KR20120113165A - 충전전류를 제어하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 충전전류를 제어하는 방법(a method for controlling a charging current)에 관한 것으로,
충전장치(a charging device)에 적용되며,
상기 충전장치는 입력전압을 수신하고 충전전류를 출력하며,
상기 충전전류를 제어하는 방법은,
제1 값을 갖는 충전전류를 생성(making)하는 단계와,
상기 입력전압이 소정 기준전압 보다 작은지를 판단(judging)하는 단계 및
상기 입력전압이 소정 기준전압 보다 작다고 판단되면, 상기 입력전압이 소정 기준전압 보다 커지게 되돌려 질 때 까지(retrieves back), 단계적으로(step by step) 제1 값에서 충전전류를 감소(decreasing)하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

충전전류를 제어하는 방법{METHOD FOR CONTROLLING CHARGING CURRENT}
본 발명은 충전제어기술에 관한 것으로 충전전류를 제어하는 방법(a method for controlling a charging current)에 관한 것이다.
휴대용 전자장치에 사용되는 충전장치는 범용직렬버스(a universal serial bus (USB) power source) 전원 또는 아답터(an adaptor)를 통해 전자장치(즉 입력전압으로 이용된다)에 일반적으로 제공되며, 전자장치를 충전하기 위해 충전전류를 제공한다.
USB 전원은 일반적으로 100mA 또는 50mA와 같이 출력전류 한계를 갖는 것으로 알려져 있다.
충전전류가 USB 전원 성능(USB power source ability) 보다 높다면 입력전압이 크래시 다운(rashed down)된다. 이러한 과충전 전류 환경(an over-charging current situation)에서는, 종래기술에 의한 충전장치는 입력 부족전압 보호(input under-voltage protection) 때문에 턴오프될 것이다. 상기 충전전류가 전류제한 (the current limit)보다 작다면 입력전압은 일반/규칙적인 값으로 되돌려지고(retrieves back) 충전프로레스가 재개(resumes)된다.
상술한 일반적이지 않은 경우(abnormal situation)는 전체 충전조작(the whole charging operation)에 영향을 주고 충전프로세스(the charging process)를 중단하며 보다 낮은 충전효율(a lower charging efficiency)을 초래한다.
그러므로 종래기술에 의한 과충전전류에 의해 발생되는 충전프로세스의 기대하지 않는 중단을 어떻게 회피하고 충전효율을 개선하는 것이 필요하다.
본 발명의 목적은 충전전류를 제어하는 방법(a method for controlling a charging current)을 제공하는 것으로, 보다 높은 충전효율을 달성할 수 있는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 보다 구체적으로 본 발명에 의한 충전전류를 제어하는 방법은 충전장치(a charging device)에 적용된다. 상기 충전장치는 입력전압을 수신하고 충전전류를 출력한다.
상기 본 발명에 의한 충전전류를 제어하는 방법은, 제1 값을 갖는 충전전류를 생성(making)하는 단계와, 상기 입력전압이 소정 기준전압 보다 작은지를 판단(judging)하는 단계 및 상기 입력전압이 소정 기준전압 보다 작다고 판단되면, 상기 입력전압이 소정 기준전압 보다 커지게 되돌려 질 때 까지(retrieves back), 단계적으로(step by step) 제1 값에서 충전전류를 감소(decreasing)하는 단계;를 포함한다.
다른 실시예에서 본 발명에 의한 충전전류를 제어하는 방법(a method for controlling a charging current)은, 충전장치(a charging device)에 적용되며, 상기 충전장치는 입력전압을 수신하고 충전전류를 출력한다.
구체적인 실시예에서 상기 충전전류를 제어하는 방법은, 초기값(an initial value)으로부터 단계적(step by step)으로 증가하는 충전전류를 생성(making)하는 단계와, 충전전류가 각 단계로 증가한 이후에, 입력전압이 소정 기준전압 보다 작은지를 판단(judging)하는 단계 및 입력전압이 소정 기준전압 보다 작다고 판단되면, 충전전류를 이전의 값으로 되돌리도록(retrieve back) 생성(making)하는 단계와, 입력전압이 소정 기준전압 보다 작지 않다고 판단되면, 충전전류를 단계적으로 계속 증가하도록 생성(making)하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 의한 다른 구체적인 실시예에 의한 상기 충전전류를 제어하는 방법은, 충전전류를 값을 검출(detecting)하는 단계와; 상기 충전전류의 검출된 값이 소정 전류값 보다 클 때, 감소하는 충전전류를 제어하도록 펄스신호(a pulse signal)를 출력하는 단계;를 포함하며, 상기 펄스신호의 펄스폭(a pulse width of the pulse signal)은 상기 충전전류의 감소된 값을 결정하는 것을 특징으로 한다.
