KR900003463Y1 - 배터리 백업회로 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

배터리 백업회로
제1도는 본 고안에 따른 회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 정전압회로 20 : 방전감지부
30 : 저전압표시부 40 : 충전감지부
J-FF1 : 플립플롭 RY1: 릴레이
BAT1: 백업 배터리
본 고안은 배터리 백업회로에 관한 것으로, 특히 백업 배터리의 방전상태를 검출하여 일정한 전압 이하로 방전하면 자동적으로 배터리의 전압을 충전하도록 하는 회로에 관한 것이다.
종래에 충전회로는 첫째로 사용자가 충전 배터리에 전하를 충전하기전에 미리 배터리의 최대 충전시간을 숙지하고 그시간에 맞게 충전을 지속해줌으로서 충전된 량을 조절해주는 방식이 있다.
둘째로는 온도 차단 시스템이 사용되어 왔는데 이는 배터리가 전하를 충전하면 배터리의 온도가 상승되며, 상기의 충전에 의해 상승되는 온도가 예정된 온도에 도달하면 배터리의 충전을 차단하는 방식이 있었다.
세째로 배터리의 전압이 피크치(최대 전압)에 도달한 후에 배터리의 전압강하를 검출하여 과충전을 차단하는 ―ΔV시스템 방식이 사용되어왔다. 그러나 상기 첫번째의 경우는 자동 충전 차단 즉, 배터리에 충전이 거의 완료되었을 때 이를 검출하여 충전을 자동으로 차단하는 기능이 없는 일반적인 충전회로로서, 사용자가 배터리의 기충전 용량을 알 수 있는 방법이 없어 충전용량이 충분한데도 불구하고 충전을 실시함으로 과충전을 하기 일쑤였다. 또 배터리의 용량을 인지하였다 하더라도 충전하고자 하는 용량을 기준으로 하여 충전되는 시간을 숙지하고 상기 충전시간으로 충전해야만 배터리를 최적의 상태로 사용할 수 있기 때문에 사용상에 불편함이 많았고, 충전시간을 초과하였을 경우에는 과충전으로 인하여 배터리의 수명 단축을 초래하는 문제가 있었다.
두번째와 같은 충전방식의 경우는 충전에 의한 배터리의 온도상승을 정화하게 검출하기 위해서 충전 배터리내에 온도 감지센서 회로를 설치함으로 복잡하였고, 온도 상승에 의하여 충전상태를 인지함으로 정확한 충전을 기대하기가 어려웠다.
세째로 ―ΔV시스템은 배터리에 충전이 완료된 후 배터리의 전압강하를 검출하여 충전을 차단함으로서 하기와 같은 문제가 있었다.
배터리 제조 메이커에 따라 배터리의 전압강하 정도가 차이가 있어서 배터리를 잘못 사용하면 과충전의 가능성도 배제할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서 본 고안의 목적은 충전가능 배터리(Rechargeable Battery)를 사용하는 시스템의 배터리 백업 회로에 있어서, 배터리의 충전전압이 일정 보유레벨 이하로 전압이 떨어지면 배터리의 방전상태를 표시함과 동시에 자동적으로 충전하여 완전 방전상태가 되지 않게 하는 회로를 제공함에 있다.
본 고안의 다른 목적은 배터리의 과충전 여부를 감지하여 전압이 완전히 충전상태가 되면 릴레이를 단속하여 충전 공급전원을 차단시켜 주는 회로를 제공함에 있다.
이하 본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1도는 본 고안에 따른 회로도로서, 입력되는 교류 전압을 정류하고 평활하여 일정 직류전압(Vcc)을 출력하는 정전압회로(10)와, 충전가능 배터리 (Rechargeable Battery : 이하 배터리라 함) (BATI)과, 상기 배터리(BATI)의 출력단자(+단자)를 스위칭 제어 신호에 의해 제1단자(a) 혹은 제2단자(b)로 스위칭하는 릴레이(RY1)와, 소정레벨의 제1기준전압(V3)을 발생하고, 상기 제1기준전압(V3)과 상기 제2단자(b)의 출력 검출전압(V1)를 비교하여 상기 검출전압(V1)이 일정한 레벨일 때 상기 배터리(BATI)의 방전 상태논리를 출력하는 방전 감지부(20)와, 상기 릴레이(RY1)의 제2단자(b)에 접속되어 있으며, 상기 방전감지부(20)에서 출력되는 방전 상태 논리에 의해 스위칭되어 상기 배터리 (BATI)의 저전압 상태를 표시하는 표시부(30)와, 상기 정전압회로(10)으로부터 일정 직류전압(Vcc) 출력시 상기 방전감지부(20)에서 출력되는 방전 상태 논리에 의해 상기 릴레이(RT1)의 스위칭 제어 신호를 출력하고, 리세트 혹은 상기 정전압회로(10)의 직류 전압 출력차단에 의해 상기 릴레이(RY1)의 스위칭 제어 신호를 차단하는 스위칭 제어회로(50)와, 상기 정전압회로(10)의 일정 직류 전압(Vcc)을 분압하여 제2기준전압(V2)을 발생하고, 상기 발생된 제2기준전압(V2)과 상기 릴레이(RY1)의 제1단자(a) 전압을 비교하여 배터리 (BATI)의 과전압을 검출하여 상기 스위칭 제어회로(50)를 리세트하는 과충전 감지부(40)로 구성된다.
