WO2021101107A1 - 에너지 하베스팅용 배터리 충전 장치 - Google Patents

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WO2021101107A1
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battery
battery charging
transistor
voltage
current
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PCT/KR2020/014766
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이경호
김기현
김종현
서길수
심민섭
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한국전기연구원
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    • 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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    • H02J7/00302—Overcharge protection

Definitions

  • the present invention relates to a battery charging device, and more particularly, to a battery charging device for energy harvesting for charging a battery using the current obtained from the energy harvester.
  • Energy Harvesting is a generic term for a technology that collects and uses natural energy such as environmental energy around the device, solar/wind, etc., and is mainly used to harvest energy from discarded or unutilized resources. It has a range of the order of milliwatts (mW).
  • the method of obtaining energy from nature includes a solar cell method that obtains energy from sunlight, a thermoelectric element method that obtains electrical energy from heat, a piezoelectric element method that obtains electrical energy from vibration, an RF method that obtains energy from electromagnetic waves, and energy from a magnetic field. There is a magnetic field method to get it.
  • a linear charger is mainly used for battery charging in energy harvesting that produces low power in the microwatt ( ⁇ W) to milliwatt (mW) class.
  • the linear charger has an advantage in that the circuit structure is relatively simple, so that it can be miniaturized and integrated, and is advantageous for applications sensitive to noise.
  • a general linear charger 10 has a first capacitor C1 connected between an output terminal of an AC adapter 11 and a ground G, and an output terminal of the AC adapter 11
  • a diode (D) connected to the anode (+) terminal, a resistance element (R) connected to the cathode (-) terminal of the diode (D), the other terminal of the resistance element (R) and the input terminal of the battery 14
  • the current inflow end and the current outflow end are connected to each other, and the driving end is a P-type MOSFET switch 13 controlled by a linear charger IC 12, and a current outflow of the P-type MOSFET switch 13 It is composed of a second capacitor C2 connected between the terminal and the ground.
  • the linear charger 10 having this configuration mainly uses the MOSFET switch 13 and drives the gate terminal of the MOSFET switch 13 because the source terminal of the MOSFET switch 13 is connected to the battery side. Since the driving voltage of the linear charger IC 12 must be equal to or greater than the sum of the battery voltage and the threshold voltage V th at which the MOSFET switch 13 is turned on, a high voltage is required. In addition, the linear charger 10 has a problem that an additional diode D is required to prevent current flow due to the reverse diode present inside the MOSFET switch 13.
  • Another object is to provide a battery charging device for energy harvesting that can be miniaturized and integrated using a MOSFET device.
  • Another object is to provide a battery charging device for energy harvesting capable of charging a battery using a current mirror circuit.
  • Another object is to provide a battery charging device for energy harvesting that can prevent overcharging of the battery by controlling the operation of the current mirror circuit based on the output voltage of the battery.
  • a battery charging unit for charging the battery with electric energy output from the external power source by using a current mirror circuit disposed between an external power source and a battery; And an overcharge prevention unit connected in parallel to both ends of the battery and controlling an operation of the current mirror circuit based on an output voltage of the battery to prevent overcharging of the battery.
  • the external power source may be an energy harvesting device.
  • the battery charging unit may generate a battery charging current using a current mirror circuit and apply the battery charging current to the battery.
  • the battery charging unit includes a first transistor device connected to an output terminal of an external power source, a second transistor device connected to a gate terminal of the first transistor device, and a current control device connected to a drain terminal of the first transistor device.
  • the current control element may determine the amount of battery charging current applied to the battery.
  • the current control device may be a passive device or an active device.
  • the overcharge prevention unit includes a third transistor device connected to one end of the battery, a fourth transistor device connected to the gate ends of the first and second transistor devices, and a source terminal of the third transistor device.
  • a second resistance element connected to and a third resistance element connected to a drain terminal of the third transistor element may be included.
  • the overcharge prevention unit may reduce a battery charging current by reducing a voltage difference between a gate and a source of the first transistor and the second transistor of the battery charging unit.
  • the second and third resistive elements may determine a battery voltage for initiating an overcharge prevention function.
  • a battery charging device capable of miniaturization and integration can be implemented by using a MOSFET device.
  • a battery charging function and an overcharging prevention function can be conveniently performed using the characteristics of the current mirror circuit without the need to install a separate bypass circuit.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a linear charger according to the prior art
  • FIG 2 is an overall configuration diagram of an energy harvesting system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of a battery charging circuit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a detailed configuration diagram of a battery charging circuit according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention proposes a battery charging device for energy harvesting that can be miniaturized and integrated using a MOSFET device.
  • the present invention proposes an energy harvesting battery charging device capable of charging a battery using a current mirror circuit.
  • the present invention proposes a battery charging device for energy harvesting that can prevent overcharging of the battery by controlling the operation of the current mirror circuit based on the output voltage of the battery.
  • FIG 2 is an overall configuration diagram of an energy harvesting system according to an embodiment of the present invention.
  • an energy harvesting system 200 includes an energy harvesting device 210, a battery 220, a battery charging circuit 230, and a load 240.
  • the energy harvesting device 210 may include a harvester 211 that collects surrounding natural or environmental energy and converts it into electrical energy, and a rectifier 213 that rectifies the output voltage of the harvester 211.
  • the harvester 211 harvests energy by using resources that are discarded or not utilized in the nature or environment around the device, it mainly produces low power in the order of microwatts ( ⁇ W) to milliwatts (mW).
  • the rectifier 213 may be connected to an output terminal of the harvester 211 and convert an AC voltage output from the harvester 211 into a DC voltage.
  • a full-bridge type rectifier including four diodes may be used, but is not limited thereto.
  • the battery 220 stores electrical energy output from the energy harvesting device 210 in the charging mode. In addition, in the discharge mode, the battery 220 discharges electrical energy stored inside to the outside. Depending on the charging/discharging state of the battery 220, the battery voltage may have a voltage range of 3.2V to 4V, but is not limited thereto.
