KR20140120025A - Charging circuit for rechareable battery, battery charger with the same and charging method for rechareable battery - Google Patents

Charging circuit for rechareable battery, battery charger with the same and charging method for rechareable battery Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a charging circuit for a rechargeable battery, a charger, and a charging method. The present invention is to change a PWM signal outputted from a control part into a direct current value which changes linearly without a ripple before the PWM signal is applied to a switch device. By this feature, a current outputted from the switch device is outputted with a direct current wave without a ripple, thereby having no need to have a separate buck circuit or a smoothing circuit.

Description

2차 전지 충전 회로, 이를 구비하는 충전기 및 2차 전지 충전 방법{CHARGING CIRCUIT FOR RECHAREABLE BATTERY, BATTERY CHARGER WITH THE SAME AND CHARGING METHOD FOR RECHAREABLE BATTERY}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a secondary battery charging circuit, a charger having the secondary battery charging circuit, and a charging method for the secondary battery. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명은 2차 전지 충전 회로, 이를 구비하는 충전기 및 2차 전지 충전 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 리튬 전지 등의 재충전이 가능한 2차 전지를 CCCV 기능을 제공하는 전용칩을 사용하지 않으면서도 안정적인 충전 전원을 공급할 수 있는 2차 전지 충전 회로, 이를 구비하는 충전기 및 2차 전지 충전 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a secondary battery charging circuit, a charger having the secondary battery charging circuit, and a secondary battery charging method. More particularly, the present invention relates to a rechargeable secondary battery such as a lithium battery, A secondary battery charging circuit capable of supplying a stable charging power, a charger having the same, and a secondary battery charging method.

휴대 전화기, PHS(Personal Handy Phone)단말, PDA(Personal Digital Assistant), 퍼스널 컴퓨터 등의 휴대 전자 기기에는 방전 특성이 우수하고 재충전이 가능한 리튬 전지 등의 2차 전지가 자주 이용되고 있다.Description of the Related Art [0002] Portable electronic devices such as portable telephones, PHS (Personal Handy Phone) terminals, PDAs (Personal Digital Assistants), and personal computers are often used as secondary batteries, such as lithium batteries, which have excellent discharge characteristics and are rechargeable.

종래 2차 전지로서 리튬 전지를 이용하는 휴대 전자 기기에 있어서, 충전 초기에는 정전류 제어에 의한 충전을 행하고, 그 후에는 정전압 제어에 의한 충전을 행하고 있다.Conventionally, in a portable electronic device using a lithium battery as a secondary battery, charging is performed by constant current control at the initial stage of charging, and then charging is performed by constant voltage control.

특허문헌 1에 제시된 종래 휴대 전자 기기에서는, AC 어댑터로부터 직류 전압이 공급되고, 정전류를 제어하는 정전류 제어 회로와 정전압을 제어하는 정전압 제어 회로를 구비한다. 충전의 초기 상태에서는, 먼저 정전류 제어 회로의 정전류 제어 트랜지스터를 제어하여 정전류로 전지를 충전한다. 이 정전류 충전에 의해 전지 전압이 소정치까지 상승하면, 정전류 제어로부터 정전압 제어 회로에 의한 정전압 제어로 전환하고, 정전압 제어 트랜지스터를 제어하여 일정한 전압까지 전지를 충전하고, 규격 전압까지 충전이 이루어지면 충전 제어를 종료한다. 그런데 특허문헌 1에 제시된 바와 같이 정전류 충전회로와 정전압 충전회로를 별도로 구비할 경우 회로가 복잡해지는 단점이 있다.The conventional portable electronic device disclosed in Patent Document 1 includes a constant current control circuit supplied with DC voltage from the AC adapter and controlling the constant current and a constant voltage control circuit controlling the constant voltage. In the initial state of charging, the constant current control transistor of the constant current control circuit is first controlled to charge the battery with a constant current. When the battery voltage rises up to a predetermined value by the constant current charging, the constant-current control is switched from the constant-current control to the constant-voltage control by the constant-voltage control circuit, the constant-voltage control transistor is controlled to charge the battery up to a constant voltage, Control is terminated. However, when the constant current charging circuit and the constant voltage charging circuit are separately provided as disclosed in Patent Document 1, the circuit becomes complicated.