상기한 제1도의 구성중 정전압 회로(10)은 정류용 브리지 다이오드(BD1)와 평활 캐패시터(C,Co,Cf) 및 바이어스 저항(Ro)과 콤먼 베이스 정류용 트랜지스터 (Q1)와 정전압하기 위한 제너다이오드(ZDo)로 구성된 공지의 회로이다.
그리고 방전감지부(20)은 상기 릴레이(RY1)의 제2단자(b)와 정전압회로(10)의 출력단자 사이에 역 전류방지용 다이오드(D1)가 접속되며, 상기 다이오드(D1)의 캐소드(Cathode)와 접지(GND)사이에 저항(R3)와 제너다이오드(ZD1)가 접속 구성된 제1기준전압 발생회로와, 상기 다이오드(D1)의 애노드(Anode)와 접지사이에 저항(Rl, R2)가 직렬 접속되어 배터리(BAT1)의 출력을 검출하는 배터리 전압 검출부와, 상기 제1기준전압 발생회로의 배터리 전압 검출부의 출력을 비교하여 방전상태 논리를 출력하는 비교기(OP1)및 상기 비교기(OP1)의 출력중에 포함된 노이즈를 제거하기 위한 캐패시터(C1)로 구성된다.
표시부(30)은 상기 릴레이(RY1)의 제2단자(b)와 접지 사이에 저항(R8)과 트랜지스터(Q2)의 콜렉터-에미터 및 발광다이오드(LED1)가 접속되고, 상기 트랜지스터(Q2)의 베이스에는 저항(R9)를 통해 상기 비교기(OP1)의 출력에 접속된다.
스위칭 제어회로(50)은 상기 다이오드(D1)의 캐소드단자 단자(J)및 전원단자가 접속되고 상기 비교기 (OP1)의 출력단자가 클럭단자(CK)에 접속되어 상기 비교기(OP1)의 출력에 의해 상기 단자(J)의 입력신호를 래치출력하는 플립플롭(J-FF)과, 상기 플립플롭(J-FF)의 출력단자(Q)와 상기 릴레이(RY1)의 코일의 일단에 접촉되어 상기 출력단기(Q)의 출력은 반전하여 상기 릴레이(RY1)를 구동하는 버퍼(B1)로 구성된다.
충전감지부(40)은 저항(R5)와 제너다이오드(ZD)가 상기 정전압회로(10)의 출력단자와 접지 사이에 접속되어 제2기준전압(V2)을 발생하는 제2기준압 발생회로와, 상기 정전압회로(10)와 상기 릴레이(RY1)의 제1단자(a) 사이에 전류 제한 저항(R4)이 접속되고, 상기 제2기준전압(V2)과 상기 릴레이단자(b)의 전압을 비교하여 충전 완료시점을 검출하여 상기 스위칭 제어회로(50)를 리세트하는 비교기(OP2)와, 상기 비교기(OP2)의 출력단자에 접속된 전압 레벨설정용 출력저항(R6-R7)및 노이즈 제거용 캐패시터(C2)로 구성된다.
이하 본 고안에 따른 제1도의 동작예를 상세히 설명함에 있어서 플립플롭(J-FF)의 단자(Q)의 출력이 초기 "로우"상태로 출력한다고 가정하에 설명한다.
지금 교류전압(AC)이 브리지 다이오드(BD1)에 입력되면, 이는 주지된 바와 같이 전파 정류된 후 캐패시터(C)에 의해 평활된다.
