KR20200017488A - 전원 회로 및 어댑터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전원 회로, 전원 공급 장치 및 제어 방법을 제공한다. 전원 회로는 1차 유닛(11), 변조 유닛(12), 변압기(13), 2차 정류 필터 유닛(14), 전압 피드백 유닛(16) 및 제어 유닛(15)을 포함한다. 전원 회로의 제어 유닛은 충전 대기 설비와 통신하여 전원 회로의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정함으로써, 전원 회로의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 충전 대기 설비의 배터리의 현재 충전 단계와 일치하도록 한다. 전원 회로는 그 출력 전압을 제 1 전압값 범위 또는 제 2 전압값 범위로 제어할 수 있다.

Description

전원 회로, 전원 공급 장치 및 제어 방법
본 발명은 충전 기술 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로 전원 회로, 전원 공급 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
전원 회로는 충전 대기 설비의 배터리를 충전하는 데에 사용된다. 배터리의 충전 과정은 일반적으로 여러개의 충전 단계를 포함하고, 서로 다른 충전 단계에서 충전 전압 및/또는 충전 전류에 대한 수요는 다르다.
관련 기술에서, 전원 회로의 출력 전압은 일정하다. 서로 다른 충전 단계에서 배터리의 충전 전압 및/또는 충전 전류에 대한 수요를 만족하도록, 충전 대기 설비의 내부에는 변환 회로가 설치되어 있으며, 변환 회로는 전원 회로의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 현재 충전 단계에서 배터리가 필요하는 충전 전압 및/또는 충전 전류로 변환시킬 수 있다.
충전 대기 설비의 내부에 변환 회로를 설치하면 충전 대기 설비의 발열 현상이 심각해진다.
본 발명은 충전과정에서 충전 대기 설비의 발열량을 줄일 수 있는 전원 회로, 전원 공급 장치 및 제어 방법을 제공한다.
제 1 양태에서, 본 발명은 전원 회로를 제공한다. 전원 회로는 1차 유닛, 변조 유닛, 변압기, 2차 정류 필터 유닛, 전압 피드백 유닛 및 제어 유닛을 포함한다. 1차 유닛은 입력된 교류(AC)에 따라 변조할 제 1 전압을 생성하는 데에 사용된다. 변조 유닛은 제 1 전압을 변조하여 제 2 전압을 생성하는 데에 사용된다. 변압기는 제 2 전압에 따라 제 3 전압을 생성하는 데에 사용된다. 2차 정류 필터 유닛은 제 3 전압을 정류 및 필터링하여 전원 회로의 출력 전압을 생성하는 데에 사용된다. 전압 피드백 유닛은 출력 전압을 수신하고, 출력 전압의 전압값이 미리 설정된 전압값에 도달하였을 때에 변조 유닛에 피드백 신호를 송신하는 데에 사용된다. 변조 유닛은 피드백 신호에 따라 제 1 전압을 변조하여 제 2 전압을 생성함으로써, 출력 전압의 전압값을 제 1 전압값 범위 또는 제 1 전압값 범위와 다른 제 2 전압값 범위 내에 한정하는 데에 사용된다. 제어 유닛은 충전 대기 설비와 통신하여 전원 회로의 출력 전력을 조정함으로써, 전원 회로의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 충전 대기 설비의 배터리의 현재 충전 단계와 일치하도록 하는 데에 사용된다.
제 2 양태에서, 본 발명은 제 1 양태의 전원 회로를 포함하는 전원 공급 장치를 제공한다.
제 3 양태에서, 본 발명은 전원 회로의 제어 방법을 제공한다. 전원 회로는 1차 유닛, 변조 유닛, 변압기, 2차 정류 필터 유닛 및 전압 피드백 유닛을 포함한다. 1차 유닛은 입력된 교류(AC)에 따라 변조할 제 1 전압을 생성하는 데에 사용된다. 변조 유닛은 제 1 전압을 변조하여 제 2 전압을 생성하는 데에 사용된다. 변압기는 제 2 전압에 따라 제 3 전압을 생성하는 데에 사용된다. 2차 정류 필터 유닛은 제 3 전압을 정류 및 필터링하여 전원 회로의 출력 전압을 생성하는 데에 사용된다. 전압 피드백 유닛은 출력 전압을 수신하고, 출력 전압의 전압값이 미리 설정된 전압값에 도달하였을 때에 변조 유닛에 피드백 신호를 송신하는 데에 사용된다. 변조 유닛은 피드백 신호에 따라 제 1 전압을 변조하여 제 2 전압을 생성함으로써, 출력 전압의 전압값을 제 1 전압값 범위 또는 제 1 전압값 범위와 다른 제 2 전압값 범위 내에 한정하는 데에 사용된다. 전원 회로의 제어 방법은 충전 대기 설비와 통신하여 전원 회로의 출력 전력을 조정함으로써, 전원 회로의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 충전 대기 설비의 배터리의 현재 충전 단계와 일치하도록 하는 것을 포함한다.
본 발명은 출력 전력을 조정할 수 있는 전원 회로를 제공한다. 배터리의 현재 충전 단계에 따라 전원 회로의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정할 수 있다. 따라서 충전 대기 설비는 내부의 변환 회로를 통해 전원 회로의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 변환시킬 필요가 없으므로 충전 대기 설비의 발열량을 줄일 수 있다. 또한 전원 회로는 출력 전압을 제 1 전압값 범위 또는 제 2 전압값 범위로 제어할 수 있다.
도 1a은 본 발명의 실시예에 따른 전원 회로의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 전원 회로의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 2는 변조되기 전의 전압 파형과 변조된 후의 전압 파형의 비교 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 급속 충전 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 회로의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전원 회로의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전원 회로의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 7은 1차측의 액체 전해 커패시터를 제거하고 나서 획득한 변조할 제 1 전압의 파형을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 제 1 전압을 변조시켜 획득한 제 2 전압의 파형을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급 장치의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 실시예에서 사용되는 충전 대기 설비는 "통신 단말기"(또는 간단히 "단말기"이라고도 한다)와 같은 모바일 단말기일 수 있다. 이 모바일 단말기는 유선 선로를 통해 접속되는 장치 및/또는 무선 인터페이스를 통해 통신 신호를 수신/발신할 수 있도록 설정된 장치를 포함할 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 유선 선로는, 예를 들어, 공중교환전화망(public switched telephone network, PSTN), 디지털 가입자 회선(digital subscriber line, DSL), 디지털 케이블, 직접 연결 케이블 및/또는 다른 데이터 연결 라인 또는 네트워크 연결 라인일 수 있다. 무선 인터페이스는, 예를 들어, 셀룰러 네트워크, 무선 근거리 네트워크(wireless local area network, WLAN), 디지털 비디오 방송 핸드 헬드(digital video broadcasting handheld, DVB-H) 네트워크와 같은 디지털 TV 네트워크, 위성 네트워크, 진폭 변조 주파수 변조(amplitude modulation-frequency modulation, AM-FM) 방송 송신기 및/또는 다른 통신 단말기와 통신하는 것일 수 있다. 무선 인터페이스를 통해 통신하도록 구성된 통신 단말기는 "무선 통신 단말기", "무선 단말기" 및/또는 "모바일 단말기"로 지칭할 수 있다. 모바일 단말기의 예시로는 위성 또는 셀룰러 전화; 셀룰러 무선 전화와 데이터 처리, 팩스 및 데이터 통신 능력을 결합할 수 있는 개인 통신 시스템(personal communication system, PCS) 단말기; 무선 전화(radio telephone), 무선 호출기(pager), 인터넷/인트라넷 액세스(Internet/Intranet access), 웹 브라우징(web browsing), 노트북(notebook), 캘린더(calendar) 및/또는 글로벌 포지셔닝 시스템(global positioning system, GPS) 수신기를 포함할 수 있는 개인 디지털 보조(Persona Digital Assistant, PDA); 및 일반 노트북 및/또는 휴대용 수신기 또는 무선 전화 기능을 갖춘 다른 전자 장치를 포함할 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
관련 기술에서 충전 대기 설비를 충전하는 데에 사용되는 전원 회로가 언급된다. 전원 회로는 정전압 모드에서 작동한다. 정전압 모드에서, 전원 회로의 출력 전압은 거의 일정하게 유지되며, 예를 들어, 5V, 9V, 12V 또는 20V 등이다.
전원 회로의 출력 전압은 배터리 양단에 직접 인가하기에 적합하지 않고, 충전 대기 설비 내의 배터리의 예상되는 충전 전압 및/또는 충전 전류를 얻기 위하여, 충전 대기 설비 내의 변환 회로에 의해 변환될 필요가 있다.
배터리의 예상되는 충전 전압 및/또는 충전 전류의 요구를 만족하도록, 변환 회로는 전원 회로의 출력 전압을 변환하는 데에 사용된다.
하나의 예시로서, 변환 회로는 충전 집적 회로(integrated circuit, IC)와 같은 충전 관리 모듈일 수 있다. 배터리의 충전 과정에서, 변환 회로는 배터리의 충전 전압 및/또는 충전 전류를 관리하는 데에 사용된다. 변환 회로는 배터리의 충전 전압 및/또는 충전 전류에 대한 관리를 실현하기 위하여 전압 피드백 모듈의 기능 및/또는 전류 피드백 모듈의 기능을 가질 수 있다.
예를 들어, 배터리의 충전 과정은 트리클 충전 단계, 정전류 충전 단계 및 정전압 충전 단계 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 트리클 충전 단계에서, 변환 회로는 전류 피드백 루프를 이용하여 트리클 충전 단계에서 배터리에 들어가는 전류가 배터리의 예상되는 충전 전류 크기(예컨대, 제 1 충전 전류)를 만족하도록 한다. 정전류 충전 단계에서, 변환 회로는 전류 피드백 루프를 이용하여 정전류 충전 단계에서 배터리에 들어가는 전류가 배터리의 예상되는 충전 전류 크기(예컨대, 제 2 충전 전류이고, 제 2 충전 전류는 제 1 충전 전류보다 클 수 있음)를 만족하도록 한다. 정전압 충전 단계에서, 변환 회로는 전압 피드백 루프를 이용하여 정전압 충전 단계에서 배터리 양단에 인가되는 전압 크기가 배터리의 예상되는 충전 전압의 크기를 만족하도록 한다.
하나의 예시로서, 전원 회로의 출력 전압이 배터리의 예상되는 충전 전압보다 클 경우, 변환 회로는 전원 회로의 출력 전압에 대하여 강압 처리를 실시하여, 강압 변환 후의 충전 전압이 배터리의 예상되는 충전 전압의 요구를 만족하도록 한다. 또 하나의 예시로서, 전원 회로의 출력 전압이 배터리의 예상되는 충전 전압보다 작을 경우, 변환 회로는 전원 회로의 출력 전압에 대하여 승압 처리를 실시하여, 승압 변환 후의 충전 전압이 배터리의 예상되는 충전 전압의 요구를 만족하도록 한다.
또 하나의 예시로서, 전원 회로에서 5V의 정전압을 출력하는 것을 예로 들면, 배터리가 단일 셀(리튬 배터리 셀일 경우, 단일 셀의 충전 차단 전압은 4. 2V임)을 포함하는 경우, 변환 회로(예컨대, Buck 강압 회로)는 전원 회로의 출력 전압에 대하여 강압 처리를 실시할 수 있으며, 강압 처리 후의 충전 전압이 배터리의 예상되는 충전 전압의 요구를 만족하도록 한다.
또 하나의 예시로서, 전원 회로에서 5V의 정전압을 출력하는 것을 예로 들면, 배터리가 직렬로 연결된 두개 또는 두개 이상의 셀(리튬 배터리 셀일 경우, 단일 셀의 충전 차단 전압은 4.2V임)을 포함하는 경우, 변환 회로(예컨대, Boost 승압 회로)는 전원 회로의 출력 전압에 대하여 승압 처리를 실시할 수 있으며, 승압 후의 충전 전압이 배터리의 예상되는 충전 전압의 요구를 만족하도록 한다.
변환 회로는 회로 전환 효율 저하로 인해 변환되지 않은 부분의 전기 에너지를 열량으로 손실하게 된다. 이 부분의 열량은 충전 대기 설비 내부에 축적된다. 충전 대기 설비의 설계 공간과 산열 공간은 모두 협소(예컨대, 사용자가 사용하는 이동 단말기의 물리적 크기는 점점 가볍고 얇아지고 있고, 또한 이동 단말기의 성능을 향상시키기 위해 다수의 전자 부품이 이동 단말기 내부에 조밀하게 배치되어 있음)하기 때문에, 변환 회로의 설계상의 어려움을 향상시킬 뿐만 아니라, 충전 대기 설비 내부에 축적된 열량도 신속하게 제거하기 어렵게 되고, 따라서 충전 대기 설비의 이상을 유발한다.
