KR20130009411A

KR20130009411A - 보조배터리를 이용한 마스터장치의 충전장치 및 방법

Info

Publication number: KR20130009411A
Application number: KR1020110070514A
Authority: KR
Inventors: 이향복
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2013-01-23
Also published as: CN102882246A; EP2546724A2; US8952650B2; CN102882246B; EP2546724B1; US20130015808A1; KR101790046B1; EP2546724A3

Abstract

제1전원의 배터리와, 제1전원을 출력하는 제1전원출력단자를 포함하는 출력포트를 구비하는 보조배터리 장치와, 상기 보조배터리 장치 또는 내부 배터리에 의해 동작 전원을 공급받는 마스터장치를 구비하며, 마스터장치는 제1전원 및 제2전원 입력단자들을 구비하는 입력포트와, 상기 입력포트의 제2전원 입력단자와 연결되며, 제2전원 입력 감지시 제2전원을 제1전원으로 변환하여 동작전원 출력단 및 충전전원 출력단으로 각각 출력하며, 오프 스위칭제어신호를 출력하는 충전부와, 상기 충전부의 동작전원 및 충전전원 출력단 사이에 연결되며, 제2전원 입력시 오프되고 그렇디 않으면 온 스위칭하는 스위치와, 상기 충전부의 동작전원 출력단에 연결되어 동작전원을 공급받는 시스템과, 상기 충전부의 충전전원출력단에 연결되어 충전전원을 공급받는 내부배터리로 구성되어, 상기 보조배터리 장치가 입력포트에 연결되면 상기 보조배터리 장치의 제1전원을 전압 강하없이 상기 시스템의 동작전원 및/또는 내부배터리의 충전전원으로 공급한다.

Description

보조배터리를 이용한 마스터장치의 충전장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR CHARGING A MASTER DEVICE USING A DETACHABLE DEVICE}

본 발명은 배터리를 사용하는 휴대 단말기의 충전장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 보조 배터리를 이용하여 단말기를 충전할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 휴대단말기는 휴대전화기, 카메라, MP3 등과 같이 하나의 기능을 수행하는 단말기들에서 점차적으로 복합적인 기능을 수행하는 단말기로 진화하는 추세이다. 즉, 현재 휴대단말기는 통신, 멀티미디어, 카메라 등의 다양한 기능들을 복합적으로 수행할 수 있다. 이런 휴대단말기는 스마트폰, 타블렛(tablet), 넷북 등과 같은 단말기들이 될 수 있다. 그리고 상기와 같이 복합휴대단말기의 경우, 사용자는 연속적으로 다양한 기능을 수행할 수 있으며, 또한 전력 소모가 큰 어플리케이션을 구동할 수 있다. 이런 경우 휴대단말기의 배터리 소모가 커져 휴대단말기의 동작 시간을 제한하게 한다. 따라서 휴대단말기의 동작을 오래 유지할 수 있도록 하는 기능이 필수적이며, 이를 위해 휴대단말기의 내부 구성을 저전력 소모 소자들로 구성하는 게 일반적이다. 또한 휴대단말기에 연결하여 사용할 수 있는 보조배터리를 사용하는 것이 일반적이다.

도 1은 종래의 휴대단말기, 즉 마스터장치20과 보조배터리 장치10의 구성을 도시하는 도면이다.

상기 도 1을 참조하면, 보조배터리 장치10은 배터리13을 구비하며, 상기 배터리13은 일반적으로 정격전압(typical voltage)이 3.7V이다. 그리고 외부 장치로부터 데이터 및 전원등을 입력하는 입력포트11은 일반적으로 5V의 외부전원을 입력하며, 충전부12는 이를 정격전원인 4V로 감압한 후, 이를 이용하여 배터리13을 충전한다. 또한 상기 보조배터리 장치10의 출력포트15는 마스터장치20의 입력포트21과 연결되며, 이때 전원 단자인 V_BUS단자는 5V 전원을 출력 및 입력하게 된다. 따라서 상기 보조배터리 장치10은 상기 배터리13과 출력포트15 사이에 배터리14의 4V 전원을 5V로 승압하기 위한 DC/DC부스터(DC/DC booste)를 사용하게 된다. 즉, 상기 부스터14를 사용하여 배터리13에서 출력되는 4V 전원을 5V로 승압한 후, 이를 마스터장치20에 출력하게 된다.