근래 들어 하나의 충전회로를 PWM(Pulse Width Modulation) 방식을 이용하여 정전류 충전회로와 정전압 충전회로로 겸용으로 사용하는 방식이 제시되고 있는데 충전 전용칩으로 CCCV(Constant Current Constant Voltage) 칩셋(Chip Set)을 사용하고 있다. 이러한 충전 전용칩을 사용하면 충전 전용칩에서 제공하는 응용(application) 기능을 구현하기 위해서 복잡한 주변 회로 구성이 필요하며 이는 구성 부품의 증가를 가져와서 제품 가격이 비싸지고 제품 소형화에 어려움이 있었다. 나아가 종래 2차 전지 충전 회로에서 사용하는 CCCV 칩셋에서 제공되는 PWM 제어 방식은 펄스폭이 조절된 잦은 온/오프 특성을 갖는 구형파(square wave)를 ㅅ사용하여 구동된다. 이러한 PWM 제어신호에 의해 공급되는 전원을 2차 전지에 공급하기 위해서는 리플이 없는 DC 형태의 파형으로 변형시켜야 한다. 도 1은 PWM 파형을 제공하는 CCCV 칩셋을 사용하는 종래 2차 전치 충전 회로의 일 례이다. 구체적으로는 제조사 필립스가 제공하는 모델명 AN10338의 리튬 이차 전지 충전 전용칩을 사용하였으며, 도 1에 제시된 회로도는 칩공급사가 제공하는 샘플 충전 회로를 구성한 예이다. 도 1의 회로도 중에서 PWM 제어신호를 처리하는 부분에 대해서만 설명하기로 한다. 도 1에 도시된 바와 같이 CCCV 칩셋(10)의 8번 핀으로부터 PWM 제어 신호가 출력되며, 해당 제어 신호는 보조 스위치 소자(11)를 온/오프하게 되고, 이로 인해 메인 스위치 소자(13)가 온/오프 된다. 메인 스위치 소자(13)의 출력단자로 출력되는 파형은 온/오프 되는 구형파 형태를 갖는다. 이러한 구형파의 출력은 버크 변환기(buck converter)에 의해 리플이 제거된 DC 파형으로 변환된 후 2차 전지에 공급된다. 버크 변환기(buck converter)는 제너 다이오드, 코일(21)과 캐패시터(23)로 구성되는 회로이다. 이를 간략하게 설명하며, 메인 스위치 소자(13)의 출력단자로 출력되는 PWM 파형은 코일(21)에 인가된다. 코일(21)의 인덕터 특성(교류 전류에 있어서의 에너지의 충,방전)을 이용하여 구형파의 출력을 리플이 존재하는 DC 파형으로 변환한다(리플은 DC 바이어스에 있는 충첩되는 AC 성분을 의미함). 코일(21)에서 출력되는 이러한 리플을 제거하기 위해 소용량의 콘덴서(23)를 설치하여 리플이 제거된 DC 파형을 생성한 후 이차 전지의 +단자에 공급하게 된다. 이때, 코일(21)은 에너지를 저장하는 기능이 있으므로 메인 스위치 소자(13)가 오프되어 메인 스위치 소자(13)의 출력값이 오프 상태를 유지하는 동안에는 코일(21)에 일시 저장된 에너지를 2차 전지에 공급하는 역할을 하게 된다. 물론 구형파를 리플이 없는 DC 전원 형태로 만들기 위한 또 다른 방법으로는 메인 스위치 소자(13)의 출력단에 구형파를 평활시키기 위한 평활용 콘덴서를 설치하는 방법이 있지만, 구형파를 DC로 만들기 위해서는 대용량의 콘덴서를 쓰더라도 완전한 리플이 없는 DC를 얻기가 어렵다.Recently, a method of using one charging circuit as a constant current charging circuit and a constant voltage charging circuit by using a PWM (Pulse Width Modulation) method has been proposed. As a charging dedicated chip, a CCCV (Constant Current Constant Voltage) . The use of such a charge-only chip necessitates a complicated peripheral circuit configuration in order to implement the application function provided by the charge-only chip, which increases the number of components and thus increases the product cost and makes it difficult to miniaturize the product. Furthermore, the PWM control method provided in the CCCV chipset used in the conventional secondary battery charging circuit is driven by using a square wave having a frequent ON / OFF characteristic with a controlled pulse width. In order to supply the power supplied by the PWM control signal to the secondary battery, the ripple-free DC-type waveform must be deformed. Figure 1 is an example of a conventional second-order pre-charging circuit using a CCCV chipset providing a PWM waveform. Specifically, a chip dedicated to charging a lithium secondary battery of model AN10338 supplied by Philips, Inc. is used, and the circuit diagram shown in FIG. 1 is an example of a sample charging circuit provided by a chip supplier. Only the portion for processing the PWM control signal in the circuit diagram of Fig. 1 will be described. The PWM control signal is outputted from the pin 8 of the CCCV chipset 10 as shown in FIG. 1, and the corresponding control signal turns on / off the auxiliary switch element 11, whereby the main switch element 13 On / off. The waveform output to the output terminal of the main switch element 13 has a square wave form that is turned on / off. The output of the square wave is converted into a DC waveform with ripple removed by a buck converter, and then supplied to the secondary battery. The buck converter is a circuit composed of a Zener diode, a coil 21 and a capacitor 23. The PWM waveform output to the output terminal of the main switch element 13 is applied to the coil 21. [ The output of the square wave is converted into a DC waveform in which the ripple is present by using the inductor characteristics of the coil 21 (charging and discharging of energy in the AC current) (the ripple means a superimposed AC component in the DC bias) . A small-capacity capacitor 23 is installed to remove such ripple outputted from the coil 21 to generate a DC waveform from which the ripple is removed, and then supplies it to the + terminal of the secondary battery. At this time, since the coil 21 has a function of storing energy, the main switch element 13 is turned off and the energy temporarily stored in the coil 21 is supplied to the secondary battery 13 while the output value of the main switch element 13 is maintained in the off state. As shown in FIG. Of course, another method for making a square wave into a DC power source without ripple is to provide a smoothing capacitor for smoothing a square wave at the output terminal of the main switch element 13. In order to make a square wave into DC, It is difficult to obtain a DC without a complete ripple.

즉, 종래 PWM 제어 방식을 적용하는 2차 충전 회로에서는 메인 스위치 소자에서 출력되는 PWM 파형에서 리플을 제거하고, 스위치 소자가 오프되는 상태에서도 2차 전지에 충전 전원을 공급하기 위해서 버크 회로 또는 평활 캐패시터를 설치하여야 하므로 회로가 복잡해지는 문제점이 있었다.
That is, in the secondary charging circuit employing the conventional PWM control method, in order to remove the ripple from the PWM waveform output from the main switching element and supply the charging power to the secondary battery even in the state where the switching element is turned off, There is a problem that the circuit becomes complicated.

특허문헌 1: 일본공개특허 특개평 8-106926호 공보(1996년 4월 23일 공개)Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-106926 (published on Apr. 23, 1996)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, CCCV 전용칩을 사용하지 않고 범용 제어기(General Purpose CPU)를 이용하여 PWM 제어 신호를 생성하고, 범용 제어기로부터 출력되는 PWM 제어 신호를 선형적인 신호로 변환한 후 스위치 소자를 제어하는 2차 전지 충전 회로, 이를 구비하는 충전기 및 2차 전지 충전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for generating a PWM control signal by using a general purpose CPU without using a CCCV dedicated chip, A secondary battery charging circuit for controlling a switching element after conversion, a charger having the secondary battery charging circuit, and a secondary battery charging method.

본 발명의 상기 목적은 외부 장치로부터 공급되는 직류 전류를 이용하여 2차 전지를 충전 시키는 2차 전지 충전 회로에 있어서, 충전 전지 양 단자 사이의 전압을 검출하는 충전전압 검출부와, 충전 전지에 충전되는 전류값을 검출하는 충전전류 검출부와, 충전전압 검출부로부터 입력되는 충전전압과 상기 충전전류 검출부로부터 입력되는 충전전류를 이용하여 충전 단계를 결정하고, 결정된 충전 단계를 제어하기 위한 PWM 제어 신호를 생성하는 범용 제어부와, PWM 제어 신호를 입력받은 후 듀티비에 비례하는 리플이 없는 직류 전류로 변환 출력하는 레벨 변환부와, 레벨 변환부로부터 출력되는 직류 전류에 따라 증폭된 전류가 콜렉터 단자에서 에미터 단자로 흐르는 보조 스위치 소자 및 보조 스위치 소자의 콜렉터 단자에 흐르는 전류를 증폭한 전류량만큼을 상기 외부 장치로부터 상기 2차 전지로 공급하는 메인 스위치 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 충전 회로에 의해 달성 가능하다.The above object of the present invention is achieved by a secondary battery charging circuit for charging a secondary battery using a direct current supplied from an external device, the secondary battery charging circuit comprising: a charging voltage detector for detecting a voltage between both terminals of the charging battery; A charging current detector for detecting a current value; a charging step for determining a charging step using the charging voltage inputted from the charging voltage detecting part and the charging current inputted from the charging current detecting part, and generating a PWM control signal for controlling the determined charging step A level converter for converting the direct current into a direct current having no ripple proportional to the duty ratio after receiving the PWM control signal; And the current amplifying the current flowing through the collector terminal of the auxiliary switching element It can be achieved by a secondary battery charging circuit comprising a main switching element to the supply from the external apparatus to the secondary battery as much.

