고, 그 검출 결과에 따른 전류 검출 신호(S1)를 에러 증폭기(42)에 출력한다. 에러 증폭기(42)는 반전 입력 단자에 전류 검출 신호(S1)가 입력되고, 비반전 입력 단자에 전류 기 준 신호(IOUTM)가 입력되어 있다. 전류 기준 신호(IOUTM)는 전자기기(31)에 있어서 사용되는 총 전류량에 따라 설정되어 있다. 에러 증폭기(42)는 전류 검출 신호(S1)와 전류 기준 신호(IOUTM)를 비교하고, 그 비교 결과에 따른 오차 전압을 발생한다.

배터리(BT)에 접속된 저항(R2)의 양 단자는 전류 증폭기(43)의 입력 단자에 접속되어 있다. 전류 증폭기(43)는 저항(R2)에 흐르는 전류(Ichg), 즉 배터리(BT) 에 대한 충전 전류(Ichg)를 검출하고, 그 전류량에 따른 충전 전류 검출 신호(S2)를 에러 증폭기(44)에 출력한다. 에러 증폭기(44)는 비반전 입력 단자에 배터리(BT)의 충전 전류에 따라 설정된 전압값의 제한 전류 신호(IDAC)가 입력되고, 반전 입력 단자에 충전 전류 검출 신호(S2)가 입력된다. 에러 증폭기(44)는 충전 전류 검출 신호(S2)의 전압과 제한 전류 신호(IDAC)의 전압과의 차를 증폭한 오차 전압을 발생한다.

저항(R2)과 배터리(BT) 사이의 접속점은 에러 증폭기(45)의 반전 입력 단자에 접속되어 있다. 그 에러 증폭기(45)의 비반전 입력 단자에는 전압 제한 신호(VDAC)가 입력된다. 에러 증폭기(45)는 배터리(BT)의 단자 전압과 전압 제한 신호(VDAC)와의 차를 증폭한 오차 전압을 발생한다.

상기 저항(R1)의 양 단자는 승산기(46)에 접속되어 있다. 승산기(46)는 저항(R1)의 단자 전압, 즉 어댑터 전압(VAC)을 검출하는 동시에 저항(R1)의 양 단자간 전압에 의해 총 전류량을 검출한다. 그리고, 승산기(46)는 어댑터 전압(VAC)과 총 전류량을 승산한 결과, 즉 총 전력량에 따른 전력 검출 신호(PWRO)를 에러 증폭 기(47)에 출력한다. 에러 증폭기(47)는 반전 입력 단자에 전력 검출 신호(PWRO)가 입력되고, 비반전 입력 단자에 전력 제한 신호(PWRM)가 입력된다. 에러 증폭기(47)는 전력 검출 신호(PWRO)와 전력 제한 신호(PWRM)의 차를 증폭한 오차 전압을 발생한다.

에러 증폭기(42, 44, 45, 47)의 출력 단자에는 다이오드(D11, D12, D13, D14)의 캐소드가 각각 접속되어 있다. 다이오드(D11∼D14)의 애노드는 공통 접속되는 동시에 전류 전압 변환 회로(48)에 접속되어 있다. 다이오드(D11∼D14)는 각 에러 증폭기(42, 44, 45, 47)의 출력 전압 중, 가장 큰 전압에 의존한 전류(오차 전류)를 전류 전압 변환 회로(48)에 전달한다. 이것은 각 검출값 중 가장 큰 에러(오차)의 검출값이다.

전류 전압 변환 회로(48)의 출력 단자에는 정전류원을 구성하는 트랜지스터(T21)의 제어 단자(게이트)가 접속되어 있다. 전류 전압 변환 회로(48)는 전류량에 비례한 전압값의 신호를 트랜지스터(T21)의 게이트에 공급한다. 이 트랜지스터(T21)는 본 실시 형태에서는 P 채널 MOS 트랜지스터로서, 소스에 어댑터 전압(VAC)이 공급되고, 드레인이 제3 단자(P13)에 접속되어 있다. 전자기기(31)의 제2 단자(P12)는 그라운드에 접속되어 있다.