상기한 바와 같이 보조배터리 장치10을 충전하는 경우, 외부 5V를 USB or Adaptor를 통해 입력하며, 충전부12를 통해 4V로 감압하여 배터리13을 충전한다. 그리고 상기 마스터장치20과 연결되면, 상기 배터리13에 연결되는 부스터14를 통해 4V에서 5V로 승압하여 마스터장치20에 공급하게 된다. 이로인해 상기 보조배터리 장치10 사용시, 종래에는 DC/DC booster 14로 인하여 효율이 감소(MAX90%)되는 문제점을 야기한다. 이때 상기 부스터14의 입력전압(Vin)이 4V이고 출력전압(Vout)이 5V이며, 출력전류(Iout) 1A인 경우, 100% 효율이면 입력전류(Iin)는 1.25A가 되며, 90% 효율이면 입력전류(Iin)는 약1.4A가 되므로, 배터리13의 DC/DC booster 14에 의해 배터리13의 소모전력이 커짐을 알 수 있다.

마스터장치의 보조전원을 공급하는 보조배터리 장치(Detachable Device)에서 보조배터리의 전원을 마스터장치에 직접 연결할 수 있는 장치 및 방법을 제안한다. 이를 위하여 보조배터리 장치를 마스터장치에 연결할 때 배터리의 정격전원을 마스터 장치의 배터러 또는 동작전원으로 직접 공급할 수 있도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 보조배터리를 이용한 마스터장치의 충전장치는, 제1전원의 배터리와, 제1전원을 출력하는 제1전원출력단자를 포함하는 출력포트를 구비하는 보조배터리 장치와, 상기 보조배터리 장치 또는 내부 배터리에 의해 동작 전원을 공급받는 마스터장치로 구성되며, 상기 마스터장치는, 제1전원 및 제2전원 입력단자들을 구비하는 입력포트와, 상기 입력포트의 제2전원 입력단자와 연결되며, 제2전원 입력 감지시 제2전원을 제1전원으로 변환하여 동작전원 출력단 및 충전전원 출력단으로 각각 출력하며, 오프 스위칭제어신호를 출력하는 충전부와, 상기 충전부의 동작전원 및 충전전원 출력단 사이에 연결되며, 제2전원 입력시 오프되고 그렇디 않으면 온 스위칭하는 스위치와, 상기 충전부의 동작전원 출력단에 연결되어 동작전원을 공급받는 시스템과, 상기 충전부의 충전전원출력단에 연결되어 충전전원을 공급받는 내부배터리로 구성되어, 상기 보조배터리 장치가 입력포트에 연결되면 상기 보조배터리 장치의 제1전원을 전압 강하없이 상기 시스템의 동작전원 및/또는 내부배터리의 충전전원으로 공급하는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 보조배터리 장치는, 제1전원의 외부장치를 연결되는 입력포트와, 상기 외부장치 연결시 오프 스위치제어신호를 발생하며, 입력되는 제2전원을 제1전원으로 변환하여 충전전원 출력단 및 동작전원 출력단으로 출력하는 충전부와, 상기 배터리와 출력포트 사이에 연결되며, 상기 충전부의 스위치제어신호에 의해 외부장치 연결시 오프되며 그렇지 않으면 온 상태를 유지하는 스위치를 더 구비하며, 상기 외부장치 연결시 상기 입력되는 변환된 제1전원을 배터리에 공급하는 동시에 마스터장치로 공급한다.

또한 상기 마스트장치 및 보조배터리장치의 각 입력 및 출력포트는 30핀 커넥타이며, 각각 제1전원 포트 및 제2전원포트들을 포함하며, 상기 제1전원은 정격전압이 3.7V이며 제2전원은 5V이고, 상기 5V 전원은 USB 전원이 될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 보조배터리 장치가 제1전원의 배터리와, 제1전원을 출력하는 제1전원출력단자를 포함하는 출력포트를 구비하며, 상기 보조배터리 장치 또는 내부 배터리에 의해 동작 전원을 공급받는 마스터장치의 충전 제어방법은, 제1전원입력단 및 제2전원입력단을 포함하는 입력포트로부터 제2전원 입력 감지시 제2전원을 제1전원으로 변환하여 마스터장치의 동작전원 및/또는 내부 배터리의 충전전원으로 공급하는 과정과, 상기 입력포트로부터 제1전원 입력감지시 상기 보조배터리 장치의 연결을 감지하고 상기 보조배터리 장치의 제1전원을 전압 강하없이 상기 시스템의 동작전원 및/또는 내부배터리의 충전전원으로 공급하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

여기서 마스터장치는 상기 동작전원 및 충전전원의 경로 사이에 연결되는 스위치를 구비하며, 상기 제2전원 입력시 상기 스위치를 오프시켜 동작전원 및 충전전원의 경로를 분리시키고 상기 제1전원 입력시 상기 스위치를 온시켜 동작전원 및 충전전원의 경로를 분리하지 않는 과정을 더 구비할 수 있다.