결론적으로 본 발명의 다양한 실시예는 충전전류를 다양하게 제어한다.
한편으로, 입력전압이 과충전 전류에 의해 빠르게 강하될 때, 상기 충전전류는 일반/규칙적인 값으로 입력전압을 되돌리도록(retrieve back ) 적절하게 감소될 수 있으며, 종래기술에 의해 발생될 수 있는 충전프로세스를 중단하지 않도록 할 수 있다.
또 다른 한편으로 충전전류는, 입력전압이 소정 기준전압 보다 작지 않은 전제조건에서 가능한 만큼 높게 증가될 수 있으며 종래기술과 비교하여 상대적으로 높은 충전효율을 갖도록 할 수 있다.
본 발명에 의한 충전전류를 제어하는 방법의 목적, 특징 및 잇점들은 본 발명에 개시된 구체적인 설명에 의해 부가적인 기술적 특징들로부터 구체적으로 이해될 수 있으며, 본 발명에 의한 구체적인 실시예와 도시된 발명은 본 발명에 의해 실행되는 가장 바람직한 실시예와 도면을 도시한 것이다.
상술한 본 발명의 충전전류를 제어하는 방법의 목적 및 해결수단에 의하면 충전전류를 다양하게 제어한다.
즉 입력전압이 과충전 전류에 의해 빠르게 강하될 때, 충전프로세스가 중단되지 않도록 상기 충전전류는 일반/규칙적인 값으로 입력전압을 되돌리도록(retrieve back) 적절하게 감소될 수 있다.
또한 높은 충전효율을 갖도록 입력전압이 소정 기준전압 보다 작지 않은 전제조건에서 가능한 만큼 높게 증가될 수 있다.
도1은 본 발명에 의한 충전전류를 제어하는 방법을 적용한 충전장치의 회로의 실시예를 도시한 것이다.
도2a는 본 발명에 의한 충전전류를 제어하는 방법에서 충전전류의 증가를 나타내는 차트의 실시예를 도시한 것이다.
도2b는 본 발명에 의한 충전전류를 제어하는 방법에서 충전전류의 감소를 나타내는 차트의 실시예를 도시한 것이다.
도3a는 본 발명에 의한 충전전류를 제어하는 방법에서 파형의 실시예를 도시한 것이다.
도3b는 본 발명에 의한 충전전류를 제어하는 방법에서 파형의 다른 실시예를 도시한 것이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 작동상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
또한 본 발명을 기재하기 위하여 구사된 어법 및 용어는 발명을 보다 구체적으로 표현하기 위한 것으로 발명의 내용을 한정하지는 않는다.
본 명세서에서 "포함(including)", "구성(comprising)" 또는 "갖음(having)"은 이후에 표현되는 구성요소 그리고 상기 구성요소와 동등한 것 그리고 부가적인 구성요소를 포함하는 의미의 용어이다.
그러므로 발명의 상세한 설명의 내용은 자연스럽게 기재된 것이고 범위가 한정된 것은 아니다.
도1은 본 발명에 의한 충전전류를 제어하는 방법을 적용한 충전장치의 회로의 실시예를 도시한 것이다.
도1에 도시된 바와 같이 상기 충전장치(the charging device,10)는 비교기(a comparator, CMP), 전류제어루프(a current control loop,12) 및 충전스위치(a charging switch, CS)를 포함한다.
상기 충전장치(10)는 전류제한을 갖는 USB 전원과 같은 외부전원으로부터 입력전압 VIN(an input voltage, VIN) 을 수신하고 모바일폰 또는 카메라 등과 같은 전자장치를 충전하기 위한 충전전류 IBAT(the charging current, IBAT)를 출력한다.
보다 구체적으로 비교기의 음의 입력터미널(a negative input terminal of the comparator CMP)은 입력전압을 수신하고 상기 비교기의 양의 입력터미널(a positive input terminal of the comparator CMP)은 기준전압을 수신한다.
