KR20090009610A - 전원장치 - Google Patents

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KR20090009610A
KR20090009610A KR1020070073040A KR20070073040A KR20090009610A KR 20090009610 A KR20090009610 A KR 20090009610A KR 1020070073040 A KR1020070073040 A KR 1020070073040A KR 20070073040 A KR20070073040 A KR 20070073040A KR 20090009610 A KR20090009610 A KR 20090009610A
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최용림
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시 예에 따른 전원장치는, 충전용 전지가 연결되는 전지연결부와, 전압이 입력되는 입력전압단과 상기 전지연결부 사이에 연결된 제1 다이오드와, 상기 입력전압단과 상기 전지연결부 사이에 연결된 저항을 포함한다.

Description

전원장치{Power device}
실시 예는 전원장치에 관한 것이다.
충전용 전지(battery)가 적용된 전원장치는 크게 충전하는 회로부와 방전하는 회로부를 포함한다. 전원장치를 설계하는 일반적인 방법은 충전용 전용 IC와 방전회로부를 따로 구성한다. 그런데 이와 같은 방식으로 전원장치를 설계할 경우, 값 비싼 부품의 사용으로 인하여 제조 비용이 증가되는 문제점이 있다.
실시 예는 충전 및 방전을 효율적으로 수행하고 제조 비용을 줄일 수 있는 전원장치를 제공한다.
실시 예에 따른 전원장치는, 충전용 전지가 연결되는 전지연결부와, 전압이 입력되는 입력전압단과 상기 전지연결부 사이에 연결된 제1 다이오드와, 상기 입력전압단과 상기 전지연결부 사이에 연결된 저항을 포함한다.
실시 예에 따른 전원장치는, 충전용 전지로부터 방전되는 전압이 공급되는 출력전압단과, 상기 출력전압단으로부터 DC 전압을 입력 받고 DC 전압으로 변환하여 출력하는 DC/DC 변환부와, 상기 출력전압단에 공급되는 전압의 크기에 따라 상기 DC/DC 변환부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
실시 예에 의하면 충전 및 방전을 효율적으로 수행하고 제조 비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 전원장치의 충전회로부를 나타낸 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 실시 예에 따른 전원장치는 충전회로부를 포함한다. 종래에는 충전용 전지에 대한 충전회로부를 구성함에 있어 충전용 전용 IC를 이용하여 설계하였다. 실시 예에 따른 전원장치에서는 충전용 전용 IC를 사용하지 않고 다이오드와 저항을 이용하여 간단하게 충전회로부를 구현하였다.
실시 예에 따른 전원장치는 충전용 전지가 연결되는 전지연결부(11), 다이오드(13), 저항(15)을 포함한다. 예로써 실시 예에 따른 전원장치에는 쇼츠키 다이오드가 적용될 수 있다. 상기 다이오드(13)와 상기 저항(15)을 이용하여 전류량을 조절함으로써 상기 전지연결부(11)에 연결되는 충전용 전지에 충전을 수행할 수 있게 된다. 충전용 전지는 예로써 메탈 수소 충전용 전지가 적용될 수 있다. 예로써 상기 입력전압단(Vi)에 5V가 입력되고, 상기 전지연결부(11)에 연결된 충전용 전지는 완전히 충전된 상태에서 4.2V가 되도록 할 수 있다.
도 2는 실시 예에 따른 전원장치의 충전회로부 및 방전회로부를 나타낸 도면이다.
실시 예에 따른 전원장치는 도 2에 나타낸 바와 같이 충전회로부와 방전회로부를 포함할 수 있다. 실시 예에 따른 충전회로부는 도 1을 참조하여 설명된 것과 유사하게 구현될 수 있다.
