KR20120110082A

KR20120110082A - 전기 장치에 동력공급하기 위한 방법 및 회로

Info

Publication number: KR20120110082A
Application number: KR1020127000349A
Authority: KR
Inventors: 구나르 클링훌트
Original assignee: 소니 모빌 커뮤니케이션즈 에이비
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2012-10-09
Also published as: CN102474127B; EP2460257A1; US20110001393A1; EP2460257B1; TW201110503A; US20120146584A1; CN102474127A; US8304964B2; WO2011000399A1; JP2012531877A; US8125122B2

Abstract

전기 장치에 전력공급하기 위한 방법 및 회로가 기재된다.

Description

전기 장치에 동력공급하기 위한 방법 및 회로{METHOD AND CIRCUIT FOR ENERGIZING AN ELECTRICAL DEVICE}

본 발명은 전기 장치에 동력공급하기 위한 방법 및 회로는 물론 전기 장치에 동력공급하기 위한 방법 및 회로를 사용하는 시스템, 이동 장치 및 전력 공급 장치에 관한 것이다.

본 발명의 실시형태에 따르면, 전기 장치에 동력공급(energizing)하기 위한 방법이 제공된다. 전기 장치는 스위치를 통해 전력원에 결합된다. 본 방법에 따르면, 기계 운동의 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전기 에너지가 발생된다. 전력원에 전기 장치의 전기 커플링을 제공하도록, 발생된 전기 에너지가 스위치에 공급된다. 스위치는 예컨대 사이리스터, MOSFET, IGBT 등의 반도체 스위치, 또는 예컨대 계전기인 기계 스위치일 수 있다. 전기 장치는 추가의 전기 장치 예컨대 배터리 구동 이동 장치를 충전하기 위한 충전기일 수 있다. 충전기와 배터리 구동 장치는 플러그 및 정합 소켓에 의해 서로 분리 가능하게 연결될 수 있다. 이 경우, 스위치를 활성화하기 위한 전기 에너지는 플러그를 소켓에 삽입하는 기계 운동에 의해 발생될 수 있다. 또한, 전기 장치는 추가의 장치에 전력원으로부터의 전기 에너지를 공급하기 위한 전력 공급 유닛일 수 있다.

가전제품, 구체적으로는 예컨대 이동 전화, 이동식 개인 휴대 정보 단말기(PDA), MP3 플레이어와 같은 이동식 음향 재생 장치, 및 이동식 컴퓨터와 같은 배터리 구동 이동 장치의 분야에서, 이동 장치는 충전기 또는 전력 공급 유닛에 의해 전력원에 결합된다. 충전기 또는 전력 공급 유닛의 일측은 플러그 및 정합 소켓을 포함하는 커넥터에 의해 배터리 구동 이동 장치에 분리 가능하게 연결되고, 타측은 다른 커넥터에 의해 전력원, 소위 간선에 연결된다. 그러한 가전제품의 다수의 사용자는 이동식 배터리 구동 장치를 충전기 또는 전력 공급 유닛으로부터 분리되는 때 충전기 또는 전력 공급 유닛을 전력원에 연결된 상태로 둔다. 하지만, 이동 장치 또는 배터리 구동 장치와 충전기 또는 전력 공급 유닛 사이의 연결이 끊어진 때에도, 충전기 또는 전력 공급 유닛은 전력원에 전기적으로 연결되어 있는 한 전력원으로부터 전기 에너지를 여전히 소비한다.

따라서, 본 발명의 실시형태에 따르면, 충전기 또는 전력 공급 유닛은 충전기 또는 전력 공급 유닛을 전력원에 전기적으로 결합시키고 그로부터 분리하도록 구성된 스위치에 의해 전력원에 연결된다. 분리는 이동식 배터리 구동 장치를 충전기 또는 전력 공급 유닛으로부터 분리하는 것을 감지하는 것에 의해 개시될 수 있다. 전력원에 대한 충전기 또는 전력 공급 유닛의 초기 결합을 개시하기 위해, 스위치는 활성화되어, 전력원으로부터의 전기 에너지로 충전기 또는 전원 공급 유닛에 동력공급해야 한다. 따라서, 본 발명의 실시형태에 따르면, 기계 운동을 전기 에너지로 변환하는 것에 의해 전기 에너지가 발생되고, 이 전기 에너지는 스위치에 공급된다. 충전기 또는 전력 공급 유닛에 동력공급된 후, 스위치는 전기 에너지가 전력원으로부터 충전기 또는 전력 공급 장치로 유도되는 활성화 상태에 유지될 수 있다. 따라서, 충전기 또는 전력 공급 유닛은 이동식 배터리 구동 장치가 연결된 때에만 전기 에너지를 소비한다.