  • the battery charging circuit 230 is connected between the energy harvesting device 210 and the battery 220 to perform an operation of charging the electric energy output from the energy harvesting device 210 to the battery 220. I can. At this time, the battery charging circuit 230 charges the battery 220 in a CC (Constant Current) / CV (Constant Voltage) mode.
  • the CC/CV mode is a method of charging with a constant current initially and charging with a constant voltage when the voltage reaches the maximum charging voltage.
  • the charging method of the CC/CV mode is relatively easy to implement and has a simple structure, so many chargers currently use this method.
  • the battery charging circuit 230 controls the voltage of the battery 220 to not be charged above a certain voltage (V CV ). Overcharge prevention operation can be performed.
  • the load 240 consumes electrical energy output from the battery 220.
  • an LED device or a sensing device may be used as the load 240.
  • the energy harvesting system 200 may further include a load driver (not shown).
  • the load driver may be disposed between the output terminal of the battery 220 and one end of the load 240, and may perform an operation of driving the load 240 using electric energy output from the battery 220.
  • the load driving unit is disposed between the output end of the energy harvesting device 210 and one end of the load 240 to drive the load 240 using the electric energy output from the energy harvesting device 210. You can also perform actions.
  • the energy harvesting device 210 is connected to the input terminal of the battery charging circuit 230, but is not necessarily limited thereto, and instead of the energy harvesting device 210, a microwatt ( It will be apparent to those skilled in the art that other power sources producing low power in the order of kW) to milliwatts (mW) could be connected.
  • a microwatt It will be apparent to those skilled in the art that other power sources producing low power in the order of kW) to milliwatts (mW) could be connected.
  • FIG. 3 is a block diagram of a battery charging circuit according to an embodiment of the present invention.
  • the battery charging circuits 230 and 300 include a battery charging unit 310 and an overcharging prevention unit 320.
  • the battery charging unit 310 is disposed between the output terminal of the energy harvesting device 210 and one end of the battery 220 to charge the electric energy output from the energy harvesting device 210 to the battery 220 You can do it.
  • the battery charging unit 310 may include a current mirror circuit for generating a battery charging current.
  • the current mirror circuit is a type of current source, and is a circuit that continuously generates a current of the same size using a pair of transistors.
  • the current mirror circuit may include two transistors and one current control element, but is not limited thereto.
  • any one of a Bipolar Junction Transistor (BJT) device and a Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET) device may be used, and more preferably a MOSFET device may be used.
  • BJT Bipolar Junction Transistor
  • MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
  • two MOSFET devices constituting the battery charging unit 310 may be MOSFET devices having the same type.
  • both MOSFET devices may be P-channel MOSFET devices or N-channel MOSFET devices.
  • the current control device may be connected to a drain (D) terminal or a source (S) terminal of any one of the two MOSFET devices.
  • the current control element is an element that controls the amount of battery charging current, and a passive element or an active element may be used. A resistive element may be used as the passive element, and a transistor element may be typically used as the active element.
  • the overcharge prevention unit 320 may be connected in parallel to both ends of the battery 220 to operate the charging mode of the battery 220 in a constant voltage (CV) mode. That is, when the battery 220 is fully charged and reaches a certain voltage (V CV ), the overcharge prevention unit 320 controls the voltage of the battery 220 to not be charged above a certain voltage (V CV ). can do.
  • CV constant voltage
  • the overcharge prevention unit 320 may include two transistors and two resistance elements, but is not limited thereto.
  • the overcharge prevention unit 320 may control an operation of a battery charging unit (ie, a current mirror circuit) 310 through a switching operation of two transistors.
  • any one of a BJT device and a MOSFET device may be used, and more preferably, a MOSFET device may be used.
  • the two MOSFET devices constituting the overcharge prevention unit 310 may be MOSFET devices of different types.
  • one of the two MOSFET devices may be a P-channel MOSFET device, and the other may be an N-channel MOSFET device.
  • the two resistance devices may be connected to the drain (D) terminal and the source (S) terminal of any one of the two MOSFET devices.
  • the battery charging circuit 300 can charge a battery using a current mirror circuit, and control the operation of the current mirror circuit based on the output voltage of the battery Overcharging can be prevented in advance.
  • FIG. 4 is a detailed configuration diagram of a battery charging circuit according to an embodiment of the present invention.
  • a battery charging circuit 300 includes a battery charging unit 310 and an overcharging prevention unit 320.
  • the battery charging unit 310 is disposed between the output terminal of the energy harvesting device 210 and one end of the battery 220 to charge the electric energy output from the energy harvesting device 210 to the battery 220 You can do it.
  • the battery charging unit 310 may include a current mirror circuit for generating a battery charging current.
  • the current mirror circuit may include a first MOSFET device Q 1 , a second MOSFET device Q 2 , and a first resistance device R 1 , but is not limited thereto.
  • the current mirror circuit is a type of current source, and is a circuit that continuously generates a current of the same size using a pair of transistors. Accordingly, the current mirror circuit may generate a current amount equal to the drain current amount I D1 of the first MOSFET device Q 1 and output it to the drain terminal of the second MOSFET device Q 2.
  • the second MOSFET device By adjusting the size of (Q 2 ), the current I D2 output to the corresponding drain terminal can be adjusted.
  • the size of the second MOSFET device Q 2 is determined in consideration of the chip area and required current.
  • the current I D2 output from the drain D terminal of the second MOSFET device Q 2 is applied to the battery 220.
  • the first and second MOSFET devices Q 1 and Q 2 may be disposed in parallel between the first node N 1 and the ground G. Further, the first and second MOSFET devices Q 1 and Q 2 may be formed such that gate terminals are connected to each other to have the same gate voltage. In addition, both of the first and second MOSFET devices Q 1 and Q 2 may be configured as P-channel transistors.
