KR940003225B1 - 축전지의 과충전 방지회로 - Google Patents

축전지의 과충전 방지회로 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

축전지의 과충전 방지회로
제1도는 종래의 회로도.
제2도는 본 발명에 따른 회로도.
제3도는 제2도의 밧데리전압 감지회로(40)의 히스테리시스 특성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 충전정전압 전원회로 20 : 기준정전압 전원회로
30 : 밧데리충전회로 40 : 밧데리 전압 감지회로
본 발명은 충전용 밧데리에 있어서 충전지의 과충전을 방지하는 회로에 관한 것으로, 특히 밧데리의 충전 상태를 감지하여 만충전지 충전상태를 중지시킴과 동시에 만충전결과를 표시하는 축전지의 과충전 방지 회로에 관한 것이다.
일반적으로 재충전용 밧데리는 사용으로 인한 방전에 의해 밧데리 전압이 모두 소모되면 충전기에 의해 다시 재 충전하여 사용할 수 있도록 되어 있다. 그러나 상기 밧데리가 만충전되어 과충전 상태로 되면 밧데리가 열화될 뿐더러 수명이 짧아지고, 밧데리의 특성이 열악하게 된다. 따라서 이러한 문제들을 해결하기 위해 축전지의 과충전을 방지하기 위한 기술들이 나오고 있다.
제1도는 종래의 회로도로서, 축전지의 과충전 방지를 위한 동작관계를 살펴보면, 브리지다이오드(BD1)와 다이오드(D1,D2)로 구성되어 밧데리 충전전압을 발생하는 충전 정전압 회로(1)와, 레귤레이터(RG1,RG2)와 캐패시터(C1,C2)로 구성되어 기준 정전압을 발생하는 기준 정전압 전원회로(2)와, 저항(R10-R21)과 트랜지스터(Q6,Q7)와 연산증폭기(OP1) 그리고 발광다이오드(LED1)로 구성되어 만충전 상태를 표시하는 LED구동부(3)와, 저항(R1-R3)과 트랜지스터(Q1-Q3,Q10) 그리고 캐패시터(C3)로 구성되어 밧데리를 충전시키는 충전회로(4)와, 저항(R22-R23)과, 트랜지스터(Q8) 그리고 낸드게이트(NA1)로 구성되어 밧데리의 전압을 감지하여 LED구동부(3)를 구동시키는 밧데리 전압 감지부(6)와, 저항(R4-R9)과 트랜지스터(Q4-Q5)로 밧데리의 충전 상태를 감지하여 충전회로(4)로 구동시키는 밧데리 충전전압 감지부(5)로 구성된다.
상기 구성회로는 미국 "SCHALAGE"사 "KEEPSAFER"의 제품으로서 이를 간단히 설명하면, 충전 정전압회로(1)은 AC를 입력하여 다이오드(D1)의 캐소드에서 충전 정전압을 발생한다. 이때 트랜지스터(Q5)가 먼저 저항(R4,R5)를 통한 밧데리전압(Vp)에 따라 트랜지스터(Q5)를 구동하여 트랜지스터(Q5)의 에미터의 전위로 보아 7.3V보다 높으면 트랜지스터(Q4)는 오프되고, 7.3보다 낮으면 트랜지스터(Q4)는 온이되어 트랜지스터(Q1,Q2)를 턴온시켜 다이오드(D1)를 통한 전원이 밧데리 전압(Vp)으로 충전된다.
한편, 밧데리전압(Vp)이 연산증폭기(OP1)의 반전단자(-)에 입력되어 저항(R10,R12)을 기준으로 가변저항(R11)의 조정에 의해 결정되는 기준 전압이 연산증폭기(OP1)의 비반전단자(+)에 입력되어 비교되는데, 이때 상기 기준 전압이 높으면 연산증폭기(OP1)의 출력은 "하이"가 되며, 트랜지스터(Q6,Q7)는 온이된다. 상기 "하이"가 낸드게이트(NA1)에 입력되어 낸드게이트(NA1)의 출력은 "로우"가 되므로 트랜지스터(Q8)는 오프가 되나 캐패시터(C61), 저항(R22,R23)으로부터 시정수로 결정되는 발진회로에 의해 발광다이오드(LED)가 플리크 즉, 깜박거려 밧데리의 충전상태를 알린다.