상기 비교기는 수신된 입력전압(the received input voltage, VIN)과 기준전압(the reference voltage VREF) 사이의 상대적 크기 관계(the relative magnitude relationship)에 따라 펄스신호를 출력한다.
상기 전류제어루프(a current control loop,12)는 충전전류(IBAT)의 값(the value)을 설정하는 충전스위치(CS)의 작업상태(a working state)를 제어하기 위해 충전스위치(CS)의 제어터미널(a control terminal)과 비교기(CMP) 사이에 전기적으로 결합되고, 충전전류(IBAT)의 감소된 양을 결정하기 위해 펄스신호(the pulse signal, VDPM)에 의해 부가적으로 제어된다.
상기 충전스위치(CS)는 입력전압(VIN)을 수신하는 비교기(CMP)에 전기적으로 결합되고 전자장치의 재충전가능한 배터리를 충전하기 위해 충전전류(IBAT)를 제공하는 전류제어루프(12)에 의해 제어된다.
상기 비교기(CMP)가 입력전압(VIN)과 충전전류(IBAT)를 검출하도록 이용되는 것을 도1을 통해 알 수 있다.
상기 입력전압(VIN)이 기준전압(VREF) 보다 작고 충전전류(IBAT)가 외부전원의 전류한계값(the current limit value) 보다 클 때, 상기 비교기(CMP)는 충전전류(IBAT)를 감소하도록 전류제어루프(12)를 제어하는 펄스신호(VDPM)(논리 고전압 레벨(a logic high voltage level)을 출력하는 비교기와 대응)를 생성한다.
도1과 도2a를 참조하면 도2a는 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 충전전류를 제어하는 방법에서 충전전류를 증가를 나타내는 차트의 실시예를 도시한 것이다.
도2a에 도시된 바와 같이 우선 충전전류(IBAT)는 소정값을 갖도록 구비되고(단계 100), 예를 들면 충전동작이 시작할 때, 충전전류의 초기값이다.
이후에 상기 충전전류(IBAT)는 단계적으로 증가된다(단계 120).
상기 충전전류(IBAT)는 각 단계에서 증가된 후에, 입력전압(VIN)은 기준전압(VREF) 보다 작은지가 판단된다(단계 140).
상기 판단결과(the judging result)가 예(YES)이면, 즉, 상기 충전전류(IBAT)가 전류한계값(the current limit value) 보다 크다면, 상기 충전전류(IBAT)는 이전값으로 되돌려지도록 제어된다(단계 160).
상기 판단결과(the judging result)가 아니오(NO)이면, 즉 상기 충전전류(IBAT)가 전류한계값(the current limit value) 보다 크지 않다면, 상기 충전전류(IBAT)는 단계 180에 의해 계속 증가되도록 제어되고, 프로세스는 단계 140으로 되돌려진다.
도2a에서 보여지는 바와 같이 상기 충전전류(IBAT)는 초기값(an initial value)에서 목표값(a target value)으로 단계적으로 증가하는 것을 알 수 있으며, 상기 충전전류(IBAT)를 최대화하고 높은 충전효율을 달성할 수 있다.
도1과 도2b에서 도2b는 본 발명에 의한 충전전류를 제어하는 방법에서 충전전류의 감소를 나타내는 차트의 실시예를 도시한 것이다.
도2b에 도시된 바와 같이, 상기 충전전류(IBAT)는 특정값을 갖도록 구비되며(단계 300), 실시예에서의 특정값(the specific value)은 도2a의 프로세스를 수행하여 얻어지는 충전전류 목적값(the charging current target value)이거나 전류한계값 보다 큰 전류값이다.
상기 입력전압(VIN)은 기준전압(VREF) 보다 작은지 판단된다(단계 320).
상기 판단결과(the judging result)가 예(YES)이면, 즉, 상기 충전전류(IBAT)가 전류한계값(the current limit value) 보다 크다면, 상기 충전전류(IBAT)는 단계 340에 의해 대응되게 감소되도록 제어되고, 프로세스는 단계 320으로 되돌려진다.
상기 판단결과(the judging result)가 아니오(NO)이면, 즉 상기 충전전류(IBAT)가 전류한계값(the current limit value) 보다 크지 않으면, 상기 충전전류(IBAT)는 변화되지 않고 유지된다(단계 360).