본 발명의 실시형태에 따르면, 압전 효과를 이용해 기계 운동으로부터 전기 에너지를 발생시키기 위해 압전 소자가 사용된다. 압전 소자의 가능한 재료로는 예컨대 압전 플라스틱과 압전 세라믹이 있다. 따라서, 압전 소자는 충전기 또는 전력 공급 유닛과 같은 전기 장치를 이동식 배터리 구동 장치와 같은 추가의 전기 장치에 연결하는 커넥터에 합체될 수 있다. 따라서 플러그를 정합 소켓 안으로 이동시켜 전기 장치를 추가의 장치에 연결하는 때, 압전 소자는 스위치에 공급되는 전기 에너지를 발생시키도록 기계적으로 활성화될 수 있다.

다른 실시형태에 따르면, 발생된 전기 에너지는 스위치로부터 갈바니 전기 절연된다(galvanically isolated). 이것은 전기 장치의 제2 측의 저전압을 전기 장치의 제1 측의 고전압으로부터 분리하여 위험한 전압을 사용자로부터 떨어뜨려 유지하는 것을 돕는다.

다른 실시형태에 따르면, 발생된 전기 에너지는 스위치에 공급되기 전에 저장된다. 예컨대 전기 에너지를 발생시키기 위한 압전 소자를 사용할 때, 압전 소자는 높은 동력의 전기 에너지의 짧은 피크를 발생시킬 수 있다. 이 피크는 전기 장치를 시동시키도록 충분히 길게 전기 장치에 동력공급하기에는 너무 짧으므로, 이 전기 에너지를 예컨대 커패시터에 중간 저장하여 전기 장치가 시동될 때까지 커패시터로부터 스위치에 장시간 동안 공급하는 것이 유리할 수 있다. 또한, 발생된 전기 에너지는 전기 장치, 추가의 전기 장치 또는 사용자에게 위험할 수 있는 전압 피크를 피하도록, 사전 설정된 범위로 제한될 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 전기 장치에 공력공급하기 위한 회로가 제공된다. 회로는 스위치, 컨버터 및 제어 회로를 포함한다. 스위치는 전기 장치를 전력원에 결합시키도록 구성된다. 컨버터는 기계 운동의 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전기 에너지를 발생시키도록 구성된다. 제어 회로는 스위치 및 컨버터에 결합되고, 또한 발생된 전기 에너지를 컨버터로부터 스위치로 공급하도록 구성된다. 발생된 전기 에너지를 수신하면, 스위치는 전력원에 대한 전기 장치의 전기적 결합을 제공한다. 기계 운동으로부터 전기 에너지를 발생시키기 위한 컨버터는 기계 운동으로부터 전기 에너지를 발생시키기 위한 압전 효과를 활용하는 압전 소자일 수 있다. 전기 장치는 추가의 장치를 충전하기 위한 충전기 또는 추가의 장치에 전력원으로부터의 전기 에너지를 공급하기 위한 전력 공급 유닛을 포함할 수 있다. 전기 장치는 플러그 및 정합 소켓을 포함하는 커넥터를 통해 추가의 장치에 분리 가능하게 연결될 수 있다. 컨버터 예컨대 압전 소자는 플러그가 소켓에 삽입된 때 발생된 전기 에너지가 기계 운동에 의해 발생되도록 커넥터에 합체될 수 있다.

추가의 장치는 전력원의 고전압에 직접 연결될 수 없지만, 전기 장치 예컨대 충전기 또는 전력 공급 유닛에 의해 전력원으로부터 유도된 저전압으로 공급될 필요가 있는 배터리 구동 장치를 포함할 수 있다. 배터리 구동 장치는 이동 장치, 이동 전화, PDA, 이동식 네비게이션 시스템 또는 이동식 컴퓨터일 수 있다.

다른 실시형태에 따르면, 제어 회로는 전기 장치에 더 연결되고, 기계적으로 발생된 전기 에너지가 스위치에 공급된 후에, 전기 장치로부터 스위치에 전기 에너지를 공급하도록 구성된다. 따라서 전력원에 대한 전기 장치의 전기적 결합은 컨버터의 기계 운동이 추가의 전기 에너지를 스위치에 제공하지 않은 후에도 유지된다.