그리고 상기 보조배터리 장치는 외부장치가 연결되지 않았으면 상기 보조배터리의 제1전원을 마스터장치의 제1전원 입력단에 인가하는 과정과, 상기 외부장치 연결시 입력되는 제2전원을 제1전원으로 변환하여 상기 보조배터리의 충전전원 및/또는 상기 마스터장치의 제1전원 입력단에 인가하는 과정을 포함할 수 있다.

보조배터리 장치(Detachable Device) 구현시, 보조배터리 장치에 내장되는 배터리를 이용하여 마스터장치(Master Device)의 배터리를 충전하거나 또는/ 및 마스터장치의 동작전원을 공급할 때, 보조배터리의 전원을 직접 마스터 장치에 공급하므로써, 보조배터리의 전력소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 휴대단말기, 즉 마스터장치20과 보조배터리 장치10의 구성을 도시하는 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 마스터장치200과 보조배터리 장치100을 연결하는 구성을 도시하는 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 마스터장치에 보조배터리 장치가 접속된 경우의 동작을 설명하기 위한 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 마스터장치에 TA가 접속된 경우의 동작을 설명하기 위한 도면
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 보조배터리 장치와 마스터장치의 연결을 도시하는 도면으로, 외부 USB 전원이 연결되지 않은 상태의 동작을 설명하기 위한 도면
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 보조배터리 장치와 마스터장치의 연결을 도시하는 도면으로, 외부 USB 전원이 연결된 상태의 동작을 설명하기 위한 도면

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다.

또한, 하기 설명에서는 배터리의 전압, 배터리의 전류, 커넥터 핀 수 등과 같은 구체적인 특정 사항들이 나타내고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 마스터장치의 보조전원을 공급하는 보조배터리 장치(Detachable Device)에서 보조배터리 장치의 전원을 마스터장치에 직접 연결할 수 있는 장치 및 방법을 제안한다. 이를 위하여 보조배터리 장치를 마스터장치에 연결할 때 배터리의 정격전원을 마스터 장치의 배터러 또는 동작전원으로 직접 공급할 수 있도록 한다.

이하의 설명에서 배터리의 전원은 제1전원이 될 수 있으며, 상기 제1전원은 정격전압이 3.7V가 될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 4V로 가정하여 설명한다. 또한 제2전원은 외부장치에서 공급되는 전원이 될 수 있으며, 상기 외부전원은 USB 전원으로 가정하며 5V가 될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 마스터장치200과 보조배터리 장치100을 연결하는 구성을 도시하는 도면이다.

상기 도 2를 참조하면, 마스터장치200의 입력포트210 및 보조배터리 장치100의 출력포트140은 각각 동일한 핀들로 매핑되는 커넥터이다. 상기 입력포트210 및 출력포트140은 30 핀 커넥터가 될 수 있으며, 맵(IF pin map) 구조는 하기 <표 1>과 같은 구성을 가질 수 있다.

30 PIN I/F
1	GND	16	GND
2	GND	17	MHL_D+
3	USB_D+	18	MHL_D-
4	USB_D-	19	MHL_ID
5	IF_CON_SENSE	20	UART_RX
6	V_ACCESSORY_5.0V	21	UART_TX
7	V_BUS_5V	22	NC
8	V_BUS_5V	23	AP_TV_OUT
9	VOUT_CHARGER (4V)	24	REMOTE_SENSE
10	VOUT_CHARGER (4V)	25	NC
11	NC	26	NC
12	NC	27	EAR_L_CRADLE
13	ACCESSORY_ID	28	EAR_R_CRADLE
14	ACCESSORY_INT	29	3.5_INT_TEST
15	GND	30	GND

먼저 보조배터리 장치100와 상기 마스터장치200이 연결되면, 보조배터리 장치100은 상기 보조배터리 장치100의 출력포트140 및 마스터장치200의 입력포트210의 9번 및 10번 단자(V_OUT CHARGER)들이 서로 직접 연결되도록 보조배터리 장치100의 내부 배터리 출력 경로를 설정하며, 마스터장치200은 상기 입력포트210의 9번 및 10번 단자를 통해 입력되는 보조배터리 장치100의 출력을 내부배터리 및/또는 동작전원으로 사용할 수 있도록 전원 경로를 설정한다.