본 발명의 또 다른 목적은 케이스와, 케이스 내부에 PWM 제어 신호를 생성하는 범용 제어부와, PWM 제어 신호를 입력받은 후 선형적으로 비례하는 리플이 없는 직류 전류로 변환 출력하는 레벨 변환부와, 레벨 변환부로부터 출력되는 직류 전류에 따라 증폭된 전류값을 콜렉터 단자로 출력하는 보조 스위치 소자 및 보조 스위치 소자의 콜렉터 단자에 흐르는 전류값에 따라 증폭된 전류값을 콜렉터 단자로 출력하는 메인 스위치 소자를 포함하는 2차 전지 충전기에 의해 달성 가능하다.It is still another object of the present invention to provide a level control apparatus and a control method thereof, which are provided with a case, a general-purpose control section for generating a PWM control signal in a case, a level conversion section for converting and outputting a DC current without inputting a PWM control signal, An auxiliary switch element for outputting a current value amplified in accordance with a direct current outputted from the converting section to a collector terminal and a main switch element for outputting a current value amplified in accordance with a current value flowing through a collector terminal of the auxiliary switch element to a collector terminal Which can be accomplished by a secondary battery charger.

본 발명의 또 다른 목적은 외부 장치로부터 공급되는 직류 전류를 이용하여 2차 전지를 충전시키는 2차 전지 충전 방법에 있어서, 충전 전지 양 단자 사이의 충전전압 및 충전 전지에 충전되는 충전전류를 검출하는 제 1단계와, 충전전압 및 충전전류를 이용하여 복수 개 충전 단계 중에 하나의 충전 단계를 결정하는 제 2단계와, 제 2단계에서 결정된 충전 단계에 따른 PWM 제어신호를 생성하는 제 3단계와, 제 3단계에서 생성된 PWM 제어신호를 듀티비에 비례하는 리플이 없는 직류 전류로 변환하는 제 4단계와, 제 4단계의 직류 전류에 따라 증폭된 전류량만큼을 상기 외부 장치로부터 상기 2차 전지로 제공하는 제 5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 충전 방법.를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 충전 방법에 의해 달성 가능하다.
It is still another object of the present invention to provide a secondary battery charging method for charging a secondary battery using a direct current supplied from an external device, comprising the steps of: detecting a charging voltage between both terminals of the charging battery; A second step of determining one charging step among a plurality of charging steps using a charging voltage and a charging current, a third step of generating a PWM control signal according to the charging step determined in the second step, A fourth step of converting the PWM control signal generated in the third step into a direct current having no ripple proportional to a duty ratio; and a fourth step of converting the amount of current amplified according to the direct current of the fourth step from the external device to the secondary battery And a fifth step of charging the secondary battery by charging the secondary battery.

본 발명에 따른 이차 전치 충전 회로 및 충전기는 반도체 제조사에서 제공하는 CCCV 전용칩을 사용하지 않고 PWM 제어 신호를 생성하므로 충전 동작에 필요하지 않은 부품을 생략할 수 있으므로 회로 구성을 간단히 할 수 있어 생산 단가를 절감할 수 있게 된다.The secondary transient charging circuit and the charger according to the present invention can generate the PWM control signal without using the CCCV dedicated chip provided by the semiconductor manufacturer and omit the components not necessary for the charging operation, . ≪ / RTI >

종래 이차 전지 충전 회로에서 채택하는 기술은 PWM 제어신호에 의해 반복적으로 메인 스위치 소자를 온/오프 시켜야 하므로 리플이 발생하게 되고, 이러한 리플을 제거하기 위하여 인덕터와 캐패시터 소자로 구성되는 버크 회로 또는 평활 캐패시터를 구비하여야 하였다. 하지만 본 발명에 따른 이차 전지 충전 회로는 범용 제어기에서 출력되는 PWM 제어신호를 선형적으로 변화되는 균등 크기의 리플이 없는 DC 파형으로 변환한 후 메인 스위치 소자를 제어하는 방식을 사용한다. 따라서 메인 스위치 소자와 이차 전지의 충전 단자 사이에 별도의 버크 회로 또는 평활 회로를 제거할 수 있어 회로 구성이 간단해지고, 충전기의 생산 비용을 낮출 수 있는 효과가 있다.
Conventionally, a technique adopted in the secondary battery charging circuit is required to repeatedly turn on / off the main switch element by a PWM control signal, so that ripples are generated. To eliminate such ripple, a buck circuit or a smoothing capacitor composed of an inductor and a capacitor element . However, the secondary battery charging circuit according to the present invention uses a method of controlling the main switch element after converting the PWM control signal output from the general-purpose controller into linearly varying uniform ripple-free DC waveforms. Therefore, a separate buck circuit or a smoothing circuit can be removed between the main switch element and the charging terminal of the secondary battery, so that the circuit configuration is simplified and the production cost of the charger can be reduced.

도 1은 PWM 파형을 제공하는 CCCV 칩셋을 사용하는 종래 2차 전치 충전 회로의 일 례.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예의 이차 전지 충전 회로의 일례.
도 3은 본 발명에 따른 전지의 충전단계를 설명하기 위한 충전전류 및 충전전압을 나타내는 그래프.
도 4는 레벨 변환부(30)에 입력되는 PWM 제어신호에 따라 변환되는 DC 전류값을 나타내는 파형도.
도 5는 일반적인 pnp 트랜지스터의 포화 영역 곡선을 이상적으로 도시한 전류 전압 특성 그래프.
Figure 1 is an example of a conventional second-order pre-charging circuit using a CCCV chipset providing a PWM waveform.
2 is an example of a secondary battery charging circuit according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing charging current and charging voltage for explaining the charging step of the battery according to the present invention.
4 is a waveform diagram showing a DC current value converted in accordance with a PWM control signal input to the level converting section 30. Fig.
5 is a graph of a current-voltage characteristic that ideally shows a saturated region curve of a general pnp transistor.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예, 장점 및 특징에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
In the following, preferred embodiments, advantages and features of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 일 실시예의 이차 전지 충전 회로의 일례이다. 도 2에 제시된 이차 전지 충전 회로는 USB 소켓부(15), 과전압 보호부(10), 기준전압 생성부(20), 레벨 변환부(30), 보조 스위치 소자(Tr2), 메인 스위치 소자(50), 충전전압 검출부(60) 및 충전전류 검출부(70), 전지연결 단자부(80) 및 범용 제어부(90)로 구성된다. 2 is an example of a secondary battery charging circuit according to an embodiment of the present invention. The secondary battery charging circuit shown in FIG. 2 includes a USB socket unit 15, an overvoltage protection unit 10, a reference voltage generation unit 20, a level conversion unit 30, an auxiliary switch device Tr2, a main switch device 50 A charging voltage detecting section 60 and a charging current detecting section 70, a battery connecting terminal section 80, and a general-purpose control section 90.