트랜지스터(T21)는 게이트에 공급되는 전압에 따른 저항체로서 동작하고, 그 저항값에 따른 제어 전류(Isc)를 흐르게 한다. 상기한 바와 같이, 트랜지스터(T21)는 P 채널 MOS 트랜지스터이기 때문에, 높은 게이트 전압에서는 저항값이 크고, 낮은 게이트 전압에서는 저항값이 작다. 따라서, 전류 전압 변환 회로(48)의 출력 전 압이 높은 경우, 즉, 검출 결과에 있어서 에러(오차)가 큰 경우, 트랜지스터(T21)는 적은 제어 전류(Isc)를 흐르게 하고, 전류 전압 변환 회로(48)의 출력 전압이 낮은 경우, 즉 검출 결과에 있어서 에러(오차)가 작은 경우, 트랜지스터(T21)는 큰 제어 전류(Isc)를 흐르게 하도록 동작한다.

배터리(BT)가 탑재되어 있지 않은 경우, 에러 증폭기(45)에 입력되는 단자 전압은 0(제로)이다. 또한, 에러 증폭기(44)에 의해 검출되는 충전 전류는 0이다. 따라서, 에러(오차)가 크고, 전류 전압 변환 회로(48)의 입력 전류가 크다. 이때, 트랜지스터(T21)는 적은 제어 전류(Isc)를 흐르게 하기 때문에, AC 어댑터(21)의 전압 제어 회로(23)는 낮은 어댑터 전압(VAC)을 출력한다. 이 상태에서 배터리(BT)를 장착한 경우, 배터리(BT)의 단자 전압과, AC 어댑터(21)로부터 공급되는 어댑터 전압(VAC)과의 차가 적어져 배터리(BT)에 대한 돌입 전류가 억제된다.

상기한 바와 같이 구성된 전원 시스템에 있어서, 동작 정지시 등과 같이 동작 전원 전압이 저하한 경우, 배터리 검출 회로(34)는 제어 전류(Isc)를 적게 하도록 동작하기 때문에, AC 어댑터(21)는 낮은 어댑터 전압(VAC)을 발생시킨다. 따라서, 배터리 검출 회로(34)에 있어서, 동작적으로 전원 전압에 여유가 생겨 동작 조건을 완화한다. 또한, AC 어댑터(21)는 낮은 어댑터 전압(VAC)을 공급하기 때문에, 낮은 입력 전압에 있어서 전자기기(31)가 동작을 정지하게 되고, 저전압시에 높은 어댑터 전압(VAC)이 공급되어 회로에 손상을 일으키는 것을 막을 수 있다.

이상 기술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 이하가 효과를 발휘한다.

(1) AC 어댑터(21)는 제어 전류(Isc)에 따라 어댑터 전압(VAC)을 변경한다. 그리고, 제어 전류(Isc)가 공급되어 있지 않을 때, AC 어댑터(21)는 최저 전압의 어댑터 전압(VAC)을 출력한다. 이 때문에, 교류 전원(AC)에 접속한 AC 어댑터(21)를 전자기기(31)에 접속한 경우, 제어 전류(Isc)가 0(제로)이기 때문에, 최저 전압의 어댑터 전압(VAC)을 전자기기(31)에 공급한다. 이 때문에, 전자기기(31)에 탑재된 배터리(BT)에 대하여 큰 돌입 전류가 흐르는 것을 막을 수 있다.

(2) 배터리(BT)가 탑재되어 있지 않은 경우, 에러 증폭기(45)에 입력되는 단자 전압은 0(제로)이다. 또한, 에러 증폭기(44)에 의해 검출되는 충전 전류는 0이다. 따라서, 에러(오차)가 크고, 전류 전압 변환 회로(48)의 입력 전류가 크다. 이때, 트랜지스터(T21)는 적은 제어 전류(Isc)를 흐르게 하기 때문에, AC 어댑터(21)의 전압 제어 회로(23)는 낮은 어댑터 전압(VAC)을 출력한다. 이 상태에서, 배터리(BT)를 장착한 경우, 배터리(BT)의 단자 전압과, AC 어댑터(21)로부터 공급되는 어댑터 전압(VAC)과의 차가 적어져 배터리(BT)에 대한 돌입 전류를 억제할 수 있다.