  • the source (S) terminal of the first MOSFET device (Q 1 ) may be connected to the first node (N 1 ), which is an output terminal of the energy harvesting device 210, and the drain (D) terminal may be connected to the first MOSFET device (Q 1 ).
  • the gate (G) end of the second MOSFET device (Q 2 ) and the drain (D) end of the fourth MOSFET device (Q 4 ) and one end of the first resistance device (R 1 ) meet It may be connected to the node (N 2 ), and the gate (G) end may be connected to the second node (N 2 ).
  • the source (S) terminal of the second MOSFET device (Q 1 ) may be connected to the first node (N 1 ), which is an output terminal of the energy harvesting device 210, and the drain (D) terminal is connected to one terminal of the battery 220
  • the gate (G) terminal of the third MOSFET device (Q 3 ) and the source terminal of the fifth MOSFET device (Q 5 ) and the source terminal of the sixth MOSFET device (Q 6 ) may be connected to a third node (N 3) where they meet,
  • the gate (G) end is a second node where the gate (G) end of the first MOSFET device (Q 1 ) and the drain (D) end of the fourth MOSFET device (Q 4 ) meet one end of the first resistance device (R 1) It can be connected to (N 2 ).
  • the first resistive element R 1 is connected between the drain (D) terminal of the first MOSFET device Q 1 and the ground (G) to determine the drain current amount I D1 of the first MOSFET device Q 1. I can. Due to the characteristics of the current mirror circuit, the first resistance element R 1 may determine the amount of charging current applied to the battery 220.
  • the overcharge prevention unit 320 is connected in parallel to both ends of the battery 220, and when the battery 220 is fully charged and reaches a constant voltage (V CV ), the voltage of the battery 220 is a constant voltage ( It is possible to perform an operation to control not to be charged above V CV ).
  • the overcharge prevention unit 320 may include a third MOSFET device (Q 3 ), a fourth MOSFET device (Q 4 ), a second resistance device (R 2 ), and a third resistance device (R 3 ). And is not necessarily limited thereto.
  • the third MOSFET device Q 3 may be configured as an N-channel MOSFET device, and the fourth MOSFET device Q 4 may be configured as a P-channel MOSFET device. Meanwhile, as another embodiment, the third MOSFET device Q 3 may be configured as a P-channel MOSFET device, and the fourth MOSFET device Q 4 may be configured as an N-channel MOSFET device.
  • the drain (D) stage is a third MOSFET element (Q 3) of the gate (G) end and a third resistive element (R 3) one meets the fourth node (N 4) of the third MOSFET device (Q 3) may be connected to a source (S) only the second can be connected to one end of the resistance element (R 2), the gate (G) only is the drain of the one end and the second MOSFET devices (Q 2) of the battery 220 ( The D) terminal may be connected to a third node N 3 where the source terminal of the fifth MOSFET device Q 5 and the source terminal of the sixth MOSFET device Q 6 meet.
  • the source (S) terminal of the fourth MOSFET device (Q 4 ) may be connected to the first node (N 1 ) that is the output terminal of the energy harvesting device 210, and the drain (D) terminal may be connected to the first MOSFET device (Q 1 ).
  • the second resistance element R 2 may be connected between the source S terminal of the third MOSFET element Q 3 and the ground G.
  • the third resistive element R 2 is an output terminal of the energy harvesting device 210 , a source S terminal of the first MOSFET device Q 1 , and a source S terminal of the second MOSFET device Q 2 and a fourth MOSFET.
  • the first node (N 1 ) where the source (S) end of the device (Q 4 ) meets, the gate (G) end of the fourth MOSFET device (Q 4 ), and the drain (D) end of the third MOSFET device (Q 3) are It may be connected between meeting fourth nodes N 4.
  • the second and third resistance elements R 2 and R 3 may determine a battery voltage for initiating an overcharge prevention function. That is, the battery voltage for stopping the operation of the current mirror circuit 310 may be determined by adjusting the resistance values of the second and third resistance elements R 2 and R 3.
  • the third MOSFET device (Q 3 ) detects whether the output voltage (V BAT ) of the battery 220 together with the second and third resistance devices (R 2 , R 3 ) reaches a certain voltage (that is, a full charge voltage). You can perform the function that you do.
  • the fourth MOSFET device Q 3 may perform a function of stopping the operation of the current mirror circuit 310.
  • the battery charging circuit 300 having such a configuration charges a battery using a current mirror circuit and controls the operation of the current mirror circuit when only the battery is charged, thereby preventing overcharging of the corresponding battery.
  • the third and fourth MOSFET devices Q 3 and Q 4 are turned off in a turned on state.
  • the first threshold voltage may be a reference voltage for initiating a battery charging mode or a reference voltage for ending a battery discharge mode (or overcharge prevention mode).
  • the first and second MOSFET devices Q 1 and Q 2 are switched from the turned-off state to the turned-on state,
  • the second drain currents I D1 and I D2 are generated.
  • the second drain current I D2 is applied toward the battery 220 to charge the corresponding battery 220.
  • the third MOSFET device Q 3 is switched from the turned off state to the turned on state.
  • the second threshold voltage may be a reference voltage for ending the battery charging mode or a reference voltage for initiating a battery discharge mode (or overcharge prevention mode).
  • the third MOSFET device Q 3 When the third MOSFET device Q 3 is turned on, the fourth node voltage V N4 decreases to a constant voltage, and accordingly, the third MOSFET device Q 3 is turned on from the turned off state. Is converted to.
  • the third MOSFET device Q 3 When the third MOSFET device Q 3 is turned on, the gate voltage of the first and second MOSFET devices Q 1 and Q 2 rises to the first node voltage V N1 , and accordingly The first and second MOSFET devices Q 1 and Q 2 are switched from a turned-on state to a turned-off state.
