KR830002001Y1 - Battery charge / discharge control circuit with improved discharge characteristics - Google Patents

Battery charge / discharge control circuit with improved discharge characteristics Download PDF

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Abstract

내용 없음.No content.

Description

방전특성을 개량한 배터리 충방전 제어회로Battery charge / discharge control circuit with improved discharge characteristics

제1도는 본 고안이 반영된 전력공급 및 배터리 충방전 제어회로도.1 is a power supply and battery charge and discharge control circuit diagram reflecting the present invention.

제2도는 제1도의 전압선택기의 접속도.2 is a connection diagram of the voltage selector of FIG.

제3도는 본 고안에 의한 배터리 방전 제어회로의 히스테리 시스 곡선도.3 is a hysteresis curve diagram of a battery discharge control circuit according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

A : 주전력공급회로 B : 배터리 충방전제어회로A: Main power supply circuit B: Battery charge and discharge control circuit

T : 변압기 V. S : 전압선택기T: Transformer V. S: Voltage selector

P. S : 전원스위치P. S: Power switch

본 고안은 전력공급 및 배터리 충방전 제어회로의 방전제어 회로에 관한 것이며, 특히 배터리 과도방전을 방지하기 위해 방전특성을 개량한 배터리 충방전 제어회로에 관한 것이다.The present invention relates to a discharge control circuit of a power supply and battery charge and discharge control circuit, and more particularly, to a battery charge and discharge control circuit having improved discharge characteristics to prevent battery overdischarge.

배터리 충방전 제어에 관한 종래의 기술에 있어서는 기계식 계전기가 주로 사용되어져서 전원이 단절될시 스위칭 속도가 느려 오동작이 발생될 우려도 있었다. 따라서 본 고안은 이러한 점을 감안하여 고안된것인데 전술한 스위칭 기능을 반도체소 자를 사용한 제어회로로 행하여 그 스위칭 속도가 매우 빠르게 되었다. 이와 아울러 배터리 충전기에 과전압·과전류를 방지하여 배터리를 안정하게 충전시키기 위한 회로가 구성되고, 배터리의 과방전을 예방하기 위해 제너다이오드의 히스테리시스 곡선 특성이 이용된다.In the related art of battery charge / discharge control, a mechanical relay is mainly used, which may cause a malfunction due to a slow switching speed when the power is disconnected. Therefore, the present invention was devised in view of this point, and the above switching function was performed in a control circuit using a semiconductor element, and the switching speed was very fast. In addition, a circuit for stably charging the battery by preventing overvoltage and overcurrent in the battery charger is configured, and the hysteresis curve characteristic of the zener diode is used to prevent over discharge of the battery.

본 고안의 목적은 전원이 단절될 시 스위칭 속도가 매우 빠르고, 과전압·과전류를 방지하여 배터리를 안정하게 충전시키면서, 배터리의 과 방전을 방지하기 위한 회로를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a circuit for preventing the over discharge of the battery while switching the power is very fast, the switching speed is very fast, and the battery is stably charged by preventing overvoltage and overcurrent.

상술한 목적을 구현시키기 위한 본 고안은 주전력공급회로와 배터리 충방전 제어회로를 병렬로 하여 평상시 주전력 공급회로를 통해 전력을 공급하는 동시에 배터리를 충전시키고 있다가 교류입력전원이 단절되었을 경우 배터리의 방전에 의해 계속해서 부하에 전력을 공급해 줄 수 있도록 기능하는 일종의 전원회로이다.The present invention for realizing the above object is to charge the battery at the same time while supplying power through the main power supply circuit in parallel with the main power supply circuit and the battery charge / discharge control circuit in parallel, when the AC input power is disconnected It is a kind of power circuit that functions to continuously supply power to the load by the discharge of.

