KR0180465B1 - 2차 전지 충전 제어회로 - Google Patents

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.

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.

Description

2차 전지 충전 제어회로

본 발명은 노트북 개인용 컴퓨터에 관한 것으로, 특히 노트북 개인용 컴퓨터를 위한 2차 전지 충전제어회로에 관한 것이다.

노트북 개인용 컴퓨터용 충전기는 부스트 컨버터(boost converter)와 벅 컨버터(Buck converter)의 2개의 파워단계를 거쳐 밧데리를 충전하도록 되어있다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

도 1 은 본 발명의 2차 전지 충전 제어회로의 블럭도이다.

도 2 는 도 1 에 나타낸 블럭도의 회로도이다.

도 3 은 도 2 에 나타낸 레벨 변환회로의 구체화된 회로도이다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 2차 전지 충전 제어회로를 설명하면 다음과 같다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

밧데리 전압을 V라고 하면, 출력 전압은 Rb/Ra(V)로 나타내어진다. 즉, 증폭기의 출력전압은 밧데리 전압에 따라 변화하게 된다.

도 3 에 나타낸 레벨 변환회로는 밧데리양단의 전압이 매우 높으므로 이 전압을 마이크로 프로세서가 인지할 수 있는 레벨로 낮추는 역할을 수행하게 된다.

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.

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.

Claims (4)

1. 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 하는 2차 전지 충전 제어회로.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 파워수단은 전원전압과 접지전압사이에 직렬 연결된 제 1 및 제 2 캐패시터 및 다이오우드와 스위칭 트랜지스터; 및 상기 제 1 및 2 캐패시터들의 공통점과 상기 다이오우드와 스위칭 트랜지스터의 공통점사이에 연결된 인덕터를 구비한 것을 특징으로 하는 2차 전지 충전 제어회로.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 레벨 변환수단은 상기 밧데리의 포지티브 단자에 연결된 포지티브 입력단자와 상기 제1 및 제2캐패시터의 공통점에 연결된 네거티브 입력단자를 가진 증폭수단을 구비한 것을 특징으로 하는 2차 전지 충전 제어회로.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 레벨 변환수단의 출력신호를 입력하여 밧데리의 전압변화를 감지하고 충전 제어신호를 발생하기 위한 마이크로 프로세서; 및 상기 마이크로 프로세서의 제어신호에 응답하여 상기 밧데리로 공급되는 전류량을 제어하는 펄스폭 변조신호를 상기 파워 수단으로 출력하기 위한 펄스폭 변조 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 2차 전지 충전 제어회로.