  • the first and second MOSFET devices Q 1 and Q 2 When the first and second MOSFET devices Q 1 and Q 2 are turned off, the first and second MOSFET devices Q 1 and Q 2 become the first and second drain currents I D1 and I The generation of D2 ) is stopped, and accordingly, the charging current is no longer applied to the battery 220. As described above, when only the battery is charged, the operation of the current mirror circuit is stopped, thereby preventing overcharging of the battery 220.

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Abstract

본 발명은 에너지 하베스팅용 배터리 충전 장치에 관한 것으로, 외부 전력원과 배터리 사이에 배치된 전류 미러 회로를 이용하여 상기 외부 전력원에서 출력되는 전기 에너지를 상기 배터리에 충전시키는 배터리 충전부; 및 상기 배터리의 양 단에 병렬로 연결되며, 상기 배터리의 출력 전압을 기반으로 상기 전류 미러 회로의 동작을 제어하여 상기 배터리의 과 충전을 방지하는 과충전 방지부를 포함한다.

Description

에너지 하베스팅용 배터리 충전 장치
본 발명은 배터리 충전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에너지 하베스터로부터 획득된 전류를 이용하여 배터리를 충전하는 에너지 하베스팅용 배터리 충전 장치에 관한 것이다.
에너지 하베스팅(Harvesting)이란 기기 주변의 환경 에너지, 태양/바람 등과 같은 자연 에너지를 수거하여 사용하는 기술을 총칭하는 것으로서, 버려지거나 활용되지 않은 자원에서 에너지를 수확하는 것이므로 주로 마이크로 와트(㎼) 내지 밀리 와트(㎽) 정도의 범위를 갖는다.
에너지 하베스팅은 에너지를 얻기 위해 사용하는 방식에 따라 다양하게 나누어진다. 자연으로부터 에너지를 얻을 수 있는 방식에는 태양광으로부터 에너지를 얻는 솔라셀 방식, 열로부터 전기에너지를 얻는 열전소자 방식, 진동으로부터 전기에너지를 얻는 압전소자 방식, 전자기파로부터 에너지를 얻는 RF 방식, 자기장으로부터 에너지를 얻는 자기장 방식 등이 있다.
이러한 마이크로 와트(㎼) 내지 밀리 와트(㎽) 급의 저 전력을 생산하는 에너지 하베스팅에서의 배터리 충전은 선형 충전기(linear charger)가 주로 사용된다. 선형 충전기는 회로 구조가 비교적 단순하여 소형화 및 집적화가 가능하고, 노이즈(noise)에 민감한 응용들(applications)에 유리하다는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 선형 충전기의 회로 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 선형 충전기(10)는 교류 아답터(AC Adapter, 11)의 출력 단과 접지(G) 사이에 연결된 제1 캐패시터(C1), 상기 교류 아답터(11)의 출력 단에 애노드(+) 단이 연결된 다이오드(D), 상기 다이오드(D)의 캐소드(-) 단에 일 단이 연결된 저항 소자(R), 상기 저항 소자(R)의 타 단과 배터리(14)의 입력 단에 전류 유입단과 전류 유출단이 각각 연결되고 구동단은 선형 충전기용 집적회로(Linear Charger IC, 12)에 의해 제어되는 P형 MOSFET 스위치(13), 및 상기 P형 MOSFET 스위치(13)의 전류 유출단과 접지 사이에 연결된 제2 캐패시터(C2)로 구성되어 있다.
이러한 구성을 갖는 선형 충전기(10)는 MOSFET 스위치(13)를 주로 사용하고 MOSFET 스위치(13)의 소스(source) 단이 배터리 측에 연결되기 때문에 MOSFET 스위치(13)의 게이트(gate) 단을 구동하는 Linear charger IC(12)의 구동 전압은 배터리 전압에 MOSFET 스위치(13)가 켜지는 임계 전압(Vth)을 합산한 전압 이상이어야 하므로 높은 전압이 필요하다는 문제가 있다. 또한, 선형 충전기(10)는 MOSFET 스위치(13)의 내부에 존재하는 역방향 다이오드로 인한 전류 흐름을 막기 위해 추가적인 다이오드(D)가 필요하다는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 MOSFET 소자를 이용하여 소형화 및 집적화가 가능한 에너지 하베스팅용 배터리 충전 장치를 제공함에 있다.
또 다른 목적은 전류 미러 회로를 이용하여 배터리를 충전할 수 있는 에너지 하베스팅용 배터리 충전 장치를 제공함에 있다.
또 다른 목적은 배터리의 출력 전압을 기반으로 전류 미러 회로의 동작을 제어하여 배터리의 과 충전을 방지할 수 있는 에너지 하베스팅용 배터리 충전 장치를 제공함에 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 외부 전력원과 배터리 사이에 배치된 전류 미러 회로를 이용하여 상기 외부 전력원에서 출력되는 전기 에너지를 상기 배터리에 충전시키는 배터리 충전부; 및 상기 배터리의 양 단에 병렬로 연결되며, 상기 배터리의 출력 전압을 기반으로 상기 전류 미러 회로의 동작을 제어하여 상기 배터리의 과 충전을 방지하는 과충전 방지부를 포함하는 배터리 충전 장치를 제공한다. 여기서, 상기 외부 전력원은 에너지 하베스팅 장치일 수 있다.
좀 더 바람직하게는, 상기 배터리 충전부는 전류 미러 회로를 이용하여 배터리 충전 전류를 생성하고, 상기 배터리 충전 전류를 상기 배터리에 인가할 수 있다. 또한, 상기 배터리 충전부는 외부 전력원의 출력단에 연결되는 제1 트랜지스터 소자, 상기 제1 트랜지스터 소자의 게이트 단에 연결되는 제2 트랜지스터 소자 및 상기 제1 트랜지스터 소자의 드레인 단에 연결되는 전류 제어 소자를 포함할 수 있다.