USB 소켓(15)은 외부 장치로부터 USB 전원을 입력받는 소켓이다. 외부 장치로는 USB 방식으로 전원을 공급하는 다양한 전원을 사용할 수 있으며, 일 예로 개인용 컴퓨터의 USB 단자 또는 100V ~ 220V 상용전원을 DC 전원으로 변환하여 공급하는 어댑터 등을 사용할 수 있다. 통상적으로 개인용 컴퓨터의 USB 단자에서는 5V, 500mA의 전원이 공급되므로 전류 공급량이 적어 충전에 많은 시간이 소요된다. 이에 비해 상용전원을 DC 전원 변환하는 어댑터의 경우 정격출력전압 5V, 정격출력전류로 2A 등의 많은 전류를 공급하는 어댑터를 사용할 수 있기 때문에 충전시간을 단축할 수 있는 이점이 있다. USB 소켓(15)은 전체가 5개의 핀으로 구성되는데, 1번 핀에 + 전원이 인가되고, 2번 핀과 3번은 데이터 단자로 사용되며, 5번 핀은 접지 전원이 인가되며, 4번 핀은 예비 용도로 예약된 핀이다.The USB socket 15 is a socket for receiving USB power from an external device. As an external device, a variety of power sources for supplying power by a USB method can be used. For example, a USB terminal of a personal computer or an adapter that converts 100V to 220V commercial power into DC power may be used. Generally, since the power source of 5V and 500mA is supplied from the USB terminal of the personal computer, the current supply amount is small and it takes much time to charge. On the other hand, in the case of an adapter that converts a commercial power source to a DC power source, since an adapter that supplies a large amount of current such as a rated output voltage of 5 V and a rated output current of 2 A can be used, the charging time can be shortened. The USB socket 15 is composed of five pins as a whole. The + power is applied to pin 1, the pins 2 and 3 are used as data terminals, the pin 5 is grounded, Is reserved for preliminary use.

과전압 보호부(10)는 내부 회로소자를 보호하기 위해서 외부 전원으로부터 순간적으로 높은 전압이 인가될 경우 이를 차단하기 위한 보호부이며, 기준전압 생성부(20)는 외부 장치에서 공급되는 USB 전원(통상 5V를 가짐)을 내부 회로 소자를 구동시키기 위해 적합한 DC 전압으로 변환하는 회로부이다. 예를 들어, 내부 회로소자들이 구동 전압이 3.5V 및 4.7V로 구동되는 소자로 구성된 경우, USB 소켓(15)으로부터 입력되는 5V 전압을 3.5V 및 4.7V로 변환하는 회로부이다.The overvoltage protection unit 10 is a protection unit for blocking an instantaneous high voltage from the external power supply in order to protect the internal circuit elements. The reference voltage generation unit 20 generates a reference voltage, 5V) to a DC voltage suitable for driving the internal circuit elements. For example, when the internal circuit elements are constituted by elements driven with drive voltages of 3.5 V and 4.7 V, it is a circuit section that converts the 5 V voltage input from the USB socket 15 to 3.5 V and 4.7 V.

기준전압 생성부(20)에서 변환된 전압은 범용 제어부(90)에 공급되어 범용 제어부(90)를 동작시키는 동작 전원으로 사용된다. 충전전압 검출부(60)는 충전되는 전지의 +단자와 -단자 사이의 충전 전압값을 검출하는 회로부이며, 충전전류 검출부(70)는 충전되는 전지의 +단자와 -단자 사이의 충전 전압값을 검출하는 회로부이다. 참고로 설명 드리면, 충전전류 검출부(70)에 의한 전력 소모를 최소화하기 위하여 저항(r8, r9)는 매우 작은 저항값을 갖는 것을 사용한다.The voltage converted by the reference voltage generator 20 is supplied to the general-purpose controller 90 and used as an operating power for operating the general-purpose controller 90. The charging voltage detecting unit 60 detects a charging voltage value between the positive terminal and the negative terminal of the battery to be charged. The charging current detecting unit 70 detects a charging voltage value between the positive terminal and the negative terminal of the battery to be charged . For reference, in order to minimize the power consumption by the charging current detector 70, the resistors r8 and r9 have a very small resistance value.

범용 제어부(90)는 ①핀을 통해 기준전압 생성부(20)로부터 동작 전원을 인가받고, ③번 핀을 통해 충전전압 검출부(60)로부터 충전 전지 양단자 사이의 충전되는 전압값을 인가받으며, ⑤번 핀을 통해 충전전류 검출부(70)로부터 충전 전지 양단자 사이를 흐르는 충전 전류값을 인가받은 후, CCCV 충전의 각 단계에 해당하는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어신호를 ②번 핀을 통해 출력하는 회로 소자이다. 여기서 범용 제어부(90)를 그냥 제어부(90)로 부르지 않고 '범용'이라는 용어를 첨부한 이유는 반도체칩 제조사로부터 공급되는 2차 전지용 충전 전용칩셋과 구분하여 명명하기 위해 사용한 용어이다. 따라서 범용 제어부(90)는 특수한 용도로 사용되기 위해 개발된 제어부가 아니라 내부에 구비되는 메모리에 적절한 동작을 수행하는 일련의 프로그램을 사용자가 마음대로 구현할 수 있는 형태의 CPU(Central Processing Unit), 마이크로 프로세서(Micro Processor), 마이콤(Micom) 등을 제어 회로소자를 의미하는 것이다.The general-purpose control unit 90 receives the operating power from the reference voltage generator 20 through the pin, receives the charged voltage value from the charging voltage detector 60 through the pin 3, After receiving the charging current value flowing between both terminals of the charging battery from the charging current detector 70 through the pin 5, the PWM (Pulse Width Modulation) control signal corresponding to each step of CCCV charging is outputted through the pin 2 . Here, the reason why the general-purpose control unit 90 is not referred to as the control unit 90 but the term 'general-purpose' is attached is a term used for distinguishing from the charge-only chipset for the secondary battery supplied from the semiconductor chip manufacturer. Therefore, the general-purpose control unit 90 is not a control unit developed to be used for a special purpose, but a general-purpose control unit such as a CPU (Central Processing Unit) in which a user can freely implement a series of programs for performing appropriate operations in a memory provided therein, (Micro Processor), a microcomputer (Micom), and the like.

레벨변환부(30)는 범용 제어부(90)에서 출력되는 PWM 제어신호를 소정 레벨의 리플이 없는 직류 전류레벨로 변환하는 회로부이며, 보조 스위치 소자(Tr2)는 레벨변환부(30)의 출력 신호(DC 전류값)에 따라 콜렉터에 증폭된 전류량을 출력하는 회로소자이다. 메인 스위치 소자(50)는 보조 스위치 소자(50)에서 결정된 전류값에 따라 콜렉터 단자로 증폭된 전류치를 출력하며, 메인 스위치 소자(50)의 콜렉터 단자에 흐르는 전류는 충전 전류(Iout)을 형성하게 된다. 보조 스위치 소자(Tr2)로는 npn 타입 트랜지스터를 사용하였고, 메인 스위치 소자(Tr1)로는 pnp 타입 트랜지스터를 사용하였다. 전지 연결 단자부(80)는 충전 전류를 입력받는 2차 전지와 연결하기 위한 단자부이다.
The level converter 30 converts the PWM control signal output from the general-purpose controller 90 into a DC current level having no ripple at a predetermined level. The auxiliary switch element Tr2 converts the output signal of the level converter 30 And outputs the amount of current amplified to the collector according to the DC current value (DC current value). The main switch element 50 outputs the current value amplified by the collector terminal according to the current value determined by the auxiliary switch element 50 and the current flowing to the collector terminal of the main switch element 50 forms the charge current Iout do. An npn type transistor is used as the auxiliary switching element Tr2, and a pnp type transistor is used as the main switching element Tr1. The battery connection terminal portion 80 is a terminal portion for connecting with a secondary battery receiving a charging current.

