KR20090015539A - 이동통신단말기용 다전압 출력 배터리 및 이를 이용한이동통신단말기 - Google Patents

이동통신단말기용 다전압 출력 배터리 및 이를 이용한이동통신단말기 Download PDF

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Abstract

적어도 하나의 전지 셀을 포함하고 전지 셀을 이용하여 제 1 전압 전원을 발생시켜 출력하는 제 1 전압 출력부 및 제 1 전압 출력부가 발생시킨 제 1 전압 전원을 입력 받아 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터를 구비하고 제 2 전압 전원을 출력하는 제 2 전압 출력부를 포함하며, 제 1 전압 출력부가 발생시킨 제 1 전압 전원을 외부로 출력하는 제 1 출력 단자 및 제 2 전압 출력부가 발생시킨 제 2 전압 전원을 외부로 출력하는 제 2 출력 단자를 포함하여 이동통신단말기 배터리를 구성한다. 따라서, 두 가지 이상의 전압을 입력 받아 이동통신단말기 내부의 부품들이 요구하는 구동전압에 맞추어 전압 변환을 할 수 있으므로 전압 변환의 효율을 높일 수 있다.
이동통신단말기, 배터리, 전압, 저전력, LDO, DC-DC 컨버터

Description

이동통신단말기용 다전압 출력 배터리 및 이를 이용한 이동통신단말기{MULTI-VOLTAGE OUTPUT BATTERY FOR MIBILE TELEPHONE AND MOBILE TELEPHONE USING THE SAME}
본 발명은 이동통신단말기용 배터리 및 이를 이용하는 이동통신단말기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저전압 구동 반도체가 적용되는 이동통신단말기에 적합하도록 구성된 배터리와 이를 이용하는 이동통신단말기에 관한 것이다.
이동통신단말기를 사용하는 사용자의 요구들 중에서 중요한 두 가지로서, 이동통신단말기의 사용시간 증대에 대한 요구와 미려한 디자인에 대한 요구가 있다.
이동통신단말기의 사용시간 증대를 위한 해결책으로는, 이동통신단말기에 적용되는 배터리의 고용량화와 이동통신단말기 내부의 주요 부품들의 저전력화를 들 수 있다.
배터리의 용량 측면에서는 리튬-이온(lithium-ion), 리튬-폴리머(lithium-polymer) 이차전지 셀(cell) 등을 채용하면서 작은 부피에서도 고용량이 가능하여졌으나, 통상적으로 배터리의 용량 증대는 기술적 한계가 있다. 이에 대한 병행책으로 소모전력의 감소를 위한 부품의 재설계, 저전압 구동 등이 이루어졌으며, 최 근의 이동통신단말기에 이용되는 반도체 칩들의 경우는 최저 1.2V 정도의 구동 전압에서 동작하도록 설계되고 있다.
그러나, 통상적으로 이동통신단말기내에 존재하는 부품들을 저전압만으로 동작하도록 구성하기에는 난점이 있기에 부품 별로 다양한 구동전압을 요구하도록 구성된다. 따라서, 이동통신단말기에 적용되는 배터리에서는 3~4.2V 정도의 전압을 공급하며, 이동통신단말기 내부에 장착된 전원장치에서 이를 다양한 전압으로 변환하여 사용하는 방식을 취하고 있다.
이러한 이동통신단말기 내부에 장착되는 전원장치로는 저 드롭아웃 전압 조정기(LDO: Low Drop Output Voltage Regulator) 등이 이용되고 있는데, 이동통신단말기 내부에 존재하는 구성요소 별로 각자가 요구하는 구동전압에 맞추어 배터리의 공급전압을 변환하여 공급하도록 복수개의 LDO를 이용하여 전원부가 구성되고 있다.
그러나, 입출력 전압 차가 적을 때는 LDO가 제 역할을 하지만 입출력 전압 차이가 2~3V 이상으로 커지게 되면 LDO를 사용할 경우 효율이 떨어지게 된다. 즉, LDO에 대한 입력전압이 낮은 경우에는 LDO의 효율이 유리하지만 그렇지 않다면 LDO의 효율이 나빠지기 때문에 별도의 DC-DC 컨버터(DC-DC converter)가 사용되지 않으면 안된다.
이 경우, DC-DC 컨버터가 별개로 사용될 경우에는 DC-DC 컨버터를 이동통신단말기내에 실장하기 위한 공간을 마련하여야 하기 때문에 앞서 언급된 바와 같이 최근의 이동통신단말기 사용자들이 요구하는 디자인의 미려함을 해치게 된다는 문 제점이 있다. 즉, 소형화 및 슬림화 되어가는 최근의 이동통신단말기의 제품 추세에 장애 요소가 되는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 이동통신단말기에 포함되는 전원부의 효율을 개선하면서도 이동통신단말기의 슬림화 추세에 부응할 수 있는 전원부 구성을 가지는 이동통신단말기 및 이동통신단말기에 이용되는 배터리를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 적어도 하나의 전지 셀을 포함하고 상기 전지 셀을 이용하여 제 1 전압 전원을 발생시켜 출력하는 제 1 전압 출력부 및 상기 제 1 전압 출력부가 발생시킨 제 1 전압 전원을 입력 받아 상기 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터를 구비하고 제 2 전압 전원을 출력하는 제 2 전압 출력부를 포함하며, 상기 제 1 전압 출력부가 발생시킨 상기 제 1 전압 전원을 외부로 출력하는 제 1 출력 단자 및 상기 제 2 전압 출력부가 발생시킨 상기 제 2 전압 전원을 외부로 출력하는 제 2 출력 단자를 포함한 이동통신단말기 배터리를 제공한다.
여기에서, 상기 전지 셀로는 리튬-이온 이차전지 셀 또는 리튬-폴리머 이차전지 셀이 이용될 수 있으며, 연료전지 셀이 이용될 수도 있다.
여기에서, 상기 이동통신단말기 배터리는 상기 이동통신단말기 배터리의 용량을 특정하기 위한 저항이 연결된 배터리용량 인식 단자를 추가로 구비할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 제 1 전압의 전원을 입력 받는 제 1 입력 단자 및 상기 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압의 전원을 입력 받는 제 2 입력단자를 구비하여 상기 제 1 전압 전원과 상기 제 2 전압 전원을 동시에 공급받아 동작하며, 내부에 DC-DC 컨버터를 포함하지 않은 것을 특징으로 하는 이동통신단말기를 제공한다.