예를 들어, 변환 회로에 축적된 열량은 변환 회로 부근의 전자 부품에 열적 간섭을 일으켜 전자 부품의 비정상적인 작동을 야기할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 변환 회로에 축적된 열량은 변환 회로 및 그 부근의 전자 부품의 사용 수명을 단축시킬 수 있다. 또 다른 예를 들면, 변환 회로에 축적된 열량으로 인해 배터리에 열 간섭이 일어나 배터리의 비정상적인 충전과 방전을 야기할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 변환 회로에 축적된 열량으로 인해 충전 대기 설비의 온도가 상승되어 충전 과정에서 사용자의 사용 경험에 영향을 끼칠 수 있다. 또 다른 예를 들면, 변환 회로에 축적된 열량으로 인해 변환 회로 자체의 단락을 초래하여 전원 회로의 출력 전압이 배터리 양단에 직접 인가되어 비정상적인 충전을 일으킬 수 있으며, 배터리가 장기간 과전압 충전 상태에 있는 경우, 심지어 배터리의 폭발을 일으킬 수 있어 사용자의 안전을 위태롭게 한다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 전원 회로(10)를 제공한다. 전원 회로(10)는 1차 유닛(11), 변조 유닛(12), 변압기(13), 2차 정류 필터 유닛(14)을 포함할 수 있다.
1차 유닛(11)은 입력된 교류(AC)에 따라 변조할 제 1 전압을 생성하는 데에 사용된다.
1차 유닛(11)은 1차 정류 유닛을 포함할 수 있다. 1차 정류 유닛은 입력된 AC를 정류하여 전압값이 주기적으로 변하는 전압을 출력하도록 한다. 어떤 경우, 입력되는 AC 전압은 "주전원(mains electricity)'이라고도 한다. 입력된 AC 전압은, 예를 들어 220V의 AC 전압 또는 110V의 AC 전압일 수 있다. 본 발명의 실시예는 1차 정류 유닛의 형태를 구체적으로 한정하지 않는다. 1차 정류 유닛은 4개의 다이오드로 구성된 풀 브리지 정류 회로를 채용할 수 있으며, 또는 하프 브리지 정류 회로 등 다른 형태의 정류 회로를 채용할 수도 있다.
또한, 일부 실시예에 있어서, 1차 유닛(11)은 또한 1차 필터링하는 데에 사용되는 액체 전해 커패시터를 포함할 수 있다. 액체 전해 커패시터는 1차 정류 유닛으로부터 출력되는 전압을 필터링하는 데에 사용된다. 액체 전해 커패시터의 용량은 매우 크고, 매우 강한 필터링 능력이 있으며, 1차 정류 유닛의 출력을 일정한 DC로 필터링할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 있어서, 변조할 제 1 전압은 전압값이 일정한 전압이다.
선택적으로, 다른 실시예에 있어서, 1차 유닛(11)은 상술한 액체 전해 커패시터를 포함하지 않아도 된다. 따라서, 본 실시예에 있어서, 상술한 변조할 제 1 전압은 전압값이 주기적으로 변하는 전압이다. 아래, 도 7 및 도 8을 참조하여 1차측의 액체 전해 커패시터를 제거한 실시 형태를 상세히 설명하지만, 여기서는 자세히 설명하지 않는다.
변조 유닛(12)은 변조할 제 1 전압을 변조하여 제 2 전압을 생성하는 데에 사용된다. 어떤 경우, 변조 유닛(12)은 "초퍼(chopper) 유닛" 또는 "초퍼"라고도 한다. 또는, 어떤 경우에 변조 유닛(12)은 "클램핑(clamping) 유닛"또는 "클램퍼"라고도 한다. 본 발명의 실시예는 변조 유닛(12)의 동작 모드를 구체적으로 한정하지 않는다. 예시로서, 변조 유닛(12)은 펄스 폭 변조(pulse width modulation, PWM)를 채용하여 제 1 전압을 변조하거나, 또는 주파수 변조(FM)를 채용하여 제 1 전압을 변조할 수도 있다.
예를 들어, 1차 유닛(11)이 1차 필터링하는 데에 사용되는 액체 전해 캐패시터를 포함하는 경우, 변조할 제 1 전압의 파형과 변조후의 제 2 전압의 파형은 도 2에 도시된 바와 같다. 도 2에 도시된 바와 같이, 변조 유닛(12)의 처리에 의해, 정전압 신호는 크기가 동일한 여러개의 작은 구형파 펄스 신호로 잘리운다.
변압기(13)는 제 2 전압에 따라 제 3 전압을 생성하는 데에 사용된다. 다시 말하면, 변압기(13)는 제 2 전압을 변압기의 1차에서 2차로 커플링함으로써 제 3 전압을 얻는 데에 사용된다. 예를 들어, 변압기(13)는 제 2 전압에 대하여 변압 관련 조작을 수행함으로써 제 3 전압을 얻는 데에 사용된다. 변압기(13)는 일반 변압기, 또는 50KHz~2MHz 주파수에서 작동하는 고주파 변압기일 수 있다. 변압기(13)는 1차 권선과 2차 권선을 포함할 수 있다. 변압기(13)의 1차 권선과 2차 권선의 형태, 1차 권선 및 2차 권선이 전원 회로(10)의 다른 유닛에 연결되는 방식은 전원 회로(10)가 채용하는 스위칭 전원의 유형과 관련된다. 예를 들어, 전원 회로(10)는 플라이 백 스위칭 전원 공급 장치(flyback witching power supply)를 기반으로 하는 전원 회로일 수 있고, 포워드 스위칭 전원 공급 장치 (forward switching power supply)를 기반으로 하는 전원 회로일 수도 있으며, 푸시 풀 스위칭 전원 공급 장치(push-pull switching power supply)를 기반으로 하는 전원 회로일 수도 있다. 전원 회로가 기반으로 하는 스위칭 전원 공급 장치의 유형이 다름에 따라, 변압기(13)의 1차 권선과 2차 권선의 구체적인 형태와 연결 방식도 다르며, 본 발명의 실시예는 이것에 대해 구체적으로 한정하지 않는다. 도 1a는 단지 변압기(13)의 한가지 가능한 연결 방식을 나타내고 있다.
2차 정류 필터 유닛(14)은 2차 정류 유닛과 2차 필터 유닛을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예는 2차 정류 유닛의 정류 방식을 구체적으로 한정하지 않는다. 하나의 예시로서, 2차 정류 유닛은 동기 정류(synchronous rectifier, SR) 칩을 사용하여 변압기의 2차 권선에 의해 유도된 전압(또는 전류)에 대한 동기 정류를 수행할 수 있다. 다른 예시로서, 2차 정류 유닛은 다이오드로 2차 정류를 수행할 수 있다. 2차 필터 유닛은 2차 정류 후의 전압에 대하여 2차 필터링을 수행하는 데에 사용된다. 2차 필터 유닛은 하나이상의 고체 커패시터를 포함할 수 있으며, 또는 고체 커패시터와 일반 커패시터(예를 들어, 세라믹 커패시터)의 조합을 포함할 수도 있다. 제 3 전압은 2차 정류 필터 유닛에 의해 처리된 후에 전원 회로(10)의 출력 전압을 획득할 수 있다.
충전과정에서 충전 대기 설비의 발열량을 줄이기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 전원 회로(10)는 출력 전력을 조정할 수 있는 전원 회로이다. 전원 회로(10)는 제어 유닛(15)을 포함할 수 있다. 제어 유닛(15)은 충전 대기 설비와 통신하여 전원 회로(10)의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정함으로써, 전원 회로(10)의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 충전 대기 설비의 배터리의 현재 충전 단계와 일치하도록 한다.
배터리의 현재 충전 단계는 트리클 충전 단계, 정전류 충전 단계 및 정전압 충전 단계 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
예를 들어, 배터리의 현재 충전 단계는 정전압 충전 단계이며, 상술한 충전 대기 설비와 통신하여 전원 회로의 출력 전력을 조정함으로써, 전원 회로의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 충전 대기 설비의 배터리의 현재 충전 단계와 일치하도록 하는 것은, 배터리의 정전압 충전 단계에서 충전 대기 설비와 통신하여 전원 회로의 출력 전력을 조정함으로써, 전원 회로의 출력 전압이 정전압 충전 단계에 대응하는 충전 전압과 일치하도록 하는 것을 포함할 수 있다.
예를 들어, 배터리의 현재 충전 단계는 정전류 충전 단계이며, 상술한 충전 대기 설비와 통신하여 전원 회로의 출력 전력을 조정함으로써, 전원 회로의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 충전 대기 설비의 배터리의 현재 충전 단계와 일치하도록 하는 것은, 배터리의 정전류 충전 단계에서 충전 대기 설비와 통신하여 전원 회로의 출력 전력을 조정함으로써, 전원 회로의 출력 전류가 정전류 충전 단계에 대응하는 충전 전류와 일치하도록 하는 것을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에서 제공되는 통신 기능을 갖는 전원 회로(10)에 대하여 예를 들어 보다 상세하게 설명한다.
전원 회로(10)는 배터리의 상태 정보를 얻을 수 있다. 배터리 상태 정보는 배터리의 현재 전기량 정보 및/또는 전압 정보를 포함한다. 전원 회로(10)는 획득한 배터리의 상태 정보에 따라 전원 회로(10) 자신의 출력 전압을 조정하여 배터리의 예상되는 충전 전압 및/또는 충전 전류의 요구를 만족하도록 한다. 전원 회로(10)의 조정된 다음에 출력된 전압을 직접 배터리 양단에 인가하여 배터리를 충전할 수 있다(이하 "직접 충전"이라고 한다). 또한 배터리 충전 과정의 정전류 충전 단계에서, 전원 회로(10)의 조정된 다음에 출력된 전압을 직접 배터리 양단에 인가하여 배터리를 충전할 수 있다.
전원 회로(10)는 배터리의 충전 전압/또는 충전 전류를 관리하기 위하여 전압 피드백 모듈 및 전류 피드백 모듈의 기능을 가질 수 있다.
전원 회로(10)는 다음과 같이 획득한 배터리의 상태 정보에 따라 전원 회로(10) 자신의 출력 전압을 조정할 수 있다. 즉, 전원 회로(10)는 배터리의 상태 정보를 실시간으로 획득할 수 있으며, 매번 획득한 배터리의 실시간 상태 정보에 따라 전원 회로(10) 자신의 출력 전압을 조정하여 배터리의 예상되는 충전 전압 및/또는 충전 전류를 만족하도록 한다.
전원 회로(10)는 다음과 같이 실시간으로 획득한 배터리의 상태 정보에 따라 전원 회로(10) 자신의 출력 전압을 조정한다. 즉, 충전 과정에서 배터리의 전압이 지속적으로 상승함에 따라, 전원 회로(10)는 충전 과정의 서로 다른 시점에서 배터리의 현재 상태 정보를 획득할 수 있고, 또한 배터리의 현재 상태 정보에 따라 전원 회로(10) 자신의 출력 전압을 실시간으로 조정하여 배터리의 예상되는 충전 전압 및/또는 충전 전류의 요구를 만족하도록 한다.
예를 들어, 배터리의 충전 과정은 트리클 충전 단계, 정전류 충전 단계 및 정전압 충전 단계 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 트리클 충전 단계에 있어서, 전원 회로(10)는 트리클 충전 단계에서 제 1 충전 전류를 출력하여 배터리를 충전할 수 있으며, 따라서 배터리의 예상되는 충전 전류의 요구를 만족하도록 한다(제 1 충전 전류는 일정한 직류 전류일 수 있다). 정전류 충전 단계에 있어서, 전원 회로(10)는 전류 피드백 루프를 이용하여 정전류 충전 단계에서 전원 회로(10)에서 출력되고 또한 배터리에 들어가는 전류가 배터리의 예상되는 충전 전류의 요구를 만족하도록 한다(예를 들어, 제 2 충전 전류이고, 맥동 파형의 전류일 수 있으며, 제 2 충전 전류는 제 1 충전 전류보다 클 수 있고, 정전류 충전 단계의 맥동 파형의 전류 피크값이 트리클 충전 단계의 일정한 직류 전류의 크기보다 클 수 있으며, 정전류 충전 단계의 "정전류"는 맥동 파형의 전류 피크값 또는 평균값이 거의 일정하게 유지하는 것을 말한다). 정전압 충전 단계에 있어서, 전원 회로(10)는 전압 피드백 루프를 이용하여 정전압 충전 단계에서 전원 회로(10)에서 충전 대기 설비로 출력되는 전압(즉, 일정한 직류 전압)이 일정하게 유지되도록 한다.
예를 들어, 본 발명의 실시예에서 언급된 전원 회로(10)는 주로 충전 대기 설비 내의 배터리의 정전류 충전 단계를 제어하는 데에 사용된다. 다른 실시예에 있어서, 본 발명의 실시예에 언급된 전원 회로(10)와 충전 대기 설비 내의 추가 충전 칩이 협동하여 충전 대기 설비 내의 배터리의 트리클 충전 단계 및 정전압 충전 단계를 제어할 수 있다. 정전류 충전 단계와 비교하면, 배터리가 트리클 충전 단계 및 정전압 충전 단계에서 받은 충전 전력은 비교적 작기 때문에, 충전 대기 설비 내부의 충전 칩의 효율 변환 손실과 열 축적은 허용될 수 있다. 설명해야 하는 것은, 본 발명의 실시예에 언급된 정전류 충전 단계 또는 정전류 단계는 전원 회로(10)의 출력 전류를 제어하는 충전 모드를 말하며, 전원 회로(10)의 출력 전류가 완전히 일정하게 유지되도록 요구하지 않고, 예를 들어, 전원 회로(10)에서 출력되는 맥동 파형의 전류의 피크값 또는 평균값이 거의 변하지 않고, 또는 일정 기간 동안 거의 변하지 않는 것을 말한다. 예를 들어, 사실, 전원 회로(10)는 정전류 충전 단계에서 일반적으로 다단식 정전류 충전 방식으로 충전한다.