도2b에서 보여지는 바와 같이, 상기 충전전류(IBAT)가 전류한계값(the current limit value) 보다 클 때, 실시예에서 상기 충전전류(IBAT)는 종래기술과 같이 닫혀지기(closed) 보다는 단계적으로 감소하도록 제어되기 때문에 충전효율이 결과적으로 개선될 수 있다.
도1과 도3a에서 도3a는 본 발명에 의한 충전전류를 제어하는 방법에서 파형의 실시예를 도시한 것이다.
도3a에서 상기 충전전류(IBAT)가 전류한계값(the current limit value) 보다 클때까지, 상기 충전전류(IBAT)는 도2a에 도시된 바와 같은 방법을 이용하여 단계적으로 증가한다.
도3a에서 보여지는 바와 같이 상기 충전전류(IBAT)가 3개의 동일한 단계로 단계적으로 증가하는 것을 알 수 있으며, 상기 충전전류(IBAT)가 전류한계값(the current limit value) 보다 크기 때문이다.
상기 입력전압(VIN)은 기준전압(VREF) 보다 작게 빠르게 강하하고, 상기 비교기(CMP)는 단계적인 방법으로 하나의 단계에서 충전전류(IBAT)를 감소하도록 전류제어루프(12)를 트리거하는 펄스신호(VDPM)(논리 고전압 레벨(a logic high voltage level)을 출력하는 비교기와 대응)를 발생한다.
상기 감소충전전류(IBAT)는 전류한계값(the current limit value)을 더 이상 초과하지 않기 때문에, 상기 입력전압(VIN)은 기준전압(VREF)으로 되돌려지고 비교기(CMP)의 출력은 로직 저전압 레벨로 변화하고, 펄스신호(VDPM)는 출력되는 것이 정지한다. 이후에 상기 충전전류(IBAT)는 충전동작 동안 감소값으로 유지한다.
본 발명에서 상기 충전전류(IBAT)는 상술한 동일한 단계의 방법을 이용하여 증가되는 것으로 한정되지 않으며, 동일하지 않은 단계의 방법을 이용하여 증가될 수 있으며, 각 단계의 값이 감소하는 것 역시 동일하지 않은 단계의 방법으로 달성될 수 있다.
도1과 도3b에서 도3b는 본 발명에 의한 충전전류를 제어하는 방법에서 파형의 다른 실시예를 도시한 것이다.
도3b에 도시된 바와 같이, 상기 충전전류(IBAT)가 전류한계값(the current limit value) 보다 커질때 까지 선형방법을 이용하여 증가된다.
도3b에서 보여지는 바와 같이 상기 충전전류(IBAT)는 전류한계값(the current limit value) 보다 커지도록 선형방법(a linear method)을 이용하여 증가되는 것을 알 수 있으며 상기 입력전압(VIN)은 기준전압(VREF) 보다 작게 빠르게 강하한다.
상기 비교기(CMP)는 도2b에 보여지는 바와 같이 단계적으로 충전전류 류(IBAT)를 감소하도록 전류제어루프(12)를 트리거하는 펄스신호(VDPM)(논리 고전압 레벨(a logic high voltage level)을 출력하는 비교기와 대응)를 발생한다.
상기 충전전류(IBAT)는 두 개의 동일한 단계에서 단계적으로 감소할 때, 상기 감소된 충전전류(IBAT)는 전류한계값(the current limit value)을 초과하지 않고, 상기 입력전류(VIN)는 기준전압(VREF) 보다 커지도록 되돌려지며, 상기 비교기(CMP)의 출력은 논리 저전압 레벨로 변화하고 펄스신호는 결과로 출력되는 것을 정지한다.
이후에 상기 충전전류(IBAT)는 충전동작에서 감소된 값으로 유지한다.
본 발명에서 상기 충전전류(IBAT)는 상술한 동일한 단계의 방법을 이용하여 감소되는 것으로 한정되지 않으며, 동일하지 않은 단계의 방법을 이용하여 감소될 수 있으며, 각 단계의 값이 감소하는 것 역시 동일하지 않은 단계의 방법으로 달성될 수 있다.
부가하여 도3a와 도3b를 비교하면 펄스신호(VDPM)의 펄스폭이 상기 충전전류(IBAT)의 감소된 값을 결정하는 것을 알 수 있다.
