KR890004480Y1 - 저전압 보호회로 - Google Patents

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안시환
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
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Abstract

내용 없음.

Description

저전압 보호회로
제1도는 종래의 저전압 보호회로도.
제2도는 본 고안에 따른 저전압 보호회로도.
제3도의 제2도의 동작을 보이는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
3 : 비교기 Ry : 릴레이
본 고안은 바테리 백업(Battery back up)용으로 사용할 수 있는 저전압 보호회로에 관한 것이다.
백업용 바테리는 마이크로 프로세서와 함께 휘발성 메로리를 사용하는 시스템의 전원 정전시 전원으로 사용되는 것으로써, 통상의 상기 바테리는 규정된 전압 즉, 종지전압 이하로 과방전되었을 시에는 재충전을 하여도 정상전압으로 회복되기 힘들며, 또한 수명도 줄어들게 됨은 잘 알려진 사실이다.
따라서, 백업용 바테리는 방전시 즉 부하에 대한 전원으로 사용될시에 종지전압 이하로 과방전되지 않게할 필요가 있게 된다.
이와 같이 백업용 바테리가 종지전압 이하로 과방전 되는 것을 방지하기 위한 종래의 회로로써는 제1도에 도시한 바와 같은 구성을 갖고 있었다. 즉 단자(1) 및 (2)에 도시한 바와 같은 극성으로 백업용 바테리를 접속하고 상기 바테리가 정상상태의 전압으로 충전되어 있을시에는 저항 R2와R3에 의해 분압된 저항R3의 양단전압 즉, 비교기(3)의 반전단자에 입력하는 전압이 제너다이오우드ZD1에 의한 기준 전압 즉, 상기 바테리의 종지전압보다 높게 되어 저항 R2와 R3의 값을 설정함으로써, 상기 비교기(3)의 출력은 "로우"상태를 출력하게 하고, 따라서, 트랜지스터Q1를 오프시킴으로써, 릴레이 Ry의 구동을 방지하여 상기 릴레이 Ry와 연동된 스위치 SW1은 "온"상태가 되고 스위치 SW2는 "오프"상태가 되게 함으로써 상기 바테리 전압이 단자(4)와 (5)에 접속 부하에 공급되게 하였다.
상기 바테리 전압이 종지전압에 도달하면, 상기 비교기(3)의 반전단자(-)에 입력하는 전압이 비반전단자의 기준 전압보다 낮아지므로 상기 비교기(3)의 출력은 "하이"상태로 되고 따라서 트랜지스터 Q1이 "온"상태가 되므로써 릴레이 Ry의 구동으로 인한 스위치 SW1이 오프되므로써, 상기 바테리 전원이 부하에 공급되는 것을 차단하고, 동시에 스위치 SW2가 온상태가 되게 함으로써 상기 비교기(3) 출력을 로우상태로 함으로써 상기 트랜지스터 Q1를 오프시키는 방식으로 사용하였다.
그러나 이와 같은 종래의 방식은 릴레이를 사용한 기계식 방식의 저전압 보호회로로써 바테리가 종지전압을 기점으로 부하에 전원전압 공급을 하게 되므로 바테리가 충분히 정상상태까지 충전되지 못한 상태에서도, 작동을 하는 문제점이 있어왔다.
따라서, 본 고안의 목적은 종지전압 이하에서는 백업용 바테리 전원이 부하에 공급되는 것을 차단하는 전자식 저전압 보호회로를 제공함에 있다.
본 고안의 또 다른 목적은 백업용 바테리 전압이 소정의 정상상태의 전압으로 충전되기 전에는 동작을 하지않는 저전압 보호회로를 제공합에 있다.
상기와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 백업용 바테리의 과방전을 방지하는 저전압 보호회로에 있어서, 상기 바테리와 부하사이에 직렬로 접속된 스위칭 수단과, 상기 스위칭 수단과 병렬 접속하여 상기 바테리의 충전을 도모하는 충전수단과, 상기 바테리의 입력단자에 병렬로 접속하여 서로 달리하는 상기 바테리의 동작개시 전압과 종지전압을 결정함과 상기 스위치수단의 온·오프를 제어하는 제1제어수단과, 상기 제어수단에 종지전압을 결정하는 전압을 공급하여, 상기 동작개시 전압과 종지전압 사이에 히스테리시스 전압발생을 도모하는 제2제어수단을 구비함을 특징으로 한다.
이하 본 고안을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제2도는 본 고안에 따른 백업용 바테리의 저전압 보호회로로써, 도면중ZD2및ZD3는 제너다이오우드이며, R4-R10은 저항, D2및 D3는 다이오우드, Q2-Q5는 트랜지스터, C1은 캐패시터이다.