다단식 정전류 충전(multi-stage constant current charging)은 N(N은 2 이상의 정수)개의 정전류 단계를 가질 수 있다. 다단식 정전류 충전은 소정의 충전 전류로 제 1 단계의 충전을 시작한다. 다단식 정전류 충전의 N개의 정전류 단계는 제 1 단계로부터 제 N 단계까지 순차적으로 수행된다. 정전류 단계 중의 현재 정전류 단계에서 다음 정전류 단계로 이동한 후, 맥동 파형의 전류 피크 값 또는 평균 값은 작아질 수 있다. 배터리 전압이 충전 종단 전압 문턱값(threshold value)에 도달하면, 정전류 단계 중의 이전 정전류 단계는 다음 정전류 단계로 이동된다. 인접한 2개의 정전류 단계 사이의 전류 전환 과정은 점차적인 변화일 수 있고, 또는 단계식 점프 변화일 수 도 있다.
또한, 전원 회로(10)의 출력 전류가 주기적으로 변하는 전류(예를 들어, 맥동 직류 전류이다)인 경우, 정전류 모드는 주기적으로 변하는 전류의 피크값 또는 평균값을 제어하는 충전 모드, 즉 전원 회로(10)의 출력 전류의 피크값이 정전류 모드에 대응하는 전류를 초과하지 않도록 제어하는 것을 가르 킬 수 있다. 또한, 전원 회로(10)의 출력 전류가 교류인 경우, 정전류 모드는 교류 전류의 피크 값을 제어하는 충전 모드를 가르킬 수 있다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 전원 회로(10)는 제 1 충전 모드 또는 제 2 충전 모드에서 동작 가능하다. 제 2 충전 모드에서 전원 회로(10)가 배터리에 대한 충전 속도는 제 1 충전 모드에서 전원 회로(10)가 배터리에 대한 충전 속도보다 빠르다. 다시 말하면, 제 1 충전 모드에서 동작하는 전원 회로와 비교하면, 제 2 충전 모드에서 동작하는 전원 회로가 동일한 용량의 배터리를 완전히 충전하는 데에 필요하는 시간은 더 짧다. 또한 일부 실시예에 있어서, 제 1 충전 모드에서 전원 회로(10)는 제 2 충전 채널을 통해 배터리를 충전하고, 제 2 충전 모드에서 전원 회로(10)는 제 1 충전 채널을 통해 배터리를 충전한다.
제 1 충전 모드는 보통 충전 모드이고, 제 2 충전 모드는 급속 충전 모드이다. 보통 충전 모드에서 전원 회로는 작은 전류(일반적으로 2.5A 미만)를 출력하거나 또는 작은 전력(일반적으로 15W 미만)으로 충전 대기 설비 내의 배터리를 충전한다. 보통 충전 모드에서 대용량의 배터리(예를 들면, 3000mA의 배터리임)를 완전히 충전하는데 통상적으로 몇시간이 걸린다. 급속 충전 모드에서 전원 회로는 큰 전류(일반적으로 2.5A보다 크고, 예를 들면, 4.5A, 5A, 또는 그 이상이다)를 출력하거나 또는 높은 전력(일반적으로 15W 이상이다)으로 충전 대기 설비 내의 배터리를 충전한다. 보통 충전 모드와 비교하면, 급속 충전 모드에서 전원 회로가 같은 용량의 배터리를 완전히 충전하는데 필요하는 시간은 크게 단축되고, 충전 속도도 더 빠르다.
또한, 제 2 충전 모드에서 전원 회로(10)의 출력(즉, 제 2 충전 모드에서 전원 회로(10)가 제공하는 충전 전압 및/또는 충전 전류)을 제어하도록, 충전 대기 설비는 전원 회로(10)(또는 전원 회로(10)의 제어 유닛(15))와 양방향 통신을 수행할 수 있다. 충전 대기 설비는 충전 인터페이스를 포함할 수 있으며, 충전 인터페이스의 데이터 라인을 통해 전원 회로(10)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 충전 인터페이스는 USB 인터페이스일 수 있다. 데이터 라인은 USB 인터페이스의 D+ 라인 및/또는 D- 라인일 수 있다. 또는 충전 대기 설비는 전원 회로(10)와 무선 통신을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예는, 전원 회로(10)와 충전 대기 설비의 통신 내용 및 제 2 충전 모드에서 전원 회로(10)의 출력에 대한 충전 대기 설비의 제어 방식을 구체적으로 한정하지 않는다. 예를 들어, 충전 대기 설비는 전원 회로(10)와 통신하여 충전 대기 설비 내의 배터리의 현재 총 전압 및/또는 총 전기량을 교대하고, 배터리의 현재 총 전압 및/또는 총 전기량에 따라 전원 회로(10)의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정할 수 있다. 이하, 구체적인 실시예와 결합하여 전원 회로(10)와 충전 대기 설비 사이의 통신 내용 및 제 2 충전 모드에서 전원 회로(10)의 출력에 대한 충전 대기 설비의 제어 방식을 상세하게 설명한다.
이상, 본 발명의 실시예에 관한 기재는 전원 회로(10)와 충전 대기 설비의 주체와 종속 관계를 한정하지 않는다. 다시 말하면, 전원 회로(10)와 충전 대기 설비 중의 하나는 마스터 장치로서 양방향 통신을 시작할 수 있으며, 이에 대응하여 다른 하나는 슬레이브 장치로서 마스터 장치에 의해 시작된 통신에 대하여 제 1 응답 또는 제 1 회답을 할 수 있다. 실시 가능한 방식으로서, 통신 과정에서 전원 회로(10)와 충전 대기 설비의 접지 레벨을 비교하여 마스터 장치와 슬레이브 장치의 신분을 확인할 수 있다.
본 발명의 실시예는, 전원 회로(10)와 충전 대기 설비 사이의 양방향 통신의 구체적인 실시형태를 한정하지 않는다. 즉, 전원 회로(10)와 충전 대기 설비 중의 하나는 마스터 장치로서 통신을 시작하면, 이에 대응하여 다른 하나는 슬레이브 장치로서 마스터 장치에 의해 시작된 통신 대화에 대하여 제 1 응답 또는 제 1 회답을 할 수 있고, 마스터 장치는 슬레이브 장치의 제 1 응답 또는 제 1 회답에 대하여 제 2 응답을 할 수 있으며, 즉 마스터 장치와 슬레이브 장치 사이에서 충전 모드에 관하여 한번 협상하였다고 볼 수 있다. 실시 가능한 방식으로서, 마스터 장치와 슬레이브 장치 사이에서 충전 모드에 관하여 여러번 협상한 다음에, 마스터 장치와 슬레이브 장치 사이에서 충전 동작을 실행함으로써, 협상 후 충전 과정의 안전성과 신뢰성을 확보하도록 한다.
마스터 장치는 통신 대화에 대한 슬레이브 장치의 제 1 응답 또는 제 1 회답에 따라 제 2 응답을 다음과 같이 할 수 있다. 마스터 장치는 통신 대화에 대한 슬레이브 장치의 제 1 응답 또는 제 1 회답을 수신하고, 슬레이브 장치의 제 1 응답 또는 제 1 회답에 대하여 제 2 응답을 할 수 있다. 하나의 예시로서, 마스터 장치는 미리 설정된 시간 내에 통신 대화에 대한 슬레이브 장치의 제 1 응답 또는 제 1 회답을 수신하면, 슬레이브 장치의 제 1 응답 또는 제 1 회답에 대하여 제 2 응답을 하는 것은, 구체적으로, 마스터 장치와 슬레이브 장치는 충전 모드에 관하여 한번 협상하고, 협상 결과에 따라 제 1 충전 모드 또는 제 2 충전 모드에서 마스터 장치와 슬레이브 장치 사이에서 충전 조작을 실행하며, 즉 전원 회로(10)는 협상 결과에 따라 제 1 충전 모드 또는 제 2 충전 모드에서 작동하면서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 말한다.
마스터 장치는 통신 대화에 대한 슬레이브 장치의 제 1 응답 또는 제 1 회답에 따라 제 2 응답을 다음과 같이 할 수 있다. 마스터 장치는 미리 설정된 시간 내에 통신 대화에 대한 슬레이브 장치의 제 1 응답 또는 제 1 회답을 수신하지 못하였더라도 여전히 슬레이브 장치의 제 1 응답 또는 제 1 회답에 대하여 제 2 응답을 할 수 있다. 예시로서, 마스터 장치는 미리 설정된 시간 내에 통신 대화에 대한 슬레이브 장치의 제 1 응답 또는 제 1 회답을 수신하지 못하였더라도 여전히 슬레이브 장치의 제 1 응답 또는 제 1 회답에 대하여 제 2 응답을 하는 것은, 구체적으로, 마스터 장치와 슬레이브 장치는 충전 모드에 관하여 한번 협상하고, 제 1 충전 모드에서 마스터 장치와 슬레이브 장치 사이에서 충전을 실행하며, 즉 전원 회로(10)는 제 1 충전 모드에서 작동하면서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 말한다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 충전 대기 설비가 마스터 장치로서 통신 대화를 시작하고, 전원 회로(10)는 슬레이브 장치로서 마스터 장치에 의해 시작된 통신 대화에 대하여 제 1 응답 또는 제 1 회답을 한 다음에, 충전 대기 설비는 전원 회로(10)의 제 1 응답 또는 제 1 회답에 대하여 제 2 응답을 할 필요가 없다. 즉, 전원 회로(10)와 충전 대기 설비는 충전 모드에 관하여 한번 협상하였다고 볼 수 있으며, 전원 회로(10)는 협상 결과에 따라 제 1 충전 모드 또는 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전할 수 있다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 제 2 충전 모드에서의 전원 회로(10)의 출력을 제어할 수 있도록, 충전 대기 설비는 전원 회로(10)와 양방향 통신을 진행하는 것은, 충전 대기 설비는 전원 회로(10)와 양방향 통신을 진행하여 전원 회로(10)와 충전 대기 설비 사이의 충전 모드를 협상하는 것을 포함한다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 충전 대기 설비는 전원 회로(10)와 양방향 통신을 진행하여 전원 회로(10)와 충전 대기 설비 사이의 충전 모드를 협상하는 것은, 다음과 같은 단계를 포함한다. 충전 대기 설비는 전원 회로(10)가 보내는 제 1 명령어를 수신하고, 제 1 명령어는 충전 대기 설비가 제 2 충전 모드를 선택할지 여부를 문의하는 데에 사용된다. 충전 대기 설비는 전원 회로(10)에 제 1 명령어 응답 명령어를 보내며, 제 1 명령어 응답 명령어는 충전 대기 설비가 제 2 충전 모드를 선택하는데 동의하는지 여부를 지시하는 데에 사용된다. 충전 대기 설비가 제 2 충전 모드를 선택하는데 동의하는 경우, 충전 대기 설비는 전원 회로(10)를 제어하여 제 1 충전 채널을 통해 배터리에 대하여 충전한다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 제 2 충전 모드에서의 전원 회로(10)의 출력을 제어할 수 있도록, 충전 대기 설비는 전원 회로(10)와 양방향 통신을 진행하는 것은, 충전 대기 설비는 전원 회로(10)와 양방향 통신을 진행하여 제 2 충전 모드에서 전원 회로(100)가 출력하려는 충전 대기 설비를 충전하는 데에 사용되는 충전 전압을 결정하는 것을 포함한다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 충전 대기 설비는 전원 회로(10)와 양방향 통신을 진행하여 제 2 충전 모드에서 전원 회로(10)가 출력하려는 충전 대기 설비를 충전하는 데에 사용되는 충전 전압을 결정하는 것은, 다음과 같은 단계를 포함한다. 충전 대기 설비는 전원 회로(10)가 보내는 제 2 명령어를 수신하고, 제 2 명령어는 전원 회로(10)의 출력 전압과 충전 대기 설비의 배터리의 현재 총 전압이 일치하는지 여부를 문의하는데 사용된다. 충전 대기 설비는 전원 회로(10)에 제 2 명령어 응답 명령어를 보내며, 제 2 명령어 응답 명령어는 전원 회로(10)의 출력 전압이 배터리의 현재 총 전압과 일치하거나, 높거나 또는 낮은지를 지시하는 데에 사용된다. 또는, 제 2 명령어는 전원 회로(10)의 현재 출력 전압을 제 2 충전 모드에서 전원 회로(10)가 출력하려는 충전 대기 설비를 충전하는 데에 사용되는 충전 전압으로 하는데 적합한지 여부를 문의하는 데에 사용되고, 제 2 명령어 응답 명령어는 전원 회로(10)의 현재 출력 전압이 적합되거나, 높거나 또는 낮은지를 지시하는데 사용된다.