실시 예에 따른 전원장치는 충전용 전지가 연결되는 전지연결부(21), 제1 다이오드(23), 저항(25)을 포함할 수 있다. 또한 전원장치는 상기 전지연결부(21)와 상기 저항(25) 사이에 제2 다이오드(27)를 연결함으로써 방전회로부를 구현할 수 있다. 예로써 실시 예에 따른 전원장치에는 상기 제1 다이오드(23)와 상기 제2 다이오드(27)로서 쇼츠키 다이오드가 적용될 수 있다. 상기 제2 다이오드(23)로 흐르는 전류는 출력전압단(Vo)으로 전달된다.
그러나 도 2에 나타낸 바와 같이 충전회로부 및 방전회로부를 구현하는 경우에는 상기 저항(25)을 통하여 충전되는 전류가 한정되기 때문에, 상기 제2 다이오드(27)를 통하여 방전되는 전류에 제한이 생기는 단점이 발생될 수 있다.
이러한 점을 감안하여 도 3에 나타낸 바와 같은 전원장치가 제시될 수 있다. 도 3은 실시 예에 따른 전원장치의 충전회로부 및 방전회로부를 나타낸 도면이다.
실시 예에 따른 전원장치는 충전용 전지가 연결되는 전지연결부(31), 제1 다이오드(33), 저항(35)을 포함할 수 있다. 또한 전원장치는 상기 전지연결부(31)와 상기 저항(35) 사이에 제2 다이오드(37)를 연결함으로써 방전회로부를 구현할 수 있다. 실시 예에 따른 전원장치는 입력전압단(Vi)과 상기 제1 다이오드(33) 사이에 제3 다이오드(39)를 연결할 수 있다. 예로써 실시 예에 따른 전원장치에는 상기 제1 다이오드(33), 상기 제2 다이오드(37), 상기 제 3 다이오드(39)로서 쇼츠키 다이오드가 적용될 수 있다. 상기 제2 다이오드(37)와 상기 제3 다이오드(39)의 출력단은 출력전압단(Vo)에 연결될 수 있다.
상기 제1 다이오드(33)와 상기 저항(35)을 이용하여 전류량을 조절함으로써 상기 전지연결부(31)에 연결되는 충전용 전지에 충전을 수행할 수 있게 된다. 충전용 전지는 예로써 메탈 수소 충전용 전지가 적용될 수 있다. 예로써 상기 입력전압단(Vi)에 5V가 입력되고, 상기 전지연결부(31)에 연결된 충전용 전지는 완전히 충전된 상태에서 4.2V가 되도록 할 수 있다.
실시 예에 따른 전원장치는 입력전압단(Vi)으로 입력되는 전압을 이용하여 출력전압단(Vo)에 전원을 공급할 수 있다. 또한 전원장치는 상기 전지연결부(31)에 연결된 충전용 전지를 이용하여 상기 출력전압단(Vo)에 전원을 공급할 수도 있다. 전원장치는 입력전압단(Vi)으로 전압이 입력되지 않는 경우에는 상기 전지연결부(31)에 연결된 충전용 전지를 이용하여 상기 출력전압단(Vo)에 전원을 공급한다.
예컨대 상기 전지연결부(31)에 연결된 충전용 전지의 전압이 4.2V이고, 상기 입력전압단(Vi)에 5V의 전압이 입력되는 경우에 전원장치의 동작은 다음과 같다. 이때, 상기 제1 다이오드(33), 제2 다이오드(37), 제3 다이오드(39)로서 쇼츠키 다이오드가 적용된 경우를 기준으로 설명한다.
상기 입력전압단(Vi)에 5V의 전압이 입력되면 A 노드(node)에서 5V의 전압이 검출될 수 있다. 상기 입력전압단(Vi)으로 입력된 전압은 상기 제3 다이오드(39)를 거치면서 대략 0.2V의 전압 강하가 발생되고 D 노드에서 4.8V로 인식될 수 있다. 한편, 상기 전지연결부(31)에 연결된 충전용 전지의 전압이 4.2V로 충전된 경우에, 상기 충전용 전지에서 공급되는 전압은 상기 제2 다이오드(37)를 거치면서 대략 0.2V의 전압강하가 발생되고 D 노드에서 4.0V로 인식될 수 있다. 이에 따라, 상기 입력전압단(Vi)으로부터 입력되는 전압이 A 노드, D 노드, 상기 출력전압단(Vo)을 통하여 외부(기기 내부)에 공급될 수 있게 된다.