이하, 회로 동작에 대해 설명하기로 한다. 회로 동작 설명에 있어서, USB 소켓부(15), 과전압 방지부(10), 기준전압 생성부(20), 충전전압 검출부(60), 충전전류 검출부(70), 및 전지연결 단자부(80)는 본 발명의 핵심 사항이 아니고 통상적으로 널리 알려진 회로이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. 전지의 충전단계는 예비 충전 단계, 정전류 충전 단계 및 정전압 충전 단계로 이루어진다. 도 3은 본 발명에 따른 전지의 충전단계를 설명하기 위한 충전전류 및 충전전압을 나타내는 그래프이다. 도 3에서 Iout은 충전전지에 인가되는 충전 전류를 나타내고, Vout은 충전전지의 양 단자에 인가되는 충전 전압을 나타낸다. 먼저 도 3을 이용하여 전지의 충전단계에 대해 설명하기로 한다. 충전되는 2차 전지는 700mA, 4.2V의 정격전압을 갖는 것으로 가정하기로 한다.Hereinafter, the circuit operation will be described. In the circuit operation description, the USB socket unit 15, the overvoltage prevention unit 10, the reference voltage generation unit 20, the charge voltage detection unit 60, the charge current detection unit 70, and the battery connection terminal unit 80 It is not a core matter of the present invention, and is a commonly known circuit, and thus a detailed description thereof will be omitted. The charging step of the battery includes a preliminary charging step, a constant current charging step, and a constant voltage charging step. 3 is a graph showing charge current and charge voltage for explaining the charging step of the battery according to the present invention. 3, Iout represents a charging current applied to the charging cell, and Vout represents a charging voltage applied to both terminals of the charging battery. First, the charging step of the battery will be described with reference to FIG. It is assumed that the secondary battery to be charged has a rated voltage of 700 mA and 4.2V.

예비 충전 단계는 충전전지에 잔존하는 전압(Vstart)이 3V 이하인 것으로 감지될 경우, 충전전지를 보호하기 위해 충전전지의 단자간 전압이 3V (Vmin) 이상이 될 때까지 적은 량의 충전 전류(Ipre, 65mA)를 서서히 가하면서 충전시키는 단계이다. 충전 초기 단계에서 충전전지 양 단자 사이의 전압이 3V 이상 잔존하는 경우에는 예비 충전 단계는 생략할 수 있다.In the preliminary charging step, when the voltage (Vstart) remaining in the rechargeable battery is detected to be 3 V or less, a small amount of charge current (Ipre) is applied until the inter-terminal voltage of the rechargeable battery becomes 3 V , ≪ / RTI > 65mA). The pre-charging step may be omitted if the voltage between both terminals of the charging battery remains at least 3 V in the initial stage of charging.

정전류 충전 단계는 급속 충전을 진행하는 단계로서, 충전전지 양단자 전압이 4.2V (Vreg)에 도달할 때까지 상당한 량의 충전 전류(Ireg, 350mA)를 계속 인가하는 단계이다. The constant current charging step is a step for progressing the rapid charging and continuously applying a considerable amount of charging current (Ireg, 350mA) until the voltage of both terminals of the charging battery reaches 4.2V (Vreg).

정전류 충전 단계에 의해 충전전지 양단자 전압이 4.2V에 도달하면, 충전전지 양단자 전압을 4.2V로 유지하면서 충전 전류를 서서히 줄이면서 만충전 상태까지 도달하게 하는 정전압 충전 단계를 진행한다. 정전압 충전 단계는 충전 전류가 60mA 이하를 유지하는 시간이 일정시간(예로서 50분) 동안 계속되면 완충전이 되었다고 판단하고 충전을 종료시킨다. 충전 전지로 리튬 이온 전지를 사용할 경우 과충전을 하게 되면 전지 온도가 상승된다. 이러한 전지 주변 온도의 상승을 감지함으로써 완충전 또는 과충전 상태를 감지하고 충전을 종료시킬 수도 있다. 하지만 최근 대부분의 전지 제조사들은 리튬 이온 전지의 폭발을 방지하기 위해 과충전 방지 회로를 전지팩 내부에 부가하고 있어 과충전이 발생되는 현상을 사전에 막고 있기 때문에 전지의 주변 온도를 감지하기 위한 온도센서 등을 설치할 필요성이 없다.When the terminal voltage of both terminals of the charged battery reaches 4.2V by the constant current charging step, the constant voltage charging step is carried out to gradually decrease the charging current while maintaining the both terminal voltage of the charging battery at 4.2V and to reach the full charging state. In the constant voltage charging step, when the time for which the charging current is maintained at 60 mA or less is continued for a predetermined time (for example, 50 minutes), it is determined that the buffering transition has occurred and the charging is terminated. When the lithium ion battery is used as the rechargeable battery, the battery temperature rises when the battery is overcharged. By detecting the rise in the ambient temperature of the battery, the full charge or overcharge state can be detected and the charge can be terminated. However, in recent years, most battery manufacturers have added an overcharge prevention circuit inside the battery pack to prevent the explosion of the lithium ion battery, thereby preventing the occurrence of overcharging. Therefore, a temperature sensor for detecting the ambient temperature of the battery There is no need to install.