전원 회로(10)의 현재 출력 전압과 배터리의 현재 총 전압이 일치하거나, 또는 전원 회로(10)의 현재 출력 전압을 제 2 충전 모드에서 전원 회로(10)가 출력하려는 충전 대기 설비를 충전하는 데에 사용되는 충전 전압으로 하는데 적합하다는 것은, 전원 회로(10)의 현재 출력 전압과 배터리의 현재 총 전압 사이의 차이가 미리 설정된 범위 내에 있다(일반적으로 수백 밀리 볼트(mV) 임)는 것을 의미한다. 전원 회로(10)의 현재 출력 전압이 배터리의 현재 총 전압보다 높다는 것은, 전원 회로(10)의 현재 출력 전압과 배터리의 현재 총 전압 사이의 차이가 미리 설정된 범위보다 높은 것을 의미한다. 전원 회로(10)의 현재 출력 전압이 배터리의 현재 총 전압보다 낮다는 것은, 전원 회로(10)의 현재 출력 전압과 배터리의 현재 총 전압 사이의 차이가 미리 설정된 범위보다 낮은 것을 의미한다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 제 2 충전 모드에서의 전원 회로(10)의 출력을 제어할 수 있도록, 충전 대기 설비는 전원 회로(10)와 양방향 통신을 진행하는 것은, 충전 대기 설비는 전원 회로(10)와 양방향 통신을 진행하여 제 2 충전 모드에서 전원 회로(10)가 출력하려는 충전 대기 설비를 충전하는 데에 사용되는 충전 전류을 결정하는 것을 포함한다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 충전 대기 설비는 전원 회로(10)와 양방향 통신을 진행하여 제 2 충전 모드에서 전원 회로(10)가 출력하려는 충전 대기 설비를 충전하는 데에 사용되는 충전 전류을 결정하는 것은, 다음과 같은 단계를 포함한다. 충전 대기 설비는 전원 회로(10)가 보내는 제 3 명령어를 수신하고, 제 3 명령어는 충전 대기 설비가 현재 지원하는 최대 충전 전류를 문의하는 데에 사용된다. 충전 대기 설비는 전원 회로(10)에 제 3 명령어 응답 명령어를 보내며, 제 3 명령어 응답 명령어는 충전 대기 설비가 현재 지원하는 최대 충전 전류를 지시하는 데에 사용되며, 따라서 전원 회로(10)는 충전 대기 설비가 현재 지원하는 최대 충전 전류에 따라 제 2 충전 모드에서 전원 회로(10)가 출력하려는 충전 대기 설비를 충전하는 데에 사용되는 충전 전류을 결정한다.
충전 대기 설비가 현재 지원하는 최대 충전 전류는 충전 대기 설비의 배터리의 용량, 배터리 셀 시스템 등, 또는 미리 설정된 값에 따라 결정할 수 있다.
충전 대기 설비는 충전 대기 설비가 현재 지원하는 최대 충전 전류에 따라 제 2 충전 모드에서 전원 회로(10)가 출력하려는 충전 대기 설비를 충전하는 데에 사용되는 충전 전류을 결정하는 방식은 여러가지가 있다는 것을 이해할 수 있다. 예를 들어, 전원 회로(10)는 충전 대기 설비가 현재 지원하는 최대 충전 전류를 제 2 충전 모드에서 전원 회로(10)가 출력하려는 충전 대기 설비를 충전하는 데에 사용되는 충전 전류로 특정할 수 있으며, 또는 충전 대기 설비가 현재 지원하는 최대 충전 전류 및 자신의 전류 출력 능력 등 요소를 종합적으로 고려한 다음에 제 2 충전 모드에서 전원 회로(10)가 출력하려는 충전 대기 설비를 충전하는 데에 사용되는 충전 전류을 결정할 수 있다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 제 2 충전 모드에서의 전원 회로(10)의 출력을 제어할 수 있도록, 충전 대기 설비는 전원 회로(10)와 양방향 통신을 진행하는 것은, 제 2 충전 모드를 사용하여 충전하는 과정에서, 충전 대기 설비는 전원 회로(10)와 양방향 통신을 진행하여, 전원 회로(10)의 출력 전류를 조정하는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 충전 대기 설비는 전원 회로(10)와 양방향 통신을 진행하여, 전원 회로(10)의 출력 전류를 조정하는 것은, 다음과 같은 단계를 포함한다. 충전 대기 설비는 전원 회로(10)가 보내는 제4 명령어를 수신하고, 제 4 명령어는 배터리의 현재 총 전압을 문의하는 데에 사용된다. 충전 대기 설비는 전원 회로(10)에 제 4 명령어 응답 명령어를 보내며, 제 4 명령어 응답 명령어는 배터리의 현재 총 전압을 지시하는 데에 사용되며, 따라서 전원 회로(10)는 배터리의 현재 총 전압에 따라 전원 회로(10)의 출력 전류를 조정할 수 있다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 제 2 충전 모드에서의 전원 회로(10)의 출력을 제어할 수 있도록, 충전 대기 설비는 전원 회로(10)와 양방향 통신을 진행하는 것은, 충전 대기 설비는 전원 회로(10)와 양방향 통신을 진행하여, 충전 인터페이스에 접촉 불량 현상이 있는지 여부를 판단하는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 충전 대기 설비는 전원 회로(10)와 양방향 통신을 진행하여, 충전 인터페이스에 접촉 불량 현상이 있는지 여부를 판단하는 것은, 다음과 같은 단계를 포함한다. 충전 대기 설비는 전원 회로(10)가 보내는 제 4 명령어를 수신하고, 제 4 명령어는 충전 대기 설비의 배터리의 현재 전압을 문의하는 데에 사용된다. 충전 대기 설비는 전원 회로(10)에 제 4 명령어 응답 명령어를 보내고, 제 4 명령어 응답 명령어는 충전 대기 설비의 배터리의 현재 전압을 지시하는 데에 사용되며, 따라서 전원 회로(10)는 전원 회로(10)의 출력 전압과 충전 대기 설비의 배터리의 현재 전압에 따라 충전 인터페이스에 접촉 불량 현상이 있는지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 전원 회로(10)는 전원 회로(10)의 출력 전압과 충전 대기 설비의 현재 전압 사이의 전압 차이가 미리 설정된 전압 문턱값보다 크다고 판단할 경우, 이 전압 차이를 전원 회로(10)가 출력하는 현재 전류값으로 나누고 얻은 임피던스가 미리 설정된 임피던스 문턱값보다 크다는 것을 의미하며, 즉 충전 인터페이스에 접촉 불량 현상이 있다는 것을 확인할 수 있다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 충전 인터페이스의 접촉 불량은 충전 대기 설비에 의해 확정할 수도 있다. 예를 들어, 충전 대기 설비는 전원 회로(10)에 제 6 명령어를 보내고, 제 6 명령어는 전원 회로(10)의 출력 전압을 문의하는 데에 사용된다. 충전 대기 설비는 전원 회로(10)가 보내는 제 6 명령어 응답 명령어를 수신하고, 제 6 명령어 응답 명령어는 전원 회로(10)의 출력 전압을 지시하는 데에 사용된다. 충전 대기 설비는 배터리의 현재 전압과 전원 회로(10)의 출력 전압에 따라 충전 인터페이스에 접촉 불량 현상이 있는지 여부를 판단한다. 충전 대기 설비는 충전 인터페이스에 접촉 불량 현상이 있다고 판단할 경우, 충전 대기 설비는 전원 회로(10)에 제 5 명령어를 보내고, 제 5 명령어는 충전 인터페이스의 접촉 불량을 지시하는 데에 사용된다. 전원 회로(10)는 제 5 명령어를 수신한 다음에 제 2 충전 모드를 종료할 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 전원 회로(10)와 충전 대기 설비 사이의 통신 과정을 더욱 상세하게 설명한다. 도 3의 실시예는 단지 당업자을 도와 본 발명의 실시예를 이해하는 데에 사용되며, 본 발명의 실시예는 예시된 구체적인 수치 또는 구체적인 특정 상황에 한정되지 않는다는 것을 이해할 수 있다. 당업자라면, 도 3의 실시예에 따라, 다양한 동등한 수정 및 변경이 가능하며, 이러한 수정이나 변경도 본 발명의 실시예의 범위에 포함되는 것은 분명하다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전원 회로(10)와 충전 대기 설비 사이의 통신 과정(또는 급속 충전 과정의 통신 과정)은 다음과 같은 다섯 단계를 포함할 수 있다.
단계 1:
충전 대기 설비는 전원 회로(10)와 연결된 후에 데이터 라인(D+, D-)을 통해 전원 회로(10)의 종류를 검출할 수있다. 전원 회로(10)가 어댑터와 같은 충전 전용 전원 회로인 것으로 검출된 경우, 충전 대기 설비가 흡수하는 전류는 미리 설정된 전류 문턱값(I2)(예를 들면, 1A일 수 있음)보다 클 수 있다. 전원 회로(10)는, 미리 설정된 시간(예를 들어, 연속 T1시간 일 수 있음) 내에 전원 회로(10)의 출력 전류가 I2이상인 것으로 검출된 경우, 충전 대기 설비가 이미 전원 회로(10)의 종류를 식별하였다고 볼 수 있다. 그 다음에 전원 회로(10)는 충전 대기 설비와 협상하기 시작하고, 충전 대기 설비에 명령어 1(상기 제 1 명령어에 대응됨)을 보내여 충전 대기 설비에 아래 내용을 문의하며, 즉 전원 회로(10)가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 동의하는지 여부를 문의한다.
전원 회로(10)는 충전 대기 설비가 보낸 명령어 1의 응답 명령어를 수신하고, 또한 명령어 1의 응답 명령어는 전원 회로(10)가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 충전 대기 설비가 동의하지 않는다고 지시하는 경우, 전원 회로(10)는 다시 전원 회로(10)의 출력 전류를 검출한다. 미리 설정된 지속 시간(예를 들어, 연속 T1시간 일 수 있음) 내의 전원 회로(10)의 출력 전류가 여전히 I2 이상인 경우, 전원 회로(10)는 다시 충전 대기 설비에 명령어 1을 보내여 충전 대기 설비에 아래 내용을 문의하며, 즉 전원 회로(10)가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 동의하는지 여부를 문의한다. 전원 회로(10)가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 충전 대기 설비가 동의할 때까지 또는 전원 회로(10)의 출력 전류가 I2 이상인 조건을 만족하지 않을 때까지 전원 회로(10)는 단계 1의 상술한 단계를 반복한다.
전원 회로(10)가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 충전 대기 설비가 동의하면 통신 과정은 단계 2로 들어간다.
단계 2:
전원 회로(10)는 충전 대기 설비에 명령어 2(상기 제 2 명령어에 대응됨)를 보내여 전원 회로(10)의 출력 전압(현재 출력 전압)과 충전 대기 설비 내의 배터리의 현재 전압이 일치하는지 여부를 문의한다.
충전 대기 설비는 전원 회로(10)에 명령어 2의 응답 명령어를 보내여 전원 회로(10)의 출력 전압이 충전 대기 설비 내의 배터리의 현재 전압과 일치하거나, 높거나 또는 낮은지를 지시한다. 명령어 2의 응답 명령어가 전원 회로(10)의 출력 전압이 높거나 또는 낮다고 지시할 경우, 전원 회로(10)는 전원 회로(10)의 출력 전압을 낮추거나 또는 높일 수 있으며, 다시 충전 대기 설비에 명령어 2를 보내여 전원 회로(10)의 출력 전압이 배터리의 현재 전압과 일치하는지 여부를 다시 문의한다. 충전 대기 설비가 전원 회로(10)의 출력 전압과 충전 대기 설비의 배터리의 현재 전압이 일치하다고 확인할 때까지 단계 2의 상술한 단계를 반복하며, 단계 3으로 들어간다. 전원 회로(10)의 출력 전압의 조정 방식은 다양하다. 예를 들어, 전원 회로(10)의 출력 전압에 대하여 낮은데로부터 높은데까지 여러개의 전압 등급을 미리 설정할 수 있으며, 전압 등급이 높을수록, 전원 회로(10)의 출력 전압이 높다는 것을 의미한다. 명령어 2의 응답 명령어가 전원 회로(10)의 출력 전압이 높다는 것을 지시하는 경우, 전원 회로(10)의 출력 전압을 현재 등급에서 한등급 낮출 수 있다. 명령어 2의 응답 명령어가 전원 회로(10)의 출력 전압이 낮다는 것을 지시하는 경우, 전원 회로(10)의 출력 전압을 현재 등급에서 한등급 올릴 수 있다.
단계 3:
전원 회로(10)는 충전 대기 설비에 명령어 3(상기 제 3 명령어에 대응됨)을 보내여 충전 대기 설비가 현재 지원하는 최대 충전 전류를 문의한다. 충전 대기 설비는 전원 회로(10)에 명령어 3 응답 명령어를 보내여 충전 대기 설비가 현재 지원하는 최대 충전 전류를 지시하고, 단계 4로 들어간다.
단계 4:
전원 회로(10)는 충전 대기 설비가 현재 지원하는 최대 충전 전류에 따라 제 2 충전 모드에서 전원 회로(10)가 출력하려는 충전 대기 설비를 충전하는 데에 사용되는 충전 전류를 확정하고, 단계 5, 즉 정전류 충전 단계로 들어간다.