상기 평활될 직류 전압은 트랜지스터(Q1)의 콜렉터단에 입력되는 동시에 저항(RO)과 제너다이오드(ZDo)에 의해 일정 레벨의 전압으로 되어 상기 트랜지스터(Q1) 베이스로 입력된다. 이때 상기 트랜지스터(Q1)는 액티브 상태가 되어짐으로서 상기 평활된 직류전압이 에미터로 출력되어진다.
상기 트랜지스터(Q1)의 에미터로부터 출력되는 직류전압에 포함된 노이즈 성분은 캐패시터(Co)에 의해 제거되어진 후 저항(R4)을 통하여 릴레이(RY1) 스위치의 제1단자(a)로 입력된다. 한편 상기 캐패시터(Co)를 통하여 전압은 전류 드라이브용 버퍼(B1)의 공급전원단과 릴레이(RY1)의 코일의 일단에 입력됨과 동시에 저항(R5) 및 출력단자(55)로 출력된다.
따라서 버퍼(B1)은 플립플롭(J-FF)의 출력 "로우"을 반전함으로 릴레이(RY1)의 코일에는 전류가 흐르지 않게되며, 릴레이(RY1)내스위치는 제2단자(b)로 스위칭된다.
이때 비교기(OP1)의 비반전단(+)에는 저항(R3)와 제너다이오드(ZD1)에 의한 제1기준전압(V3)이 입력되고, 반전단자(-)에는 배터리(BAT)의 전압을 하기와 같이 저항분합하는 전압(V1)이 입력된다.
상기 식(1)과 같이된 전압(V1)은 배터리(BAT1)의 출력전압(VB)을 일정비로 분압하는 것이므로 상기 배터리(BAT1)의 출력전압(VB)에 따라 증감된다. 그러므로 배터리(BAT)의 충전량이 적어 상기 분압 전압(V1)이 저항(R3)와 제너다이오드(ZD1)의 제1기준전압(V3)보다 전압 레벨이 적다면, 비교기(OP1)는 논리 "하이" 즉 방전상태 논리를 플립플릅(J-FF)의 클럭단자(CK)로 입력시킨다.
상기 비교기 (OP1)으로부터 논리 "하이"로 천이되는 클럭을 입력한 플립플롭 (J-FF)은 단자(J)로 입력되는 논리 "하이"래치하여 출력단자(Q)로 출력한다.
상기 출력단자(Q)로부터 출력되는 논리 "하이"신호는 버퍼(B1)에 의하여 논리 "로우"로 반전되어 릴레이(RY)의 코일에 제공된다.
이때 상기 릴레이 (RY1)는 상기 정전압회로(10)에서 출력되는 전압(Vcc)과 버퍼(B1)으로부터 출력되는 논리 "로우"에 의해 코일에 전류가 흘러 구동된다. 따라서 버퍼(B1)의 논리 "로우"출력에 의해 릴레이(RY1)내의 스위치는 제2단자(b)에서 제1단자(a)로 스위칭되어 정전압회로(10)의 출력이 저항(R4)와 릴레이 (RY1)의 제1단자(a)를 통해 배터리 (BAT1)에 인가되어 충전이 되어진다.
상기 충전되는 전압의 지속조건은 비교기(OP2)에 의해 결정되며 이는 하기와 같다.
정전압회로(10)에서 전술한 바와 같이 소정 레벨의 직류전압(Vcc)이 출력되면, 비교기(OP2)의 반전 단자(-)에는 저항(R5)와 제너다이오드(ZD)에 의한 분압 전압인 제2기준전압(V2)이 입력된다. 이때 제2기준 전압(V2)은 거의 상기 제너다이오드(ZD)의 제너 전압에 의해 클리핑된 것으로 거의 일정하며 이는 배터리 (BAT)의 최대 충전전압 레벨으로 설정된 것이다.
상기와 같이 비교기(OP2)의 반전단자(-)에 일정한 레벨인 제2기준전압(V2)이 입력되는 상태에 비반전 단자(+)에는 릴레이(RY1)의 제2단자(b)를 통한 배터리(BAT1)의 충전전압(VB)이 입력된다.
이때 상기 비교기(OP2)는 반전단자(-)와 제2 기준전압(V2)과 비반전단자(+)에 입력되는 전압(VB)과의 관계가 "V2>VB"이라면, 즉 배터리 (BAT1)의 충전전압이 충전 완료 전압이 아니라면 상기 비교기(OP2)는 논리 "로우"를 출력한다.