예를 들어 도3a에 도시된 바와 같이 상기 펄스신호(VDPM)의 펄스폭은 도3b에 도시된 바와 같은 상기 펄스신호(VDPM)의 펄스폭 보다 짧고, 도3a에 도시된 상기 충전전류(IBAT)의 감소된 단계 량(the decreased step amount)은 도3b에 도시된 바와 같은 충전전류(IBAT)의 소된 단계 량(the decreased step amount) 보다 작다.
결과적으로 본 발명에 의한 충전전류를 제어하는 방법은 충전전류를 동적으로 제어한다.
한편, 상기 입력전압이 과충전전류(over-charging current)에 의해 빠르게 강하할 때, 상기 충전전류는 일반/규칙적인 값으로 입력전압을 되돌리도록(retrieve back) 적절하게 감소될 수 있다.
또한 종래기술에서 충전프로세스가 중단되는 문제를 회피할 수 있다.
또한 본 발명에 의한 충전전류는, 입력전압이 소정 기준전압 보다 작지 않은 전제조건에서 가능한 만큼 높게 증가될 수 있으며, 높은 충전효율을 달성할 수 있다.
참고로 본 발명의 구체적인 실시예는 여러가지 실시 가능한 예 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
12 ... 전류제어루프

Claims (8)

  1. 충전전류를 제어하는 방법(a method for controlling a charging current)에 있어서,
    충전장치(a charging device)에 적용되며,
    상기 충전장치는 입력전압을 수신하고 충전전류를 출력하며,
    상기 충전전류를 제어하는 방법은,
    제1 값을 갖는 충전전류를 생성(making)하는 단계와,
    상기 입력전압이 소정 기준전압 보다 작은지를 판단(judging)하는 단계 및
    상기 입력전압이 소정 기준전압 보다 작다고 판단되면, 상기 입력전압이 소정 기준전압 보다 커지게 되돌려 질 때 까지(retrieves back), 단계적으로(step by step) 제1 값에서 충전전류를 감소(decreasing)하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전전류를 제어하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입력전압이 소정 기준전압 보다 작지 않다고 판단되면, 제1 값으로 충전전류를 유지(maintaining)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전전류를 제어하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 값을 갖는 충전전류를 생성(making)하는 단계는, 제2 값으로부터 제1 값으로 선형방법(a linear method)을 이용하여 증가하는 충전전류를 생성((making))하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전전류를 제어하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 값을 갖는 충전전류를 생성(making)하는 단계는, 제2 값으로부터 제1 값으로 단계적(step by step)으로 증가하는 충전전류를 생성(making)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전전류를 제어하는 방법.
  5. 충전전류를 제어하는 방법(a method for controlling a charging current)에 있어서,
    충전장치(a charging device)에 적용되며,
    상기 충전장치는 입력전압을 수신하고 충전전류를 출력하며,
    상기 충전전류를 제어하는 방법은,
    초기값(an initial value)으로부터 단계적(step by step)으로 증가하는 충전전류를 생성(making)하는 단계와,
    충전전류가 각 단계로 증가한 이후에, 입력전압이 소정 기준전압 보다 작은지를 판단(judging)하는 단계 및
    입력전압이 소정 기준전압 보다 작다고 판단되면, 충전전류를 이전의 값으로 되돌리도록(retrieve back) 생성(making)하는 단계와,
    입력전압이 소정 기준전압 보다 작지 않다고 판단되면, 충전전류를 단계적으로 계속 증가하도록 생성(making)하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전전류를 제어하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 충전전류는 동일한 단계(equal-steps)로 증가하는 것을 특징으로 하는 충전전류를 제어하는 방법.
  7. 충전전류를 제어하는 방법에 있어서,
    충전전류를 값을 검출(detecting)하는 단계와;
    상기 충전전류의 검출된 값이 소정 전류값 보다 클 때, 감소하는 충전전류를 제어하도록 펄스신호(a pulse signal)를 출력하는 단계;를 포함하며,
    상기 펄스신호의 펄스폭(a pulse width of the pulse signal)은 상기 충전전류의 감소된 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 충전전류를 제어하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 펄스신호는 단계적으로 감소하는 충전전류를 제어하고,
    상기 펄스신호의 펄스폭은 충전전류의 감소된 양을 결정하고 충전전류의 감소된 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 충전전류를 제어하는 방법.
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