단계 5:
정전류 충전 단계로 들어간 다음에, 전원 회로(10)는 소정 시간 간격으로 충전 대기 설비에 명령어 4(상기 제 4 명령어에 대응됨)를 보내여 충전 대기 설비의 배터리의 현재 전압을 문의한다. 충전 대기 설비는 전원 회로(10)에 명령어 4 응답 명령어를 보내여 배터리의 현재 전압을 피드백한다. 전원 회로(10)는 배터리의 현재 전압에 따라 충전 인터페이스에 접촉 불량 현상이 있는지 여부 및 전원 회로(10)의 출력 전류를 낮출 필요가 있는지 여부를 판단한다. 전원 회로(10)는 충전 인터페이스에 접촉 불량 현상이 있다고 판단할 때 충전 대기 설비에 명령어 5(상기 제 5 명령어에 대응됨)를 보내고, 전원 회로(10)는 제 2 충전 모드를 종료하며, 그 다음에 재설정하고 다시 단계 1로 들어간다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 단계 2에서 전원 회로(10)가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 충전 대기 설비가 동의한 후로부터 전원 회로(10)가 그 출력 전압을 적절한 충전 전압으로 조정하는데 걸리는 시간을 특정 범위 내로 제어할 수 있다. 만약 이 시간이 미리 설정된 범위를 초과하면, 전원 회로(10) 또는 충전 대기 설비는 통신 과정에 이상이 있다고 판단하며, 재설정하고 다시 단계 1로 들어간다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 단계 2에서 전원 회로(10)의 출력 전압이 충전 대기 설비의 배터리의 현재 전압보다 ΔV(ΔV는 200~500mV로 설정될 수 있음)정도 높을 경우, 충전 대기 설비는 전원 회로(10)에 명령어 2 응답 명령어를 보내여 전원 회로(10)의 출력 전압이 충전 대기 설비의 배터리의 전압과 일치하다는 것을 지시한다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 단계 4에서 전원 회로(10)의 출력 전류의 조정 속도를 특정 범위 내에 제어할 수 있으며, 이렇게 하면 지나치게 빠른 조정 속도로 인한 충전 과정의 이상을 피할 수 있다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 단계 5에서 전원 회로(10)의 출력 전류의 변동은 5% 이내로 제어할 수 있다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 단계 5에서 전원 회로(10)는 충전 회로의 경로 임피던스를 실시간으로 모니터링할 수 있다. 구체적으로, 전원 회로(10)는 전원 회로(10)의 출력 전압, 출력 전류 및 충전 대기 설비에 의해 피드백된 배터리의 현재 전압에 따라 충전 회로의 경로 임피던스를 모니터링할 수 있다. "충전 회로의 경로 임피던스"가 "충전 대기 설비의 경로 임피던스＋충전 케이블의 임피던스"보다 클 경우, 충전 인터페이스에 접촉 불량 현상이 있다는 것으로 간주할 수 있으며, 전원 회로(10)는 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 중지한다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 전원 회로(10)가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하기 시작한 다음에, 전원 회로(10)와 충전 대기 설비 사이의 통신 시간 간격을 특정 범위 내로 제어할 수 있으며, 따라서 너무 짧은 통신 시간 간격으로 인한 통신 과정의 이상을 피할 수 있다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 충전 과정의 중지(또는 전원 회로(10)가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 중지함)는 회복 가능한 중지 및 회복 불가능한 중지 두가지로 나눌수 있다.
예를 들어, 충전 대기 설비의 배터리가 완전히 충전되거나 또는 충전 인터페이스에 접촉 불량 현상이 있는 경우, 충전 과정이 중지되고, 충전 통신 과정이 재설정되며, 충전 과정은 다시 단계 1로 들어간다. 그리고, 전원 회로(10)가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 충전 대기 설비가 동의하지 않으면, 통신 단계는 단계 2로 들어가지 않는다. 이런 경우의 충전 과정의 중지는 회복 불가능한 중지로 간주 된다.
다른 예시로서, 전원 회로(10)와 충전 대기 설비 사이에 통신 이상이 발생할 경우, 충전 과정이 중지되고, 충전 통신 과정이 재설정되며, 충전 과정은 다시 단계 1로 들어간다. 단계 1의 요구를 만족하는 경우, 전원 회로(10)가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 충전 대기 설비가 동의하며, 충전 과정을 회복한다. 이런 경우의 충전 과정의 중지는 회복 가능한 중지로 간주된다.
또 다른 예시로서, 충전 대기 설비가 배터리의 이상을 검출하면, 충전 과정이 중지되고 재설정되며 다시 단계 1로 들어간다. 그리고, 전원 회로(10)가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 충전 대기 설비가 동의하지 않는다. 배터리가 정상으로 돌아가고, 단계 1의 요구를 만족하는 경우, 전원 회로(10)가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 충전 대기 설비가 동의한다. 이런 경우의 급속 충전 과정의 중지는 회복 가능한 중지로 간주된다.
이상, 도 3에 도시된 통신 과정 또는 조작은 단지 예시일 뿐이다. 예를 들면, 단계 1에서 충전 대기 설비가 전원 회로(10)에 연결된 다음에, 충전 대기 설비와 전원 회로(10) 사이의 핸드셰이크 통신(handshake communication)은 충전 대기 설비에 의해 시작될 수 있다. 즉, 충전 대기 설비는 명령어 1을 보내여 전원 회로(10)가 제 2 충전 모드를 선택할지 여부를 문의한다. 충전 대기 설비가 전원 회로(10)의 응답 명령어를 수신하고, 전원 회로(10)가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 전원 회로(10)가 동의한다고 지시할 경우, 전원 회로(10)는 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비의 배터리에 대하여 충전하기 시작한다.
다른 예시로서, 단계 5 다음에 정전압 충전 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 단계 5에서 충전 대기 설비는 전원 회로(10)에 배터리의 현재 전압을 피드백 할 수 있다. 배터리의 현재 전압이 정전압 충전 전압 문턱값에 도달하면, 충전 단계는 정전류 충전 단계에서 정전압 충전 단계로 바뀐다. 정전압 충전 단계에서 충전 전류가 점차 감소되고, 충전 전류가 어느 문턱값까지 감소되면, 충전 대기 설비의 배터리가 완전히 충전됨을 의미하며, 충전 과정이 종료된다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에 있어서, 전원 회로(10)는 전압 피드백 유닛(16)을 더 포함한다. 전압 피드백 유닛(16)은 출력 전압을 수신하고, 출력 전압의 전압값이 미리 설정된 전압값에 도달하였을 때에 변조 유닛에 피드백 신호를 송신하는 데에 사용된다. 변조 유닛(12)은 피드백 신호에 따라 제 1 전압을 변조하여 제 2 전압을 생성함으로써, 출력 전압의 전압값을 제 1 전압값 범위 또는 제 1 전압값 범위와 다른 제 2 전압값 범위 내에 한정하는 데에 사용된다.
우선, 전원 회로(10)는 실제 상황에 따라 전압 피드백 유닛(16)이 조정할 수 있는 전압값 범위가 제 1 전압값 범위인지, 그렇지 않으면 제 2 전압값 범위인지를 확정한다. 예를 들어, 전원 회로(10)에 의해 단일 셀을 충전하는 경우, 전압 피드백 유닛(16)이 조정할 수 있는 전압값 범위를 제 1 전압값 범위(예를 들어, 3V~5V)로 설정할 수 있다. 전원 회로(10)에 의해 직렬로 연결된 2개의 셀을 충전하는 경우, 전압 피드백 유닛(16)이 조정할 수 있는 전압값 범위를 제 2 전압값 범위(예를 들어, 6V~10V)로 설정할 수 있다.
이하, 전압 피드백 유닛(16)이 조정할 수 있는 전압값 범위가 제 1 전압값 범위이며, 전압 피드백 유닛(16)의 전압 한계값은 제 1 전압값 범위의 상한인(전압 한계값은 제 1 전압값 범위 내의 임의의 값일 수 있다) 것을 예로 하여, 변조 유닛(12)이 제 1 전압을 변조하여 제 2 전압을 생성하는 과정을 설명한다. 변조 유닛(12)이 PWM 컨트롤러를 기반으로 하는 변조 유닛이라고 가정한다. 전원 회로(10)가 작동하기 시작할 때, 전원 회로(10)의 출력 전압은 비교적 작다. 변조 유닛(12)은 PWM 제어 신호의 듀티 사이클을 연속적으로 증가하는 방식으로, 제 1 전압을 변조하여 제 2 전압을 생성할 수 있다. 따라서 전원 회로(10)는 단위 시간 내에 입력되는 AC 전력으로부터 더 많은 에너지를 추출할 수 있으며, 전원 회로(10)의 출력 전압이 지속적으로 증가된다. 전원 회로(10)의 출력 전압이 제 1 전압값 범위의 상한에 도달하면, 변조 유닛(12)은 전압 피드백 유닛(16)이 전송하는 피드백 신호를 수신할 수 있다. 이 때, 변조 유닛(12)은 PWM 제어 신호의 듀티 사이클이 일정하게 유지되는 방식으로 제 1 전압을 변조하여 제 2 전압을 생성할 수 있으며, 전원 회로(10)의 출력 전압이 제 1 전압값 범위의 상한을 초과하지 않도록 한다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 전압 피드백 유닛(16)은 제 1 전압 피드백 유닛(161)과 제 2 전압 피드백 유닛(162)을 포함할 수 있다.
제 1 전압 피드백 유닛(161)과 변조 유닛(12)은 전원 회로(10)의 출력 전압을 제 1 전압값 범위 내로 제한하는 데에 사용된다.
예를 들어, 제 1 전압 피드백 유닛(161)은 전원 회로(10)의 출력 전압을 수신하고, 또한 출력 전압의 전압값이 제 1 전압 피드백 유닛(161)의 전압 한계값에 도달하였을 때, 변조 유닛에 제 1 피드백 신호를 전송하는 데에 사용된다. 제 1 전압 피드백 유닛(161)의 전압 한계값은 제 1 전압값 범위 내의 임의의 전압값일 수 있다.
전원 회로(10)의 출력 전압의 전압값을 제 1 전압 피드백 유닛(161)의 전압 한계값 이하로 제한하도록, 변조 유닛(12)은 제 1 피드백 신호에 따라 제 1 전압을 변조하여 제 2 전압을 생성할 수 있다.
제 2 전압 피드백 유닛(162)과 변조 유닛(12)은 전원 회로(10)의 출력 전압을 제 2 전압값 범위 내로 제한하는 데에 사용된다.
예를 들어, 제 2 전압 피드백 유닛(162)은 전원 회로(10)의 출력 전압을 수신하고, 또한 출력 전압의 전압값이 제 2 전압 피드백 유닛(162)의 전압 한계값에 도달하였을 때, 변조 유닛에 제 2 피드백 신호를 전송하는 데에 사용된다. 제 2 전압 피드백 유닛(162)의 전압 한계값은 제 2 전압값 범위 내의 임의의 전압값일 수 있다.
전원 회로(10)의 출력 전압의 전압값을 제 2 전압 피드백 유닛(162)의 전압 한계값 이하로 제한하도록, 변조 유닛(12)은 제 2 피드백 신호에 따라 제 1 전압을 변조하여 제 2 전압을 생성할 수 있다.
전원 회로(10)는 스위치 유닛(18)을 더 포함할 수 있다. 스위치 유닛(18)은 제 1 전압 피드백 유닛(161)과 제 2 전압 피드백 단위(162) 사이의 전환을 제어하는 데에 사용된다. 스위치 유닛(18)은 단극 이중 스로우 스위치(single-pole double-throw switch) 또는 금속 산화물 반도체(metal oxide semiconductor, MOS) 트랜지스터와 같은 다른 유형의 스위치 부품일 수 있다.
제어 유닛(15)은 또한 스위치 유닛(18)을 통해 제 1 전압 피드백 유닛(161)과 제 2 전압 피드백 유닛(162)으로부터 현재 사용하고자 하는 전압 피드백 유닛을 선택하는 데에 사용된다.
본 발명의 실시예는 제어 유닛(15)이 현재 사용하고자 하는 전압 피드백 유닛을 선택할 때 고려해야 할 요소에 대하여 구체적으로 한정하지 않는다. 예시로서, 제어 유닛(15)은 충전 대기 설비의 직렬로 연결된 셀의 수량에 따라 현재 사용하고자 하는 전압 피드백 유닛을 선택할 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(15)은 충전 대기 설비와 통신하여 충전 대기 설비의 배터리가 포함하는 직렬로 연결된 셀의 수량을 획득할 수 있다. 배터리가 하나의 셀을 포함하는 경우, 제 1 전압 피드백 유닛(161)과 제 2 전압 피드백 단위(162)에서 전압값 범위가 비교적 작은 전압 피드백 유닛을 선택하여 현재 사용하고자 하는 전압 피드백 유닛으로 할 수 있다. 배터리가 직렬로 연결된 여러 셀을 포함하는 경우, 제 1 전압 피드백 유닛(161)과 제 2 전압 피드백 유닛(162)에서 전압값 범위가 비교적 큰 전압 피드백 유닛을 선택하여 현재 사용하고자 하는 전압 피드백 유닛으로 할 수 있다. 다른 예시로서, 제어 유닛(15)은 배터리의 현재 충전 단계에 따라 현재 사용하고자 하는 전압 피드백 유닛을 선택할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 제공되는 전원 회로(10)는 복수의 전압 피드백 유닛을 포함할 수 있다. 서로 다른 전압 피드백 유닛은 전원 회로(10)의 출력 전압을 서로 다른 전압값 범위로 제한할 수있다. 따라서, 전원 회로(10)는 실제 수요에 따라 서로 다른 전압 피드백 유닛에서 하나의 전압 피드백 유닛을 선택할 수 있으며, 충전 제어 과정의 유연성이 향상된다.