다른 실시형태에 따르면, 제어 회로는 컨버터에 의해 발생된 전기 에너지를 스위치로부터 갈바니 전기 절연시키기 위한 변압기를 포함한다. 또한, 제어 회로는 발생된 전기 에너지가 스위치에 공급되기 전에 이를 저장하기 위한 커패시터를 포함할 수 있다. 마지막으로, 제어 회로는 컨버터에 의해 발생된 전기 에너지의 전압을 사전 설정된 범위로 제한하기 위해 제너 다이오드, 브레이크다운 다이오드, 저역 통과 필터 또는 전압 조정기 등과 같은 전압 제한 구성을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 제1 전기 장치, 제2 전기 장치, 스위치, 커넥터, 컨버터 및 제어 회로를 포함하는 시스템이 제공된다. 제1 전기 장치, 예컨대 충전기 또는 전력 공급 유닛은 전력원, 소위 간선으로부터의 전기 에너지를 제2 전기 장치-예컨대 이동 장치, 이동 전화, PDA, 이동식 네비게이션 시스템 또는 이동식 컴퓨터-의 전기 요건에 맞추도록 구성된다. 스위치는 제1 전기 장치를 전력원에 결합시키도록 구성되며, 사이리스터, MOSFET 또는 IGBT일 수 있다. 커넥터는 제1 전기 장치를 제2 전기 장치에 분리 가능하게 연결하도록 구성된다. 커넥터는 플러그 및 정합 소켓을 포함한다. 바람직한 실시형태에 따르면, 커넥터는 USB 커넥터이다. 컨버터는 기계 운동을 전기 에너지로 변환하여 전기 에너지를 발생시키도록 구성된다. 컨버터는 발생된 전기 에너지가 소켓에 삽입되는 플러그의 기계 운동에 의해 발생되도록 커넥터에 합체된다. 제어 회로는 스위치 및 컨버터에 결합된다. 제어 회로는, 스위치가 전력원에 대한 제1 전기 장치의 전기 결합을 제공하는 것을 가능케 하도록, 발생된 전기 에너지를 컨버터로부터 스위치에 공급하도록 구성된다.

시스템은 에너지를 제1 전기 장치로부터 제2 전기 장치로 공급하기 위한 에너지 공급 라인을 더 포함할 수 있다. 에너지 공급 라인은 일단이 제1 전기 장치에 고정 연결되고 타단이 예컨대 플러그를 제공하는 다중 도선 또는 케이블일 수 있다. 플러그는 제2 전기 장치에 제공된 소켓에 정합된다. 플러그를 소켓 안으로 이동시키는 것에 의해 발생될 수 있는 전기 에너지는 에너지 공급 라인을 통해 컨버터로부터 제어 회로로 전달된다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 전기 장치, 예컨대 충전기 또는 전력 공급 유닛을 이동 장치에 분리 가능하게 연결하기 위한 커넥터의 제1 부분을 포함하는 이동 장치가 제공된다. 전기 장치는 이동 장치 내에 포함된 제1 부분에 정합된 커넥터의 제2 부분을 포함한다. 이동 장치는 기계 운동의 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전기 에너지를 발생시키도록 구성된 컨버터를 더 포함한다. 컨버터는 발생된 전기 에너지가 커넥터의 제1 부분이 커넥터의 제2 부분에 연결되는 때, 예컨대, 제1 부분이 제2 부분에 삽입되거나 그 역일 때 발생하는 기계 운동에 의해 발생되도록 커넥터의 제1 부분에 합체된다.

이동 장치는 배터리 구동 장치, 예컨대, 이동 장치, 이동 전화, PDA, 이동식 네비게이션 시스템 또는 이동식 컴퓨터일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 전력 공급 장치가 제공된다. 전력 공급 장치는 전력 컨버터, 스위치, 커넥터의 제1 부분, 컨버터, 및 스위치와 컨버터에 결합된 제어 회로를 포함한다. 전력 컨버터는 전력원 소위 간선으로부터의 전기 에너지를 커넥터의 제1 부분에 연결될 수 있는 추가의 전기 장치의 전기 요건에 맞춰 변환하도록 구성된다. 일반적으로, 이 변환은 예컨대 110V 또는 220V의 고전압을 갖는 전기 에너지를 전형적으로 5 내지 25V 범위의 저전압을 갖는 전기 에너지로 변환하는 것을 포함한다. 하지만, 전력 컨버터는 그와 같은 전압의 강압에만 한정되지 않으며, 예컨대 차량의 전력원으로부터의 12V를 추가의 전기 장치의 전기 요건에 맞춰 변환하는 전압의 승압도 역시 제공할 수 있다. 스위치는 전력 컨버터를 전력원에 결합시키도록 구성되며, 반도체 스위치 예컨대 사이리스터, 트라이액, MOSFET 또는 IGBT를 포함할 수 있다. 커넥터의 제1 부분은 전력 공급된 장치를 추가의 전기 장치에 분리 가능하게 연결하기 위한 플러그 또는 소켓일 수 있으며, 추가의 전기 장치는 커넥터의 제2 부분, 예컨대, 제1 부분에 정합되는 소켓 또는 플러그를 포함한다. 컨버터는 기계 운동의 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전기 에너지를 발생시키도록 구성된다. 컨버터는 발생된 전기 에너지가 커넥터의 제1 부분 및 제2 부분이 연결되는 때 기계 운동에 의해 발생되도록 커넥터에 합체된다. 제어 회로는 전력원에 대한 전력 컨버터의 전기적 결합을 제공하도록, 컨버터로부터 발생된 전기 에너지를 스위치로 공급하도록 구성된다.