(3) 동작 정지시 등과 같이 동작 전원 전압이 저하한 경우, 배터리 검출 회로(34)는 제어 전류(Isc)를 적게 하도록 동작하기 때문에, AC 어댑터(21)는 낮은 어댑터 전압(VAC)을 발생시킨다. 따라서, 배터리 검출 회로(34)에 있어서, 동작적으로 전원 전압에 여유가 생겨 동작 조건을 완화한다. 또한, AC 어댑터(21)는 낮은 어댑터 전압(VAC)을 공급하기 때문에, 낮은 입력 전압에 있어서 전자기기(31)가 동작을 정지하게 되고, 저전압시에 높은 어댑터 전압(VAC)이 공급되어 회로에 손상을 일으키는 것을 막을 수 있다.

또한, 상기 실시 형태는 이하의 형태로 실시하여도 좋다.

·상기 실시 형태에서는, 전자기기(31)의 배터리 검출 회로(34)로부터 AC 어댑터(21)에 제어 전류(Isc)를 공급하고, AC 어댑터(21)의 전압 제어 회로(23)는 제어 전류(Isc)가 제로인 경우에 어댑터 전압(VAC)을 최저 전압으로 하도록 하였지만, 배터리 검출 회로에 있어서, AC 어댑터로부터 제어 전류(Isc)를 유입시키도록 하여도 좋다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 배터리 검출 회로(34)는 제3 단자(P13)와 그라운드 사이에 접속된 트랜지스터(T21a)를 가지며, 이 트랜지스터(T21a)의 게이트는 전류 전압 변환 회로(48)에 접속되어 있다. 트랜지스터(T21a)는 N 채널 MOS 트랜지스터로서, 소스가 그라운드에 접속되고, 드레인이 제3 단자(P13)에 접속되어 있다. 따라서, 이 배터리 검출 회로(34)는 검출 대상에 있어서의 에러(오차)가 클 때에 AC 어댑터로부터 유입시키는 전류량을 적게 하고, 에러가 작을 때에 유입시키는 전류량을 많게 한다.

이 제어 전류(Isc)에 대하여, AC 어댑터는 제어 전류(Isc)가 0(제로)인 경우에 어댑터 전압(VAC)을 최저 전압으로 하고, 전자기기를 향해 흐르는 제어 전류(Isc)가 많아지면, 그 제어 전류(Isc)에 비례하여 어댑터 전압(VAC)을 높게 하도록 동작하면 좋다. 그 일례를 설명한다.

도 1에 도시된 전압 변환 회로(22)와 전압 제어 회로(23)는 도 5에 도시된 전압 변환 회로(25), 비교기(26), 트랜스(L11), 트랜지스터(T31), 기준 전원(e1), 저항(R11, R12) 및 콘덴서(C1)에 의해 구체화된다. 전압 변환 회로(25)의 입력 단자는 교류 전원(AC)에 접속되고, 전압 변환 회로(25)의 출력 단자는 트랜스(L11)의 입력측 코일에 접속되어 있다. 전압 변환 회로(25)는 교류 전원(AC)으로부터 공급되는 상용 교류 전압을 전압 변환하여 생성한 소정의 교류 전압을 트랜스(L11)의 입력측 코일에 발생시킨다.

트랜스(L11)의 출력측 코일의 제1 단자는 제1 단자(P1)에 접속되고, 출력측 코일의 제2 단자는 트랜지스터(T31)에 접속되어 있다. 트랜지스터(T31)는 N 채널 MOS 트랜지스터로서, 소스가 그라운드에 접속되고, 드레인이 트랜스(L11)에 접속되며, 게이트가 비교기(26)의 출력 단자에 접속되어 있다.