여기에서, 상기 이동통신단말기는 적어도 하나의 저 드롭아웃 전압 조정기(Low Dropout Output Voltage Regulator)를 구비하며, 상기 저 드롭아웃 전압 조정기는 상기 제 1 전압 전원 또는 상기 제 2 전압 전원을 입력 받아 상기 이동통신단말기 내에 포함된 부품소자들에 적합한 제 3 전압으로 변환하여 출력하도록 구성될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 다전압 출력 이동통신단말기 배터리 및 이를 이용하는 이동통신단말기를 구현할 경우에는, 이동통신단말기내에 존재하는 다용한 부품들이 요구하는 구동전압에 따라서 입력 전압을 선택하여 전압 변환을 할 수 있으므로 저 드롭아웃 전압조정기(LDO)의 효율을 높일 수 있다.
또한, 이동통신단말기내에 DC-DC 컨버터를 포함시키지 않는 것에 의하여 최근의 슬림화 및 경량화 추세에 맞는 이동통신단말기를 구현할 수 있다는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 이동통신단말기 배터리의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이동통신단말기 배터리(100)는 제 1 전압 출력부(110)와 제 2 전압 출력부(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
제 1 전압 출력부(110)는 적어도 하나의 전지 셀(111)을 포함하고 상기 전지 셀을 이용하여 제 1 전압(예컨대, 4.2V) 전원을 발생시켜 출력하는 구성요소이다. 이때, 이동통신단말기 배터리(100)에 적용되는 전지 셀(111)로는 리튬-이온 이차전지 셀 또는 리튬-폴리머 이차전지 셀 등의 통상적인 이차전지 셀 또는 연료전지 셀(fuel-cell) 등이 이용될 수 있다.
제 2 전압 출력부(120)는 상기 제 1 전압 출력부(110)가 발생시킨 제 1 전압 전원을 입력 받아 상기 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압(예컨대, 3V)으로 변환하는 DC-DC 컨버터(121)를 구비하고 제 2 전압 전원을 출력하는 구성요소이다. 이때, DC-DC 컨버터로는 벅(buck) 컨버터 형식의 소용량 강압형 컨버터가 이용되는 것이 바람직하다.
예컨대, 벅 컨버터는 일정한 주기로 스위칭하는(on/off를 반복하는) 스위칭 소자를 이용하여, 펄스모양의 전압을 발생시키고 평활LC 필터를 통해 직류전압을 출력하는 소자이다.
추가적으로, 본 발명에 따른 이동통신단말기 배터리(100)에는 제 1 전압 출력부(110)가 출력하는 제 1 전압 전원을 외부로 출력하는 제 1 출력 단자(131)와 제 2 전압 출력부(120)가 출력하는 제 2 전압 전원을 외부로 출력하는 제 2 출력 단자(132)를 포함하여 구성될 수 있다. 한편, 도 1에서는, 제 1 출력 단자(131)와 제 2 출력단자(132)가 공통의 접지 단자(GND; 133)를 공유하는 것을 예시하고 있으나, 개별적으로 접지 단자를 활용하는 것도 가능할 것이다.
마지막으로, 본 발명에 따른 이동통신단말기 배터리(100)에는 상기 이동통신단말기 배터리의 용량을 특정하기 위한 저항이 연결된 배터리 용량 인식 단자(BATT ID; 134)가 구비될 수 있다. 배터리 용량 인식 단자(134)와 접지 단자(133) 간에 이동통신단말기 배터리의 용량을 특정하기 위한 소정의 저항값을 가지는 저항소자가 연결되어 있으며, 이동통신단말기 배터리가 고용량 배터리인지 표준형 배터리인지를 구별하는데 이용될 수 있다. 이러한 배터리 용량 인식 단자(134)는 충전기 등을 통한 충전 시에 배터리의 용량을 인식하여 충전 전류의 양을 조절하기 위하여 이용된다.
도 2는 본 발명에 따른 이동통신단말기의 구성을 예시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 이동통신단말기(200)는 제 1 입력 단자(211) 및 제 2 입력 단지(212)를 포함하여 구성될 수 있다.
제 1 입력 단자(211)는 제 1 전압(예컨대, 4.2V)의 전원을 입력 받는 단자이다. 또한, 제 2 입력 단자(212)는 상기 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압(예컨대, 3V)의 전원을 입력 받는 단자이다. 따라서, 도 1에서 예시한 이동통신단말기 배터리(100)의 제 1 출력 단자(131)가 이동통신단말기(200)의 제 1 입력 단자(211)에 연결될 수 있으며, 이동통신단말기 배터리(100)의 제 2 출력 단자(132)가 이동통신단말기(200)의 제 2 입력 단자(212)에 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 이동통신단말기(200)는 상기 제 1 입력 단자(211)와 상기 제 2 입력 단자(212)로부터 동시에 상기 제 1 전압 전원과 상기 제 2 전압 전원을 공급받아 동작하며, 내부에 DC-DC 컨버터를 포함하지 않은 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 이동통신단말기(200)는 적어도 하나의 저 드롭아웃 전압 조정기(LDO: Low Drop Output Voltage Regulator; 220)를 포함할 수 있으며, 저 드롭아웃 전압 조정기 각각은 상기 제 1 입력 단자(211)와 상기 제 2 입력 단자(212)에 각각 선택적으로 연결되어 이동통신단말기내에서 필요로 하는 다양한 전압을 출력하도록 구성될 수 있다.
즉, 종래 기술에서 언급된 바와 같이, 1.2V의 구동전압을 요구하는 반도체 소자의 경우에는 제 2 입력 단자(212)로부터 입력된 저전압의 입력 전압을 1.2V의 전압으로 변환하도록 구성함으로써 저 드롭아웃 전압 조정기가 입출력 전압 차이가 클 경우에 효율이 떨어지는 문제를 해결할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 이동통신단말기 배터리의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 이동통신단말기의 구성을 예시한 블록도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 이동통신단말기 배터리
110: 제 1 전압 출력부 120: 제 2 전압 출력부
121: DC-DC 컨버터
131: 제 1 출력 단자 132: 제 2 출력 단자
133: 접지 단자 134: 배터리 용량 인식 단자