전력 공급 장치는 추가의 전기 장치를 충전하기 위한 충전기일 수 있다. 발생된 전기 에너지를 기계 운동으로부터 발생시키기 위한 컨버터는 커넥터의 제1 부분에 합체되거나, 이와 달리 커넥터의 제2 부분에 합체될 수 있다.

위의 발명의 내용 부분과 아래의 구체적인 내용 부분에 기재된 구체적인 구성들이 구체적인 실시형태와 연계되어 설명되지만, 설명되는 실시형태의 구성은 달리 언급되지 않는 한 서로 조합될 수 있다는 것을 알아야 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 시스템의 블록도를 보여준다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 스위치의 실시형태를 더 상세히 보여준다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 제어 회로의 실시형태를 보여준다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 시스템의 다른 실시 형태를 보여준다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 더 상세히 설명한다. 아래의 기재는 본 발명의 원리를 설명할 목적으로만 주어진 것이며, 제한하는 의미인 것은 아니다. 본 발명이 범위는 첨부한 특허청구범위에 의해서만 정의되며, 이하의 바람직한 실시형태에 의해 제한되도록 의도된 것은 아니다.

바람직한 실시형태의 아래의 구체적인 내용에서, 본 명세서의 도면이나 설명에서 제시되는 기능적인 블록, 장치, 구성요소 또는 다른 물리적이거나 기능적인 단위 사이의 모든 직접적인 연결 또는 결합은 간접적인 연결 또는 결합에 의해서도 구현될 수 있다는 것을 알아야 한다. 설명 및 도면의 상이한 예에서 동일한 참조 부호를 사용하는 것은 유사하거나 동일한 항목을 지시할 수 있다.

또한, 본 명세서에 기재된 다양한 바람직한 실시형태의 구성은 특별히 달리 언급되지 않는 한 서로 조합될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 시스템(100)의 실시형태를 보여준다. 시스템(100)은 충전기(101) 및 이동 장치(102) 예컨대 이동 전화를 포함한다. 충전기(101)는 제1 스위치형 배터리 충전기(103), 제어 회로(104), 2방향 반도체 스위치(106), 전류 감지 저항기(107) 및 충전 커넥터(108)를 포함한다. 제1 스위치형 배터리 충전기(103)는 예컨대 110V 또는 220V를 제공하는 전력원 일명 간선에 라인(109, 110)을 통해 연결될 수 있다.

반도체 스위치(106)는 스위치(106)가 분리된 상태일 때 제1 스위치형 배터리 충전기(103)가 전력원으로부터 전기적으로 완전히 분리되고 어떠한 전류도 라인(109, 110)을 통해 흐르지 않도록 라인(110) 내에 삽입된다. 반도체 스위치(106)가 연결된 상태일 때, 제1 스위치형 배터리 충전기(103)는 라인(109, 110)을 통해 전력원에 연결되어 그로부터 에너지가 공급된다.

제1 스위치형 배터리 충전기(103)는 전력원으로부터 공급된 고전압을 이동 장치(102)의 배터리를 충전하기에 적절한 저전압으로 변환하도록 구성된다. 제1 스위치형 배터리 충전기(103)의 제1 측이 라인(109, 110)을 통해 전력원에 연결되는 때, 제1 스위치형 배터리 충전기(103)의 제2 측은 라인(111, 112)을 통해 저전압을 제공한다. 라인(111, 112)은 제1 스위치형 배터리 충전기(103)의 제2 측을 충전 커넥터(108)와 연결한다. 충전 커넥터(108)는 이동 장치(102) 내의 상응하는 소켓에 끼워지는 플러그일 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전류가 라인(112)과 저항기(107)를 통해 흐르는 동안 라인(113, 114)에 전류 감지 전압을 제공하는 전류 감지 저항기로서 사용되는 직렬 저항기(R, 107)가 라인(112) 내에 삽입된다. 따라서 이동 장치(102)가 충전 커넥터(108)를 통해 제1 스위치형 배터리 충전기(103)에 연결되고, 제1 스위치형 배터리 충전기(103)가 라인(109, 110)을 통해 전력원에 연결되는 때, 충전 전압이 라인(111, 112)에 존재하고 상응하는 충전 전류가 라인(111, 112)을 통해 흘러 라인(113, 114)에 홀드 전압(hold voltage)을 일으킬 것이다.