본 고안에 의한 전력공급 및 배터리 충방전 제어회로는 주전력공급회로(A)와 배터리 충방전 제어회로(B)를 완전히 분리시켜 출력을 안정화 시키고, 정전압유지 및 전류제한 회로로 구성된 충전 제어회로를 사용하여 정전압의 공급 및 과충전 방지를 도모하여 종래의 기계식 계전기 대신에 반도체 소자인 트랜지스터를 사용함으로써 종래의 기계식 방식보다 스위칭 속도가 매우 빠르다는 장점을 지니고 있을 뿐만 아니라 히스테리시스 현상을 이용한 방전제어 회로를 만들어 과방전으로 인한 배터리의 열화를 방지하는 독특한 장점을 갖고 있다.The power supply and battery charge / discharge control circuit according to the present invention stabilizes the output by completely separating the main power supply circuit (A) and the battery charge / discharge control circuit (B), and provide a charge control circuit composed of a constant voltage maintenance and a current limiting circuit. By using a transistor as a semiconductor element instead of a conventional mechanical relay by supplying a constant voltage and preventing overcharge, the switching speed is much faster than the conventional mechanical method, and a discharge control circuit using hysteresis is made. It has the unique advantage of preventing battery deterioration due to over discharge.

제1도는 본 고안이 반영된 전력공급 및 배터리 충방전 제어회로로서, 전압선택기(V. S), 변압기(T), 브리지 정류기(D1, D2), 주전력공급회로(A) 및 배터리 충방전 제어회로(B)로 구성된다.1 is a power supply and battery charge / discharge control circuit reflecting the present invention, a voltage selector (V. S), a transformer (T), a bridge rectifier (D 1 , D 2 ), a main power supply circuit (A) and a battery charge It consists of a discharge control circuit (B).

제1도의 회로에서 전원스위치(P. S)를 닫으면, 교류입력이 공지의 변압기(T)를 통해 1쌍의 브리지 정류기(D1)(D2)에 인가된다. 이때 변압기(T)의 1차측을 보면 6개의 단자가 있는데, 이들은 전압이 다른 어떤 지역에서도 교류전압을 사용할 수 있도록 100V,117V,220V 및 240V의 4개의 전압중 1개의 전압을 선택하는데 사용되며 그 접속방법은 제2도와 같고 걸리는 전압에 따른 전압선택기의 연료표는 다음과 같다.When the power switch P. S is closed in the circuit of FIG. 1, an AC input is applied to a pair of bridge rectifiers D 1 (D 2 ) through a known transformer T. At this time, there are six terminals in the primary side of the transformer (T). These are used to select one of four voltages of 100V, 117V, 220V and 240V so that the AC voltage can be used in any other region. The connection method is shown in FIG. 2 and the fuel table of the voltage selector according to the applied voltage is as follows.

브리지 정류기(D1)(D2)에 인가된 교류입력은 브리지 정류기(D1)(D2)에서 전파정류되고 평활콘덴서(C1)(C3)에서 맥동률이 감쇄된 후 직류로 되어 주 전력공급회로(A)와 배터리 충방전 제어회로(B)로 각각 들어 간다.The AC input is applied to the bridge rectifier (D 1) (D 2) is a bridge rectifier (D 1) and the full-wave rectification in the (D 2) a smoothing capacitor (C 1) (C 3) is in a direct current after the MAC tie is attenuated It enters the main power supply circuit (A) and the battery charge / discharge control circuit (B), respectively.

LED1은 교류입력전원의 유무를 표시하는 램프이며 저항기(R1)는 전류제한용 저항이다. 이렇게 정류된 전류는 저항기(R2)를 통해 트랜지스터 (Tr1)의 베이스에 바이어스를 가해주며 트랜지스터(Tr1)는 NPN형 트랜지스터로 베이스전위가 에미터 전위보다 높기 때문에 트랜지스터(Tr1)은 "온"상테로 되어 전류는 트랜지스터(Tr1)을 통해 외부의 부하로 공급된다. 이때 제너다이오드(ZD1)는 트랜지스터(Tr1)의 베이어스전압이 규정전압보다 높아지면 항복현상을 일으켜 부하에 공급되는 전압을 안정시켜 준다. 다이오드(D8)는 전력공급회로(A)의 전류가 배터리 충방전 제어회로(B)로 흐르지 않게 한다.LED 1 is a lamp indicating the presence or absence of AC input power and resistor (R 1 ) is a current limiting resistor. This rectified current biases the base of the transistor Tr 1 through the resistor R 2 , and the transistor Tr 1 is an NPN type transistor, and since the base potential is higher than the emitter potential, the transistor Tr 1 is " In the "on" state, current is supplied to an external load through the transistor Tr 1 . At this time, the zener diode ZD 1 breaks down when the bias voltage of the transistor Tr 1 becomes higher than the specified voltage, thereby stabilizing the voltage supplied to the load. The diode D 8 prevents the current of the power supply circuit A from flowing into the battery charge / discharge control circuit B.