그러나 밧데리전압(Vp)이 기준 레프런스 전압보다 높을 경우는 연산증폭기(OP1)의 출력은 "로우"가 되어 트랜지스터(Q6,Q7)는 오프된다.
상기 "로우"가 낸드게이트(NA1)에 입려되면 낸드게이트(NA1)는 "하이"로 출력되어 트랜지스터(Q8)은 턴온되어 발광다이오드(LED1)는 점등된다.
또한 밧데리를 사용하지 않고 전원을 직접 사용하는 통전시에는 레귤레이터(RG1,RG2)를 통해 구동전원(Vcc)을 얻어 각부 전원으로 공급된다. 즉, 발광다이오드(LED1)의 구동전류로 저항(R20,R21)를 통한 것이 된다. 통전시에는 브리지 다이오드(BD1)의 출력이 직접 공급되어 밧데리 전원으로 연결되는 전압안정화 회로(2)의 로드를 줄인다.
따라서 종래의 기술은 밧데리 전압감지부(6)와 밧데리 충전 전압감지부(54)가 동일한 구성을 갖는 것임에도 불구하고, 충전회로(4)를 구동시키기 위하여 밧데리 충전전압 감지부(5)를 구성하였으며, 또한 LED구동부(3)를 동작시키기 위하여 밧데리 전압감지부(5)를 구성함으로 인해 LED구동부(3)를 별도로 구성시켜야만 만충전상태가 표시되는 불편함이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 밧데리가 만충전되었을때의 충전상태를 중지시킴과 동시에 플리커로 상태를 표시하는 회로를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 밧데리 충전상태를 알리기 위한 LED플리커를 위해 별도의 회로를 사용하지 않고 충전 중지 및 밧데리의 특성을 이용한 회로를 제공함에 있다.
이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명에 따른 회로도로서, 전원 입력을 받아 밧데리 충전전압을 발생하는 충전정압전원회로(10)와, 상기 충전정전압전원회로(10)의 출력단(Vo)으로부터 트랜지스터(Q1)의 에미터와 다이오드(D1)의 캐소드를 연결하고, 상기 트랜지스터(Q1)를 콜렉터와 다이오드(D1)의 에노드 사이에 저항(R1)을 연결하며, 상기 다이오드(D1)의 에노드에 밧데리(BT)를 연결하며, 상기 트랜지스터(Q1)의 베이스에 트랜지스터(Q2)의 에미터를 연결하고, 상기 트랜지스터(Q1,Q2)의 콜럭터간 제너다이오드(LED1)를 연결하며, 상기 트랜지스터(Q2)의 콜렉터로부터 저항(R2)를 통해 발광다이오드(LED1)를 연결하며, 상기 발광다이오드(LED1)의 케소드에 트랜지스터(Q3)의 콜렉터를 연결하고, 상기 다이오드(D1)의 캐소드에 기준정전압 전원회로(20)가 연결되는 밧데리 충전회로(30)와, 상기 트랜지스터(Q3)의 베이스로부터 저항(R9)을 연결하여 연산증폭기(OP1)의 출력단을 연결하고, 상기 연산증폭기(OP1)의 반전단(-)에는 병렬저항(R7,R8)이 연결되고, 비반전단(+)에는 저항(R4~R5)에 의해 구성된 밧데리 전압 감지 및 충전 제어회로(40)로 구성된다.
제3도는 제2도의 밧데리전압감지 및 충전 제어회로(40)의 저항(R3-R6,R9) 및 연산증폭기(OP1)에 의해 설정되는 히스테리시스 특성도이다. (3a)는 상기 저항(R3-R6,R9)으로부터 발생되는 등가회로도이고, (3b)는 상기 (3A)를 테브난 정리로 간략화한 것이며, (3c)는 히스테리시스 루우프 특성도이다.
