KR0180465B1

KR0180465B1 - Battery charging control circuit

Info

Publication number: KR0180465B1
Application number: KR1019960051886A
Authority: KR
Inventors: 성환호; 임상태
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1996-11-04
Filing date: 1996-11-04
Publication date: 1999-05-15
Also published as: KR19980033985A

Abstract

본 발명은 2차 전지 충전 제어회로를 공개한다. 그 회로는 전압을 충전하기 위한 밧데리, 어뎁터 출력 전원 또는 차량 밧데리 전원으로 부터의 전원을 인가받아 상기 밧데리에 정전류를 공급하기 위한 파워 수단, 상기 밧데리의 전압변화를 감지하여 내부적으로 충전 제어신호를 발생하고 충전 제어신호에 따라 상기 파워 수단으로 펄스폭 변조 신호를 출력하기 위한 제어수단, 및 상기 밧데리의 전압변화를 상기 제어수단이 인지할 수 있는 전압 레벨로 변환하기 위한 레벨 변환수단으로 구성되어 있다.The present invention discloses a secondary battery charge control circuit. The circuit receives power from a battery for charging a voltage, an adapter output power supply or a vehicle battery power supply, a power means for supplying a constant current to the battery, and detects a voltage change of the battery to generate a charge control signal internally. And a control means for outputting a pulse width modulated signal to the power means in accordance with a charge control signal, and a level converting means for converting the voltage change of the battery into a voltage level recognizable by the control means.

따라서, 하나의 파워단을 사용해서 밧데리를 충전할 수 있으므로 효율적이고 비용을 낮출수 있다. 또한, 차량 밧데리 전압 및 어뎁터의 출력전압을 동시에 입력으로 받아 충전할 수 있다.Therefore, the battery can be charged by using one power stage, which can reduce the cost and efficiency. In addition, the vehicle battery voltage and the output voltage of the adapter can be simultaneously received and charged.

Description

Secondary Battery Charge Control Circuit

본 발명은 노트북 개인용 컴퓨터에 관한 것으로, 특히 노트북 개인용 컴퓨터를 위한 2차 전지 충전제어회로에 관한 것이다.The present invention relates to a notebook personal computer, and more particularly to a secondary battery charge control circuit for a notebook personal computer.

노트북 개인용 컴퓨터용 충전기는 부스트 컨버터(boost converter)와 벅 컨버터(Buck converter)의 2개의 파워단계를 거쳐 밧데리를 충전하도록 되어있다.Chargers for notebook personal computers are designed to charge the battery through two power stages: boost converter and buck converter.

이는 노트북 개인용 컴퓨터의 전원으로 사용되는 2차전지의 전압 범위보다 더 낮은 전압이 충전기의 입력전원으로 사용될 때도 원활하게 밧데리를 충전할 수 있도록 하기 위함이다. 현재 시판되고 있는 노트북 개인용 컴퓨터의 충전기 입력전원은 어뎁터(adaptor) 출력전원과 차량 밧데리 전원을 모두 사용 가능하게 제작된다. 이때, 차량 밧데리를 노트북 개인용 컴퓨터의 충전기의 입력전원으로 사용할 때는 경우에 따라, 노트북 개인용 컴퓨터의 전원으로 사용되는 2차전지보다 보다 낮은 전압으로 인가될 수도 있다.This is to allow the battery to be charged smoothly even when a voltage lower than the voltage range of the secondary battery used as the power supply for the notebook personal computer is used as the input power of the charger. The charger input power of the laptop personal computer currently on the market is made to use both the adapter output power and the vehicle battery power. In this case, when the vehicle battery is used as an input power source of the charger of the notebook personal computer, it may be applied at a lower voltage than the secondary battery used as the power source of the notebook personal computer.

따라서, 노트북 개인용 컴퓨터의 전원으로 사용되는 2차전지를 충전할 수 있는 충분한 전압으로 승압시킨 다음 다시 벅 컨버터를 거쳐 충전함으로써 비록 충전기의 입력전압이 충전시킬 밧데리 전압보다 낮더라도 원활히 충전 가능하도록 해준다.Therefore, by boosting the secondary battery used as the power source of the notebook personal computer to a sufficient voltage to charge it and then charging it again via the buck converter, the charger can be charged even if the input voltage of the charger is lower than the battery voltage to be charged.