두 번째로 외부장치(예를들면 TA(terminal adaptor))가 연결되면, V_BUS단자(pin7.8)를 통해 전원이 입력됨을 감지한다. 이때 상기 V_BUS단자(pin7.8)를 통해 입력되는 전원은 5V 전원(USB전원)이 될 수 있으며, 따라서 상기 마스터장치200은 내부의 충전회로를 구동시켜 상기 외부전원을 배터리의 충전전원 및/또는 시스템의 동작전원으로 사용할 수 있도록 전원경로를 설정한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 마스터장치200에 보조배터리 장치100이 접속된 경우의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 마스터장치에 TA가 접속된 경우의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

상기 도 3 및 도 4를 참조하면, 마스터장치200은 외부 장치와 접속하기 위한 입력포트210을 구비하며, 상기 입력포트210은 상기 <표 2>와 같은 30핀 커넥터 구조를 가질 수 있다. 상기 입력포트210은5V 전원을 입력할 수 있는 V_BUS 핀과 4V 전원을 입력할 수 있는 V_CHARGE 핀들을 포함할 수 있다. 시스템250은 마스터장치200의 동작전원을 필요로 하는 각 부 구성들이 될 수 있으며, 배터리230은 마스터장치 200에 장착되는 배터리가 될 수 있다. 또한 충전감지부240은 상기 배터리230의 충전 전류 감지(current sensing) 및 충전 전압 감지(voltage sensing)하여 상기 배터리230의 충전 동작을 제어한다.

OVP(over volatage protector) IC는 과전압 보호기이며, 상기 입력포트210의 V_BUS 핀과 충전부220 사이에 연결될 수 있다. 충전부220은 상기 입력포트210의 V_BUS 핀과 연결되며, 시스템250의 동작전원을 공급하는 V_SYS 출력단자, 상기 V_BAT 단자, 그리고 스위치261의 스위칭 동작을 제어하는 FET drv 단자를 구비한다.

스위치261은 V_SYS 출력단자와 V_BAT 단자 사이에 연결되며, 상기 충전부220의 FETdrv 단자의 출력에 의해 스위칭 제어된다. 본 발명의 실시예에서 상기 스위치261은 N형 FET(Field Effect Transistor) 소자를 사용하다고 가정한다. 상기 충전부220은 FETdrv 단자로 디폴트 high 신호를 출력하여 스위치261을 온시키며, 외부 TA 접속 감지시 low 신호를 출력하여 상기 스위치261을 오프시킨다. 따라서 상기 스위치261은 디폴트 온 상태를 유지하여 상기 시스템250과 배터리 230의 전원 경로를 온시켜 배터리230으로부터 시스템으로 전원이 공급되도록 하며, TA 연결시 시스템250과 배터리230 간의 전원 경로를 오프시켜 충전부220의 V_SYS 단자를 통해 출력되는 전원이 시스템250의 동작전원으로 공급되고, V_BAT 단자로 출력되는 전원이 배터리230의 충전전원으로 공급되도록 제어한다.(default high --> 스위치 261 ON, TA on시 low --> 스위치 261 off).

스위치265는 시스템250과 배터리230 사이에 연결될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 상기 스위치261과 배터리265 사이에 연결되며, P형 FET 소자 2개가 직렬연결되는 구성을 갖는다고 가정한다. 지그감지부263은 상기 입력포트210에 지그(Jig)가 연결되면 이를 감지하고 상기 스위치263을 오프시켜 배터리230과 시스템250 간의 전원 경로를 차단하다. 즉, 상기 스위치265는 지그감지부263에서 디폴트 로우 신호에 의해 온 스위칭되어 상기 시스템230과 배터리230의 경로를 형성하며, 상기 지그 감지시 high 신호를 발생하여 스위치265를 오프시키며, 이로인해 상기 시스템과 배터리230 간의 전원경로가 차단된다.(default low --> 스위치 265 ON, TA on시 high --> 스위치 263 off).