한편, 상기 입력전압단(Vi)을 통하여 전압이 입력되지 않는 경우에는 상기 전지연결부(31)에 연결된 충전용 전지로부터 제공되는 전압이 B 노드, C 노드, D 노드, 상기 출력전압단(Vo)을 통하여 외부(기기 내부)에 공급될 수 있게 된다. 또한 상기 출력전압단(Vo)을 통하여 외부에 공급되는 전압이 없는 경우에는, 상기 입력전압단(Vi)으로 입력되는 전압은 A 노드, B 노드를 통하여 상기 전지연결부(31)에 연결된 충전용 전지를 충전시키는데 이용될 수 있다.
이와 같이 실시 예에 따른 전원장치에 의하면, 별도의 전용 IC를 이용하지 않고, 다이오드와 저항을 이용하여 충전회로부와 방전회로부를 효율적으로 구현할 수 있게 된다.
한편, 충전용 전지는 일정 전압 이하로 방전이 진행되는 경우에는 더 이상 사용할 수 없게 되는 문제점이 발생될 수 있다. 이러한 점을 감안하여 도 4에 도시된 바와 같은 방전 차단회로가 제시될 수 있다. 도 4는 실시 예에 따른 전원장치의 방전 차단회로를 나타낸 도면이다.
실시 예에 따른 전원장치는 DC/DC 변환부(41)와 상기 DC/DC 변환부(41)의 동 작을 제어하는 제어부(43)를 포함한다. 상기 DC/DC 변환부(41)는 충전용 전지로부터 전압이 공급되는 출력전압단(Vo)과 연결된다. 상기 출력전압단(Vo)을 통하여 입력되는 전압은 상기 DC/DC 변환부(41)를 거쳐 DC 전압으로 출력된다. 이때, 상기 DC/DC 변환부(41)는 상기 제어부(43)로부터 입력되는 제어신호에 따라 그 동작이 제어된다.
예로써 상기 제어부(43)는 상기 DC/DC 변환부(41)에 인에이블(enable) 신호를 공급함으로써, 상기 DC/DC 변환부(41)의 인에이블/디스에이블(enable/disable) 상태를 제어할 수 있다. 예컨대 상기 DC/DC 변환부(41)의 2번 핀과 9번 핀이 인에이블 신호가 입력되는 인에이블 핀(enable pin)일 수 있다. 상기 DC/DC 변환부(41)의 인에이블 핀에는 하이(high) 신호와 로우(low) 신호가 입력될 수 있으며, 하이 신호가 입력되는 경우에는 상기 DC/DC 변환부(41)가 동작되도록 하고, 로우 신호가 입력되는 경우에는 상기 DC/DC 변환부(41)가 동작되지 않도록 구현될 수 있다.
상기 DC/DC 변환부(41)가 동작되는 경우에, 상기 DC/DC 변환부(41)는 상기 출력전압단(Vo)으로부터 공급되는 전압을 입력 받고 DC 전압으로 변환하여 기기 내부로 공급한다. 상기 DC/DC 변환부(41)가 동작되지 않는 경우에는 상기 DC/DC 변환부(41)가 상기 출력전압단(Vo)으로부터 전압을 공급 받지 않으므로 충전용 전지로부터 방전이 진행되는 것을 방지할 수 있게 된다.
상기 제어부(43)에서 상기 DC/DC 변환부(41)에 인가되는 제어신호가 출력되는 예를 살펴 보기로 한다.
상기 제어부(43)는 하나의 예로써 도 4에 나타낸 바와 같이 두 개의 트랜지 스터(Q1, Q2)를 포함할 수 있다. 또한 상기 제어부(43)는 상기 출력전압단(Vo)으로 공급되는 전압이 3.0V 이상인 경우에 인에이블(enable) 신호를 출력시키고, 상기 출력전압단(Vo)으로 공급되는 전압이 3.0V에 비하여 낮은 경우에 디스에이블(disable) 신호를 출력시키도록 구현될 수 있다.