범용 제어부(90)는 충전전압 검출부(60) 및 충전전류 검출부(70)의 출력값을 입력받은 후, 현재 전지 상태를 파악하고 예비 충전 단계, 정전류 충전단계, 및 정전압 충전단계 중에서 선택된 하나의 단계로 전지를 충전하기 위한 PWM 제어신호를 생성한다. PWM 제어신호는 레벨 변환부(30)에 입력되며, 레벨 변환부(30)는 PWM 제어신호를 리플이 없는 DC 전류값으로 변환 출력한다. 도 4는 레벨 변환부(30)에 입력되는 PWM 제어신호에 따라 변환되는 DC 전류값을 나타내는 파형도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 PWM 신호는 진폭이 다른 구형파를 출력하는데 레벨 변환부(30)를 이러한 구형파를 입력받은 후, 리플이 없는 DC 전류값으로 변환 출력하게 된다. 즉, 도 4(a), 도 4(b) 및 도 4(c)에 도시된 PWM 구형파는 각각의 진폭이 Wa, Wb, Wc 인 구형파인데, 여기서 Wc > Wa > Wb의 관계를 가지며 듀티비로 설명하면 도 4(c), 도 4(a) 및 도 4(b) 순으로 듀티비가 낮아지는 PWM 신호이다. 레벨 변환부(30)는 이러한 PWM 제어신호를 입력받은 후, 각각 Ia, Ib, Ic의 직류 전류를 출력하는데 Ic > Ia > Ib 관계를 유지함을 알 수 있으며, 입력되는 PWM 제어신호의 듀티비에 비례하는 직류 전류를 출력함을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 레벨 변환부는 입력되는 PWM 제어신호를 선형적인 DC 직류 전류로 변환 출력하는 기능을 한다. 여기서 선형적이라는 의미는 PWM 제어신호의 진폭 크기에 따라 선형적으로 비례하는 크기의 DC 전류치를 변환 출력한다는 것이다. 도 4(d)에 도시한 바와 같이 진폭이 점점 증가하는 PWM 신호가 인가되면 레벨 변환부(30)는 선형적으로 증가하는 DC 전류를 출력하게 된다. After receiving the output values of the charging voltage detector 60 and the charging current detector 70, the general-purpose controller 90 determines the current battery state and selects one of the steps of the preliminary charging step, the constant current charging step, and the constant voltage charging step And generates a PWM control signal for charging the battery. The PWM control signal is input to the level converting unit 30, and the level converting unit 30 converts the PWM control signal into a DC current value without ripple. 4 is a waveform diagram showing a DC current value converted in accordance with a PWM control signal input to the level converting unit 30. In FIG. As shown in FIG. 4, the PWM signal outputs square waves having different amplitudes, and the level converting unit 30 receives the rectangular waves and converts them into DC current values without ripples. That is, the PWM square waves shown in Figs. 4 (a), 4 (b) and 4 (c) are rectangular waves having amplitudes of Wa, Wb and Wc, respectively. Here, Wc> Wa> Wb, 4 (c), 4 (a) and 4 (b), the duty ratio is lowered. The level converter 30 outputs the DC currents Ia, Ib and Ic after receiving the PWM control signals. It can be seen that Ic> Ia> Ib holds, and the duty ratio of the input PWM control signal It can be seen that the direct current output is proportional. That is, the level converting unit according to the present invention has a function of converting an input PWM control signal into a linear DC direct current and outputting it. Here, the linearity means that the DC current value linearly proportional to the amplitude of the PWM control signal is converted and output. As shown in FIG. 4 (d), when a PWM signal whose amplitude gradually increases is applied, the level converting unit 30 outputs a linearly increasing DC current.

레벨 변환부(30)에서 출력되는 리플이 제거된 직류 전류는 저항(r2)을 통해 보조 스위치 소자(Tr2)에 전달된다. npn 트랜지스터 타입으로 구성된 보조 스위치 소자(Tr2)는 베이스 단자에 베이스 전류치(레벨 변환부에서 출력되는 전류치)가 인가되면 콜렉터 단자에 베이스 전류치에 비례하여 증폭된 콜렉터 전류치가 흐르게 된다. 이를 pnp 타입 트랜지스터 포화 영역 곡선을 이용하여 설명하기로 한다. pnp 타입 트랜지스터 포화 영역 곡선과 npn 타입 트랜지스터 포화 영역 곡선은 베이스와 에미터 사이에 걸리는 전압 극성에 차이가 있을뿐 특성 그래프는 동일한 형상을 띤다. 도 5는 일반적인 pnp 트랜지스터의 포화 영역 곡선을 이상적으로 도시한 전류 전압 특성 그래프이다. 베이스와 에미터 사이의 전압(Vbe)가 문턱 전압을 넘게 되면 스위치가 온 상태로 전환되면서 포화 상태에 진입하게 된다. 이러한 포화 상태에서는 도 5에 도시된 바와 같이 베이스에 흐르는 베이스 전류치(Ib)에 비례하는 콜렉터 전류치(Ic)가 콜렉터 단자에 흐르게 된다. 이러한 베이스 전류치 대비 콜렉터 전류치를 전류 이득이라고 하며, 수학식 1과 같이 hFE라는 기호로 통상적으로 나타내며, hFE는 트랜지스터 제조시 정해지는 수치이다.The DC current from which the ripple is removed from the level converter 30 is transmitted to the auxiliary switch element Tr2 through the resistor r2. When the base current value (the current value outputted from the level converter) is applied to the base terminal, the auxiliary switch element Tr2 configured as an npn transistor type has a collector current value amplified in proportion to the base current value at the collector terminal. This will be described using a pnp type transistor saturation region curve. The pnp type transistor saturation region curve and the npn type transistor saturation region curve have the same shape in the characteristic graph only in the voltage polarity difference between the base and the emitter. 5 is a graph of a current-voltage characteristic that ideally shows a saturation region curve of a general pnp transistor. When the voltage Vbe between the base and the emitter exceeds the threshold voltage, the switch is turned on and enters the saturation state. In this saturation state, as shown in Fig. 5, a collector current value (Ic) proportional to the base current value Ib flowing in the base flows to the collector terminal. The collector current value versus the base current value is referred to as a current gain, which is typically represented by the symbol hFE as shown in Equation (1), and hFE is a value determined at the time of manufacturing the transistor.