충전 대기 설비의 배터리는 단일 셀을 포함할 수 있거나, 또는 직렬로 연결된 복수의 셀을 포함할 수도 있다. 배터리가 포함하는 셀의 수량이 다르기 때문에, 충전 대기 설비가 전원 회로(10)의 출력 전압에 대한 수요도 다르다. 충전 대기 설비의 배터리가 단일 셀을 포함하는 것을 예로 들면, 충전 대기 설비가 필요하는 전원 회로(10)의 출력 전압은 일반적으로 3V~5V이다. 충전 대기 설비의 배터리가 2개의 셀을 포함하는 것을 예로 들면, 충전 대기 설비가 필요하는 전원 회로(10)의 출력 전압은 일반적으로 6V~10V이다. 단일 셀과 2개의 셀이 출력 전압에 대한 서로 다른 요구 사항을 동시에 만족하도록, 하나의 실행가능한 방식은 전원 회로(10)의 내부에 하나의 전압 피드백 유닛을 설치하며, 전압 피드백 유닛의 제어에 의해 전원 회로(10)의 출력 전압은 3V~10V의 범위 내에서 조정 가능하다. 하지만 이러한 방식은 다음과 같은 단점이 있다. 충전 대기 설비의 배터리가 단일 셀을 포함한다고 가정하면, 단일 셀의 충전 과정에서 전원 회로(10) 내부의 제어 유닛이 효력을 잃는 경우, 전원 회로(10)의 출력 전압을 제어할 수 없다. 전원 회로(10)의 출력 전압은 3V~10V의 범위 내에서 조정 가능하기 때문에, 제어 유닛의 제어가 없으면, 전원 회로(10)의 출력 전압은 5V를 초과할 수 있으며, 따라서 단일 셀의 과전압으로 인해 위험을 초래할 수 있다.
상술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예를 채용할 수 있으며, 복수의 전압 피드백 유닛을 설치하고, 충전 대기 설비의 직렬로 연결된 셀의 수량에 따라 서로 다른 전압 피드백 유닛에 의해 조정 가능한 전압값 범위를 설정할 수 있다. 예를 들어, 단일 셀에 대하여, 제 1 전압 피드백 유닛(161)에 의해 조정 가능한 제 1 전압값 범위를 3V~5V로 설정한다. 직렬로 연결된 2개의 셀에 대하여, 제 2 전압 피드백 유닛(162)에 의해 조정 가능한 제 2 전압값 범위를 6V~10V로 설정한다. 전원 회로(10)에 의해 단일 셀을 충전하는 경우, 스위치 유닛(18)에 의해 제 1 전압 피드백 유닛(161)이 동작하도록 제어 할 수 있으며, 따라서 전원 회로(10)의 출력 전압을 3V~5V의 범위 내로 조정할 수 있다. 전원 회로(10)에 의해 직렬로 연결된 2개의 셀을 충전하는 경우, 스위치 유닛(18)에 의해 제 2 전압 피드백 유닛(162)이 동작하도록 제어할 수 있으며, 따라서 전원 회로(10)의 출력 전압을 6V~10V의 범위 내로 조정할 수 있다.
단일 셀을 충전하는 경우, 제어 유닛(15)은 전원 회로(10)의 출력 전압을 3V~5V 사이로 한정할 수 있는 제 1 전압 피드백 유닛(161)을 선택하여 현재 사용하고자 하는 전압 피드백 유닛으로 한다. 이렇게 하면 제어 유닛(15)이 충전 과정에서 효력을 잃게 되더라도 단일 셀의 충전 전압은 5V를 초과하지 않으며, 충전 안전성이 향상된다.
제 1 전압 피드백 유닛(161)과 제 2 전압 피드백 유닛(162)은 물리적으로 서로 독립적인 2개의 전압 피드백 유닛일 수 있으며, 서로 다른 물리적 구성 요소로 구성된다. 또는 제 1 전압 피드백 유닛(161)과 제 2 전압 피드백 유닛(162)은 일부 물리적 구성 요소를 공유할 수 있다. 예를 들어, 제 1 전압 피드백 유닛(161)과 제 2 전압 피드백 유닛(162)은 공통 연산 증폭기 (common operational amplifier)를 사용하여 전압을 피드백할 수 있지만, 서로 다른 저항을 사용하여 전원 회로(10)의 출력 전압을 샘플링할 수 있다.
제 1 전압값 범위와 제 2 전압값 범위는 부분적으로 중첩되어도 좋고, 서로 중첩되지 않아도 된다.
제 1 전압 피드백 유닛(161)과 제 2 전압 피드백 유닛(162)은 변조 유닛(12)에 직접 연결될 수 있고, 포토 커플러를 통해 변조 유닛(12)에 간접적으로 연결될 수도 있으며, 본 발명의 실시예는 이것에 대해 구체적으로 한정하지 않는다. 제 1 전압 피드백 유닛(161)과 제 2 전압 피드백 유닛(162)이 포토 커플러를 통해 변조 유닛(12)에 간접적으로 연결되는 경우, 제 1 전압 피드백 유닛(161)과 제 2 전압 피드백 유닛(162)으로부터 변조 유닛(12)에 송신되는 피드백 신호는 먼저 포토 커플러를 통해 광전 변환될 필요가 있다.
이하, 도 4와 도 5를 결합하여 제 1 전압 피드백 유닛(161)과 제 2 전압 피드백 유닛(162)의 두가지 구체적인 실시 방식을 설명한다.
도 4에 대응되는 실시예에 있어서, 제 1 전압 피드백 유닛(161)은 제 1 레지스터(R1)와 제 2 레지스터(R2)로 구성된 제 1 전압 샘플링 유닛과 연산 증폭기(OPA1)를 포함할 수 있다. 제 1 전압 샘플링 유닛은 제 1 레지스터(R1)와 제 2 레지스터(R2)에 따라 전원 회로(10)의 출력 전압을 샘플링하고, 제 2 레지스터(R2)가 전압을 분할하여 획득한 전압을 제 1 전압 샘플링 유닛으로부터 출력되는 샘플링 전압으로 할 수 있다.
도 4에 대응되는 실시예에 있어서, 제 2 전압 피드백 유닛(162)은 제 3 레지스터(R3)와 제 4 레지스터(R4)로 구성된 제 2 전압 샘플링 유닛과 연산 증폭기(OPA1)를 포함할 수 있다(도 4에 대응되는 실시예에 있어서, 제 1 전압 피드백 유닛(161)과 제 2 전압 피드백 유닛(162)은 동일한 연산 증폭기를 공유한다). 제 2 전압 샘플링 유닛은 제 3 레지스터(R3)와 제 4 레지스터(R4)에 따라 전원 회로(10)의 출력 전압을 샘플링하고, 제 4 레지스터(R4)가 전압을 분할하여 획득한 전압을 제 2 전압 샘플링 유닛으로부 출력되는 샘플링 전압으로 할 수 있다.
도 4에 있어서, 스위치 유닛(18)은 구체적으로 단극 이중 스로우 스위치(S1)다. 제 1 전압 피드백 유닛이 전원 회로(10)가 현재 사용하는 전압 피드백 유닛인 경우, 제어 유닛(도 4에 도시되지 않음)의 제어에 의해, 스위치(S1)는 콘택터(41)와 접촉하여 연산 증폭기(OPA1)가 제 1 전압 샘플링 유닛으로부터 출력되는 샘플링 전압을 수신하도록 제어할 수 있다. 제 2 전압 피드백 유닛이 현재 사용하는 전압 피드백 유닛인 경우, 제어 장치의 제어에 의해, 스위치(S1)는 콘택터(42)와 접촉하여 연산 증폭기(OPA1)가 제 2 전압 샘플링 유닛으로부터 출력되는 샘플링 전압을 수신하도록 제어할 수 있다.
도 4에 대응하는 실시예에 있어서, 연산 증폭기(OPA1)의 출력단은 포토 커플러(43)를 통해 변조 유닛(12)에 연결되고, 변조 유닛(12)에 피드백 신호를 전송하는 데에 사용된다.
또한, 일부 실시예에 있어서, 제 1 레지스터(R1)의 저항값, 제 2 레지스터(R2)의 저항값, 제 3 레지스터(R3)의 저항값, 제 4 레지스터(R4)의 저항값은 다음 관계, R2/(R1+R2)=2R4/(R3+R4)를 만족할 수 있다. 제 1 레지스터(R1)~제 4 레지스터(R4)의 상술한 구성 방식은 제 2 전압 피드백 유닛(162)이 조정 가능한 전압값 범위가 제 1 전압 피드백 유닛(161)이 조정 가능한 전압값 범위의 2배로 할 수 있다. 예를 들어, 제 1 전압 피드백 유닛(161)이 조정 가능한 전압값 범위가 3V~5V인 경우, 제 2 전압 피드백 유닛(162)이 조정 가능한 전압값 범위는 6V~10V이다. 충전 대기 설비의 배터리가 단일 셀을 포함하는 경우, 제 1 전압 피드백 유닛(161)을 현재 사용하고자 하는 전압 피드백 유닛으로 할 수 있으며, 따라서 전원 회로(10)의 출력 전압을 3V~5V로 한정할 수 있다. 충전 대기 설비의 배터리가 직렬로 연결된 2개의 셀을 포함하는 경우, 제 2 전압 피드백 유닛(162)을 현재 사용하고자 하는 전압 피드백 유닛으로 할 수 있으며, 따라서 전원 회로(10)의 출력 전압을 6V~10V로 한정할 수 있다.
또한, 연산 증폭기(OPA1)의 양 입력단에 입력되는 기준 전압은 고정값일 수 있다. 또는 연산 증폭기(OPA1)의 양 입력단은 도 4에 도시된 디지털 아날로그 변환기(DAC1)를 통해 제어 유닛(도 4에 도시되지 않음)에 연결될 수 있으며, 제어 유닛은 DAC1의 수치를 변경하여 OPA1의 기준 전압을 조정한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 전압 피드백 유닛(161)은 제 1 레지스터(R1), 제 2 레지스터(R2) 및 제 3 레지스터(R3)로 구성된 제 1 전압 샘플링 유닛과 연산 증폭기(OPA1)를 포함할 수 있다. 제 1 전압 샘플링 유닛은 제 1 레지스터(R1), 제 2 레지스터(R2) 및 제 3 레지스터(R3)에 따라 전원 회로(10)의 출력 전압을 샘플링하고, 제 2 레지스터(R2)와 제 3 레지스터(R3)가 함께 전압을 분할하여 획득한 전압을 제 1 전압 샘플링 유닛으로부터 출력되는 샘플링 전압으로 할 수 있다.
제 2 전압 피드백 유닛(162)은 제 1 레지스터(R1)와 제 2 레지스터(R2)로 구성된 제 2 전압 샘플링 유닛과 연산 증폭기(OPA1)를 포함할 수 있다. 제 2 전압 샘플링 유닛은 제 1 레지스터(R1)와 제 2 레지스터(R2)에 따라 전원 회로(10)의 출력 전압을 샘플링하고, 제 2 레지스터(R2)가 전압을 분할하여 획득한 전압을 제 2 전압 샘플링 유닛으로부터 출력되는 샘플링 전압으로 할 수 있다.
도 5에 있어서, 스위치 유닛(18)은 MOS 트랜지스터(Q1)다. 제 1 전압 피드백 유닛(161)을 전원 회로(10)가 현재 사용하는 전압 피드백 유닛으로 하는 경우, 제어 유닛(도 5에 도시되지 않음)의 제어에 의해, MOS 트랜지스터(Q1)는 오프 상태로 되고, 연산 증폭기(OPA1)가 제 1 전압 샘플링 유닛으로부터 출력되는 샘플링 전압을 수신하도록 한다. 제 2 전압 피드백 유닛(162)을 전원 회로(10)가 현재 사용하는 전압 피드백 유닛으로 하는 경우, 제어 유닛(도 5에 도시되지 않음)의 제어에 의해, MOS 트랜지스터(Q1)는 온 상태로 되고, 연산 증폭기(OPA1)가 제 2 전압 샘플링 유닛으로부터 출력되는 샘플링 전압을 수신하도록 한다.
또한 일부 실시예에 있어서, 제 1 레지스터(R1)의 저항값, 제 2 레지스터(R2)의 저항값, 제 3 레지스터(R3)의 저항값은 다음 관계, 2R2/(R1+R2)=(R2+R3)/(R1+R2+R3)를 만족할 수 있다. 제 1 레지스터(R1)~제 3 레지스터(R4)의 상술한 구성 방식은 제 2 전압 피드백 유닛(162)이 조정 가능한 전압값 범위가 제 1 전압 피드백 유닛(161)이 조정 가능한 전압값 범위의 2배로 할 수 있다. 예를 들어, 제 1 전압 피드백 유닛(161)이 조정 가능한 전압값 범위가 3V~5V인 경우, 제 2 전압 피드백 유닛(162)이 조정 가능한 전압값 범위는 6V~10V이다. 충전 대기 설비의 배터리가 단일 셀을 포함하는 경우, 제 1 전압 피드백 유닛(161)을 현재 사용하고자 하는 전압 피드백 유닛으로 할 수 있으며, 따라서 전원 회로(10)의 출력 전압을 3V~5V로 한정할 수 있다. 충전 대기 설비의 배터리가 직렬로 연결된 2개의 셀을 포함하는 경우, 제 2 전압 피드백 유닛(162)을 현재 사용하고자 하는 전압 피드백 유닛으로 할 수 있으며, 따라서 전원 회로(10)의 출력 전압을 6V~10V로 한정할 수 있다.