이러한 노트북 개인용 컴퓨터의 충전기의 충전방법은 두개의 파워 단을 거쳐 2차전지를 충전하기 때문에 하나의 파워 단을 사용해 충전하는 방식과 비교해 여러가지 단점을 가지고 있다. 우선, 두개의 파워 단을 사용함으로써 소요되는 부품수가 증가됨에 따라 크기 및 비용이 증가하게 되고 또한, 효율적인 측면에서도 하나의 파워 단을 사용한 것에 비해 떨어지게 된다.The charging method of the charger of the laptop personal computer has various disadvantages compared to the charging method using a single power stage because the rechargeable battery is charged through two power stages. First, as the number of parts required by the use of two power stages increases, the size and cost increase, and in terms of efficiency, they are inferior to those of using one power stage.

종래의 노트북 개인용 컴퓨터가 이러한 단점을 가지고도 두개의 파워 단으로 구성된 충전기 구조를 가지게 된 가장 큰 이유는 밧데리가 충전되는 동안 밧데리 전압을 모니터해서 적절한 충전제어를 하는 것의 어려움과 또한 밧데리에 일정한 전류를 공급하도록 하는 궤환 제어의 어려움 때문이었다.The main reason why the conventional notebook personal computer has a two-stage charger structure even with these drawbacks is the difficulty of monitoring the battery voltage and proper charging control while the battery is being charged, and also providing a constant current to the battery. This was due to the difficulty of controlling the feed back.

본 발명의 목적은 하나의 파워 단을 사용해 밧데리를 충전할 수 있도록 하고 노트북 개인용 컴퓨터의 2차 전지를 차량 밧데리 전압 및 어뎁터의 출력전압을 동시에 입력으로 받아 출력할 수 있는 2차 전지 충전 제어회로를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a secondary battery charging control circuit that can be used to charge the battery using a single power stage and to receive the secondary battery of the notebook personal computer and the vehicle battery voltage and the output voltage of the adapter as an input simultaneously To provide.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 2차 전지 충전 제어회로는 전압을 충전하기 위한 밧데리, 어뎁터 출력 전원 또는 차량 밧데리 전원으로 부터의 전원을 인가받아 상기 밧데리에 정전류를 공급하기 위한 파워 수단, 상기 밧데리의 전압변화를 감지하여 내부적으로 충전 제어신호를 발생하고 충전 제어신호에 따라 상기 파워 수단으로 펄스폭 변조 신호를 출력하기 위한 제어수단, 및 상기 밧데리의 전압변화를 상기 제어수단이 인지할 수 있는 전압 레벨로 변환하기 위한 레벨 변환수단을 구비한 것을 특징으로 한다.The secondary battery charging control circuit of the present invention for achieving the above object is a power means for supplying a constant current to the battery by receiving a power from the battery, adapter output power or vehicle battery power for charging the voltage, the Control means for sensing the voltage change of the battery to generate a charge control signal internally and output a pulse width modulation signal to the power means in accordance with the charge control signal, and the control means can recognize the voltage change of the battery And level converting means for converting to a voltage level.

도 1 은 본 발명의 2차 전지 충전 제어회로의 블럭도이다.1 is a block diagram of a secondary battery charge control circuit of the present invention.

도 2 는 도 1 에 나타낸 블럭도의 회로도이다.FIG. 2 is a circuit diagram of the block diagram shown in FIG. 1.

도 3 은 도 2 에 나타낸 레벨 변환회로의 구체화된 회로도이다.FIG. 3 is a detailed circuit diagram of the level converting circuit shown in FIG. 2.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 2차 전지 충전 제어회로를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the secondary battery charge control circuit of the present invention with reference to the accompanying drawings as follows.

도 1 은 본 발명의 2차 전지 충전 제어회로의 블럭도로서, 파워 회로(10), 레벨 변환회로(20), 제어회로(30), 밧데리(40), 및 전류 감지기(50)로 구성되어 있다.1 is a block diagram of a secondary battery charge control circuit of the present invention, which is composed of a power circuit 10, a level conversion circuit 20, a control circuit 30, a battery 40, and a current detector 50. have.