브리지 정류회로(D2)를 통한 전류는 트랜지스터(Tr2)의 클렉터 전극에 인가되는데, 트랜지스터(Tr2)는 (Tr1)과 동일한 방법으로 동작한다. 이와 아울러 제너다이오드(ZD2)도 제너다이오드(ZD1)과 동일한 과전압방지용 소자로서 배터리에 정격이상의 과도한 전압이 공급되는 것을 방지한다. 트랜지스터(Tr2)를 통한 전류기 저항기(R5) 다이오드(D4)로 되는 제1통로 또는 다이오드(D5)로 되는 제2통로에 들어가나 PNP형 트랜지스터인(Tr4)의 에미터 전위보다 베이스 전위가 더 높은 연유로 트랜지스터(Tr4)는 오프상태로 되고 이에 따라 다이오드(D5)를 통한 전류통로는 차단되며 전류는 저항기(R5), 다이오드(D4)를 통한 전류 통로를 통해 배터리로 흐르게 되어 배터리를 충전시키게 된다. 이때 저항기(R5)를 통해 흐르는 전류가 점차로 증가하게 되면 트랜지스터(Tr3)의 베이스에 걸리는 바이어스전압이 증가하게 되어 트랜지스터(Tr3)가 동작하게되며, 트랜지스터(Tr2)의 바이어스가 감소되어 저항기(R5)를 통하여 흐르는 전류의 양이 감소된 다. 따라서 트랜지스터(Tr2), 저항기(R5)를 통하여 흐르는 전류의 양이 자동적으로 조절되며 상술한 제너다이오드(ZD2)의 과전압 방지작용과 협동하여 배터리 과충전을 방지한다.The current through the bridge rectifier circuit (D 2) is applied there is a large collector electrode of the transistor (Tr 2), the transistor (Tr 2) is operated in the same manner as (Tr 1). In addition, the zener diode (ZD 2 ) is also the same overvoltage protection element as the zener diode (ZD 1 ) to prevent the excess voltage is not supplied to the battery. Transistor current group with (Tr 2) the resistor (R 5) diode (D 4) the first passage or a diode (D 5) into the second passage in or PNP-type transistor as the emitter potential of the (Tr 4) which is in Due to the higher base potential, transistor Tr 4 is turned off and thus the current path through diode D 5 is interrupted and the current passes through current path through resistor R 5 , diode D 4 . It flows through the battery to charge the battery. At this time, when the current flowing through the resistor (R 5) increasing gradually becomes a bias voltage applied to the base of the transistor (Tr 3) increases, and that the transistor (Tr 3) operation, the bias of the transistor (Tr 2) is reduced The amount of current flowing through the resistor R 5 is reduced. Therefore, the amount of current flowing through the transistor Tr 2 and the resistor R 5 is automatically adjusted and cooperates with the overvoltage protection action of the zener diode ZD 2 described above to prevent battery overcharging.