또한, 연산 증폭기(OPA1)의 양 입력단에 입력되는 기준 전압은 고정값일 수 있다. 또는 연산 증폭기(OPA1)의 양 입력단은 도 5에 도시된 디지털 아날로그 변환기(DAC1)를 통해 제어 유닛(도 5에 도시되지 않음)에 연결될 수 있으며, 제어 유닛은 DAC1의 수치를 변경하여 OPA1의 기준 전압을 조정한다.
상술한 바와 같이, 1차 유닛은 1차 정류 유닛과 1차 필터링하는 데에 사용되는 액체 전해 커패시터를 포함할 수 있다. 액체 전해 커패시터가 존재하므로 전원 회로의 출력을 일정한 DC로 할 수 있다. 하지만 액체 전해 커패시터는 수명이 짧고, 슬러리가 폭발하기 쉽다는 특징이 있기 때문에, 전원 회로의 사용 수명이 짧아지고, 또한 불안전성을 초래한다. 일정한 DC로 충전 대기 설비의 배터리를 충전하면, 배터리의 분극과 리튬 석출이 발생하여 배터리의 수명을 단축시킬 수 있다. 전원 회로의 사용 수명을 연장하고, 전원 회로의 안정성을 향상시키며, 충전 과정의 배터리의 분극과 리튬 석출을 줄이기 위하여, 본 발명의 실시예는 1차측의 액체 전해 커패시터를 제거한 전원 회로를 제공한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 1차 유닛(11)은 1차 정류 유닛(111)을 포함할 수있다. 본 실시예에 있어서, 상술한 변조할 제 1 전압은 1차 정류 유닛(111)으로부터 출력되는 전압값이 주기적으로 변하는 전압이다. 제 1 전압의 파형은 맥동 파형(pulsating wave)일 수 있고, 또는 만두파(steamed bun wave)라고도 하며, 그 파형은 도 7을 참조할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 제공되는 전원 회로는 2차 필터링하는 데에 사용되는 액체 전해 커패시터를 제거하고, 1차 정류 유닛으로부터 출력되는 전압값이 주기적으로 변하는 제 1 전압을 직접 변조한다. 제 1 전압의 파형이 도 7에 도시된 파형인 것을 예로 들면, 변조후에 획득한 제 2 전압의 파형은 도 8을 참조할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제 2 전압도 여러 작은 펄스 신호를 포함하지만, 이러한 펄스 신호의 진폭은 동일하지 않고, 주기적으로 변화된다. 도 8의 점선은 제 2 전압을 구성하는 펄스 신호의 포락선이다. 도 7과 비교하면, 제 2 전압을 구성하는 펄스 신호의 포락선은 제 1 전압의 파형과 거의 동일하다는 것을 알 수있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 제공되는 전원 회로(10)는 1차측의 액체 전해 커패시터를 제거하였기 때문에, 전원 회로의 체적이 작아지고, 전원 회로의 사용 수명이 연장되고, 전원 회로의 안전성을 향상시킨다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 또한 전원 공급 장치를 제공한다. 전원 공급 장치(900)는 상술한 임의의 실시예에 따른 전원 회로(10)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급 장치(900)는 어댑터, 파워 뱅크 등과 같은 충전 전용 장치일 수 있고, 또는 컴퓨터 등과 같은 전력과 데이터 서비스를 제공하는 다른 장치일 수도 있다.
이상, 도 1a 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전원 회로 및 전원 공급 장치를 상세하게 설명하였다. 이하, 도 10를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전원 회로의 제어 방법을 상세하게 설명한다. 전원 회로는 상술한 임의의 하나의 실시예에 기재된 전원 회로(10)일 수 있다. 전원 회로에 관한 설명은 상술한 내용을 참조할 수 있으며, 반복되는 설명은 적절히 생략한다.
전원 회로는 1차 유닛, 변조 유닛, 변압기, 2차 정류 필터 유닛, 전압 피드백 유닛을 포함한다.
1차 유닛은 입력된 교류(AC)에 따라 변조할 제 1 전압을 생성하는 데에 사용된다.
변조 유닛은 제 1 전압을 변조하여 제 2 전압을 생성하는 데에 사용된다.
변압기는 제 2 전압에 따라 제 3 전압을 생성하는 데에 사용된다.
2차 정류 필터 유닛은 제 3 전압을 정류 및 필터링하여 전원 회로의 출력 전압을 생성하는 데에 사용된다.
전압 피드백 유닛은 출력 전압을 수신하고, 출력 전압의 전압값이 미리 설정된 전압값에 도달하였을 때에 변조 유닛에 피드백 신호를 송신하는 데에 사용된다.
변조 유닛은 피드백 신호에 따라 제 1 전압을 변조하여 제 2 전압을 생성함으로써, 출력 전압의 전압값을 제 1 전압값 범위 또는 제 1 전압값 범위와 다른 제 2 전압값 범위 내에 한정하는 데에 사용된다.
도 10의 방법은 단계 1010을 포함할 수 있다.
단계 1010에서, 충전 대기 설비와 통신하여 전원 회로의 출력 전력을 조정함으로써, 전원 회로의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 충전 대기 설비의 배터리의 현재 충전 단계와 일치하도록 한다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 전압 피드백 유닛은 제 1 전압 피드백 유닛과 제 2 전압 피드백 유닛을 포함할 수 있다. 제 1 전압 피드백 유닛과 변조 유닛은 출력 전압을 제 1 전압값 범위 내로 제한하는 데에 사용된다. 제 2 전압 피드백 유닛과 변조 유닛은 출력 전압을 제 2 전압값 범위 내로 제한하는 데에 사용된다. 전원 회로는 스위치 유닛을 더 포함할 수 있다. 스위치 유닛은 제 1 전압 피드백 유닛과 제 2 전압 피드백 단위 사이의 전환을 제어하는 데에 사용된다. 도 10의 방법은 단계 1020을 더 포함할 수 있다. 단계 1020에서, 스위치 유닛을 통해 제 1 전압 피드백 유닛과 제 2 전압 피드백 유닛으로부터 현재 사용하고자 하는 전압 피드백 유닛을 선택한다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 제 1 전압 피드백 유닛은 출력 전압의 전압값을 제 3 전압값과 제 1 전압값 사이에 제한하는 데에 사용되고, 제 2 전압 피드백 유닛은 출력 전압의 전압값을 제 4 전압값과 제 2 전압값 사이에 제한하는 데에 사용되며, 제 3 전압값은 제 1 전압값보다 작고, 제 4 전압값은 제 2 전압값보다 작으며, 제 1 전압값은 제 3 전압값보다 작거나 같다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 도 10의 방법은, 충전 대기 설비와 통신하여 충전 대기 설비에 포함된 직렬로 연결된 셀의 수량을 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다. 단계 1020은, 서로 직렬로 연결된 셀의 수량에 따라, 스위치 유닛을 통해 제 1 전압 피드백 유닛과 제 2 전압 피드백 유닛으로부터 현재 사용하고자 하는 전압 피드백 유닛을 선택하는 것을 포함할 수 있다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 전원 회로가 배터리에 대한 충전 단계는 트리클 충전 단계, 정전류 충전 단계 및 정전압 충전 단계 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 단계 1010은, 배터리의 정전압 충전 단계에서, 충전 대기 설비와 통신하여 전원 회로의 출력 전력을 조정함으로써, 전원 회로의 출력 전압이 정전압 충전 단계에 대응하는 충전 전압과 일치하도록 하는 것을 포함할 수 있다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 단계 1010은, 배터리의 정전류 충전 단계에서 충전 대기 설비와 통신하여 전원 회로의 출력 전력을 조정함으로써, 전원 회로의 출력 전류가 정전류 충전 단계에 대응하는 충전 전류와 일치하도록 하는 것을 포함할 수 있다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 1차 유닛은 1차 정류 유닛을 포함하고, 상술한 변조할 제 1 전압은 1차 정류 유닛으로부터 출력되는 전압값이 주기적으로 변하는 전압이다.
상술한 실시예에 있어서, 전부 또는 일부는 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 또는 다른 임의의 조합에 의해 실현될 수 있다. 소프트웨어에 의해 실현하는 경우, 전부 또는 일부는 컴퓨터 프로그램 제품의 형태로 실현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 하나 이상의 컴퓨터 명령어를 포함한다. 컴퓨터에 컴퓨터 프로그램 명령어를 로딩하여 실행되는 경우, 본 발명의 실시예에서 설명된 프로세스 또는 기능의 전부 또는 일부가 실행된다. 컴퓨터는 범용 컴퓨터, 전용 컴퓨터, 컴퓨터 네트워크, 또는 다른 프로그래밍 가능한 장치일 수 있다. 컴퓨터 명령어는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에 저장될 수 있으며, 또는 하나의 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에서 다른 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로 전송될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 명령어는 유선(예를 들어, 동축 케이블, 광섬유, 디지털 가입자 회선(digital subscriber line, DSL)) 또는 무선(예를 들어, 적외선, 무선, 마이크로파 등) 방식으로 한 웹 사이트, 컴퓨터, 서버 또는 데이터 센터에서 다른 웹 사이트, 컴퓨터, 서버 또는 데이터 센터로 전송될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체는, 컴퓨터가 액세스할 수 있는 임의의 사용 가능한 매체, 또는 하나 이상의 사용 가능한 매체 통합을 포함하는 서버, 데이터 센터 등 데이터 저장 장치일 수 있다. 사용 가능한 매체는 자기 매체(예를 들면, 소프트 디스크, 하드 디스크, 자기 테이프), 광학 매체(예를 들면, 디지털 비디오 디스크(digital video disc, DVD)), 또는 반도체 매체(예를 들면, 솔리드 스테이트 디스크(solid state disk, SSD)) 등일 수 있다.
본 영역의 일반 기술자라면 본문에서 공개된 실시예에서 설명된 각 예시의 유닛과 알고리즘 절차가 전자 하드웨어, 또는 컴퓨터 소프트웨어와 전자 하드웨어의 결합에 의해 구현될 수 있다는 것을 인식할 수 있다. 이러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로 실행되는지는 기술 방안의 특정 애플리케이션과 설계 제약 조건에 의해 결정된다. 전문 기술자라면, 기술된 기능을 구현하기 위해, 각 애플리케이션에 대해 상이한 방법을 사용할 수 있지만, 이러한 구현은 본 발명의 범위를 벗어난 것으로 간주되어서는 안된다.
본 출원에서 제공되는 몇몇 실시예에서, 개시된 시스템, 장치 및 방법은 다른 방식으로 구현할 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 예를 들어, 상기 설명된 장치의 실시예는 단지 예시적인 것이며, 예를 들어, 상기 유닛의 분할은 단지 논리적인 기능 분할일 뿐, 실제 구현에서는 다른 분할 방식이 있을 수 있으며, 예들 들어, 여러개의 유닛 또는 컴포넌트가 결합되거나 다른 시스템에 통합될 수 있고, 또는 일부 기능은 무시되거나 실행되지 않을 수 있다. 또한, 표시되거나 논의된 결합 또는 직접 결합 또는 통신 연결은 일부 인터페이스, 장치 또는 유닛을 통한 간접적 결합 또는 통신 연결일 수 있으며, 전기적, 기계적 또는 다른 형태일 수 있다.
분리된 구성 요소로 설명된 유닛은 물리적으로 분리되거나 분리되지 않을 수도 있고, 유닛으로 표시되는 구성 요소는 물리적 유닛일 수 있고 아닐 수도 있으며, 한 위치에 배치되거나 여러 네트워크 유닛에 분포되어 있을 수도 있다. 본 실시예 방안의 목적을 달성하기 위해 실제 요구에 따라 그중의 일부 또는 모든 유닛을 선택할 수 있다.
또한, 본 발명의 각 실시예에서의 각 기능 유닛은 하나의 처리 유닛에 통합될 수 있고, 또는 각각의 유닛이 물리적으로 별도로 존재할 수도 있고, 또는 2개 이상의 유닛이 하나의 유닛에 통합될 수도 있다.
상술한 것은 단지 본출원의 구체적인 실시예일뿐이며, 본 출원의 보호 범위는 이것에 한정되는 것은 아니다. 당업자라면 본 출원에 개시된 기술 범위내에서 변경 또는 교체를 쉽게 도출할 수 있으며, 이러한 변경 또는 교체는 모두 본 출원의 범위 내에 포함되어야 한다. 따라서 본 출원의 보호 범위는 청구범위에 의해 결정된다.