상기 배터리(BAT1)에 저항(R4)을 통하는 전류가 계속적으로 입력되어 충전이 실행되면, 상기 배터리(BAT1)의 충전전압은 상승되며 이로 인해 비교기(OP2)의 비반전단자(+)의 전압레벨도 증가된다.
상기와 같은 동작에 의해 배터리(BAT1)의 충전이 완료되어 충전전압(VB)가 상기 저항(R2)와 제너다이오드(ZD)에 의해 설정된 제2기준전압(V2)보다 크게되어 V2<VB로 되면 즉, 배터리 (BAT1)의 충전이 완료되면 비교기(OP2)는 논리 "하이"를 출력한다.
상기 비교기(OP2)로 부터 출력된 논리 "하이"는 저항(R6, R7)에 의해 적당한 크기 (level)로 분압되며, 상기 분압된 전압은 캐패시터(C2)를 통해 플립플롭(J-FF)의 리세트단자(RAT)에 인가된다. 이때 상기 플립플롭(J-FF)은 상기 비교기(OP2)가 논리 "하이"를 출력시에 리세트(초기화)되어 출력단자(Q)로 논리 "로우"신호를 출력한다. 상기 플립플롬(J-FF)의 출력단자(Q)에 접속된 버퍼(B1)는 상기 출력단자(Q)로 부터 출력되는 "로우"신호를 "하이"로 반전하여 릴레이(RY1)의 일측 단자에 인가한다.
따라서 릴레이(RY1)의 코일에는 전류가 흐르지 않게 되며 이로 인해 릴레이 (RY1)내 스위치는 제1단자(a)에서 제2단자(b)로 스위칭(복군구되어 충전을 단속(중지)하게 된다.
상기와 같이 릴레이(RY1)가 제2단자(b)로 스위칭된 상태에서는 정전압회로(10)로 부터 출력되는 직류전압(Vcc)이 출력단자(55)를 통해 출력된다. 이때 역전류 방지용 다이오드(D1)에 의해 배터리(BAT1)에는 충전 전류가 공급되지 않는다. 한편 저항(Rl, R2)는 배터리 (BAT1)의 전압(VB)를 전술한 식 (1)과 같이 분압하여 전압(V1)을 출력하는데 배터리(BAT1)의 충전전압의 레벨이 크다면 상기 전압(V1)이 저항(R3)와 제너다이오드(ZD1)에 의해 설정된 제1기준전압(V3)보다 크다.
따라서 비교기(OP1)은 논리 "로우"을 플립플롭 (J-FF)의 클럭단자로 출력한다. 상기의 상태에서 정전등으로 인하여 정전압회로(10)의 출력이 없게되면, 다이오드(D1)의 캐소드의 전압이 급강함으로 다이오드(D1)의 애노드에 제공되는 배터리(BAT1)의 전압이 출력단자(55)로 출력된다.
따라서 정전등으로 인해 정전압회로(10)의 출력이 없더라도 배터리(BAT1)의 전압이 출력단자(55)로 출력 (방전)됨으로 상기 출력단자(55)에 접속된 시스템에서는 항상 전원이 공급되어 시스템의 데이터를 백업할 수 있다.
상기의 백업동작에 의해 배터리(BAT1)의 방전동작이 지속되어 충전전압(VB)이 일정 레벨 이하로 떨어지면 저항(R1, R2)에 의한 분압전압(V1)로 떨어지게 된다. 이때 상기 전압(V1)이 저항(R3)와 제너다이오드(ZD1)에 의해 설정된 제1기준전압(V3)의 레벨보다 적어 V1<V3의 관계로 되면, 비교기(OP1)은 "하이"의 방전상태 논리를 플립플롭(J-FF)의 클럭단자(CK)와 저항(R9)를 통해 트랜지스터(Q2)의 베이스로 출력한다.
플립플롭(J-FF)는 단자(J)로 입력되는 신호("하이")를 상기 비교기(OP1)에서 출력하는 논리 "하이"에 의해 클럭킹함으로서 출력단자(Q)로 논리 "하이"를 출력한다. 이때 상기 출력단자(Q)에 접속된 버퍼(B1)의 전원이 차단된 상태임으로 릴레이(RY1)는 구동되지 않고 그대로 제2단자(b)에 접속된 상태를 유지한다.