단자(10)와, (11)에는 백업용 바테리가 도면에 도시한 극성으로 접속이되며, 단자(12)와 (13)에는 부하 및 전원회로가 접속된다.
상기 단자(10)와, (11)사이에는 제너다이오우드 ZD2, 저항R4및 가변저항R5를 직렬로 접속하며, 상기 가변저항R5에는 캐패시터 C1을 병렬로 접속한다.
또한 상기 단자(10)과 (12)에는 트랜지스터Q2및 Q3을 다링톤 접속하여 에미터측을 단자(10)에 콜렉터 측을 단자(12)에 접속하고 상기 트랜지스터Q2및 Q3의 에미터와 베이스간에는 저항 R6및 R7을 각각 접속하며, 상기 트랜지스터 Q3의 베이스는 저항R5을 통해 트랜지스터Q4의 콜렉터측에 접속한다.
또한 상기 트랜지스터Q4의 베이스에는 저항 R4와 저항R5사이의 노드점과 접속하며, 에미터에는 제너다이오우드 ZD3및 다이오우드D3를 직력로 접속하여 단자(11) 및 (13)의 공통선에 접속하고 단자(12) 와 (13)양단에 저항R9및 R10을 직렬로 접속하여 상기 저항R9및 R10사이의 노드점을 트랜지스터 Q5의 베이스에 접속하고, 상기 트랜지스터Q5의 에미터 및 콜렉터는 단자(11)과 (13)이 공통선 및 제너다이오우드ZD3와 다이오우드D3사이의 노드점과 접속을 한다.
또한 바테리 충전용 일방향 다이오우드 D2는 단자(10)와 (12) 사이에 상기 트랜지스터Q2와 병렬로 접속을 한다.
단자(12) 와(13)양단에 접속되는 도시하지 않은 정전압 회로인 전원이 작동중에 있을 때에는 충전수단이 되는 다이오우드D2를 통해 단자(10)과 (11)사이에 접속된 백업용 바테리를 충전하게 됨과 동시에 단자(12)와 (13)사이에 접속된 부하에도 일정 직류 전압을 공급하게 된다.
그러나 상기 도시하지 않은 전원이 오프상태 즉 전원이 공급되지 않을 시에는 단자(10)과(11)사이에 접속된 백업용 바테리가 동작을 하게 된다.
지금 바테리가 충분히 충전되어 정상전압으로 충전되어 있다 가정하면 상기 충전된 바테리 전압은 제2도의 단자(10)과(11)사이의 양단에 인가되고, 상기 양단에 직렬 접속된 제너다이오우드ZD2와 저항 R4및 R5의해 노드점 A의 전압이 트랜지스터Q4의 베이스로 입력되어 상기 트랜지스터 Q4는 온상태가 된다.
따라서, 상기 바테리에 의한 전압에 의해 저항R6-저항R7-R8-트랜지스터Q4의 콜렉터 및 에미터-제너다이오우드 ZD3-다이오우드D3의 전류통로가 형성되므로써 상기 저항R6및 R7의 전압강하에 의한 트랜지스터 Q2및 Q3의 에미터-베이스간의 바이어스 전압에 의해 스위칭 수단을 구성하는 상기 트랜지스터Q2및 Q3가 "온"상태가 되므로 단자(10)과 (11)양단에 접속된 바테리의 전압이 단자(12)와 (13)사이의 양단에 접속되는 부하에 인가된다.
일단 바테리 전압이 부하에 공급되면 저항R9와 R10에 의해 분압된 상기 저항R10의 전압이 트랜지스터Q5의 베이스에 인가되므로써 상기 트랜지스터 Q5는 도통이 되고, B점의 전압은 상기 트랜지스터Q5가 포화되었을 때의 전압(실리콘 트랜지스터의경우 약0.2볼트)으로 된다.
따라서, 상기 트랜지스터Q5가 오프상태의 B점 전압인 다이오우드D3의 정방향 컷인(Cut in) 전압(실리콘 다이오우드의 경우 약0.7볼트)에서 상기 트랜지스터Q5가 포화되었을 시의 콜렉터-에미터간의 전압으로 변하면서 트랜지스터Q4가 도통되기 위한A점의 전압은 상기 트랜지스터Q5가 오프상태 일때의 전압보다 약0.5볼트(상기 다이오우드D3의 컷인전압0.7볼트와 트랜지스터Q5의 포화전압 0.2볼트의 차)내려가게 되며, 이 전압에 의한 저항R5에 흐르는 전류로 인한 저항R4와 R5의 전압 강하만큼 트랜지스터 Q2및 Q3및 저항R6및 R7로 구성되는 스위칭 수단을 온·오프시키는 전압차 즉, 최초로 바테리의 전압이 부하에 공급되는 바테리전압(동작개시 전압)과 바테리의 종지전압차를 달리하게 된다.
따라서, 종지전압이 바테리의 전압이 부하에 공급되는 종작전압보다 낮게 되는 히스테리시스 현상을 나타내게 되는데 이는 저항R9와 R10, 트랜지스터Q5로 구성되는 제2제어수단에 의한 상기 트랜지스터Q5의 포화시 콜렉터에 에미터간 전압이 다이오우드 D3의 컷인 전압보다 낮게되기 때문이다.
제3도는 제2도의 단자(10)과 (11)에 입력하는 바테리 전압과 시간과의 관계를 보인 도면으로서 도면중VON은 동작 개시전압이고, VOFF는 종지전압을 보인 도면으로써 상기 VON과 VOFF에 히스테리시스 관계를 갖음을 알 수 있다.
