KR20110106584A

KR20110106584A - 이동통신 중계기의 보조충전 배터리 보호회로

Info

Publication number: KR20110106584A
Application number: KR1020100025700A
Authority: KR
Inventors: 이재명; 손호원; 박창욱
Original assignee: 주식회사 로스윈
Priority date: 2010-03-23
Filing date: 2010-03-23
Publication date: 2011-09-29
Also published as: KR101127072B1

Abstract

본 발명은 이동통신중계기의 보조충전 배터리 보호회로에 관한 것으로, 구체적으로는 중계기 내부의 전원 공급 장치에서 형성된 직류 전압을 신호로 사용하는 인에이블 신호부, 배터리 음극과 보호회로 음극에 연결되어 상기 인에이블 신호부의 신호에 의해 온, 오프되는 스위치 소자, 상기 인에이블 신호부에 애노드단이 연결되고 상기 스위치 소자에 캐소드단이 연결되는 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하고 특히 상기 스위치 소자로 N-MOSFET을 사용함으로써 중계기가 작동상태에 있는 경우에만 보호회로를 동작시키고 대기상태에 있는 경우에는 전류가 흐르지 않게 하여 배터리 자체의 자연방전 외의 전류소모를 막을 수 있는 효과가 있다.

Description

이동통신 중계기의 보조충전 배터리 보호회로{BATTERY PROTECTION CIRCUIT FOR ASSIST CHARGING OF MOBILE COMMUNICATION REPEATER}

본 발명은 이동통신 중계기의 보조충전 배터리 보호회로에 관한 것으로, 보다 상세히는 보호회로에 인에이블 기능을 추가하여 중계기가 보관 상태가 아닌 정상적으로 설치, 동작할 때에만 보호회로가 동작할 수 있도록 하여 보조 충전 배터리의 자연 방전시간을 감소시키는 보조충전 배터리의 보호회로에 관한 것이다.

이동통신 중계기에서 정전이 일어난 경우 짧게는 2분에서 길게는 5분 동안 중계기에 전원을 공급하기 위하여 보조충전 배터리를 사용하고 있다. 이러한 보조충전 배터리는 현재까지도 납축전지를 사용하고 있는데 그 크기가 크고 무거우며 특히 환경오염 문제가 발생하여 최근에는 리튬화합물 충전배터리로 바뀌어가는 추세에 있다. 리튬화합물 배터리를 안전하게 사용하기 위해서는 배터리의 충전과 방전을 제어하기 위한 보호회로가 필요한데 그 역할은 다음과 같이 크게 4가지로 나눌 수 있다. 첫째는 충전 배터리가 완전 충전상태를 유지할 수 있도록 충전과 차단을 반복하게 하고 둘째로는 정전이 되었을 때 중계기에 전원을 끊김 없이 공급할 수 있도록 해야한다. 셋째로 배터리는 정격용량보다 더 많은 충전을 하게 되면 배터리의 온도가 급격하게 증가하게 되어 폭발의 위험이 있으므로 완전히 충전이 되면 더 이상 충전이 되지 않게 공급되는 전원을 차단하는 역할을 하고, 넷째로는 배터리의 방전을 차단하는 기능으로서 방전시 2분에서 5분 정도 방전을 한 후 배터리 보호를 위하여 방전을 차단하게 되는데 이는 리튬화합물 배터리의 경우 완전히 방전이 되고, 그 방전되어 방치되는 시간이 길어질 경우 배터리의 수명이 짧아지게 되기 때문이다.