좀 더 바람직하게는, 상기 전류 제어 소자는 배터리로 인가되는 배터리 충전전류의 양을 결정할 수 있다. 또한, 상기 전류 제어 소자는 수동 소자 또는 능동 소자일 수 있다.
좀 더 바람직하게는, 상기 과충전 방지부는 상기 배터리의 일 단에 연결되는 제3 트랜지스터 소자, 상기 제1 및 제2 트랜지스터 소자의 게이트 단에 연결되는 제4 트랜지스터 소자, 상기 제3 트랜지스터 소자의 소스 단에 연결되는 제2 저항 소자 및 상기 제3 트랜지스터 소자의 드레인 단에 연결되는 제3 저항 소자를 포함할 수 있다. 또한, 상기 과충전 방지부는, 배터리의 전압이 일정 전압에 도달한 경우, 상기 배터리 충전부의 제1 트랜지스터와 제2 트랜지스터의 게이트와 소스 사이의 전압 차를 감소하여 배터리 충전전류를 줄여줄 수 있다. 여기서, 상기 제2 및 제3 저항 소자는 과 충전 방지 기능을 개시하기 위한 배터리 전압을 결정할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 에너지 하베스팅용 배터리 충전 장치의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, MOSFET 소자를 이용함으로써, 소형화 및 집적화가 가능한 배터리 충전 장치를 구현할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 별도의 바이패스 회로를 설치할 필요 없이, 전류 미러 회로의 특성을 이용하여 배터리 충전 기능 및 과 충전 방지 기능을 간편하게 수행할 수 있다는 장점이 있다.
다만, 본 발명의 실시 예들에 따른 에너지 하베스팅용 배터리 충전 장치가 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 선형 충전기의 회로 구성도;
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 하베스팅 시스템의 전체 구성도;
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충전회로의 블록 구성도;
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충전회로의 상세 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 MOSFET 소자를 이용하여 소형화 및 집적화가 가능한 에너지 하베스팅용 배터리 충전 장치를 제안한다. 또한, 본 발명은 전류 미러 회로를 이용하여 배터리를 충전할 수 있는 에너지 하베스팅용 배터리 충전 장치를 제안한다. 또한, 본 발명은 배터리의 출력 전압을 기반으로 전류 미러 회로의 동작을 제어하여 배터리의 과 충전을 방지할 수 있는 에너지 하베스팅용 배터리 충전 장치를 제안한다.
이하에서는, 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 하베스팅 시스템의 전체 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 하베스팅 시스템(200)은 에너지 하베스팅 장치(210), 배터리(220), 배터리 충전회로(230) 및 부하(240)를 포함한다.
에너지 하베스팅 장치(210)는 주변의 자연 또는 환경 에너지를 수집하여 전기 에너지로 변환하는 하베스터(211)와, 상기 하베스터(211)의 출력 전압을 정류하는 정류기(213)로 구성될 수 있다.
하베스터(211)는 기기 주변의 자연 또는 환경에서 버려지거나 활용되지 않은 자원을 이용하여 에너지를 수확하는 것이므로 주로 마이크로 와트(㎼) 내지 밀리 와트(㎽) 급의 낮은 저 전력을 생산한다.
정류기(213)는, 하베스터(211)의 출력 단에 연결되어, 상기 하베스터(211)로부터 출력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환시키는 동작을 수행할 수 있다. 상기 정류기(213)로는, 4개의 다이오드(Diode)를 포함하는 풀 브릿지 타입의 정류기(full-bridge type rectifier)가 사용될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.
배터리(220)는, 충전 모드 시, 에너지 하베스팅 장치(210)에서 출력되는 전기 에너지를 저장한다. 또한, 배터리(220)는, 방전 모드 시, 내부에 저장된 전기 에너지를 외부로 방출한다. 상기 배터리(220)의 충/방전 상태에 따라, 배터리 전압은 3.2V 내지 4V의 전압 범위를 가질 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.
배터리 충전회로(230)는, 에너지 하베스팅 장치(210)와 배터리(220) 사이에 연결되어, 상기 에너지 하베스팅 장치(210)에서 출력되는 전기 에너지를 배터리(220)에 충전시키는 동작을 수행할 수 있다. 이때, 상기 배터리 충전회로(230)는 CC(Constant Current)/CV(Constant Voltage) 모드로 배터리(220)를 충전한다. CC/CV 모드는 처음에 정 전류로 충전하고 전압이 최대 충전 전압에 다다르면 정 전압으로 충전하는 방식이다. CC/CV 모드의 충전 방식은 비교적 구현하기 쉬우며 구조가 간단하여 현재 많은 충전기가 이 방식을 사용하고 있다.
또한, 배터리 충전회로(230)는, 배터리(220)가 만 충전되어 일정한 전압(VCV)에 도달하게 되면, 해당 배터리(220)의 전압이 일정한 전압(VCV) 이상으로 충전되지 않도록 제어하는 과 충전 방지 동작을 수행할 수 있다.
부하(240)는 배터리(220)에서 출력되는 전기 에너지를 소비한다. 상기 부하(240)로는 LED 소자 또는 센싱 장치 등이 사용될 수 있다.
한편, 도면에 도시되고 있지 않지만, 상기 에너지 하베스팅 시스템(200)은 부하 구동부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
부하 구동부는 배터리(220)의 출력 단과 부하(240)의 일 단 사이에 배치되어, 상기 배터리(220)에서 출력되는 전기 에너지를 이용하여 부하(240)를 구동시키는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 부하 구동부는 에너지 하베스팅 장치(210)의 출력 단과 부하(240)의 일 단 사이에 배치되어, 상기 에너지 하베스팅 장치(210)에서 출력되는 전기 에너지를 이용하여 부하(240)를 구동시키는 동작을 수행할 수도 있다.