라인(111, 112)의 충전 전압은 각각 라인(115, 113)을 통해 제어 회로(104)에 공급되고, 추가로 라인(113, 114)의 홀드 전압은 제어 회로(104)에 공급된다. 충전 전압과 홀드 전압이 존재하는 한, 제어 회로(104)는 제어 회로(104)와 반도체 스위치(106) 사이의 연결부(116)를 통해 반도체 스위치(106)를 활성화시켜 반도체 스위치(106)를 연결된 상태로 유지한다. 충전 커넥터(108)가 이동 장치(102)로부터 분리되는 때 즉 충전 검출기(108)의 플러그가 이동 장치(102)의 소켓으로부터 빼 지는 때, 라인(111, 112)을 통한 전류 흐름은 정지된다. 따라서 라인(113, 114)의 홀드 전압은 0이 되고 제어 회로(104)는 연결부(116)를 통해 반도체 스위치(106)로 하여금 분리된 상태로 바뀌도록 한다. 이 때문에 어떠한 전류도 라인(109, 110)을 통해 전력원으로부터 배터리 충전기(103)로 흐르지 않게 되어, 배터리 충전기(103)는 전력원으로부터 더 이상 어떠한 에너지도 소비하지 않게 된다.

하지만, 충전 커넥터(108)가 이동 장치(102)에 다시 연결되는 때, 충전기(101)는 이동 장치(102)를 위한 충전 전압을 제공하도록 다시 동력공급되어야 한다. 이것은 기계 에너지를 전기 에너지로 변환함으로써 전기 에너지를 발생시키는 것에 의해 완수된다. 기계 에너지는 도 1에 힘 화살표(F)로 지시한 바와 같이 충전 커넥터(108)를 이동 장치(102)의 소켓에 삽입하는 것에 의해 유도된다. 이를 완수하기 위해, 충전 커넥터(108)는 압전 소자(117)와 스프링 현수 해머(118)를 포함한다. 압전 소자(117)는 예컨대 압전 세라믹 또는 압전 플라스틱이다. 압전 소자(117)는 압전 가스 점화기와 유사한 방식으로 작동하지만, 훨씬 적은 힘과 훨씬 적은 전압을 사용한다. 스프링 현수 해머(118)는 충전 커넥터(108)가 이동 장치(102)에 꽂히는 때 해제된다. 해머(118)는 압전 소자(117)를 때려 과도 전압을 시동 전압으로서 라인(119, 120)에 발생시킨다. 충전 커넥터 플러그(108)가 이동 장치 소켓(102)으로부터 뽑히는 때, 스프링 현수 해머(118)의 스프링은 초기 상태로 복귀된다.

따라서 압전 소자(117)는 스프링 현수 해머 기구(118)로부터의 충격에 의해 여기되고, 과도 시동 전압은 제어 회로(104)에 제공된다. 이 시동 전압은 제어 회로(104)로부터 연결부(116)를 통해 반도체 스위치(106)에 공급된다. 반도체 스위치(106)를 트리거하는데 필요한 에너지는 낮고, 압전 소자(117)에 의해 제공되는 에너지는 제1 스위치형 배터리 충전기(103)가 시동되어 충전 전압을 이동 장치(102)에 공급하도록 긴 시간 동안 반도체 스위치(106)에 동력공급하기에 충분하므로, 라인(113, 114)의 홀드 전압은 압전 소자(117)로부터 더 이상의 에너지가 없을 때에도 스위치(106)를 제어 회로(104)를 통해 전도 상태로 유지한다.

2방향 반도체 스위치(106)는 도 1에 지시된 바와 같은 트라이액으로 구성되거나, 도 2에 지시된 바와 같이 직렬의 2개의 MOSFET로 구성되거나, 직렬의 IGBT(도시 생략) 또는 그 밖의 모든 적절한 종류의 반도체 스위치로 구성될 수 있다.

만일 갈바니 전기 절연(galvanic isolation)이 요구된다면, 도 3에 도시된 바와 같이 압전 소자(117)로부터 과도 전압을 결합하기 위한 변압기(122)를 사용할 수 있다. 압전 소자(117, 도 1)로부터 과도 전압 또는 시동 전압이 변압기(122)의 제1 권선(123)에 공급된다. 이 시동 전압은 커패시터(121)에 즉시 저장되고 연결부(116)를 통해 반도체 스위치(106)의 게이트 또는 제어 입력에 제공되는 전압을 변압기(122)의 제2 권선(124)에 유도한다. 커패시터(121)는 선택 사항이다. 커패시터(121)는 시동 전압의 과도 전압의 길이가 제1 스위치형 배터리 충전기(103)를 시동시키기에 너무 짧을 때 시동 전압이 반도체 스위치(106)에 공급되는 시간을 증가시킨다. 도 3에 지시된 바와 같이, 라인(113, 114)의 홀드 전압도 역시 제1 스위치형 배터리 충전기(103)의 제1 측으로부터 갈바니 전기 절연될 수 있다. 라인(113, 114)에 제공된 홀드 전압은 전압-주파수 컨버터(126)에 의해 교류 전류(AC)로 변환된다. 이 교류 전류는 변압기(122)의 제3 권선(125)에 공급되고 변압기(122)의 제2 권선(124)에 홀드 전압을 유도한다. 이 홀드 전압은 도 1에 지시된 바와 같이 연결부(116)를 통해 반도체 스위치(106)에 공급된다.