제1 단자(P1)에는 콘덴서(C1)의 제1 단자가 접속되고, 콘덴서(C1)의 제2 단자는 그라운드에 접속되며, 그 그라운드에는 제2 단자(P2)가 접속되어 있다. 또한, 제1 단자(P1)에는 저항(R11)의 제1 단자가 접속되고, 저항(R11)의 제2 단자는 저항(R12)의 제1 단자에 접속되며, 저항(R12)의 제2 단자는 그라운드에 접속되어 있다. 저항(R11)과 저항(R12) 사이의 접속점(노드)(N1)은 비교기(26)의 반전 입력 단자에 접속되고, 그 비교기(26)의 비반전 입력 단자는 기준 전원(e1)이 접속되어 있다. 또한, 비교기(26)의 반전 입력 단자, 즉 노드(N1)는 제3 단자(제어 단자)(P3)에 접속되어 있다.

AC 어댑터(21a)는 상기한 어댑터 전압(VAC)을 제1 단자(P1)로부터 출력한다. 그 제1 단자(P1)는 저항(R11, R12)을 통해 그라운드에 접속되어 있다. 따라서, 저항(R11, R12)은 각각의 저항값에 의해 노드(N1)에 어댑터 전압(VAC)을 분압한 분압 전압(Vn)을 발생시킨다. 또한, 노드(N1)는 제어 단자(P3)에 접속되고, 그 제어 단자(P3)로부터 제어 전류(Isc)가 입력된다. 이 제어 전류(Isc)는 저항(R12)에 흐르 는 전류량을 변화시키기 때문에, 노드(N1)에 발생하는 분압 전압(Vn)이 변경된다. 예컨대, 노드(N1)로부터 제어 단자(P3)를 향해 흐르는 제어 전류(Isc)가 감소되면, 저항(R12)을 흐르는 전류량이 증가하고, 노드(N1)의 전압(Vn)이 제어 전류(Isc)에 따른 전압만큼 상승한다. 한편, 노드(N1)로부터 제어 단자(P3)를 향해 흐르는 제어 전류(Isc)가 증가하면, 저항(R12)을 흐르는 전류량이 감소되고, 노드(N1)의 전압(Vn)이 제어 전류(Isc)에 따른 전압만큼 하강한다.

비교기(26)는 노드(N1)의 전압(Vn)과 기준 전원(e1)에 의해 공급되는 기준 전압(Vr1)을 비교하고, 그 비교 결과에 따라 트랜지스터(T31)를 제어한다. 비교기(26)는 전압(Vn)이 기준 전압(Vr1)보다도 높은 경우에는 L 레벨의 신호를 트랜지스터(T31)의 게이트에 공급하고, 전압(Vn)이 기준 전압(Vr1)보다도 낮은 경우에는 H 레벨의 신호를 트랜지스터(T31)의 게이트에 공급한다. 트랜지스터(T31)는 L 레벨의 신호에 응답하여 오프되고, H 레벨의 신호에 응답하여 온된다. 트랜지스터(T31)가 온되면 트랜스(L11)의 출력측 코일에 교류 전류가 흐르고, 그 교류 전류가 콘덴서(C1)에 의해 평활화되어 어댑터 전압(VAC)이 생성된다. 그 어댑터 전압(VAC)을 분할한 전압(Vn)이 기준 전압(Vr1)보다도 높을 때에 트랜지스터(T31)가 오프되고, 전압(Vn)이 기준 전압(Vr1)보다도 낮을 때에 트랜지스터(T31)가 온된다. 따라서, 비교기(26)는 노드(N1)의 전압(Vn)이 기준 전압(Vr1)과 일치하도록 트랜지스터(T31)를 온/오프 제어한다.

그 노드(N1)의 전압(Vn)은 제어 전류(Isc)에 의해 변경된다. 제어 전류(Isc)가 노드(N1)로부터 제3 단자(P3)를 향해 흐르면, 저항(R12)에 흐르는 전류가 적어 지고, 노드(N1)의 전압(Vn)이 낮아진다. 그렇게 하면, 비교기(26)는 노드(N1)의 전압(Vn)과 기준 전압(Vr1)을 일치시키도록 트랜지스터(T31)를 제어한다. 그 결과, 어댑터 전압(VAC)이 높아진다. 따라서, 제어 전류(Isc)가 흐르지 않는 경우, AC 어댑터(21a)는 어댑터 전압(VAC)을 최저 전압으로 한다.