도 1은 종래의 이동통신 중계기와 보조충전 배터리로서의 리튬화합물 배터리 및 보호회로를 도시한 도면이다. 이동통신 중계기에서 사용하고 있는 리튬화합물 배터리(10)는 중계기 종류와 그 중계기에서 소모하는 전류에 따라 여러 가지가 있는데 도면에 도시된 배터리(10)는 그 중 가장 소형에 적용되는 3.7V 480mA의 용량을 가진 배터리 7개를 직렬로 연결하여 25.9V 전압과 3.36A의 전류용량을 가진 리튬화합물 배터리(10)를 도시한 것이다. 중계기에 220V의 교류전압이 인가되면 전원공급장치(Power Supply Unit : PSU)(30)를 통해 직류 25.9V의 전압을 만들어 레귤레이터(Regulator)(40)를 통해 원하는 전압을 형성하게 된다. 중계기에 정전이 일어나는 경우 보조충전 배터리(10)인 상기 리튬이온 배터리(10)에서 전원을 공급하게 되는데 이러한 배터리(10)를 제어하기 위하여 보호회로(20)가 필요하다. 상기 보호회로(20)는 배터리(10)의 전류를 소모하는데, 그 소모 전류량은 200μA ~ 500μA에 이른다. 또한 리튬화합물 충전배터리(10)의 자연방전 시간은 약 6개월로서 완전히 충전이 된 리튬화합물 충전배터리(10)를 상온(25℃)에서 6개월을 보관하면 완전히 방전이 되어 배터리(10)의 충전과 방전기능이 현저하게 약해진다. 여기서 상기 보호회로(20)의 전류소모를 살펴보면, 가장 소모가 많았던 500μA를 기준으로 하면 1시간에 500μA의 전류가 소모되므로 1일에 12mA, 6개월에 2.16A의 전류가 소모된다. 중계기 납품시 배터리(10)의 보호회로(20)가 온(ON)을 한 상태에서 납품이 되고, 이를 보관시 짧게는 며칠에서 길게는 몇 개월씩 보관을 하면서 오래 보관이 된 일부 중계기의 배터리(10)가 완전 방전되는 등 중계기가 정상적인 작동상황이 아닌 경우에도 보호회로(20)는 전류를 소모하고 있어 문제가 된다. 또한 보호회로(20)에서 소모되는 전류가 배터리(10)의 자연방전을 더 가속화시켜 더 빨리 완전방전되는 문제점도 발생한다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 이동통신 중계기의 보조충전 배터리의 보호회로에 있어서 중계기가 정상적인 동작상태가 아닌 대기 상태에서는 보호회로가 오프(OFF)되고 정상적인 동작 상태에서만 온(ON)이 되는 N-MOSFET을 이용한 인에이블 기능을 추가하여 중계기가 작동하지 않는 대기상태에서는 보호회로의 전류소모를 방지하여 배터리의 자연방전 시간을 유지시킬 수 있게 한다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 제공되는 본 발명의 구성은 이동통신 중계기의 보조충전 배터리 보호회로에 있어서, 중계기 내부의 전원 공급 장치에서 형성된 직류 전압을 신호로 사용하는 인에이블 신호부; 배터리 음극과 보호회로 음극에 연결되어 상기 인에이블 신호부의 신호에 의해 온, 오프되는 스위치 소자; 상기 인에이블 신호부에 애노드단이 연결되고 상기 스위치 소자에 캐소드단이 연결되는 다이오드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 중계기의 보조충전 배터리 보호회로를 제공하여 중계기가 정상적인 동작상태에서만 보호회로가 작동할 수 있도록 하여 대기상태에서의 보호회로의 전류소모를 방지할 수 있게 한다.

특히, 상기 스위치 소자는, 상기 배터리 음극에 드레인단이 연결되고, 보호회로 음극과 그라운드에 소스단이 연결되며, 다이오드의 캐소드단에 게이트단이 연결되는 N-MOSFET인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 스위치 소자와 다이오드 사이에 인에이블 신호를 안정화시키는 안정부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 안정부는, 상기 N-MOSFET 게이트단에 일단이 연결되고 소스단과 보호회로 음극 및 그라운드에 다른 일단이 연결되는 제 1저항; 상기 제 1저항과 병렬로 연결되는 커패시터; 및 상기 다이오드의 캐소드단에 일단이 연결되고 다른 일단은 상기 제 1저항 및 커패시터의 일단과 N-MOSFET의 게이트단에 연결되는 제 2저항;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 이동통신 중계기의 보조충전 배터리 보호회로에서 N-MOSFET을 스위치 소자로 사용함으로써 인에이블 신호가 0V 즉, 중계기가 정상작동하지 않는 대기상태에 있는 경우에는 보호회로가 오프되고 인에이블 신호가 가해지는 경우에만 온 상태가 되게 하여 대기상태에서 보호회로의 전류소모를 막아 배터리 자체의 자연방전 외의 전류소모를 방지할 수 있는 효과를 가지게 된다.

도 1은 종래의 기술에 따른 이동통신 중계기 내부와 보조충전 배터리 및 보호회로의 전체적인 구조도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 형태에 따른 중계기 내부와 배터리 및 보호회로의 전체적인 구조도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 형태에 따른 스위치 기능이 추가된 보호회로를 나타낸 회로도이다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 형태에 따른 중계기 내부와 배터리 및 보호회로의 전체적인 구조도를 도시한 도면이다. 본 발명은 이동통신 중계기의 보조충전 배터리 보호회로에 있어서, 중계기 내부의 전원 공급 장치에서 형성된 직류 전압을 신호로 사용하는 인에이블 신호부, 배터리 음극과 보호회로 음극에 연결되어 상기 인에이블 신호부의 신호에 의해 온, 오프되는 스위치 소자, 상기 인에이블 신호부에 애노드단이 연결되고 상기 스위칭부에 캐소드단이 연결되는 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 중계기의 보조충전 배터리 보호회로를 요지로 하는 것으로 보호회로에 N-MOSFET 을 스위치 소자로 이용하여 중계기가 대기 상태가 아닌 정상 상태에서만 보호회로가 동작할 수 있도록 하여 배터리 자체의 자연방전 이외의 전류소모를 방지하는 보호회로를 제공하는 것을 그 핵심으로 한다.