출력전압단(Vo)에서 공급되는 전압은 상기 제어부(43)의 E 노드로 입력된다. 상기 E 노드로 입력된 전압은 상기 제어부(43)에 구비된 제2 트랜지스터(Q2)가 턴 오프(turn off)인 경우에 F 노드, P 노드를 경유하여 H 노드로 출력될 수 있다. 상기 H 노드에서 출력되는 신호는 상기 DC/DC 변환부(41)에 인에이블 신호로 입력될 수 있다.
상기 제2 트랜지스터(Q2)가 턴 온(turn on)인 경우에는 상기 E 노드로 입력된 전압은 상기 F 노드, P 노드, 상기 제2 트랜지스터(Q2)를 경유하여 그라운드 단자인 G 노드로 흘러나가게 된다. 이에 따라 상기 H 노드로는 신호가 출력되지 않게 된다. 즉 상기 DC/DC 변환부(41)에 디스에이블 신호가 입력되는 것으로 판단될 수 있다.
상기 제어부(43)에서 H 노드를 통하여 인에이블 신호가 출력되기 위해서는 상기 제2 트랜지스터(Q2)가 턴 오프(turn off) 상태에 있어야 한다. 이는 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 제어단(예컨대 베이스)과 출력단(예컨대 에미터)의 전압 차이가 문턱전압(threshold voltage)에 비하여 더 낮은 값을 가져야 한다는 것을 의미한다. 예컨대 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 제어단과 출력단의 전압 차이가 0.7V 보다 낮은 값을 갖는 경우에 상기 제어부(43)에서 인에이블 신호가 출력될 수 있다.
한편, 상기 제어부(43)에서 인에이블 신호가 출력되지 않도록 하기 위해서는 상기 제2 트랜지스터(Q2)가 턴 온(turn on) 상태에 있어야 한다. 상기 제2 트랜지스터(Q2)가 턴 온(turn on) 상태에 있기 위해서는 상기 제1 트랜지스터(Q1)가 턴 오프(turn off) 상태에 있어야 한다. 즉 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 제어단과 출력단의 전압 차이가 문턱전압 이상의 값을 가지기 위해서는 상기 제1 트랜지스터(Q1)가 턴 오프(turn off) 상태에 있어야 한다.
상기 제1 트랜지스터(Q1)는 상기 제어부(43)에 구비된 각 저항들의 저항값과 상기 출력전압단(Vo)으로 입력되는 전압의 크기에 따라 턴 오프(turn off) 상태에 있거나 또는 턴 온(turn on) 상태에 있을 수 있게 된다. 상기 제1 트랜지스터(Q1)는 제어단(예컨대 베이스)과 출력단(예컨대 에미터)의 전압 차이가 문턱전압에 비하여 더 낮은 경우에 턴 오프(turn off) 상태에 있게 된다.
상기 제1 트랜지스터(Q1)의 입력단(예컨대 콜렉터)과 제어단(예컨대 베이스)은 상기 출력전압단(Vo)과 연결된다. 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 제어단과 상기 출력전압단(Vo) 사이에 저항이 연결되며, 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 입력단과 상기 출력전압단(Vo) 사이에 저항이 연결된다. 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 출력단과 제어단 사이에 저항이 연결되고, 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 출력단은 그라운드 단자에 연결된다. 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 입력단은 상기 출력전압단(Vo)과 연결된다. 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 입력단과 상기 출력전압단(Vo) 사이에 저항이 연결된다. 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 제어단은 상기 출력전압단(Vo)과 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 입력단과 연결된다. 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 제어단과 상기 출력 전압단(Vo) 사이에 저항이 연결된다. 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 출력단은 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 출력단과 연결되고, 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 출력단은 그라운드 단자와 연결된다.