·상기 각 실시 형태에 있어서, 도 2에 도시된 배터리 검출 회로(34)는 저항(R1)의 출력측 단자에 있어서의 전압(출력 전압)을 검출하도록 하였지만, 이것을 생략하여도 좋다. 즉, 승산기(46)와 에러 증폭기(47)와 다이오드(D14)를 생략한 배터리 검출 회로로 구체화하여도 좋다.

·상기 각 실시 형태에서는, 제어 전류(Isc)에 대하여 어댑터 전압(VAC)을 비례적으로 제어하도록 하였지만, 제어 전류(Isc)와 어댑터 전압(VAC)과의 관계는 적절하게 변경되어도 좋다. 예컨대, 도 6(a)에 도시한 바와 같이, 제어 전류(Isc)의 증가에 따라 어댑터 전압(VAC)의 증가량을 적게 하여도 좋거나 또는 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 제어 전류(Isc)의 증가에 따라 어댑터 전압(VAC)의 증가량을 많게 하도록 하여도 좋다. 또한, 도 6(c)에 도시된 바와 같이, 제어 전류(Isc)에 대하여 어댑터 전압(VAC)을 단계적으로 변경하도록 하여도 좋다. 또한, 도 6(d)에 도시된 바와 같이, 어댑터 전압(VAC)의 최저 전압을 0 V(제로 볼트)로 하도록 하여도 좋다. 또한, 음의 제어 전류(Isc)를 공급하도록 하여도 좋다. 또한, 도 6(e)에 도시된 바와 같이, 일정값 이상의 제어 전류(Isc)에 대하여 일정한 어댑터 전압(VAC)을 발생시키도록 하여도 좋다. 또한, 일정값 이하의 제어 전류(Isc)에 대하여 일정한 어댑터 전압(VAC)을 발생시키도록 하여도 좋다.

·상기 각 실시 형태에서는, 제어 신호에 제어 전류를 이용하고 있었지만, 도 10에 도시된 바와 같이 전류 전압 변환 회로(48)의 출력 전압을 제어 신호로서 이용하여도 좋다.

·상기 각 실시 형태에 있어서, AC 어댑터와 전자기기의 회로의 편성은 이들에 한정되지 않는다. 또한, AC 어댑터와 전자기기의 회로 구성은 상기 각 실시 형태에 한정되지 않는다.

도 1은 일 실시 형태의 전원 시스템의 블록도.

도 2는 일 실시 형태의 전원 시스템의 회로도.

도 3은 일 실시 형태의 제어 전류와 어댑터 전압과의 특성도.

도 4는 일 실시 형태의 전원 시스템의 동작 파형도.

도 5는 다른 전원 시스템의 회로도.

도 6(a) 내지 도 6(e)은 다른 제어 전류와 어댑터 전압과의 특성도.

도 7은 종래의 전원 시스템의 회로도.

도 8은 종래의 제어 전류와 어댑터 전압과의 특성도.

도 9는 종래의 전원 시스템의 동작 파형도.

도 10은 다른 전원 시스템의 회로도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

21 : AC 어댑터

23 : 전압 제어 회로

31 : 전자기기

33 : 시스템 회로

34 : 배터리 검출 회로

48 : 전류 전압 변환 회로

BT : 2차 전지

Isc : 제어 전류

Ichg : 충전 전류

T21 : 트랜지스터

VAC : 어댑터 전압

Claims

직류의 출력 전압을 생성하는 외부 전원과, 상기 외부 전원의 출력 전압에 기초하여 동작하는 전자기기를 포함하는 전원 시스템에 있어서,

상기 외부 전원은 직류의 출력 전압을 생성하는 동시에 제어 전류에 따라 상기 출력 전압을 변경하는 전압 제어 회로를 구비하고,

상기 전자기기는 2차 전지와; 상기 외부 전원의 출력 전압과 상기 2차 전지의 출력 전압 중 적어도 한쪽 전압에 기초하여 동작하는 시스템 회로와; 상기 2차 전지의 출력 전압, 상기 외부 전원의 출력 전류, 상기 2차 전지에 대한 충전 전류 중 적어도 하나와 검출 대상에 따른 기준 신호와의 차에 따라 상기 제어 전류를 발생시키는 검출 회로를 구비하며,