또 한편으로, 상기 비교기(OP1)에서 출력되는 논리 "하이"는 저항(R9)을 통하여 트랜지스터(Q2)의 베이스로 입력되어진다. 이때 상기 트랜지스터(Q2)의 베이스-에미터간의 전압이 순방향으로 되어 턴온(Turn on)된다. 따라서 릴레이(RY1)의 제2단자(b)로부터 출력되어 저항(R8)을 통해 트랜지스터(Q2)의 콜렉터에 입력되는 배터리(BAT1)의 전압이 발광다이오드(LED)를 구동하여 "로우"배터리 상태에 표시하여 배터리(BAT1)의 충전 보유용량이 적다는 것을 나타낸다
상기와 같이 발광다이오드(LED)가 점등되어진 상태에서 교류전원이 복구되어 정전압회로(10)에 교류전원(AC)이 인가되면, 상기 정전압회로(10)의 부터는 일정직류 전압(Vcc)이 출력된다. 상기 정전압회로(10)로 출력 전압은 릴레이 (RY1) 코일의 일단과 버퍼(B1)에 입력된다. 이때 상기 버퍼 (B1)는 상기 정전압회로(10)의 출력에 의해 동작되어 상기 플립플롭(J-FF)의 출력단자(Q)에서 출력되는 "하이"신호를 반전하여 릴레이(RY1)코일의 타단에 입력시킨다. 따라서 릴레이(RY1) 코일에는 전류가 스위칭되어 전술한 바와 같이 충전이 개시되다. 상기의 동작에 의해 배터리(BAT1)의 전압이 적정 레벨(저항 R5 및 제너다이오드 ZD에 의한 전압(V2)까지 충전 완료되면 충전은 전술한 바와 같이 차단된다.
따라서 본 고안은 저항(R3)와 제너다이오드(ZD1)에 의해 배터리(BAT1)의 저전압(V3)을 설정하고 저항(R5)제너다이오드(ZD)로 배터리(BAT1)의 충전 최고 전압(V2)을 설정하여 배터리 (BAT1)의 전압을 V3 보다는 크고, V2 보다는 적게하여 항상 적정상태로 유지시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 고안은 백업배터리의 과충전 및 과방전을 미리 설정된 기준전압에 의해 제거하고 배터리의 전압을 항상 일정하게 유지하여 예비 전원으로서 공급함으로써 전원 불안정에 의한 시스템의 불안전을 제거할 수 있으며, 과충전 및 과방전을 미연에 제거함으로 백업배터리의 수명을 연장시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (1)

  1. 입력되는 교류전압을 정류하고 평활하여 일정 직류전압을 출력하는 정전압회로(10)와, 충전가능 배터리(BAT1)를 구비한 배터리 백업회로에 있어서, 상기 배터리(BAT1)의 출력 전압을 스위칭 제어 신호에 의해 제1단자(a) 혹은 제2단자(b)를 스위칭하는 릴레이(RY1)와, 소정레벨의 기준전압(V3)을 발생하고, 상기 기준전압(V3)과 상기 제2단자(b)의 출력 검출전압(V1)를 비교하여 상기 검출전압(V1)이 일정하한 레벨일 때 상기 배터리(BAT1)의 방전 상태논리를 출력하는 방전감지부(20)와, 상기 릴레이(RY1)의 제2단자(b)에 접속되어 있으며. 상기 방전감지부(20)에서 출력되는 방전 상태 논리에 의해 스위칭 되어 상기 배터리(BAT1)의 저전압 상태를 표시하는 표시부(30)와, 상기 정전압회로(10)으로부터 일정 직류전압(Vcc)이 출력시 상기방전 감지부(20)에서 출력되는 방전 상태 논리에 의해 상기 릴레이(RY1)의 스위칭 제어 신호를 출력하고, 리세트 혹은 상기 정전압회로(10)의 직류 전압 출력 차단에 의해 상기 릴레이(RY1)의 스위칭 제어신호를 차단하는 스위칭 제어회로(50)와, 상기 정전압회로(10)의 일정 직류 전압(Vcc)을 분압하여 제2기준전압(V2)을 발생하고. 상기 발생된 제2기준전압(V2)과 상기 릴레이(RY1)의 제1단자(a) 전압을 비교하여 배터리 (BAT1)의 과전압을 검출하여 상기 스위칭 제어회로(50)와 리세트하는 과충전 감지부(40)로 구성됨을 특징으로 하는 배터리 백업회로.
KR2019870011040U 1987-07-06 1987-07-06 배터리 백업회로 KR900003463Y1 (ko)

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KR890003686U KR890003686U (ko) 1989-04-13
KR900003463Y1 true KR900003463Y1 (ko) 1990-04-23

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