이와 같이 상기 제어부(43)에 구비된 각 저항들의 저항값 조정에 따라 상기 출력전압단(Vo)으로 입력되는 전압의 크기에 따라 상기 제1 트랜지스터(Q1)가 턴 오프(turn off) 상태에 있거나 턴 온(turn on) 상태에 있도록 구현될 수 있다.
예컨대, 상기 출력전압단(Vo)으로 공급되는 전압이 3.0V 이상인 경우에는 상기 제1 트랜지스터(Q1)가 턴 온(turn on) 상태에 있고, 상기 출력전압단(Vo)으로 공급되는 전압이 3.0V에 비하여 더 낮은 경우에는 상기 제1 트랜지스터(Q1)가 턴 오프(turn off) 상태에 있도록 각 저항값을 선택할 수 있다.
즉, 상기 출력전압단(Vo)으로 공급되는 전압이 3.0V 이상인 경우에는 상기 제1 트랜지스터(Q1)가 턴 온(turn on) 상태에 있고, 상기 제2 트랜지스터(Q2)는 턴 오프(turn off) 상태에 있을 수 있게 된다. 이에 따라 상기 제어부(43)는 H 노드를 경유하여 상기 DC/DC 변환부(41)에 인에이블 신호를 전송하게 되고, 상기 출력전압단(Vo)으로부터 상기 DC/DC 변환부(41)에 전압이 입력될 수 있게 된다.
그리고, 상기 출력전압단(Vo)으로 공급되는 전압이 3.0V에 비하여 낮은 경우에는 상기 제1 트랜지스터(Q1)가 턴 오프(turn off) 상태에 있고, 상기 제2 트랜지스터(Q2)는 턴 온(turn on) 상태에 있을 수 있게 된다. 이때 상기 제어부(43)는 H 노드를 경유하여 상기 DC/DC 변환부(41)에 디스에이블 신호를 전송하게 되고, 상기 출력전압단(Vo)으로부터 상기 DC/DC 변환부(41)에 전압이 입력되는 것이 중단된다.
따라서, 충전용 전지에 연결된 상기 출력전압단(Vo)으로부터 공급되는 전압의 크기가 예를 들어 4.0V인 경우에는 상기 출력전압단(Vo)으로부터 상기 DC/DC 변환부(41)에 전압이 공급될 수 있게 된다. 시간이 지남에 따라 상기 출력전압단(Vo)으로부터 공급되는 전압의 크기는 낮아지게 되며, 그 전압이 3.0V에 도달하게 되면 상기 출력전압단(Vo)으로부터의 전압 공급이 중단될 수 있게 된다.
이와 같이 실시 예에 의하면, 상기 출력전압단(Vo)으로부터 공급되는 전압의 크기에 따라 상기 DC/DC 변환부(41)의 동작을 제어할 수 있게 된다. 이에 따라 상기 출력전압단(Vo)을 통하여 전원을 공급하는 충전용 전지에서 일전 수준 이하로 과다 방전이 진행되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이상의 설명에서는 에미터, 베이스, 콜렉터를 포함하는 트랜지스터가 적용된 예를 기준으로 설명하였으나, 게이트, 소오스, 드레인을 포함하는 FET(Field Effect Transistor)를 적용하여 구현할 수도 있다.
도 1은 실시 예에 따른 전원장치의 충전회로부를 나타낸 도면.
도 2는 실시 예에 따른 전원장치의 충전회로부 및 방전회로부를 나타낸 도면.
도 3은 실시 예에 따른 전원장치의 충전회로부 및 방전회로부를 나타낸 도면.