한편, 본 실시 예에서는, 배터리 충전회로(230)의 입력 단에 에너지 하베스팅 장치(210)가 연결되는 것을 예시하고 있으나 반드시 이에 제한되지는 않으며, 상기 에너지 하베스팅 장치(210) 대신 마이크로 와트(㎼) 내지 밀리 와트(㎽) 급의 저 전력을 생산하는 다른 전력원이 연결될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충전회로의 블록 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충전회로(230, 300)는 배터리 충전부(310) 및 과충전 방지부(320)를 포함한다.
배터리 충전부(310)는 에너지 하베스팅 장치(210)의 출력 단과 배터리(220)의 일 단 사이에 배치되어, 상기 에너지 하베스팅 장치(210)에서 출력되는 전기 에너지를 배터리(220)에 충전시키는 동작을 수행할 수 있다.
배터리 충전부(310)는 배터리 충전 전류를 생성하기 위한 전류 미러(current mirror) 회로를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 전류 미러 회로는, 일종의 전류원으로서, 한 쌍의 트랜지스터를 이용하여 동일한 크기의 전류를 계속해서 만들어내는 회로이다. 일 실시 예로, 상기 전류 미러 회로는 두 개의 트랜지스터와 하나의 전류 제어 소자로 구성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.
배터리 충전부(310)를 구성하는 트랜지스터로는 BJT(Bipolar Junction Transistor) 소자 및 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 소자 중 어느 하나가 사용될 수 있으며, 좀 더 바람직하게는 MOSFET 소자가 사용될 수 있다.
배터리 충전부(310)의 트랜지스터로 MOSFET 소자가 사용된 경우, 상기 배터리 충전부(310)를 구성하는 두 개의 MOSFET 소자는 서로 동일한 타입을 갖는 MOSFET 소자일 수 있다. 가령, 두 개의 MOSFET 소자는 모두 P채널형 MOSFET 소자이거나 혹은 N채널형 MOSFET 소자일 수 있다.
또한, 배터리 충전부(310)의 트랜지스터로 MOSFET 소자가 사용된 경우, 전류 제어 소자는 두 개의 MOSFET 소자 중 어느 하나의 드레인(drain, D) 단 또는 소스(source, S) 단에 연결될 수 있다. 상기 전류 제어 소자는 배터리 충전 전류의 양을 조절하는 소자로서, 수동 소자 또는 능동 소자가 사용될 수 있다. 상기 수동 소자로는 대표적으로 저항 소자가 사용될 수 있고, 상기 능동 소자로는 대표적으로 트랜지스터 소자가 사용될 수 있다.
과충전 방지부(320)는, 배터리(220)의 양 단에 병렬로 연결되어, 상기 배터리(220)의 충전 모드를 CV(Constant Voltage) 모드로 동작시킬 수 있다. 즉, 과충전 방지부(320)는 배터리(220)가 만 충전되어 일정한 전압(VCV)에 도달하면 해당 배터리(220)의 전압이 일정한 전압(VCV) 이상으로 충전되지 않도록 제어하는 동작을 수행할 수 있다.
일 실시 예로, 과충전 방지부(320)는 두 개의 트랜지스터와 두 개의 저항 소자로 구성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다. 상기 과충전 방지부(320)는 두 트랜지스터의 스위칭 동작을 통해 배터리 충전부(즉, 전류 미러 회로, 310)의 동작을 제어할 수 있다.
과충전 방지부(320)를 구성하는 트랜지스터로는 BJT 소자 및 MOSFET 소자 중 어느 하나가 사용될 수 있으며, 좀 더 바람직하게는 MOSFET 소자가 사용될 수 있다.
과충전 방지부(320)의 트랜지스터로 MOSFET 소자가 사용된 경우, 해당 과충전 방지부(310)를 구성하는 두 개의 MOSFET 소자는 서로 다른 타입을 갖는 MOSFET 소자일 수 있다. 가령, 두 개의 MOSFET 소자 중 어느 하나는 P채널형 MOSFET 소자이고, 다른 하나는 N채널형 MOSFET 소자일 수 있다.
또한, 과충전 방지부(320)의 트랜지스터로 MOSFET 소자가 사용된 경우, 두 개의 저항 소자는 두 개의 MOSFET 소자 중 어느 하나의 드레인(D) 단 및 소스(S) 단에 연결될 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 충전회로(300)는 전류 미러 회로를 이용하여 배터리를 충전할 수 있고, 상기 배터리의 출력 전압을 기반으로 상기 전류 미러 회로의 동작을 제어하여 해당 배터리의 과 충전을 미연에 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충전회로의 상세 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충전회로(300)는 배터리 충전부(310) 및 과충전 방지부(320)를 포함한다.
배터리 충전부(310)는 에너지 하베스팅 장치(210)의 출력 단과 배터리(220)의 일 단 사이에 배치되어, 상기 에너지 하베스팅 장치(210)에서 출력되는 전기 에너지를 배터리(220)에 충전시키는 동작을 수행할 수 있다.
배터리 충전부(310)는 배터리 충전 전류를 생성하기 위한 전류 미러 회로를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 전류 미러 회로는 제1 MOSFET 소자(Q1), 제2 MOSFET 소자(Q2) 및 제1 저항 소자(R1)로 구성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.
전류 미러 회로는, 일종의 전류원으로서, 한 쌍의 트랜지스터를 이용하여 동일한 크기의 전류를 계속해서 만들어내는 회로이다. 따라서, 전류 미러 회로는 제1 MOSFET 소자(Q1)의 드레인 전류량(ID1)과 동일한 전류량을 생성하여 제2 MOSFET 소자(Q2)의 드레인 단으로 출력할 수 있다.