도 4는 충전기(101)와 이동 전화(102)를 포함하는 시스템(100)의 다른 실시형태를 보여준다. 도 1과 4의 유사한 참조 부호는 유사한 구성요소를 지시하므로, 도 1과 관련하여 이미 설명한 구성요소의 상세한 설명은 생략한다.

도 4에서 충전기와 이동 전화(102) 사이의 연결은 소위 USB 커넥터(108)에 의해 이루어지고, 이 USB 커넥터(108)가 표준화된 구성요소이므로, 본 실시형태에서, 압전 소자(117)와 스프링 현수 해머 기구(118)는 USB 커넥터(108)에 합체되지 않고, 이동 전화(102)에 합체된다. 표준화된 USB 커넥터가 시동 전압을 전달하기 위한 추가의 포트 및 라인 예컨대 도 1의 라인(119, 120)을 제공하지 않으므로, 압전 소자(117)로부터의 과도 전압은 이동 전화(102)의 배터리를 충전하기 위해 사용되는 전압 라인(111, 112)에서 오버레이된다. 도 4에 지시된 바와 같이, 압전 소자(117)로부터의 급전점은 제너 다이오드(127) 또는 저역 통과 필터(도시 생략)와 같은 과도 보호 수단이 구비되어 너무 높은 전압이 라인(111, 112)에 출력되지 않도록 보장한다.

전술한 바와 같이, 압전 소자(117)와 스프링 현수 해머 기구(118)는 이동 전화(102)에 합체된다. 스프링 현수 해머는 USB 커넥터(108)가 이동 전화(102)에 삽입되는 때 해제되어 해머에 힘(F)을 제공한다. 해머는 압전 소자(117)를 때려 압전 소자(117)로 하여금 라인(111, 112)을 통해 변압기(122)의 제1 권선(123)에 공급되는 과도 전압을 발생시키게 한다. 압전 소자(117)로부터의 과도 전압은 도 1에 지시된 바와 같이, 연결부(116)를 통해 반도체 스위치(106)에 공급되는 시동 전압을 변압기(122)의 제2 권선(124)에 유도한다. 커넥터(108)가 이동 전화(102)로부터 뽑히는 때, 스프링 현수 해머 기구(118)의 스프링은 초기 상태로 복귀된다. 압전 소자(117)의 압전 재료가 (예컨대 100pF 내지 1nF의 범위에서) 순전히 전기 용량성이므로, 이것은 이동 전화(102)의 배터리를 충전하기 위해 라인(111, 112)에 제공되는 정상 전압에 영향을 주지 않을 것이다. 제1 스위치형 배터리 충전기(103)를 압전 소자(117)의 과도 전압으로부터 보호하기 위해, 다이오드(128)가 직렬로 라인(111)에 결합될 수 있다.

요약하면, 압전 소자(117)가 기구(118)로부터의 충격(F)에 의해 여기될 때, 과도 전압이 시동 전압으로서 발생된다. 이 시동 전압은 반도체 스위치(106)에 공급된다. 따라서 반도체 스위치(106)를 트리거하기 위한 어떠한 추가의 전압도 필요하지 않다. 스위치(106)가 일단 트리거되면, 스위치(106)는 전도될 것이며, 제1 스위치형 충전기(103)는 시동되어 전압을 이동 장치 또는 이동 전화(102)에 공급할 것이다. 전류가 이동 장치 또는 이동 전화(102)로 흐르는 동안, 홀드 전압은 반도체 스위치(106)가 전도 상태에 있도록 보장할 것이다. 이동 장치 또는 이동 전화(102)가 충전기(101)로부터 분리될 때, 홀드 전압은 사라질 것이며, 스위치(106)는 비전도 상태가 될 것이다. 이 상태에서는 아무런 전류 또는 누설 전류도 존재하지 않으므로 충전기(101)는 이 상태에서 어떠한 에너지도 소비하지 않는다.

바람직한 실시형태를 전술하였지만, 다양한 수정물이 다른 실시형태에서 구현될 수 있다. 예컨대, 반도체 스위치(106)는 변압기(122)를 사용하지 않고 압전 소자(117)로부터 직접 공급될 수 있다. 또한, 예컨대, 고전압은 제1 스위치 배터리 충전기(103)로부터 상이한 방식으로 유도될 수 있다.