도 4는 실시 예에 따른 전원장치의 방전 차단회로를 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
31... 전지연결부 33... 제1 다이오드
35... 저항 37... 제2 다이오드
39... 제3 다이오드 41... DC/DC 변환부
43... 제어부

Claims (15)

  1. 충전용 전지가 연결되는 전지연결부;
    전압이 입력되는 입력전압단과 상기 전지연결부 사이에 연결된 제1 다이오드;
    상기 입력전압단과 상기 전지연결부 사이에 연결된 저항;
    을 포함하는 전원장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전지연결부와 전압이 출력되는 출력전압단 사이에 연결된 제2 다이오드를 포함하는 전원장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 입력전압단과 상기 제1 다이오드 사이에 일단이 연결되며, 타단이 상기 출력전압단에 연결된 제3 다이오드를 포함하는 전원장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제1, 제2, 제3 다이오드는 쇼츠키 다이오드인 전원장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 입력전압단에 공급되는 전압은 상기 제1 다이오드와 상기 저항을 경유하여 상기 전지연결부에 연결된 충전용 전지를 충전시키는 전원장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 입력전압단에 공급되는 전압은 상기 제3 다이오드를 경유하여 상기 출력전압단으로 공급되는 전원장치.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 전지연결부에 연결된 충전용 전지로부터 방전되는 전압은 상기 제2 다이오드를 경유하여 상기 출력전압단으로 공급되는 전원장치.
  8. 충전용 전지로부터 방전되는 전압이 공급되는 출력전압단;
    상기 출력전압단으로부터 DC 전압을 입력 받고 DC 전압으로 변환하여 출력하는 DC/DC 변환부;
    상기 출력전압단에 공급되는 전압의 크기에 따라 상기 DC/DC 변환부의 동작을 제어하는 제어부;
    를 포함하는 전원장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 출력전압단에 공급되는 전압의 크기에 따라 상기 DC/DC 변환부에 인에이블/디스에이블(enable/disable) 신호를 전송하는 전원장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부는 제1 트랜지스터와 제2 트랜지스터를 포함하며, 상기 제어부는 상기 출력전압단에 공급되는 전압이 제1 전압 이상인 경우에 상기 제1 트랜지스터는 턴 온(turn on) 상태이고, 상기 제2 트랜지스터는 턴 오프(turn off) 상태이고, 상기 제2 트랜지스터의 입력단에 연결된 노드로부터 상기 DC/DC 변환부에 인에이블 신호를 전송하는 전원장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부는 제1 트랜지스터와 제2 트랜지스터를 포함하며, 상기 제어부는 상기 출력전압단에 공급되는 전압이 제1 전압에 비하여 낮은 경우에 상기 제1 트랜지스터는 턴 오프(turn off) 상태이고, 상기 제2 트랜지스터는 턴 온(turn on) 상태이고, 상기 제2 트랜지스터의 입력단에 연결된 노드로부터 상기 DC/DC 변환부에 디스에이블 신호를 전송하는 전원장치.
  12. 제 10항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터의 입력단과 제어단은 상기 출력전압단과 연결되고, 상기 제1 트랜지스터의 출력단은 상기 제2 트랜지스터의 출력단과 연결되며, 상기 제2 트랜지스터의 입력단은 상기 출력전압단과 연결되고, 상기 제2 트랜지스터의 제 어단은 상기 출력전압단과 상기 제1 트랜지스터의 입력단과 연결되고, 상기 제1 트랜지스터의 출력단과 상기 제2 트랜지스터의 출력단은 그라운드 단자와 연결된 전원장치.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 충전용 전지가 연결되는 전지연결부와, 전압이 입력되는 입력전압단과 상기 전지연결부 사이에 연결된 제1 다이오드와, 상기 입력전압단과 상기 전지연결부 사이에 연결된 저항과, 상기 전지연결부와 전압이 출력되는 상기 출력전압단 사이에 연결된 제2 다이오드와, 상기 입력전압단과 상기 제1 다이오드 사이에 일단이 연결되며 타단이 상기 출력전압단에 연결된 제3 다이오드를 포함하는 전원장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제1, 제2, 제3 다이오드는 쇼츠키 다이오드인 전원장치.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 전지연결부에 연결된 충전용 전지로부터 방전되는 전압은 상기 제2 다이오드를 경유하여 상기 출력전압단으로 공급되는 전원장치.
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