상기와 같은 상태에서 보조배터리 장치100이 입력포트210에 접속되면, 상기 스위치261 및 265는 온 상태가 된다. 그리고 상기 입력포트210의 V_Charge 단자에 보조배터리 장치100에서 출력되는 4V 전원이 인가된다. 그러면 상기 입력포트210의 V_Charge 단자로 입력되는 전원은 스위치261 및 265가 온된 상태이므로, 상기 도 3에 도시된 바와 같이 시스템250 및/또는 배터리230에 인가된다. 따라서 상기 시스템250은 보조배터리 장치100의 출력 전원을 전압 강하 없이 동작전원으로 사용하게 되며, 또한 배터리230도 보조배터리 장치100의 전원을 전압 강하없이 충전전원으로 사용할 수 있음을 알 수 있다.

또한 TA가 입력포트210에 접속되면, 상기 충전부220이 이를 감지하고 FETdrv 단자로 로우 신호를 출력한다. 그러면 상기 스위치261은 오프 상태가 되고 스위치 265는 온 상태가 된다. 또한 상기 입력포트210의 V_BUS 단자에 USB 전원인 5V 전원이 입력되며, 충전부220은 이를 4V 전원으로 전압 강하시킨 후, V-SYS 단자 및/또는 V_BAT 단자로 출력한다. 이때 상기 시스템250은 V-SYS 단자로 출력되는 충전부220의 출력을 동작전원으로 공급받으며, 배터리230은 V_BAT단자로 출력되는 충전부220의 출력을 충전전원으로 공급받는다. 이때 상기 스위치261은 스위치 오프 상태이므로, 상기 V-SYS 단자로 출력되는 시스템 동작전원과 V_BAT단자로 출력되는 충전전원의 경로를 서로 분리된 상태를 유지함을 알 수 있다.

상기한 바와 같이 마스터장치200은 보조배터리 장치10이 입력포트210에 접속되면, V_Charge 단자를 통해 입력되는 4V의 배터리 전원을 그대로 시스템 동작전원 및/또는 배터리 충전전원으로 사용한다. 그리고 외부 USB 전원이 입력포트210에 연결되면, 도 4에 도시된 바와 같이 V_BUS 단자로 입력되는 5V 전원을 4V 전원으로 강하시킨 후, 시스템 동작전원 및/또는 배터리 충전원으로 공급하며, 이때 상기 스위치261을 오프시켜 충전부220에서 출력되는 시스템 동작전원과 배터리 충전전원의 경로를 서로 분리시켜 각각 시스템250 및 배터리230에 전달되도록 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 보조배터리 장치100과 마스터장치200의 연결을 도시하는 도면으로, 외부 USB 전원이 연결되지 않은 상태의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 보조배터리 장치100과 마스터장치200의 연결을 도시하는 도면으로, 외부 USB 전원이 연결된 상태의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

먼저 본 발명의 실시예에 따른 상기 보조배터리 장치100의 구성을 살펴보면, 보조배터리 장치100은 배터리130을 구비하며, 상기 배터리130은 일반적으로 정격전압(typical voltage)이 3.7V이다. 입력포트110은 외부 장치(예를들면 TA)와 연결될 수 있으며, 상기 <표 1>과 같은 핀 구조를 자니는 30핀 커넥터를 사용할 수 있다. 출력포트140은 마스터장치200의 입력포트210과 연결되며, 상기 <표 1>과 같은 핀 구조를 자니는 30핀 커넥터를 사용할 수 있다. 스위치151은 상기 배터리130과 출력포트240의 V-Charge 단자 사이에 연결된다. 상기 충전부120은 외부장치의 연결 여부에 따라 FETdrv 단자로 상기 스위치151의 동작을 제어하기 위한 스위치제어신호를 발생하며, 상기 입력포트110에 외부장치 연결시 상기 스위치151을 오프시키고 입력되는 5V 전원을 4V 전원으로 강하시킨 후 각각 V_BAT 단자 및 V_SYS 단자로 출력시켜 배터리130의 충전전원 및 상기 마스터장치200의 동작 전원을 공급한다. 또한 상기 외부장치가 연결되지 않으면, 상기 스위치151은 온시켜 상기 배터리230이 출력이 출력포트140의 V-Charg 단자를 통해 상기 마스터장치200에 공급되도록 한다.