상술한 구성에 의거 본 발명에 대한 구체적 일실시예를 제2도~제3도를 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 전원입력 투입시 충전 정전압전원회로(10)에서 소정의 출력전압(Vo)이 있게 된다. 상기 출력전압(Vo)은 다이오드(D1) 캐소드의 전압보다 높으므로 기준정전압전원회로(20)가 밧데리(BT)의 전원을 이용하지 않게 된다.
충전정전압전원회로(10)는 밧데리(BT)의 충전정전압을 제공하는 회로이고, 기준정전압 전원회로(20)는 후술하는 밧데리 전압 감지 및 충전제어회로(40)의 구동 전원(VCC)를 발생하는 회로이다.
밧데리(BT)의 충전의 경우를 살펴보면, 일단 밧데리(BT)는 미충전 상태이다. 그런데 저항(R7,R8)에 의해 결정되는 감지전압과, 저항(R3-R6)에 의해 결정되는 기준전압이 연산증폭기(OP1)에서 비교된다. 상기한 바와같이 밧데리(BT)가 미충전상태이므로 연산증폭기(OP1)의 비반전단(+)의 레벨보다 반전단(-)의 레벨이 낮아 연산증폭기(OP1)의 출력은 "하이"가 되어 밧데리 충전회로(30)의 트랜지스터(Q3)를 턴온시켜 발광다이오드(LED1)를 점등시킨다. 한편, 상기와 같이 밧데리(BT)의 전압레벨[V(BT)]에 의해 트랜지스터(Q2)가 턴온되고, 이어서 트랜지스터(Q1)를 턴온시켜 밧데리(BT)에 충전이 이루어지게 되는데, 이때의 충전전류(Io), 즉 Io=
Figure kpo00001
이 된다.
여기서, 제너다이오드(D2)를 통해 일정전원이 저항(R2)을 통해 발광다이오드(LED1)로 흐르도록 되어 있다. 그런데 상기 밧데리전압감지 및 충전제어회로(40)의 저항(R3-R6,R9) 및 연산증폭기(OP1)의 구성은 히스테리시스 특성을 갖는 동작을 하게 되는데, 반전단자(-)에는 밧데리(BT)의 전압이 저항(R7,R8)에 의해 분압되어 제1전위(VA)로 인가되며, 비반전단자(+)에는 구동전압(Vcc)(Vo＞ ‥＞Vcc)이 저항(R3-R6)에 의해 분압되어 제2전위(VB)로 인가된다.
여기서 제3a,b,c도를 참조하여 히스테리시스 루프를 설명하면,
1) 제1전위(VA)<제2전원(VB)일때, Vc≠0이므로 테브난 정리를이용하여 상기 제3a,b도 회로는 다음과 같이 되고,
Ve=Vcc
Figure kpo00002
×Vcc
Figure kpo00003
따라서, VB=
Figure kpo00004
ㆍVe 이를 밧데리(BT) 전압[V(BT)]으로 환산하면,
밧데리(BT) 전압[V(BT)]=VBㆍ
Figure kpo00005
이 된다.
이 때의 밧데리(BT) 전압을 VP1이라 하고,
2) 제1전위(VA)＞제2전위(VB)일때, Vc=0이 된다.
Figure kpo00006
이를 밧데리(BT) 전압[V(BT)]으로 환산하면,
밧데리(BT)전압 =VBㆍ
Figure kpo00007
=
Figure kpo00008
ㆍ(R7+R8)
이 때의 밧데리(BT) 전압[V(BT)]은 VP2라고 하면,
∴ VP2＞VP1이다.
따라서 제3c도와 같은 히스테리시스 루프를 형성할 수 있다.