Figure pat00001
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보조 스위치 소자(Tr2)의 콜렉터 단자에 흐르는 콜렉터 전류치(Ic)는 메인 스위치 소자(Tr1)의 베이스 전류치가 되므로 메인 스위치 소자(Tr1)의 에미터에서 콜렉터 방향으로 메인 스위치 소자(Tr1)의 베이스 전류치에 비례하는 증폭된 콜렉터 전류치가 형성된다. 이는 도 5를 이용하여 보조 스위치 소자의 작동에 대해 설명한 바와 동일하다. 이러한 메인 스위치 소자(Tr1)의 콜렉터 전류치는 일부 충전전압 검출부(60)를 통해 소실되지만 소실량이 극히 작으므로 거의 충전전류(Iout)과 동일하다고 볼 수 있다.The collector current value Ic flowing through the collector terminal of the auxiliary switching element Tr2 becomes the base current value of the main switching element Tr1 and therefore the base current value of the main switching element Tr1 in the emitter- An amplified collector current value is formed. This is the same as that described for the operation of the auxiliary switch element with reference to Fig. The collector current value of the main switch element Tr1 is lost through the part of the charge voltage detector 60, but it can be regarded almost equal to the charge current Iout since the amount of the dead-time is extremely small.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 이차 전지 충전 회로에서 보조 스위치 소자와 메인 스위치 소자는 전지를 충전하는 동안 레벨 변환부(30)에서 출력되는 전류치에 따라 증폭률이 변동되면서 사용함을 알 수 있다. 이를 충전 단계별로 설명해 보기로 한다. 정전류 충전 단계에서는 범용 제어부(90)는 높은 듀티비를 갖는 PWM 제어 신호를 출력한다. 이를 레벨 변환부(30)에서 변환하면 높은 전류치로 변환되고, 보조 스위치 소자(Tr2) 및 메인 스위치 소자(Tr1)는 거의 최대 증폭률 하에서 동작되므로 거의 보조 스위치 소자(Tr2) 및 메인 스위치 소자(Tr1)는 거의 고정된 증폭률에서 동작하게 되며, 항상 온 상태를 유지함을 알 수 있다. 정전압 충전 단계에서는 범용 제어부(90)에서 출력되는 PWM 신호는 가변하는 듀티비를 갖는 제어 신호이다. 이렇게 가변하는 듀티비는 레벨 변환부(30)에서 선형적으로 값이 변경되는 직류 전류치로 출력되므로 보조 스위치 소자(Tr2) 및 메인 스위치 소자(Tr1)는 레벨 변환부(30)이 직류 전류치에 따라 증폭률을 달리하면서 외부 장치로부터 공급되는 전류를 충전 전지에 공급하게 된다. 예비 충전 단계는 정전압 충전 단계와 유사하게 보조 스위치 소자(Tr2) 및 메인 스위치 소자(Tr1)의 증폭률을 달리하면서 충전을 진행하게 된다.As described above, in the secondary battery charging circuit according to the present invention, it can be seen that the auxiliary switch element and the main switch element are used while varying the amplification factor according to the current value output from the level converter 30 during charging of the battery. Let's explain this by charging step. In the constant-current charging step, the general-purpose control unit 90 outputs a PWM control signal having a high duty ratio. The auxiliary switch element Tr2 and the main switch element Tr1 are operated at almost the maximum amplification factor so that the auxiliary switching element Tr2 and the main switching element Tr1 are almost inactivated, Is operated at a substantially fixed amplification rate, and is always maintained in the on state. In the constant voltage charging step, the PWM signal output from the general-purpose control unit 90 is a control signal having a variable duty ratio. The duty ratio varying in this manner is outputted as the DC current value whose value is linearly changed in the level converting section 30, so that the auxiliary switching element Tr2 and the main switching element Tr1 are controlled by the level converting section 30 in accordance with the DC current value And the current supplied from the external device is supplied to the rechargeable battery while varying the amplification factor. In the preliminary charging step, charging is performed while the amplification rates of the auxiliary switching element Tr2 and the main switching element Tr1 are different, similar to the constant voltage charging step.

이에 비하여 종래 이차 전지 충전 회로는 보조 스위치 소자와 메인 스위치 소자는 충전 단계에 무관하게 항상 고정된 증폭률로 동작된다. 종래 PWM 제어 방식을 사용하는 이차 전지 충전 회로에서는 PWM 제어 신호가 직접 보조 스위치 소자에 인가되므로 보조 스위치 소자의 베이스 단자에 흐르는 전류의 최대치는 충전 단계와 무관하게 항상 동일한 값이 인가된다. 단지 빈번하게 온/오프 동작을 반복할 뿐이다. 따라서 보조 스위치 소자와 메인 스위치 소자의 증폭률을 고정시킨 상태에서 메인 스위치 소자에서 출력되는 전원 파형이 온/오프를 반복하는 구형파 형태를 띠므로 이를 리플이 없는 DC 전류 성분으로 변환하기 위해 버크 변환기 또는 평활 캐패시터와 같은 부가 회로가 필요하였으나 본 발명에 따른 충전 회로는 부가 회로가 불필요함을 알 수 있다.
On the other hand, in the conventional secondary battery charging circuit, the auxiliary switch element and the main switch element are always operated with a fixed gain regardless of the charging step. In the secondary battery charging circuit using the conventional PWM control method, since the PWM control signal is directly applied to the auxiliary switch element, the maximum value of the current flowing to the base terminal of the auxiliary switch element is always applied the same value regardless of the charging step. It simply repeats the on / off operation frequently. Therefore, in the state where the amplification factor of the auxiliary switch element and the main switch element is fixed, the power supply waveform output from the main switch element has a square wave form repeating on / off. Therefore, An additional circuit such as a capacitor is required, but it can be seen that the charging circuit according to the present invention does not require an additional circuit.

도 2에 도시된 2차 전지 충전회로를 하우징 내에 설치하고, 하우징 외부에 외부 기기와 유에스비로 연결되는 USB 소켓부(15)를 외부에 일부 노출시키고, 하우징 외부로 전지연결 단자부를 노출되도록 설치하면 본 발명에 따른 충전기는 제작이 완료된다.The secondary battery charging circuit shown in FIG. 2 is installed in the housing, the USB socket 15 connected to the external device and the USB device is partially exposed to the outside, and the battery connection terminal is exposed to the outside of the housing The charger according to the present invention is completed.

또한, 본 발명에 따른 2차 전지의 충전 방법을 단계별로 정리하기로 한다. 본 발명에 따른 2차 전지 충전 방법은 충전 전지 양 단자 사이의 충전전압 및 충전 전지에 충전되는 충전전류를 검출하는 제 1단계와, 충전전압 및 충전전류를 이용하여 복수 개 충전 단계 중에 하나의 충전 단계를 결정하는 제 2단계와, 제 2단계에서 결정된 충전 단계에 따른 PWM 제어신호를 생성하는 제 3단계와, 제 3단계에서 생성된 PWM 제어신호를 선형적으로 비례하는 리플이 없는 직류 전류로 변환하는 제 4단계와, 제 4단계의 직류 전류에 따라 외부장치로부터 입력되는 전류를 제어 출력하는 제 5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 충전 방법에 의해 수행된다. 제 5단계의 증폭 작용은 보조 스위치 소자와 메인 스위치 소자로 이루어지는데 제 4단계의 직류 전류가 보조 스위치 소자의 베이스에 입력되면 이를 콜렉터 전류로 증폭하여 출력하고, 보조 스위치 소자의 콜렉터 전류는 메인 스위치 소자의 베이스 전류를 형성하고, 메인 스위치 소자는 베이스 전류에 따라 증폭된 전류를 형성함으로써 외부 장치로부터 입력되는 전류량을 제어하여 충전기에 공급할 수 있게 된다.
The charging method of the secondary battery according to the present invention will be summarized in steps. A method for charging a secondary battery according to the present invention includes a first step of detecting a charging voltage between both terminals of a charging battery and a charging current charged in the charging battery, A third step of generating a PWM control signal in accordance with the charging step determined in the second step, a third step of generating a PWM control signal generated in the third step by a DC current without linearly proportional to the ripple, And a fifth step of controlling and outputting the current input from the external device according to the direct current of the fourth step. The amplifying operation of the fifth step is composed of an auxiliary switch element and a main switch element. When the DC current of the fourth step is input to the base of the auxiliary switch element, the amplifier current is amplified and outputted by the collector current, And the main switch element forms an amplified current according to the base current so that the amount of current input from the external device can be controlled and supplied to the charger.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
While the preferred embodiments of the present invention have been described and illustrated above using specific terms, such terms are used only for the purpose of clarifying the invention, and it is to be understood that the embodiment It will be obvious that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Such modified embodiments should not be understood individually from the spirit and scope of the present invention, but should be regarded as being within the scope of the claims of the present invention.