또한 상기 마스터장치200의 구성을 살펴보면, 마스터장치200은 외부 장치와 접속하기 위한 입력포트210을 구비하며, 상기 입력포트210은 상기 <표 2>와 같은 30핀 커넥터 구조를 가질 수 있다. 상기 입력포트210은5V 전원을 입력할 수 있는 V_BUS 핀과 4V 전원을 입력할 수 있는 V_CHARGE 핀들을 포함할 수 있다. 시스템250은 마스터장치200의 각 부 구성요소들이 될 수 있으며, 배터리230은 마스터장치 200에 장착되는 배터리가 될 수 있다. 또한 충전감지부240은 상기 배터리230의 충전 전류 감지(current sensing) 및 충전 전압 감지(voltage sensing)하여 상기 배터리230의 충전 동작을 제어한다. 여기서 상기 입력포트210에 연결되는 장치는 상기 내부배터리100 또는 TA와 같은 외부 장치들이 될 수 있다. OVP(over voltage protector) IC는 과전압 보호기이며, 상기 입력포트210의 V_BUS 핀과 충전부220 사이에 연결될 수 있다. 충전부220은 상기 입력포트210의 V_BUS 핀과 연결되며, 시스템250의 동작전원을 공급하는 V_SYS 출력단자, 상기 V_BAT 단자, 그리고 스위치261의 스위칭 동작을 제어하는 FET drv 단자를 구비한다. 스위치261은 V_SYS 출력단자와 V_BAT 단자 사이에 연결되며, 상기 충전부220의 FETdrv 단자의 출력에 의해 스위칭 제어된다.

상기 도 5는 입력포트110에 외부장치가 접속되지 않은 상태에서의 내부배터리100의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 상기 도 5를 참조하면, 스위치151은 외부장치가 연결되지 않은 디폴트 상태에서 온 스위칭되며, 외부 장치가 연결되면 오프되는 스위치이다. 본 발명의 실시예에서 기 스위치151은 N형 FET 소자라고 가정한다. 그러면 상기 충전부120은 외부 장치가 입력포트110이 연결되지 않은 경우, 이를 감지하고 FET drv 단자로 하이신호를 출력한다. 이로인해 상기 스위치151은 온 상태가 되며, 상기 보조배터리 장치100이 상기 마스터장치200에 연결되는 경우 상기 배터리230의 전원이 스위치151을 통해 출력포트240의 V_Charge 단자로 인가된다. 따라서 배터리130에서 출력되는 전원은 전압 강하없이 마스터장치200에 전달되어 동작전원 및/또는 충전전원으로 공급된다.

도 6은 입력포트110에 외부장치가 접속된 상태에서의 내부배터리100의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 상기 도 6을 참조하면, 상기 입력포트110에 TA가 접속되는 경우, 상기 충전부120은 이를 감지하고 FET drv 단자로 로우신호를 출력한다. 그러면 상기 스위치151은 오프 상태가 되며, 이로인해 상기 배터리130의 출력이 마스터장치200으로 전달되는 전원경로가 차단된다. 상기와 같은 상태에서 상기 입력포트110의 V_BUS 단자에 USB 전원인 5V 전원이 입력되며, 충전부120은 이를 4V 전원으로 전압 강하시킨 후, 이를 V-SYS 단자 및/또는 V_BAT 단자로 출력한다. 이때 상기 V-SYS 단자로 출력되는 충전부220의 출력은 출력포트140의 V-Charge 단자로 전달되며, 이는 마스터장치200의 입력포트210의 V-Charge 단자를 통해 마스터장치200에 공급된다. 그러면 상기 마스터장치200은 이를 시스템250의 동작전원 및/또는 배터리230의 충전원으로 사용하게 된다. 또한 상기 V_BAT단자로 출력되는 전원은 배터리130으로 전달되며, 따라서 배터리130은 상기 충전부120에서 출력되는 전원에 의해 충전 동작을 수행할 수 있다. 이때 상기 스위치151은 상기 충전부120에 의해 오프된 상태이므로, 충전부220의 V_SYS 출력과 V_BAT 출력 경로가 분리되며, 이로인해 마스터장치200으로 공급되는 전원과 배터리130으로 공급되는 충전전원은 서로 분리됨을 알 수 있다.