그러므로 VP2에서 밧데리(BT)에 충전을 중지하고, VP1에서 밧데리(BT)에 충전을 하게된다. 즉, 밧데리(BT)가 만충전시 트랜지스터(Q3)의 콜렉터 레벨은 "하이"가 되면 트랜지스터(Q2)를 오프시키고, 트랜지스터(Q1)를 오프시켜 충전상태를 중지시키고, 밧데리(BT)의 특성에서 밧데리(BT) 전압[V(BT)]VP2의 만충전상태에서 밧데리(BT))의 충전을 중지하면 밧데리(BT) 전압 [V(BT)]은 VP1으로 떨어져 다시 충전을 시작하게 된다. 이러한 밧데리(BT)의 특성을 이용하여 VP1과 VP2로 이루어지는 히스테리시스 면적을 조정하여 밧데리 충전회로(30)의 발광다이오드(LED1)가 밧데리 만충전시 플리커하게 되어 만충전상태를 알릴 수 있게 된다.
상술한 바와같이 본 발명은 밧데리가 만충전되어 과충전되면 밧데리가 열화되어 수명이 짧아지고, 특성이 열악하게 되는 문제점을 없애는 반면 밧데리의 히스테리시스 특성을 이용하여 만충전 상태를 발광다이오드의 플리커로 표시하여 만충전 상태를 알리는 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 밧데리 충전전압을 발생하는 충전정전압전원회로(10)와, 상기 충전정전압전원회로(10)로부터 발생되는 전원을 밧데리(BT)를 충전시키는 밧데리 충전회로(30)와, 밧데리(BT)를 구비한 과충전 방지회로에 있어서, 상기 밧데리(BT)의 충전상태를 기준전압과 비교하여 밧데리(BT)의 만충전 상태를 감지하여 상기 밧데리 충전회로(30)의 제어로 밧데리(BT)의 충전을 제어하는 밧데리전압감지 및 충전 제어회로(40)와, 상기 밧데리전압감지 및 충전 제어회로(40) 및 각부의 구동전원(Vcc)를 제공하는 기준 정전압전원회로(20)로 구성됨을 특징으로 하는 축전지의 과충전 방지회로.
  2. 제1항에 있어서, 밧데리 전압감지 및 충전 제어회로(40)가 밧데리(BT) 전압을 저항(R7,R8)을 통해 제1전위(VA)를 발생하는 제1수단과, 상기 기준정전압 전원회로(20)에 의해 발생되는 구동전압(Vcc)에 의해 저항(R3-R6)을 통해 제2전위(VB)를 발생하는 제2수단과, 상기 제1,2수단의 제1,2전위(VA,VB)를 연산증폭기(OP1)에서 비교하여 감지 신호를 발생하는 제3수단으로 이루어짐을 특징으로 하는 축전지의 과충전 방지회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2,3수단이 히스테리시스 특성을 가짐을 특징으로 하는 축전지의 과충전 방지회로.
  4. 제1항에 있어서, 밧데리 충전회로(30)가 상기 밧데리 전압감지회로(40)의 출력에 의해 발광 다이오드(LED1)를 플리커 시키는 표시수단과, 상기 밧데리(BT)의 충전상태에 따라 스위칭하여 충전 정전압 전원 회로(10)를 통한 전원을 밧데리(BT)에 충전시키는 충전수단으로 이루어짐을 특징으로 하느 축전지의 과충전 방지회로.
  5. 제4항에 있어서, 충전수단이 밧데리(BT) 충전상태를 감지하는 노드에 트랜지스터(Q2)의 베이스를 연결하고, 상기 트랜지스터(Q2)의 에미터에 트랜지스터(~Q1)의 베이스를 연결하며, 상기 트랜지스터(Q1,Q2)의 콜렉터간 일정 전압을 발생하는 제너다이오드(D2)를 연결하고, 상기 트랜지스터(Q1)의 콜렉터로부터 저항(R1)을 통해 밧데리(BT)로 연결됨을 특징으로 하는 축전지의 과충전 방지회로.
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