또한, 전술한 실시형태는 이동 전화에만 사용될 수 있는 것은 아니며, 커넥터를 통해 장치에 연결된 별개의 배터리 충전기 또는 별개의 전력 공급 유닛에 의해 공급받는 그 밖의 모든 종류의 이동 장치 또는 배터리 구동 장치에 사용될 수 있다. 전술한 모든 실시형태는 첨부한 특허청구범위에 의해 정의되는 본 발명에 포함된다고 간주되는 것도 역시 알아야 한다.

Claims

스위치를 통해 전력원에 결합된 전기 장치에 동력공급(energizing)하기 위한 방법으로서,
기계 운동의 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전기 에너지를 발생시키는 단계, 및
상기 전력원에 대한 상기 전기 장치의 전기적 결합을 제공하도록, 상기 발생된 전기 에너지를 상기 스위치에 공급하는 단계
를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 기계 운동의 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전기 에너지를 발생시키기 위해 압전 소자가 사용되는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전기 장치는 플러그 및 정합 소켓을 통해 추가의 장치에 분리 가능하게 연결 가능하며, 상기 전기 에너지는 상기 소켓에 삽입된 상기 플러그의 기계 운동에 의해 발생되는 방법.
제3항에 있어서, 상기 전기 장치는 상기 추가의 장치를 충전하기 위한 충전기를 포함하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 전기 장치는 상기 추가의 장치에 상기 전력원으로부터의 전기 에너지를 공급하기 위한 전력 공급 유닛을 포함하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 추가의 장치는 배터리 구동 장치(battery powered device)를 포함하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 배터리 구동 장치는 이동 장치, 이동 전화, PDA(personal digital assistant), 이동식 네비게이션 시스템 및 이동식 컴퓨터로 이루어진 군으로부터 선택된 장치를 포함하는 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전력원에 대한 상기 전기 장치의 상기 전기적 결합을 유지하도록, 상기 발생된 전기 에너지가 상기 스위치에 공급된 후에 상기 전기 장치로부터 상기 스위치에 전기 에너지를 공급하는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발생된 전기 에너지는 상기 스위치로부터 갈바니 전기 절연되는(galvanically isolated) 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발생된 전기 에너지는 상기 스위치에 공급되기 전에 저장되는 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발생된 전기 에너지의 전압은 사전 설정된 범위로 한정되는 방법.
전기 장치에 동력공급하기 위한 회로로서,
상기 전기 장치를 전력원에 결합하도록 구성된 스위치,
기계 운동의 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전기 에너지를 발생시키도록 구성된 컨버터, 및
상기 스위치 및 상기 컨버터에 결합된 제어 회로
를 포함하며,
상기 제어 회로는 상기 전력원에 대한 상기 전기 장치의 전기적 결합을 제공하도록, 상기 발생된 전기 에너지를 상기 컨버터로부터 상기 스위치에 공급하도록 구성되는 회로.
제12항에 있어서, 상기 컨버터는 상기 기계 운동의 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전기 에너지를 발생시키기 위한 압전 소자를 포함하는 회로.
제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 전기 장치는 플러그 및 정합 소켓을 포함하는 커넥터를 통해 추가의 장치에 분리 가능하게 연결 가능하며, 상기 컨버터는 상기 발생된 전기 에너지가 상기 소켓에 삽입되는 상기 플러그의 기계 운동에 의해 발생되도록 상기 커넥터에 합체되는 회로.
제14항에 있어서, 상기 전기 장치는 상기 추가의 장치를 충전하기 위한 충전기를 포함하는 회로.
제14항에 있어서, 상기 전기 장치는 상기 전력원으로부터 전기 에너지를 상기 추가의 장치에 공급하기 위한 전력 공급 유닛을 포함하는 회로.
제14항에 있어서, 상기 추가의 장치는 배터리 구동 장치를 포함하는 회로.
제17항에 있어서, 상기 배터리 구동 장치는 이동 장치, 이동 전화, PDA, 이동식 네비게이션 시스템 및 이동식 컴퓨터로 이루어진 군으로부터 선택된 장치를 포함하는 회로.
제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 전기 장치에 더 연결되고, 상기 전력원에 대한 상기 전기 장치의 상기 전기적 결합을 유지하도록, 상기 발생된 전기 에너지가 상기 스위치에 공급된 후에, 상기 전기 장치로부터 상기 스위치에 전기 에너지를 공급하도록 구성된 회로.