Claims (6)

  1. 적어도 하나의 전지 셀을 포함하고 상기 전지 셀을 이용하여 제 1 전압 전원을 발생시켜 출력하는 제 1 전압 출력부; 및
    상기 제 1 전압 출력부가 발생시킨 제 1 전압 전원을 입력 받아 상기 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터를 구비하고 제 2 전압 전원을 출력하는 제 2 전압 출력부를 포함하며,
    상기 제 1 전압 출력부가 발생시킨 상기 제 1 전압 전원을 외부로 출력하는 제 1 출력 단자; 및 상기 제 2 전압 출력부가 발생시킨 상기 제 2 전압 전원을 외부로 출력하는 제 2 출력 단자를 포함한 이동통신단말기 배터리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전지 셀은 리튬-이온 이차전지 셀 또는 리튬-폴리머 이차전지 셀인 것을 특징으로 하는 이동통신단말기 배터리.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전지 셀은 연료전지 셀인 것을 특징으로 하는 이동통신단말기 배터리.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 이동통신단말기 배터리는
    상기 이동통신단말기 배터리의 용량을 특정하기 위한 저항이 연결된 배터리 용량 인식 단자를 추가로 구비한 이동통신단말기 배터리.
  5. 제 1 전압의 전원을 입력 받는 제 1 입력 단자; 및
    상기 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압의 전원을 입력 받는 제 2 입력단자를 구비하여 상기 제 1 전압 전원과 상기 제 2 전압 전원을 동시에 공급받아 동작하며, 내부에 DC-DC 컨버터를 포함하지 않은 것을 특징으로 하는 이동통신단말기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    적어도 하나의 저 드롭아웃 전압 조정기(Low Dropout Output Voltage Regulator)를 구비하며,
    상기 저 드롭아웃 전압 조정기는 상기 제 1 전압 전원 또는 상기 제 2 전압 전원을 입력 받아 상기 이동통신단말기 내에 포함된 부품소자들에 적합한 제 3 전압으로 변환하여 출력하는 이동통신단말기.
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