도면을 참조하여 살펴보면, 이동통신 중계기 내부와 보조충전 배터리(110) 및 보호회로(120)로 구성되어 있는데, 기존의 보호회로와는 달리 중계기 내부의 PSU(130)에서 만들어진 전압을 인에이블 신호로 하고 N-MOSFET을 스위치 소자로 이용하여 중계기가 대기상태에서는 보호회로(120)가 동작하지 않도록 하는 기능을 가진다.

도 3은 상기의 보호회로에 인에이블 기능이 추가된 보호회로를 도시한 회로도이다. 도면을 참조하면, 본 발명은 스위치 소자(210), 안정부(220), 다이오드(D1) 및 인에이블 신호부(230)로 구성되어 있다. 상기 안정부(220)가 형성되지 않더라도 본 발명의 효과에는 영향이 없지만 회로의 안정화를 위해 안정부(220)를 구성요소로 하는 것이 바람직하다. 상기 스위치 소자(210)는 N-MOSFET으로서 드레인단은 배터리 음극에 연결되고, 소스단은 보호회로의 음극과 그라운드에 연결되어 있으며, 게이트단은 안정부(220)와 연결되어 있다. 상기 안정부(220)는 제 1,2저항(R1, R2)과 커패시터(C1)로 구성되어 있는데 제 1저항(R1)과 커패시터(C1)은 병렬로 연결되어 있되, 그 일단은 N-MOSFET의 게이트단에 연결되고 다른 일단은 소스단과 보호회로 음극 및 그라운드에 연결되어 있다. 제 2저항(R2)은 다이오드(D1)의 캐소드단에 일단이 연결되고 N-MOSFET의 게이트단 및 병렬로 연결된 제 1저항(R1)과 커패시터(C1)의 일단에 다른 일단이 연결된다. 이때 제 1저항(R1)은 인에이블 신호가 오픈되었을 경우 풀다운시키는 역할을 하며 커패시터(C1)와 제 2저항(R2)은 신호를 안정화시키기 위한 필터로서의 역할을 한다. 다이오드(D1)의 캐소드는 제 2저항(R2)의 일단에 연결되고 애노드단은 인에이블 신호에 연결되어 전류가 역으로 흐르는 것을 방지한다. 인에이블 신호는 중계기 내부의 PSU에서 만들어진 직류를 신호로 사용한다. 상기와 같이 인에이블 신호를 게이트단에 인가면 스위치 소자(210)로서 N-MOSFET이 동작하여 드레인의 배터리 음극과 소스의 보호회로 음극이 연결되어 전류가 흐르게 되고 중계기가 동작상태가 아닌 포장, 대기 상태에서는 인에이블 신호가 0V가 되어 드레인과 소스가 단락되어 전류가 흐르지 않게 되어 배터리 자체의 자연방전 외의 전류소모를 막을 수 있게 된다.

이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10, 110: 배터리 20, 120: 보호회로
30, 130: 전원공급장치(PSU) 40, 140: 레귤레이터
210: 스위치 소자 220: 안정부
230: 인에이블 신호부

Claims

이동통신 중계기의 보조충전 배터리 보호회로에 있어서,
중계기 내부의 전원 공급 장치에서 형성된 직류 전압을 신호로 사용하는 인에이블 신호부;
배터리 음극과 보호회로 음극에 연결되어 상기 인에이블 신호부의 신호에 의해 온, 오프되는 스위치 소자;
상기 인에이블 신호부에 애노드단이 연결되고 상기 스위치 소자에 캐소드단이 연결되는 다이오드;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 중계기의 보조충전 배터리 보호회로.
청구항 1에 있어서,
상기 스위치 소자는,
상기 배터리 음극에 드레인단이 연결되고, 보호회로 음극과 그라운드에 소스단이 연결되며, 다이오드의 캐소드단에 게이트단이 연결되는 N-MOSFET인 것을 특징으로 하는 이동통신 중계기의 보조충전 배터리 보호회로.
청구항 2에 있어서,
상기 스위치 소자와 다이오드 사이에 인에이블 신호를 안정화시키는 안정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 중계기의 보조충전 배터리 보호회로.
청구항 3에 있어서,
상기 안정부는,
상기 N-MOSFET 게이트단에 일단이 연결되고 소스단과 보호회로 음극 및 그라운드에 다른 일단이 연결되는 제 1저항;
상기 제 1저항과 병렬로 연결되는 커패시터; 및
상기 다이오드의 캐소드단에 일단이 연결되고 다른 일단은 상기 제 1저항 및 커패시터의 일단과 N-MOSFET의 게이트단에 연결되는 제 2저항;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 중계기의 보조충전 배터리 보호회로.