제12항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 발생된 전기 에너지를 상기 스위치로부터 갈바니 전기 절연하기 위한 변압기를 더 포함하는 회로.
제12항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 발생된 전기 에너지가 상기 스위치에 공급되기 전에 상기 발생된 전기 에너지를 저장하기 위한 커패시터를 더 포함하는 회로.
제12항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 발생된 전기 에너지의 전압을 사전 설정된 범위로 한정하기 위한 회로 구성을 더 포함하는 회로.
제1 전기 장치 및 제2 전기 장치 - 상기 제1 전기 장치는 전력원으로부터의 전기 에너지를 상기 제2 전기 장치의 전기 요건에 맞추도록 구성됨 -,
상기 제1 전기 장치를 상기 전력원에 결합시키도록 구성된 스위치,
상기 제1 전기 장치를 상기 제2 전기 장치에 분리 가능하게 연결하기 위한 커넥터 - 상기 커넥터는 플러그 및 정합 소켓을 포함함 -,
기계 운동의 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전기 에너지를 발생시키도록 구성된 컨버터 - 상기 컨버터는 상기 발생된 전기 에너지가 상기 소켓에 삽입되는 상기 플러그의 기계 운동에 의해 발생되도록 상기 커넥터에 합체됨 -, 및
상기 스위치 및 상기 컨버터에 결합된 제어 회로
를 포함하며,
상기 제어 회로는 상기 전력원에 대한 상기 제1 전기 장치의 전기적 결합을 제공하도록, 상기 발생된 전기 에너지를 상기 컨버터로부터 상기 스위치에 공급하도록 구성되는 시스템.
제23항에 있어서, 상기 제1 전기 장치는 상기 제2 전기 장치를 충전하기 위한 충전기를 포함하는 시스템.
제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 제2 전기 장치는 이동 장치, 이동 전화, PDA, 이동식 네비게이션 시스템 및 이동식 컴퓨터로 이루어진 군으로부터 선택된 배터리 구동 장치를 포함하는 시스템.
제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전기 장치로부터 상기 제2 전기 장치로 에너지를 공급하기 위한 에너지 공급 라인을 더 포함하며, 상기 발생된 전기 에너지는 상기 에너지 공급 라인을 통해 상기 컨버터로부터 상기 제어 회로에 전달되는 시스템.
이동 장치로서,
전기 장치를 상기 이동 장치에 분리 가능하게 연결하기 위한 커넥터의 제1 부분 - 상기 전기 장치는 상기 커넥터의 제2 부분을 포함하며, 상기 제2 부분은 상기 제1 부분에 정합됨 -, 및
기계 운동의 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전기 에너지를 발생시키도록 구성된 컨버터
를 포함하며,
상기 컨버터는 상기 발생된 전기 에너지가 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분이 연결될 때 발생하는 상기 기계 운동에 의해 발생되도록 상기 커넥터의 상기 제1 부분에 합체되는 이동 장치.
제27항에 있어서, 상기 전기 장치는 상기 이동 장치를 충전하기 위한 충전기를 포함하는 이동 장치.
제27항에 있어서, 상기 이동 장치는 이동 장치, 이동 전화, PDA, 이동식 네비게이션 시스템 및 이동식 컴퓨터로 이루어진 군으로부터 선택된 배터리 구동 장치를 포함하는 이동 장치.
전력 공급 장치로서,
전력원으로부터의 전기 에너지를 전기 장치의 전기 요건에 맞추기 위한 전력 컨버터,
상기 전력 컨버터를 상기 전력원에 결합시키도록 구성된 스위치,
상기 전력 공급 장치를 상기 전기 장치에 분리 가능하게 연결하기 위한 커넥터의 제1 부분 - 상기 전기 장치는 상기 제1 부분에 정합된 상기 커넥터의 제2 부분을 포함함 -,
기계 운동의 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전기 에너지를 발생시키도록 구성된 컨버터 - 상기 컨버터는 상기 발생된 전기 에너지가 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분이 연결될 때 발생하는 상기 기계 운동에 의해 발생되도록 상기 커넥터에 합체됨 -, 및
상기 스위치 및 상기 컨버터에 결합된 제어 회로
를 포함하며,
상기 제어 회로는 상기 전력원에 대한 상기 전력 컨버터의 전기적 결합을 제공하도록, 상기 발생된 전기 에너지를 상기 컨버터로부터 상기 스위치에 공급하도록 구성되는 전력 공급 장치.
제30항에 있어서, 상기 전력 공급 장치는 상기 전기 장치를 충전하기 위한 충전기를 포함하는 전력 공급 장치.
제30항 또는 제31항에 있어서, 상기 컨버터는 상기 커넥터의 상기 제1 부분에 합체되는 전력 공급 장치.
제30항 또는 제31항에 있어서, 상기 컨버터는 상기 커넥터의 상기 제2 부분에 합체되는 전력 공급 장치.