본 명세서와 도면에 개시 된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims

보조배터리를 이용한 마스터장치의 충전장치에 있어서,
제1전원의 배터리와, 제1전원을 출력하는 제1전원출력단자를 포함하는 출력포트를 구비하는 보조배터리 장치와,
상기 보조배터리 장치 또는 내부 배터리에 의해 동작 전원을 공급받는 마스터장치로 구성되며,
상기 마스터장치는
제1전원 및 제2전원 입력단자들을 구비하는 입력포트와,
상기 입력포트의 제2전원 입력단자와 연결되며, 제2전원 입력 감지시 제2전원을 제1전원으로 변환하여 동작전원 출력단 및 충전전원 출력단으로 각각 출력하며, 오프 스위칭제어신호를 출력하는 충전부와,
상기 충전부의 동작전원 및 충전전원 출력단 사이에 연결되며, 제2전원 입력시 오프되고 그렇디 않으면 온 스위칭하는 스위치와,
상기 충전부의 동작전원 출력단에 연결되어 동작전원을 공급받는 시스템과,
상기 충전부의 충전전원출력단에 연결되어 충전전원을 공급받는 내부배터리로 구성되어, 상기 보조배터리 장치가 입력포트에 연결되면 상기 보조배터리 장치의 제1전원을 전압 강하없이 상기 시스템의 동작전원 및/또는 내부배터리의 충전전원으로 공급하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 보조배터리 장치가
제1전원의 외부장치를 연결되는 입력포트와,
상기 외부장치 연결시 오프 스위치제어신호를 발생하며, 입력되는 제2전원을 제1전원으로 변환하여 충전전원 출력단 및 동작전원 출력단으로 출력하는 충전부와,
상기 배터리와 출력포트 사이에 연결되며, 상기 충전부의 스위치제어신호에 의해 외부장치 연결시 오프되며 그렇지 않으면 온 상태를 유지하는 스위치를 더 구비하며,
상기 외부장치 연결시 상기 입력되는 변환된 제1전원을 배터리에 공급하는 동시에 마스터장치로 공급하는 것을 특징으로 하는 장치.
제2항에 있어서, 상기 마스트장치 및 보조배터리장치의 각 입력 및 출력포트는 30핀 커넥터이며, 각각 제1전원 포트 및 제2전원포트들을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제3항에 있어서, 상기 제1전원은 정격전압이 3.7V이며 제2전원은 5V인 것을 특징으로 하는 장치.
제4항에 있어서, 상기 5V 전원은 USB 전원인 것을 특징으로 하는 장치.
보조배터리 장치가 제1전원의 배터리와, 제1전원을 출력하는 제1전원출력단자를 포함하는 출력포트를 구비하며, 상기 보조배터리 장치 또는 내부 배터리에 의해 동작 전원을 공급받는 마스터장치의 충전 제어방법에 있어서,
제1전원입력단 및 제2전원입력단을 포함하는 입력포트로부터 제2전원 입력 감지시 제2전원을 제1전원으로 변환하여 마스터장치의 동작전원 및/또는 내부 배터리의 충전전원으로 공급하는 과정과,
상기 입력포트로부터 제1전원 입력감지시 상기 보조배터리 장치의 연결을 감지하고 상기 보조배터리 장치의 제1전원을 전압 강하없이 상기 시스템의 동작전원 및/또는 내부배터리의 충전전원으로 공급하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 동작전원 및 충전전원의 경로 사이에 스위치를 연결하고, 상기 제2전원 입력시 상기 스위치를 오프시켜 동작전원 및 충전전원의 경로를 분리시키고 상기 제1전원 입력시 상기 스위치를 온시켜 동작전원 및 충전전원의 경로를 분리하지 않는 과정을 더 구비함을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서,
외부장치가 연결되지 않았으면 상기 보조배터리의 제1전원을 마스터장치의 제1전원 입력단에 인가하는 과정과,
상기 외부장치 연결시 입력되는 제2전원을 제1전원으로 변환하여 상기 보조배터리의 충전전원 및/또는 상기 마스터장치의 제1전원 입력단에 인가하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서, 상기 제1전원은 정격전압이 3.7V이며 제2전원은 5V인 것을 특징으로 하는 장치.
제9항에 있어서, 상기 5V 전원은 USB 전원인 것을 특징으로 하는 장치.