또는, 제1 MOSFET 소자(Q1)과 제2 MOSFET 소자(Q2)의 크기 비로 제2 MOSFET 소자(Q2)의 드레인 단으로 출력되는 전류(ID2)가 결정되기 때문에, 제2 MOSFET 소자(Q2)의 크기를 조절하여 해당 드레인 단으로 출력되는 전류(ID2)를 조절할 수 있다. 칩 면적과 필요한 전류를 고려하여 제2 MOSFET 소자(Q2)의 크기를 결정한다. 상기 제2 MOSFET 소자(Q2)의 드레인(D) 단에서 출력된 전류(ID2)는 배터리(220) 측으로 인가된다.
제1 및 제2 MOSFET 소자(Q1, Q2)는 제1 노드(N1)와 접지(G) 사이에서 병렬로 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 MOSFET 소자(Q1, Q2)는, 게이트 단이 서로 연결되어, 동일한 게이트 전압을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 MOSFET 소자(Q1, Q2)는 모두 P채널형 트랜지스터로 구성될 수 있다.
제1 MOSFET 소자(Q1)의 소스(S) 단은 에너지 하베스팅 장치(210)의 출력 단인 제1 노드(N1)에 연결될 수 있고, 드레인(D) 단은 제1 MOSFET 소자(Q1)의 게이트(G) 단과 제2 MOSFET 소자(Q2)의 게이트(G) 단과 제4 MOSFET 소자(Q4)의 드레인(D) 단과 제1 저항 소자(R1)의 일 단이 만나는 제2 노드(N2)에 연결될 수 있으며, 게이트(G) 단은 상기 제2 노드(N2)에 연결될 수 있다.
제2 MOSFET 소자(Q1)의 소스(S) 단은 에너지 하베스팅 장치(210)의 출력 단인 제1 노드(N1)에 연결될 수 있고, 드레인(D) 단은 배터리(220)의 일 단과 제3 MOSFET 소자(Q3)의 게이트(G) 단과 제5 MOSFET 소자(Q5)의 소스 단과 제6 MOSFET 소자(Q6)의 소스 단이 만나는 제3 노드(N3)에 연결될 수 있으며, 게이트(G) 단은 제1 MOSFET 소자(Q1)의 게이트(G) 단과 제4 MOSFET 소자(Q4)의 드레인(D) 단과 제1 저항 소자(R1)의 일 단이 만나는 제2 노드(N2)에 연결될 수 있다.
제1 저항 소자(R1)는 제1 MOSFET 소자(Q1)의 드레인(D) 단과 접지(G) 사이에 연결되어, 상기 제1 MOSFET 소자(Q1)의 드레인 전류량(ID1)을 결정할 수 있다. 전류 미러 회로의 특성 상, 제1 저항 소자(R1)는 배터리(220)로 인가되는 충전 전류의 양을 결정할 수 있다.
과충전 방지부(320)는, 배터리(220)의 양 단에 병렬로 연결되어, 상기 배터리(220)가 만 충전되어 일정한 전압(VCV)에 도달하면 해당 배터리(220)의 전압이 일정한 전압(VCV) 이상으로 충전되지 않도록 제어하는 동작을 수행할 수 있다. 이를 위해, 상기 과충전 방지부(320)는 제3 MOSFET 소자(Q3), 제4 MOSFET 소자(Q4), 제2 저항 소자(R2) 및 제3 저항 소자(R3)를 포함할 수 있으며, 반드시 이에 제한되지는 않는다.
제3 MOSFET 소자(Q3)는 N채널형 MOSFET 소자로 구성될 수 있고, 제4 MOSFET 소자(Q4)는 P채널형 MOSFET 소자로 구성될 수 있다. 한편, 다른 실시 예로, 제3 MOSFET 소자(Q3)는 P채널형 MOSFET 소자로 구성될 수 있고, 제4 MOSFET 소자(Q4)는 N채널형 MOSFET 소자로 구성될 수 있다.
제3 MOSFET 소자(Q3)의 드레인(D) 단은 제3 MOSFET 소자(Q3)의 게이트(G) 단과 제3 저항 소자(R3)의 일 단이 만나는 제4 노드(N4)에 연결될 수 있고, 소스(S) 단은 제2 저항 소자(R2)의 일 단에 연결될 수 있으며, 게이트(G) 단은 배터리(220)의 일 단과 제2 MOSFET 소자(Q2)의 드레인(D) 단과 제5 MOSFET 소자(Q5)의 소스 단과 제6 MOSFET 소자(Q6)의 소스 단이 만나는 제3 노드(N3)에 연결될 수 있다.
제4 MOSFET 소자(Q4)의 소스(S) 단은 에너지 하베스팅 장치(210)의 출력 단인 제1 노드(N1)에 연결될 수 있고, 드레인(D) 단은 제1 MOSFET 소자(Q1)의 게이트(G) 단과 제1 MOSFET 소자(Q1)의 드레인(D) 단과 제2 MOSFET 소자(Q2)의 게이트(G) 단과 제1 저항 소자(R1)의 일 단이 만나는 제2 노드(N2)에 연결될 수 있으며, 게이트(G) 단은 제3 MOSFET 소자(Q3)의 드레인(D) 단과 제3 저항 소자(R3)의 일 단이 만나는 제4 노드(N4)에 연결될 수 있다.
제2 저항 소자(R2)는 제3 MOSFET 소자(Q3)의 소스(S) 단과 접지(G) 사이에 연결될 수 있다. 제3 저항 소자(R2)는 에너지 하베스팅 장치(210)의 출력 단과 제1 MOSFET 소자(Q1)의 소스(S) 단과 제2 MOSFET 소자(Q2)의 소스(S) 단과 제4 MOSFET 소자(Q4)의 소스(S) 단이 만나는 제1 노드(N1)와 제4 MOSFET 소자(Q4)의 게이트(G) 단과 제3 MOSFET 소자(Q3)의 드레인(D) 단이 만나는 제4 노드(N4) 사이에 연결될 수 있다.