파워 회로(10)는 어뎁터 출력 전원 또는 차량 밧데리 전원으로 부터의 전원(S1)을 인가받아 밧데리(40)에 정전류를 공급한다. 레벨 변환회로(20)는 밧데리(40)의 전압변화를 입력하여 레벨을 변환한다. 제어회로(30)는 밧데리(40)의 전압변화를 감지 내부적으로 충전 제어신호를 발생하고 충전 제어신호에 따라 파워 회로(10)로 펄스폭 변조 신호를 출력한다.The power circuit 10 receives a power supply S1 from the adapter output power supply or the vehicle battery power supply to supply the constant current to the battery 40. The level converting circuit 20 converts a level by inputting a voltage change of the battery 40. The control circuit 30 internally detects a voltage change of the battery 40 and generates a charge control signal internally and outputs a pulse width modulation signal to the power circuit 10 according to the charge control signal.

도 2 는 도 1 에 나타낸 블럭도의 회로도로서, 전원전압과 접지전압사이에 직렬 연결된 캐패시터들(C1, C2), 및 다이오우드(D)와 모스 트랜지스터(M), 캐패시터들(C1, C2)의 공통점과 다이오우드(D)와 모스 트랜지스터(M)의 공통점 사이에 연결된 인덕터(L)로 구성된 파워 회로(10), 캐패시터들(C1, C2)의 공통점에 연결된 네거티브 입력단자와 전원전압에 연결된 포지티브 입력단자를 가진 증폭기(25)로 구성된 레벨 변환 회로(20), 증폭기(25)의 출력신호에 응답하여 충전 제어신호를 발생하는 마이크로 프로세서(32)와 충전 제어신호에 응답하여 파워 회로(10)의 모스 트랜지스터(M)을 제어하기 위한 펄스폭 변조 신호를 발생하는 펄스폭 변조 제어회로(34)로 구성되어 있다.FIG. 2 is a circuit diagram of the block diagram shown in FIG. 1 and shows the capacitors C1 and C2 connected in series between the power supply voltage and the ground voltage, and the diode D, the MOS transistor M, and the capacitors C1 and C2. Power circuit 10 consisting of an inductor L connected between a common point and a common point of diode D and MOS transistor M, a negative input terminal connected to a common point of capacitors C1 and C2, and a positive input connected to a power supply voltage. A level conversion circuit 20 composed of an amplifier 25 having a terminal, a microprocessor 32 generating a charge control signal in response to an output signal of the amplifier 25 and a power control circuit 10 in response to a charge control signal. The pulse width modulation control circuit 34 which generates a pulse width modulation signal for controlling the MOS transistor M is comprised.

파워 회로(10)는 벅-부스트 컨버터로 구성되어 있고, 모스 트랜지스터(M)를 제어하기 위한 펄스 신호의 듀티를 조절함으로써 밧데리(40)에 높은 정전류를 공급하게 된다. 파워 회로(10)의 출력단을 캐패시터(C2)의 양단 전압으로 생각하면 모스 트랜지스터(M)를 제어하기 위한 펄스 신호의 듀티 즉, 펄스폭 변조 제어회로(34)의 출력신호의 듀티에 따라 출력전압은 입력전원(S1)보다 작거나 또는 크게된다.The power circuit 10 is composed of a buck-boost converter, and supplies a high constant current to the battery 40 by adjusting the duty of a pulse signal for controlling the MOS transistor M. When the output terminal of the power circuit 10 is regarded as the voltage across the capacitor C2, the output voltage according to the duty of the pulse signal for controlling the MOS transistor M, that is, the output signal of the pulse width modulation control circuit 34. Is smaller or larger than the input power source S1.

레벨 변환회로(20)는 통상 마이크로 프로세서(32)가 인지할 수 있는 최대 전압이 5V이므로 5V보다 높은 밧데리 전압을 마이크로 프로세서(32)가 인지할 수 있는 전압 레벨로 변환하기 위한 것이다.The level conversion circuit 20 is for converting a battery voltage higher than 5V to a voltage level that the microprocessor 32 can recognize because the maximum voltage that the microprocessor 32 can recognize is 5V.