Claims (22)

1차 유닛, 변조 유닛, 변압기, 2차 정류 필터 유닛, 전압 피드백 유닛 및 제어 유닛을 포함하는 전원 회로로서,
상기 1차 유닛은 입력된 교류(AC)에 따라 변조할 제 1 전압을 생성하는 데에 사용되고,
상기 변조 유닛은 상기 제 1 전압을 변조하여 제 2 전압을 생성하는 데에 사용되고,
상기 변압기는 상기 제 2 전압에 따라 제 3 전압을 생성하는 데에 사용되고,
상기 2차 정류 필터 유닛은 상기 제 3 전압을 정류 및 필터링하여 상기 전원 회로의 출력 전압을 생성하는 데에 사용되고,
상기 전압 피드백 유닛은 상기 출력 전압을 수신하고, 상기 출력 전압의 전압값이 미리 설정된 전압값에 도달하였을 때에 상기 변조 유닛에 피드백 신호를 송신하는 데에 사용되고,
상기 변조 유닛은 상기 피드백 신호에 따라 상기 제 1 전압을 변조하여 제 2 전압을 생성함으로써, 상기 출력 전압의 전압값을 제 1 전압값 범위 또는 상기 제 1 전압값 범위와 다른 제 2 전압값 범위 내에 한정하는 데에 사용되고,
상기 제어 유닛은 충전 대기 설비와 통신하여 상기 전원 회로의 출력 전력을 조정함으로써, 상기 전원 회로의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 상기 충전 대기 설비의 배터리의 현재 충전 단계와 일치하도록 하는 데에 사용되는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
제 1 항에 있어서,
상기 전압 피드백 유닛은 제 1 전압 피드백 유닛과 제 2 전압 피드백 유닛을 포함하고,
상기 제 1 전압 피드백 유닛과 상기 변조 유닛은 상기 출력 전압을 제 1 전압값 범위 내로 제한하는 데에 사용되며,
상기 제 2 전압 피드백 유닛과 상기 변조 유닛은 상기 출력 전압을 제 2 전압값 범위 내로 제한하는 데에 사용되고,
상기 전원 회로는 스위치 유닛을 더 포함하고,
상기 스위치 유닛은 상기 제 1 전압 피드백 유닛과 상기 제 2 전압 피드백 단위 사이의 전환을 제어하는 데에 사용되며,
상기 제어 유닛은 또한 상기 스위치 유닛을 통해 상기 제 1 전압 피드백 유닛과 상기 제 2 전압 피드백 유닛으로부터 현재 사용하고자 하는 전압 피드백 유닛을 선택하는 데에 사용되는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 전압값 범위와 상기 제 2 전압값 범위는 서로 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 전압 피드백 유닛은 제 1 전압 샘플링 유닛과 연산 증폭기를 포함하고, 상기 제 1 전압 샘플링 유닛은 제 1 레지스터와 제 2 레지스터에 따라 상기 출력 전압을 샘플링하며, 상기 제 2 레지스터가 전압을 분할하여 획득한 전압을 상기 제 1 전압 샘플링 유닛으로부터 출력되는 샘플링 전압으로 하고,
상기 제 2 전압 피드백 유닛은 제 2 전압 샘플링 유닛과 연산 증폭기를 포함하고, 상기 제 2 전압 샘플링 유닛은 제 3 레지스터와 제 4 레지스터에 따라 상기 출력 전압을 샘플링하며, 상기 제 4 레지스터가 전압을 분할하여 획득한 전압을 상기 제 2 전압 샘플링 유닛으로부 출력되는 샘플링 전압으로 하고,
상기 제 1 전압 피드백 유닛이 현재 사용하는 전압 피드백 유닛인 경우, 상기 스위치 유닛은 상기 연산 증폭기가 상기 제 1 전압 샘플링 유닛으로부터 출력되는 샘플링 전압을 수신하도록 제어하며,
상기 제 2 전압 피드백 유닛이 현재 사용하는 전압 피드백 유닛인 경우, 상기 스위치 유닛은 상기 연산 증폭기가 상기 제 2 전압 샘플링 유닛으로부터 출력되는 샘플링 전압을 수신하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 레지스터의 저항값, 상기 제 2 레지스터의 저항값, 상기 제 3 레지스터의 저항값, 상기 제 4 레지스터의 저항값은 다음 관계, R2/(R1+R2)=2R4/(R3+R4)를 만족하며, R1은 상기 제 1 레지스터의 저항값이고, R2는 상기 제 2 레지스터의 저항값이며, R3은 상기 제 3 레지스터의 저항값이고, R4는 상기 제 4 레지스터의 저항값인 것을 특징으로 하는 전원 회로.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 전압 피드백 유닛은 제 1 전압 샘플링 유닛과 연산 증폭기를 포함하고, 상기 제 1 전압 샘플링 유닛은 제 1 레지스터, 제 2 레지스터 및 제 3 레지스터에 따라 상기 출력 전압을 샘플링하며, 상기 제 2 레지스터와 상기 제 3 레지스터가 함께 전압을 분할하여 획득한 전압을 상기 제 1 전압 샘플링 유닛으로부터 출력되는 샘플링 전압으로 하고,
상기 제 2 전압 피드백 유닛은 제 2 전압 샘플링 유닛과 연산 증폭기를 포함하고, 상기 제 2 전압 샘플링 유닛은 제 1 레지스터와 제 2 레지스터에 따라 상기 출력 전압을 샘플링하며, 상기 제 2 레지스터가 전압을 분할하여 획득한 전압을 상기 제 2 전압 샘플링 유닛으로부터 출력되는 샘플링 전압으로 하고,
상기 제 1 전압 피드백 유닛을 현재 사용하는 전압 피드백 유닛으로 하는 경우, 상기 스위치 유닛은 상기 연산 증폭기가 상기 제 1 전압 샘플링 유닛으로부터 출력되는 샘플링 전압을 수신하도록 제어하고,
상기 제 2 전압 피드백 유닛을 현재 사용하는 전압 피드백 유닛으로 하는 경우, 상기 스위치 유닛은 싱기 연산 증폭기가 상기 제 2 전압 샘플링 유닛으로부터 출력되는 샘플링 전압을 수신하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 레지스터의 저항값, 상기 제 2 레지스터의 저항값, 상기 제 3 레지스터의 저항값은 다음 관계, 2R2/(R1+R2)=(R2+R3)/(R1+R2+R3)를 만족하고, R1은 상기 제 1 레지스터의 저항값이고, R2는 상기 제 2 레지스터의 저항값이며, R3은 상기 제 3 레지스터의 저항값인 것을 특징으로 하는 전원 회로.
제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 유닛은 또한 상기 충전 대기 설비와 통신하여 상기 충전 대기 설비에 포함된 직렬로 연결된 셀의 수량을 획득하는 데에 사용되며,
상기 제어 유닛은 상기 스위치 유닛을 통해 상기 제 1 전압 피드백 유닛과 상기 제 2 전압 피드백 유닛으로부터 현재 사용하고자 하는 전압 피드백 유닛을 선택하는 것은,
상기 제어 유닛은 서로 직렬로 연결된 셀의 수량에 따라, 상기 스위치 유닛을 통해 상기 제 1 전압 피드백 유닛과 상기 제 2 전압 피드백 유닛으로부터 현재 사용하고자 하는 전압 피드백 유닛을 선택하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전원 회로가 상기 배터리에 대한 충전 단계는 트리클 충전 단계, 정전류 충전 단계 및 정전압 충전 단계 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
제 9 항에 있어서,
상기 충전 대기 설비와 통신하여 상기 전원 회로의 출력 전력을 조정함으로써, 상기 전원 회로의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 상기 충전 대기 설비의 배터리의 현재 충전 단계와 일치하도록 하는 것은,
상기 배터리의 정전압 충전 단계에서, 상기 충전 대기 설비와 통신하여 상기 전원 회로의 출력 전력을 조정함으로써, 상기 전원 회로의 출력 전압이 정전압 충전 단계에 대응하는 충전 전압과 일치하도록 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 충전 대기 설비와 통신하여 상기 전원 회로의 출력 전력을 조정함으로써, 상기 전원 회로의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 상기 충전 대기 설비의 배터리의 현재 충전 단계와 일치하도록 하는 것은,
상기 배터리의 정전류 충전 단계에서 충전 대기 설비와 통신하여 전원 회로의 출력 전력을 조정함으로써, 전원 회로의 출력 전류가 정전류 충전 단계에 대응하는 충전 전류와 일치하도록 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 1차 유닛은 1차 정류 유닛을 포함하고, 상기 변조할 제 1 전압은 상기 1차 정류 유닛으로부터 출력되는 전압값이 주기적으로 변하는 전압인 것을 특징으로 하는 전원 회로.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 전원 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 전원 공급 장치는 어댑터인 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
전원 회로의 제어 방법으로서,
상기 전원 회로는 1차 유닛, 변조 유닛, 변압기, 2차 정류 필터 유닛 및 전압 피드백 유닛을 포함하고,
상기 1차 유닛은 입력된 교류(AC)에 따라 변조할 제 1 전압을 생성하는 데에 사용되고,
상기 변조 유닛은 상기 제 1 전압을 변조하여 제 2 전압을 생성하는 데에 사용되고,
상기 변압기는 상기 제 2 전압에 따라 제 3 전압을 생성하는 데에 사용되고,
상기 2차 정류 필터 유닛은 상기 제 3 전압을 정류 및 필터링하여 상기 전원 회로의 출력 전압을 생성하는 데에 사용되고,
상기 전압 피드백 유닛은 상기 출력 전압을 수신하고, 상기 출력 전압의 전압값이 미리 설정된 전압값에 도달하였을 때에 상기 변조 유닛에 피드백 신호를 송신하는 데에 사용되고,
상기 변조 유닛은 상기 피드백 신호에 따라 상기 제 1 전압을 변조하여 제 2 전압을 생성함으로써, 상기 출력 전압의 전압값을 제 1 전압값 범위 또는 상기 제 1 전압값 범위와 다른 제 2 전압값 범위 내에 한정하는 데에 사용되고,
상기 제어 방법은,
충전 대기 설비와 통신하여 상기 전원 회로의 출력 전력을 조정함으로써, 상기 전원 회로의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 상기 충전 대기 설비의 배터리의 현재 충전 단계와 일치하도록 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 회로의 제어 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 전압 피드백 유닛은 제 1 전압 피드백 유닛과 제 2 전압 피드백 유닛을 포함하고,
상기 제 1 전압 피드백 유닛과 상기 변조 유닛은 상기 출력 전압을 제 1 전압값 범위 내로 제한하는 데에 사용되며,
상기 제 2 전압 피드백 유닛과 상기 변조 유닛은 상기 출력 전압을 제 2 전압값 범위 내로 제한하는 데에 사용되며,
상기 전원 회로는 스위치 유닛을 더 포함하고,
상기 스위치 유닛은 상기 제 1 전압 피드백 유닛과 상기 제 2 전압 피드백 단위 사이의 전환을 제어하는 데에 사용되며,
상기 제어 방법은 또한 상기 스위치 유닛을 통해 상기 제 1 전압 피드백 유닛과 상기 제 2 전압 피드백 유닛으로부터 현재 사용하고자 하는 전압 피드백 유닛을 선택하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 회로의 제어 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 제 1 전압값 범위와 상기 제 2 전압값 범위는 서로 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 전원 회로의 제어 방법.
제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
상기 제어 방법은 또한 상기 충전 대기 설비와 통신하여 상기 충전 대기 설비에 포함된 직렬로 연결된 셀의 수량을 획득하는 것을 포함하며,
상기 스위치 유닛을 통해 상기 제 1 전압 피드백 유닛과 상기 제 2 전압 피드백 유닛으로부터 현재 사용하고자 하는 전압 피드백 유닛을 선택하는 것은,
서로 직렬로 연결된 셀의 수량에 따라, 상기 스위치 유닛을 통해 상기 제 1 전압 피드백 유닛과 상기 제 2 전압 피드백 유닛으로부터 현재 사용하고자 하는 전압 피드백 유닛을 선택하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 회로의 제어 방법.
제 15 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전원 회로가 상기 배터리에 대한 충전 단계는 트리클 충전 단계, 정전류 충전 단계 및 정전압 충전 단계 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 회로의 제어 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 충전 대기 설비와 통신하여 상기 전원 회로의 출력 전력을 조정함으로써, 상기 전원 회로의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 상기 충전 대기 설비의 배터리의 현재 충전 단계와 일치하도록 하는 것은,
상기 배터리의 정전압 충전 단계에서, 상기 충전 대기 설비와 통신하여 상기 전원 회로의 출력 전력을 조정함으로써, 상기 전원 회로의 출력 전압이 정전압 충전 단계에 대응하는 충전 전압과 일치하도록 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 회로의 제어 방법.
제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
상기 충전 대기 설비와 통신하여 상기 전원 회로의 출력 전력을 조정함으로써, 상기 전원 회로의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 상기 충전 대기 설비의 배터리의 현재 충전 단계와 일치하도록 하는 것은,
상기 배터리의 정전류 충전 단계에서 충전 대기 설비와 통신하여 전원 회로의 출력 전력을 조정함으로써, 전원 회로의 출력 전류가 정전류 충전 단계에 대응하는 충전 전류와 일치하도록 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 회로의 제어 방법.
제 15 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 1차 유닛은 1차 정류 유닛을 포함하고, 상기 변조할 제 1 전압은 상기 1차 정류 유닛으로부터 출력되는 전압값이 주기적으로 변하는 전압인 것을 특징으로 하는 전원 회로의 제어 방법.
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