지금 제2도의 단자(10)과(11)사이에 공급되는 백업용 바테리 전압을VB4라하고, 제너다이오우드ZD2및 ZD3의 제너전압을 각각VZD2, VZD3라 하고, 트랜지스터Q4가 온되기 위한 베이스 에미터간 전압을VBE, 다이오우드D3의 컷인 전압을 VD3라 하면,트랜지스터Q5가 오프상태일때 트랜지스터Q4가 온상태가 되기 위한 트랜지스터Q4의 베이스전압 즉 A점의 전압VA하기식과 같이된다.
VA=VBE+VZD3+VD3………(1)
또한 제너다이오우드ZD2와 저항 R4및 R5로 바테리 전압 VBA에 의한 A점의 전압은 하기식과 같이 된다.
...................(2)
따라서, 트랜지스터 Q4온시 베이스 전류는 극히 작은 값으로 무시하면 저항R5에 흐르는 전류 I는 식(1)에 의해 하기식과 같이 된다.
...................(3)
그러므로 전술한 바와 같이 트랜지스터Q4가 도통를 하여 스위칭 수단을 구성하는 트랜지스터 Q2및 Q3가 도통을 하기 위한 바테리의 동작 개시 전압VON은 하기의 식과 같이 쓸 수 있다.
......(4)
따라서, 상기 (4)식에서 알 수 있는 바와 같이 가변저항R5을 조정하면 상기 동작개시전압VON을 적당한 값으로 조정할 수 있음을 알 수 있게 된다.
그러므로 제너다이오우드ZD2와 저항R4,R5,R8와 트랜지스터Q4와 제너다이오우드ZD3와 다이오우드D3로 구성되는 제1제어수단에 의해 상기 동작개시전압VON을설정할 수 있게되며 바테리의 충전은 상기 동작개시전압VON이상으로 충분히 정상상태로 충전이 되어야 제2도의 저전압보호회로가 동작을 하게 할 수 있다.
한편, 바테리의 종지전압VOFF는 하기와 같이 결정된다.
이때에는 스위칭수단을 구성하는 트랜지스터Q2와 Q3가 이미 온상태이므로 전술한 바와 같이 트랜지스터Q5는 저항R10의 전압강하에 의한 바이어스 전압으로 포화상태에 있게 된다.
지금 트랜지스터Q5가 포화상태에 있을 때 콜렉터-에미터간의 전압을 VCE라하면,VCE〈 VD3이므로 트랜지스터Q4를 온시키기 위한 상기 트랜지스터Q4의 베이스전압 즉 A점전압 V는 하기의 식과 같이 된다.
이때 저항R5에 흐르는 전류I1는 상기(5)식에 의해 하기의 식과 같이 된다.
따라서, 제3도의 바테리 종지전압VOFF기의 식과 같이 된다.
......(7)
그러므로 (4)식과 (7)식에 의한 히스테리시스전압VON-VOFF는 하기의 식과 같이 쓸 수 있다.
.................(8)
그런데, 실리콘 다이오우드의 정방향 컷인전압VD3-0.7볼트이고, 트랜지스터Q5가 포화시 콜렉터-에미터간 전압VCE-0.2볼트 이므로 상기 (8)식은 하기와 같이 쓸수 있게 된다.
..................(9)
따라서, 저항R9와R10및 트랜지스터Q5로 구성되는 제2제어수단에 의한 상기 트랜지스터Q5의 포화를 이용하여 상기식(9)에서 알 수 있는 바와 같이 가변저항R5를 조정함으로써 히스테리시스전압VON-VOFF을 적절히 조정할 수 있고 동시에 종지전압VOFF의 값도 사용바테리의 규정된 종지전압에 설정할 수 있게 된다.
그러므로 바테리 전압이 상기 종지전압VOFF이하로 떨어지면 트랜지스터Q4는 오프상태가 되고 트랜지스터Q2및 Q3가 오프되므로 바테리 전압이 부하에 공급되지 않게 된다.
전술한 바와같이 본 고안은 전자식 방법에 바테리의 동작개시전압과 종지전압을 임의로 조정할 수 있어 바테리의 정상동작전압의 설정 또한 간단히 설정할 수 있어 사용의 편리함을 도모할 수 있는 이점을 갖게 된다.

Claims (1)

  1. 백업용 바테리의 과방전을 방지하는 저전압 보호회로에 있어서, 상기 바테리와 부하 사이에 직렬로 접속되어 바테리 전압을 부하에 공급되기 위한 스위칭 수단과, 상기 스위칭 수단과 병렬로 접속하여 상기 바테리의 충전을 도모하는 충전수단과, 상기 바테리의 입력단자에 병렬로 접속하여 서로 달리하는 상기 바테리의 동작개시 전압과 종지전압을 경정함과 동시에 상기 스위칭 수단의 온·오프를 제어하는 제1수단과, 상기 제어수단에 종지전압을 결정하는 전압을 공급하여 상기 동작개시전압과 종지전압 사이의 히스테리시스전압 발생을 도모하는 제2제어수단을 구비함을 특징으로 하는 회로.
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