배터리는 평상시 이러한 방법으로 충전되어 있다가 교류전원이 단절되는 순간부터 방전을 개시한다. 이때에 트랜지스터(Tr4)의 에미터에도 배터리 전압이 인가되나 만약 축전기의 방전초기 전압이 제너다이오드(ZD3)의 항복전압보다 낮으면 트랜지스터(Tr4)의 베이스에 바이어스가 가해지지 못해 트랜지스터(Tr4)가 오프상태로 되어 배터리로부터의 전원공급이 차단된다. 다시 말해서 배터리의 방전개시 전압이 제너다이오드(ZD3)의 항복전압보다 높아야 방전을 시작할 수 있으며 그 이하일 경우 배터리가 전원 공급을 할수 없게 된다.The battery is normally charged in this manner and starts discharging from the moment the AC power is disconnected. At this time, the battery voltage is also applied to the emitter of the transistor Tr 4 , but if the discharge initial voltage of the capacitor is lower than the breakdown voltage of the zener diode ZD 3 , a bias is not applied to the base of the transistor Tr 4 . Tr 4 ) is turned off to cut off the power supply from the battery. In other words, the discharge start voltage of the battery must be higher than the breakdown voltage of the zener diode (ZD 3 ) to start discharging. If the discharge voltage is lower than that, the battery cannot supply power.

그러나 일단 배터리의 초기 전압이 충분히 높아 제너다이오드(ZD3)가 항복현상을 일으켜 전류가 흐르게되면 저항기(R8)의 양단의 전압은 저항기(R7)를 통하여 트랜지스터(Tr5)의 베이스에 인가되고 NPN 트랜지스터(Tr5)는 "온"된다. 트랜지스터(Tr5)가 "온"되면 저항기(R6)를 통하여 트랜지스터(Tr4)의 베이스에 바이어스가 가해져 PNP트랜지스터(Tr4)는 "온"되어, 배터리 전류는 트랜지스터(Tr4)의 클렉터 및 다이오드(D8)를 통하여 외부의 부하로 흐른다.However, once the initial voltage of the battery is sufficiently high that the zener diode ZD 3 breaks down and a current flows, the voltage across the resistor R 8 is applied to the base of the transistor Tr 5 through the resistor R 7 . And the NPN transistor Tr 5 is turned “on”. When the transistor Tr 5 is "on", a bias is applied to the base of the transistor Tr 4 through the resistor R 6 so that the PNP transistor Tr 4 is "on", so that the battery current of the transistor Tr 4 is increased. It flows to an external load through the selector and diode D 8 .

제3도에 표시한 바와 같이 배터리의 과방전을 방지하기 위한 제너다이오드(ZD4)의 항복점은 제너다이오드(ZD3)의 그것보다 더 낮고 배터리의 방전 종지전압보다 높도록 되어 있다. 여기서 다이오드(D3)(D4) 및 (D5)는 역전류 차단용이다.As shown in FIG. 3, the yield point of the zener diode ZD 4 for preventing overdischarge of the battery is lower than that of the zener diode ZD 3 and is higher than the discharge end voltage of the battery. Wherein diodes D 3 (D 4 ) and (D 5 ) are for reverse current blocking.

정전이 계속되는 동안 배터리는 방전을 지속하게 되는데, 방전이 계속될 시 배터리의 기전력이 제너다이오드(ZD3)의 항복전압값보다 낮아지게 되고 이에 따라서 다이오드(D6) 및 제너다이오드(ZD3)를 통하여 흐르던 전류가 차단되지만 제너다이오드(ZD4)를 통하여는 전류가 흐를 수 있으므로 (제3도 참조) 트랜지스터(Tr4)의 클렉터와 다이오드(D8)를 통하여 외부의 부하로 전류가 계속 공급된다. 그러나 배터리가 방전을 계속하여 배터리의 기전력이 제너다이오드의 항복전압값보다 낮아지게 되면 트랜지스터(Tr4)가 오프되어 다이오드(D8)를 통하여 외부의 부하로 흐르던 전류가 차단된다.The battery continues to discharge while the power is interrupted. When discharge continues, the electromotive force of the battery becomes lower than the breakdown voltage value of the zener diode (ZD 3 ). Accordingly, the diode D 6 and the zener diode ZD 3 are turned on. Although the current flowing through is blocked, current may flow through the zener diode (ZD 4 ) (see FIG. 3), so that current is continuously supplied to the external load through the selector of the transistor Tr 4 and the diode D 8 . do. However, when the battery continues to discharge and the electromotive force of the battery becomes lower than the breakdown voltage value of the zener diode, the transistor Tr 4 is turned off to cut off the current flowing to the external load through the diode D 8 .