제2 및 제3 저항 소자(R2, R3)는 과 충전 방지 기능을 개시하기 위한 배터리 전압을 결정할 수 있다. 즉, 상기 제2 및 제3 저항 소자(R2, R3)의 저항 값을 조절하여 전류 미러 회로(310)의 동작을 정지시키기 위한 배터리 전압을 결정할 수 있다.
제3 MOSFET 소자(Q3)는 제2 및 제3 저항 소자(R2, R3)와 함께 배터리(220)의 출력 전압(VBAT)이 일정 전압(즉, 만 충전 전압)에 도달하는지를 감지하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 배터리의 출력 전압(VBAT)이 일정 전압에 도달하는 경우, 제4 MOSFET 소자(Q3)는 전류 미러 회로(310)의 동작을 정지시키는 기능을 수행할 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 배터리 충전회로(300)는 전류 미러 회로를 이용하여 배터리를 충전하고, 배터리 만 충전 시 상기 전류 미러 회로의 동작을 제어함으로써, 해당 배터리의 과 충전을 방지할 수 있다.
배터리(220)의 충/방전 모드 시, 배터리 충전회로(300)의 동작을 간단히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 배터리(220)의 출력 전압(VBAT)이 제1 임계 전압 이하인 경우, 제3 및 제4 MOSFET 소자(Q3, Q4)는 턴 온(turn on) 상태에서 턴 오프(turn off) 상태로 전환된다. 여기서, 상기 제1 임계 전압은 배터리 충전 모드를 개시하기 위한 기준 전압 또는 배터리 방전 모드(또는 과 충전 방지 모드)를 종료하기 위한 기준 전압일 수 있다.
이러한 상태에서 에너지 하베스팅 장치(210)의 출력 전압(VN1)이 존재하는 경우, 제1 및 제2 MOSFET 소자(Q1, Q2)는 턴 오프 상태에서 턴 온 상태로 전환되어 제1 및 제2 드레인 전류(ID1, ID2)를 생성하게 된다. 이 중 제2 드레인 전류(ID2)는 배터리(220) 측으로 인가되어 해당 배터리(220)를 충전시키게 된다.
한편, 배터리(220)의 출력 전압(VBAT)이 상승하여 제2 임계 전압에 도달한 경우, 제3 MOSFET 소자(Q3)는 턴 오프 상태에서 턴 온 상태로 전환된다. 여기서, 상기 제2 임계 전압은 배터리 충전 모드를 종료하기 위한 기준 전압 또는 배터리 방전 모드(또는 과 충전 방지 모드)를 개시하기 위한 기준 전압일 수 있다.
제3 MOSFET 소자(Q3)가 턴 온 상태로 전환되면, 제4 노드 전압(VN4)이 일정 전압으로 감소하게 되고, 그에 따라 제3 MOSFET 소자(Q3)는 턴 오프 상태에서 턴 온 상태로 전환된다. 상기 제3 MOSFET 소자(Q3)가 턴 온 상태로 전환되면, 제1 및 제2 MOSFET 소자(Q1, Q2)의 게이트 전압이 제1 노드 전압(VN1)까지 상승하게 되고, 그에 따라 제1 및 제2 MOSFET 소자(Q1, Q2)는 턴 온 상태에서 턴 오프 상태로 전환된다.
제1 및 제2 MOSFET 소자(Q1, Q2)가 턴 오프 상태로 전환되면, 상기 제1 및 제2 MOSFET 소자(Q1, Q2)는 제1 및 제2 드레인 전류(ID1, ID2)의 생성을 중지하게 되고, 그에 따라 충전 전류를 배터리(220) 측으로 더 이상 인가하지 않게 된다. 이처럼, 배터리 만 충전 시, 전류 미러 회로의 동작을 정지시킴으로써, 배터리(220)의 과 충전을 방지할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (9)

  1. 외부 전력원과 배터리 사이에 배치된 전류 미러 회로를 이용하여 상기 외부 전력원에서 출력되는 전기 에너지를 상기 배터리에 충전시키는 배터리 충전부; 및
    상기 배터리의 양 단에 병렬로 연결되며, 상기 배터리의 출력 전압을 기반으로 상기 전류 미러 회로의 동작을 제어하여 상기 배터리의 과 충전을 방지하는 과충전 방지부를 포함하는 배터리 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 충전부는 상기 전류 미러 회로를 이용하여 배터리 충전전류를 생성하고, 상기 배터리 충전전류를 상기 배터리에 인가하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 충전부는, 상기 외부 전력원의 출력단에 연결되는 제1 트랜지스터 소자, 상기 제1 트랜지스터 소자의 게이트 단에 연결되는 제2 트랜지스터 소자 및 상기 제1 트랜지스터 소자의 드레인 단에 연결되는 전류 제어 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전류 제어 소자는, 상기 배터리로 인가되는 배터리 충전전류의 양을 결정하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전류 제어 소자는, 수동 소자 또는 능동 소자임을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 과충전 방지부는, 상기 배터리의 일 단에 연결되는 제3 트랜지스터 소자, 상기 제1 및 제2 트랜지스터 소자의 게이트 단에 연결되는 제4 트랜지스터 소자, 상기 제3 트랜지스터 소자의 소스 단에 연결되는 제2 저항 소자 및 상기 제3 트랜지스터 소자의 드레인 단에 연결되는 제3 저항 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 및 제3 저항 소자는 과 충전 방지 기능을 개시하기 위한 배터리 전압을 결정하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 과충전 방지부는, 상기 배터리의 전압이 일정 전압에 도달한 경우, 상기 배터리 충전부의 제1 트랜지스터와 제2 트랜지스터의 게이트와 소스 사이의 전압 차를 감소하여 상기 배터리 충전전류를 줄여주는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 외부 전력원은 에너지 하베스팅 장치임을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
PCT/KR2020/014766 2019-11-19 2020-10-28 에너지 하베스팅용 배터리 충전 장치 WO2021101107A1 (ko)

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