상기 전압 제어 회로는 상기 제어 전류가 최소인 경우에는 상기 출력 전압을 상기 외부 전원이 생성할 수 있는 최저 전압으로 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
제1항에 있어서, 상기 검출 회로는 상기 외부 전원의 출력 전력을 추가로 검출 대상으로 하여 상기 제어 전류를 생성하는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 검출 회로는 상기 검출 대상의 검출 결과와 상기 기준 신호와의 차에 따른 오차 전류를 발생시키는 증폭기와, 상기 증폭기 에 의해 발생되는 오차 전류를 전압 변환하는 전류 전압 변환 회로와, 상기 전류 전압 변환 회로의 출력 전압이 공급되는 제어 단자와, 상기 출력 전압이 공급되는 제1 단자와, 단자를 통해 상기 외부 전원에 접속되는 제2 단자를 갖는 MOS 트랜지스터를 구비하고,

상기 전압 제어 회로는 상기 MOS 트랜지스터로부터 공급되는 제어 전류에 따라 상기 출력 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 검출 회로는 상기 검출 대상의 검출 결과와 상기 기준 신호와의 차에 따른 오차 전류를 발생시키는 증폭기와, 상기 증폭기에 의해 발생되는 오차 전류를 전압 변환하는 전류 전압 변환 회로와, 상기 전류 전압 변환 회로의 출력 전압이 공급되는 제어 단자와, 그라운드에 접속된 제1 단자와, 단자를 통해 상기 외부 전원에 접속되는 제2 단자를 갖는 MOS 트랜지스터를 구비하고,

상기 전압 제어 회로는 상기 MOS 트랜지스터를 향해 흐르는 제어 전류에 따라 상기 출력 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
외부 전원의 출력 전압을 전자기기에 공급하는 동시에, 이 출력 전압을 상기 전자기기에서 생성된 제어 전류에 따라 제어하는 출력 전압의 제어 방법으로서,

상기 전자기기는 2차 전지의 출력 전압, 상기 외부 전원의 출력 전류, 2차 전지에 대한 충전 전류 중 적어도 하나와 검출 대상에 따른 기준 신호와의 차에 따 라 상기 제어 전류를 발생시키고,

상기 외부 전원의 전압 제어 회로는 상기 제어 전류가 최소인 경우에는 상기 출력 전압을 상기 외부 전원이 생성할 수 있는 최저 전압으로 제어하는 것을 특징으로 하는 출력 전압의 제어 방법.
제5항에 있어서, 상기 전자기기는 상기 외부 전원의 출력 전력을 추가로 검출 대상으로 하여 상기 제어 전류를 생성하는 것을 특징으로 하는 출력 전압의 제어 방법.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 전자기기는 상기 검출 대상의 검출 결과와 상기 기준 신호와의 차에 따른 오차 전류를 발생시키는 증폭기와; 상기 증폭기에 의해 발생되는 오차 전류를 전압 변환하는 전류 전압 변환 회로와; 상기 전류 전압 변환 회로의 출력 전압이 공급되는 제어 단자와, 상기 출력 전압이 공급되는 제1 단자와, 단자를 통해 상기 외부 전원에 접속되는 제2 단자를 갖는 MOS 트랜지스터를 구비한 검출 회로를 가지며,

상기 외부 전원은 상기 MOS 트랜지스터로부터 공급되는 제어 전류에 따라 상기 출력 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 출력 전압의 제어 방법.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 전자기기는 상기 검출 대상의 검출 결과와 상기 기준 신호와의 차에 따른 오차 전류를 발생시키는 증폭기와; 상기 증폭기에 의해 발생되는 오차 전류를 전압 변환하는 전류 전압 변환 회로와; 상기 전류 전압 변환 회로의 출력 전압이 공급되는 제어 단자와, 그라운드에 접속된 제1 단자와, 단자를 통해 상기 외부 전원에 접속되는 제2 단자를 갖는 MOS 트랜지스터를 구비한 검출 회로를 가지며,

상기 외부 전원은 상기 MOS 트랜지스터를 향해 흐르는 제어 전류에 따라 상기 출력 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 출력 전압의 제어 방법.