이와 같이 배터리의 방전종지전압을 결정해주는 제너다이오드(ZD4)는 배터리의 과방전을 방지하여 배터리를 보호한다.In this way, the zener diode (ZD 4 ) that determines the discharge end voltage of the battery protects the battery by preventing over discharge of the battery.

제3도의 히스테리시스곡선은 배터리가 방전을 개시할 때부터 종지될때까지의 과정을 그래프로 도시한것으로서 제너다이오드(ZD3)와 (ZD4)를 이용하여 얻는다.The hysteresis curve of FIG. 3 is obtained by using zener diodes ZD 3 and ZD 4 as a graph showing the process from the start of the discharge to the end of the discharge.

일단 방전이 종지된 배터리는 제3도에 도시된(VZD3) 즉, 제너다이오드(ZD3)의 항복전압 이상으로 다시 충전되어야만 트랜지스터(Tr5) 및 (Tr4)에 바이어스를 줄 수 있다. 이상에 상술한 바와 같은 히스테리시스특성이 방전제어 장치에 없는 경우에는 배터리 전압이 감지장치에 의해 감지되어 부하를 절단하여 방전을 중지시키면 배터리 전압은 그 순간 약간 상승(부하가 없으므로)하여 다시 방전을 시작하고 잠시 후 또다시 방전중지되는 동작을 계속하게 된다. 이렇게해서 다이오드(D8)를 통한 전류는 평상시 다이오드(D3)를 통하는 전류와 마찬가지로 퓨우즈 2를 거쳐서 외부의 부하에 공급된다. 여기서 LED1는 출력의 유무상태를 나타내는 소자이다.Once the discharge end battery may decrease the bias to claim 3 in Fig. (V ZD3) that is, be charged again by the Zener diode breakdown voltage above the (ZD 3) a transistor (Tr 5) and (Tr 4). If the above-mentioned hysteresis characteristic is not present in the discharge control device, the battery voltage is detected by the sensor and the load is cut off to stop the discharge. Then, the battery voltage rises slightly (at no load) and starts to discharge again. After a while, discharge operation is continued again. In this way, the current through the diode D 8 is supplied to the external load via the fuse 2 like the current through the diode D 3 as usual. Here, LED 1 is a device indicating the presence or absence of the output.

상술한 바와같이 본 고안이 반영된 배터리 충방전 제어회로는 값싼 적은 부품을 이용하여 평상시 주전력을 공급함과 동시에 적은 전류로 배터리를 충전시키며 정전압회로와 전류제한회로를 이용해서 배터리의 과충전을 방지했고, 특히 히스테리시스 특성을 이용하여 배터리의 과방전 방지를 도모한 많은 장점을 지니고 있다.As described above, the battery charge / discharge control circuit reflecting the present invention supplies the main power at the same time using a small number of inexpensive components, charges the battery with a small current, and prevents the battery from being overcharged using the constant voltage circuit and the current limiting circuit. In particular, it has many advantages to prevent over-discharge of the battery by using hysteresis characteristics.

Claims (1)

충전 제어회로와 방전제어회로로 구성된 배터리 충방전 제어회로에 있어서, 트랜지스터(Tr4)(Tr5), 제너다이오드(ZD3)(ZD4), 다이오드(D4)(D5)(D6)(D7)(D8) 및 저항기(R6)(R7)로 된 히스테리시스 특성을 갖는 방전제어회로가 구성됨을 특징으로 하는 배터리 충방전 제어회로.In a battery charge / discharge control circuit composed of a charge control circuit and a discharge control circuit, a transistor (Tr 4 ) (Tr 5 ), a zener diode (ZD 3 ) (ZD 4 ), a diode (D 4 ), (D 5 ) (D 6 ) (D 7 ) (D 8 ) and a resistor (R 6 ) (R 7 ) discharge control circuit having a hysteresis characteristic is configured, characterized in that the battery charge and discharge control circuit.
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