도 3 은 도 2 에 나타낸 레벨 변환회로(20)의 구체화된 회로도로서, 도 2 에 나타낸 밧데리(40)의 양단에 각각 연결된 일측을 가진 2개의 저항들(Ra), 저항(Ra)의 타측과 접지전압사이에 연결된 저항(Rb), 저항(Rb)와 저항(Ra)의 공통점에 연결된 포지티브 입력단자와 저항(Ra)의 타측에 연결된 네거티브 입력단자를 가진 증폭기(60), 및 증폭기(60)의 네거티브 입력단자와 출력단자사이에 연결된 저항(Rb)로 구성되어 있다.FIG. 3 is a detailed circuit diagram of the level conversion circuit 20 shown in FIG. 2, which includes two resistors Ra and one end connected to both ends of the battery 40 shown in FIG. 2. An amplifier 60 having a resistor Rb connected between the ground voltage, a positive input terminal connected to a common point of the resistor Rb and a resistor Ra, and a negative input terminal connected to the other side of the resistor Ra, and an amplifier 60. It consists of a resistor (Rb) connected between the negative input terminal and the output terminal of.

밧데리 전압을 V라고 하면, 출력 전압은 Rb/Ra(V)로 나타내어진다. 즉, 증폭기의 출력전압은 밧데리 전압에 따라 변화하게 된다.If the battery voltage is V, the output voltage is represented by Rb / Ra (V). That is, the output voltage of the amplifier changes according to the battery voltage.

도 3 에 나타낸 레벨 변환회로는 밧데리양단의 전압이 매우 높으므로 이 전압을 마이크로 프로세서가 인지할 수 있는 레벨로 낮추는 역할을 수행하게 된다.The level converting circuit shown in FIG. 3 plays a role of lowering the voltage to a level that can be recognized by the microprocessor because the voltage across the battery is very high.

즉, 본 발명의 2차 전지 충전 제어회로는 마이크로 프로세서가 밧데리의 전압 변화를 레벨 변환회로를 통해 인가받아 처리하여 밧데리의 충전상태 제어신호를 펄스폭 변조 제어회로에 인가한다. 펄스폭 변조 제어회로는 마이크로 프로세서의 제어신호에 따라 밧데리에 공급되는 전류량을 제어하는 펄스폭 변조 제어신호를 출력하게 되는데 펄스폭 변조 제어회로는 밧데리에 흐르는 전류를 궤환받아 일정한 전류가 흐르도록 한다.That is, in the secondary battery charge control circuit of the present invention, the microprocessor receives and processes the voltage change of the battery through the level conversion circuit, and applies the charge state control signal of the battery to the pulse width modulation control circuit. The pulse width modulation control circuit outputs a pulse width modulation control signal for controlling the amount of current supplied to the battery according to the control signal of the microprocessor. The pulse width modulation control circuit feeds a current flowing through the battery to allow a constant current to flow.

본 발명의 2차 전지 충전 제어회로는 하나의 파워단을 사용해서 밧데리를 충전할 수 있으므로 효율적이고 비용을 낮출수 있다. 또한, 차량 밧데리 전압 및 어뎁터의 출력전압을 동시에 입력으로 받아 충전할 수 있다.The secondary battery charge control circuit of the present invention can charge the battery using a single power stage, and thus can reduce the cost efficiently. In addition, the vehicle battery voltage and the output voltage of the adapter can be simultaneously received and charged.

Claims

Batteries for charging voltage; Power means for supplying a constant current to the battery by receiving power from an adapter output power source or a vehicle battery power source; Control means for sensing a voltage change of the battery to internally generate a charge control signal and output a pulse width modulated signal to the power means in accordance with a charge control signal; And a level converting means for converting the voltage change of the battery into a voltage level that can be recognized by the control means.

2. The power supply of claim 1, wherein the power means comprises: first and second capacitors and diodes and a switching transistor connected in series between a power supply voltage and a ground voltage; And an inductor connected between a common point of the first and second capacitors and a common point of the diode and the switching transistor.

The secondary battery according to claim 1, wherein the level converting means includes amplifying means having a positive input terminal connected to a positive terminal of the battery and a negative input terminal connected to a common point of the first and second capacitors. Charge control circuit.

The electronic device of claim 1, wherein the control unit comprises: a microprocessor configured to input an output signal of the level converting unit to sense a voltage change of the battery and generate a charge control signal; And pulse width modulation control means for outputting to the power means a pulse width modulation signal for controlling the amount of current supplied to the battery in response to a control signal of the microprocessor.