10: 과전압 보호부 15: USB 소켓부
20: 기준전압 생성부 30: 레벨 변환부
Tr2: 보조 스위치 소자 50: 메인 스위치 소자
60: 충전전압 검출부 70: 충전전류 검출부
80: 전지연결 단자부 90: 범용 제어부
10: Overvoltage protection section 15: USB socket section
20: reference voltage generator 30: level converter
Tr2: auxiliary switch element 50: main switch element
60: charging voltage detector 70: charging current detector
80: Battery connection terminal part 90: General purpose control part

Claims (8)

외부 장치로부터 공급되는 직류 전류를 이용하여 2차 전지를 충전 시키는 2차 전지 충전 회로에 있어서,
충전 전지 양 단자 사이의 전압을 검출하는 충전전압 검출부와,
충전 전지에 충전되는 전류값을 검출하는 충전전류 검출부와,
상기 충전전압 검출부로부터 입력되는 충전전압과 상기 충전전류 검출부로부터 입력되는 충전전류를 이용하여 충전 단계를 결정하고, 결정된 충전 단계를 제어하기 위한 PWM 제어 신호를 생성하는 범용 제어부와,
상기 PWM 제어 신호를 입력받은 후 듀티비에 비례하는 리플이 없는 직류 전류로 변환 출력하는 레벨 변환부와,
상기 레벨 변환부로부터 출력되는 직류 전류에 따라 증폭된 전류가 콜렉터 단자에서 에미터 단자로 흐르는 보조 스위치 소자 및
상기 보조 스위치 소자의 콜렉터 단자에 흐르는 전류를 증폭한 전류량만큼을 상기 외부 장치로부터 상기 2차 전지로 공급하는 메인 스위치 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 충전 회로.
A secondary battery charging circuit for charging a secondary battery using a direct current supplied from an external device,
A charging voltage detector for detecting a voltage between both terminals of the rechargeable battery,
A charging current detector for detecting a current value charged in the charging battery,
A general-purpose control unit for determining a charging step using a charging voltage inputted from the charging voltage detecting unit and a charging current inputted from the charging current detecting unit, and generating a PWM control signal for controlling the determined charging step,
A level converter for converting the PWM control signal into a direct current having no ripple proportional to a duty ratio after receiving the PWM control signal,
An auxiliary switching element in which the current amplified in accordance with the direct current outputted from the level converting part flows from the collector terminal to the emitter terminal and
And a main switch element for supplying the amount of current amplified by the current flowing through the collector terminal of the auxiliary switch element from the external device to the secondary battery.
제 1항에 있어서,
상기 보조 스위치 소자 및 상기 메인 스위치 소자는 포화 영역에서 증폭 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 충전 회로.
The method according to claim 1,
Wherein the auxiliary switch element and the main switch element perform an amplifying operation in a saturation region.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 범용 제어부의 충전 단계에는 정전류 충전 단계 및 정전압 충전 단계가 포함되고,
상기 보조 스위치 소자 및 상기 메인 스위치 소자는 상기 정전류 충전 단계에서는 항상 온 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 충전 회로.
3. The method according to claim 1 or 2,
The charging step of the universal control unit includes a constant current charging step and a constant voltage charging step,
Wherein the auxiliary switch element and the main switch element are maintained in the on state at all times in the constant current charging step.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 보조 스위치 소자로는 npn 타입 트랜지스터를 사용하고, 메인 스위치 소자로는 pnp 타입 트랜지스터를 사용하고, 상기 레벨 변환부의 출력단자로부터 출력되는 전류는 상기 보조 스위치 소자의 베이스 단자로 입력되고, 상기 보조 스위치 소자의 콜렉터로 흐르는 전류는 상기 메인 스위치 소자의 베이스 단자로 흐르는 전류를 형성하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 2차 전지 충전 회로.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein an npn type transistor is used as the auxiliary switching element, a pnp type transistor is used as a main switching element, a current outputted from the output terminal of the level converting portion is inputted to the base terminal of the auxiliary switching element, And a current flowing to the collector of the device is coupled to form a current flowing to the base terminal of the main switch device.
제 4항에 있어서,
상기 메인 스위치 소자의 에미터 단자에는 외부에서 입력되는 전원 단자와 연결되고, 상기 메인 스위치 소자의 콜렉터 단자는 충전 전지의 + 단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 2차 전지 충전 회로.
5. The method of claim 4,
Wherein the emitter terminal of the main switch element is connected to a power terminal input from the outside, and the collector terminal of the main switch element is connected to the positive terminal of the rechargeable battery.
케이스와,
상기 케이스 내부에는 제 1항 내지 제 5항에 제시된 2차 전지 충전 회로가 구비되는 것을 특징으로 하는 2차 전지 충전기.
The case,
Wherein the case is provided with a secondary battery charging circuit according to any one of claims 1 to 5.
외부 장치로부터 공급되는 직류 전류를 이용하여 2차 전지를 충전시키는 2차 전지 충전 방법에 있어서,
충전 전지 양 단자 사이의 충전전압 및 충전 전지에 충전되는 충전전류를 검출하는 제 1단계와,
상기 충전전압 및 충전전류를 이용하여 복수 개 충전 단계 중에 하나의 충전 단계를 결정하는 제 2단계와,
상기 제 2단계에서 결정된 충전 단계에 따른 PWM 제어신호를 생성하는 제 3단계와,
상기 제 3단계에서 생성된 PWM 제어신호를 듀티비에 비례하는 리플이 없는 직류 전류로 변환하는 제 4단계와,
상기 제 4단계의 직류 전류에 따라 증폭된 전류량만큼을 상기 외부 장치로부터 상기 2차 전지로 제공하는 제 5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 충전 방법.
A secondary battery charging method for charging a secondary battery using a direct current supplied from an external device,
A first step of detecting a charging voltage between both terminals of the charging battery and a charging current charged in the charging battery,
A second step of determining one charging step among a plurality of charging steps using the charging voltage and the charging current;
A third step of generating a PWM control signal according to the charging step determined in the second step,
A fourth step of converting the PWM control signal generated in the third step into a ripple-free DC current proportional to a duty ratio;
And a fifth step of supplying the amplified current amount from the external device to the secondary battery according to the direct current of the fourth step.
제 7항에 있어서,
상기 제 2단계의 충전 단계에는 정전류 충전 단계와 정전압 충전 단계가 포함되고,
상기 제 5단계에서 직류 전류에 따라 증폭된 전류량만큼을 상기 외부 장치로부터 상기 2차 전지로 제공하는 것은 트랜지스터를 이용하여 제공하고, 상기 트랜지스터는 상기 정전류 충전 단계에서는 항상 온 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 충전 방법.
8. The method of claim 7,
The charging step of the second step includes a constant current charging step and a constant voltage charging step,
Wherein the supplying of the amount of current amplified in accordance with the direct current in the fifth step from the external device to the secondary battery is provided by using a transistor and the transistor is always kept in the on state in the constant current charging step A secondary battery charging method.
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