KR100761754B1

KR100761754B1 - 배터리 유무를 검출하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100761754B1
Application number: KR1020060009550A
Authority: KR
Inventors: 이원우
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-02-01
Filing date: 2006-02-01
Publication date: 2007-09-28
Also published as: US20070182366A1; KR20070079121A

Abstract

배터리의 유무를 검출하는 장치를 제공한다.

배터리의 유무를 검출하는 장치는 배터리 충전 단자 전압을 검출하는 전압 레벨 검출기, 및 배터리 검출 기준 전압과 상기 검출된 배터리 충전 단자 전압을 비교하고, 상기 검출된 배터리 충전 단자 전압이 상기 배터리 검출 기준 전압을 초과한 경우에 배터리 부재 신호를 제공하고, 상기 검출된 배터리 검출 기준 전압이 상기 배터리 충전 단자 전압을 초과한 경우에 배터리 존재 신호를 제공하는 배터리 검출기를 포함한다.

배터리 충전, 배터리 유무, 제한 전압, 검출

Description

배터리 유무를 검출하는 방법 및 장치{Method and apparatus for detecting battery absent condition}

도 1은 종전의 배터리의 제거 또는 부재를 검출하는 장치를 보여주는 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 유/무 검출 기능을 갖는 배터리 충전기를 보여주는 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 검출기의 구성을 보여주는 도면이다.

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 구간 결정기의 구성을 보여주는 도면이다.

도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 검출 신호 생성기의 구성을 보여주는 도면이다.

도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 검출기를 리셋시키는 리셋부를 보여주는 도면이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제한 전압 제어기의 구성을 보여주는 도면이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 검출 과정을 보여주는 그래프이 다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 검출 과정을 보여주는 그래프이다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 검출 과정을 보여주는 그래프이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 검출 과정을 보여주는 흐름도이다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 다른 배터리 검출 과정을 보여주는 흐름도이다.

본 발명은 배터리 유무를 검출하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 배터리 유무를 검출하는 기능을 갖는 배터리 충전기에 관한 것이다.

노트북, 디지털 캠코더, 디지털 카메라, 휴대폰과 같은 모바일 장치의 사용이 증가하고 있다. 모바일 장치에 포함된 전원 시스템은 어댑터를 사용할 수 없는 장소에서도 시스템에 안정적인 전원을 공급할 수 있도록 배터리를 사용한다. 모바일 장치의 전원 시스템을 위한 배터리 중에는 충전기를 통해 재충전이 가능한 것이 있다. 2차 전지로 불리기도 하는 재충전할 수 있는 배터리는 충전기를 통해 재충전될 수 있다.

충전기의 배터리 충전 단자에 연결된 배터리의 존재 여부에 대한 정보는 유익하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 배터리 존재 여부에 대한 정보는 사용자에게 충전기에 배터리가 제대로 연결됐는지에 알려주는 발광 다이오드를 켜거나 끌 때 사용될 수 있다. 또한 배터리 존재 여부에 대한 정보는 배터리 충전 단자에 연결된 배터리가 없을 때 충전기가 절전 모드에서 동작되도록 제어할 때 사용될 수 있다.

일반적으로 배터리 유무를 검출하기 위해서는 추가적인 외부 소자나 핀을 사용해야 한다. 이와 같은 방식을 채용하는 종전의 충전기는 배터리 충전 단자에 배터리가 제대로 연결되지 않은 상태에서 배터리 충전 단자에 배터리가 연결된 것으로 판단할 수 있다. 배터리 유무를 검출하기 위한 추가적인 외부 소자나 핀을 사용하는 충전기는 배터리 충전 단자에 배터리가 연결됐는지 여부에 대한 정확한 정보를 제공하기 어렵다. 또한 추가적인 외부 소자나 핀의 사용은 충전기 제작 단가를 높이는 원인이 되기도 한다.

충전 제어 시스템(100)은 배터리 제거 검출 회로(10)를 사용한다. 창전 제어 시스템(100)은 충전기(102)와 스테이트 머신(104)을 포함한다. 배터리 제거 검출 회로(10)는 단지 두개의 센싱 노드들(106, 108)을 이용하여 제어 신호(NOBAT)를 스테이트 머신 (104)에 제공한다.

도 1의 배터리의 제거 또는 부재를 검출하는 장치는 추가적인 외부 소자나 핀이 없이도 배터리의 제거 또는 부재를 검출할 수 있지만, 정전압 모드(constant voltage mode)에서 배터리 유무를 검출하지 못한다는 한계점을 갖는다.

따라서 추가적인 외부 소자나 추가적인 핀을 사용하지 않으면서 배터리의 유무를 정확하게 검출할 수 있는 방법 및 장치가 필요하다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 배터리 충전기에 추가적인 외부 소자 또는 핀을 사용하지 않고도 배터리 유무를 검출하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한 본 발명은 추가적인 외부 소자 또는 핀을 사용하지 않고도 배터리 유무를 검출하는 기능을 갖는 배터리 충전기를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

그렇지만 이상의 목적은 예시적인 것으로서 본 발명은 목적은 이에 한정되지는 않는다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 유무를 검출하는 방법은 배터리 검출 기준 전압과 배터리 충전 단자 전압을 비교하는 단계와, 상기 배터리 충전 단자 전압이 상기 배터리 검출 기준 전압을 초과한 경우에 배터리 부재 신호를 제공하는 단계, 및 상기 배터리 검출 기준 전압이 상기 배터리 충전 단자 전압을 초과한 경우에 배터리 존재 신호를 제공하는 단계를 포함한다.

상기 배터리 검출 기준 전압은 통상 모드일 때의 배터리 제한 전압보다 크고 전원 전압보다 작을 수 있다. 또한 상기 배터리 존재 신호가 제공되는 경우에 상기 배터리 제한 전압을 통상 모드로 설정할 수 있다.

상기 배터리 검출 기준 전압과 상기 배터리 충전 단자 전압을 비교하는 단계는 배터리 제한 전압을 테스트 모드로 설정하는 단계와, 검출 구간의 종료를 판단하는 단계, 및 상기 검출 구간이 종료될 때 상기 배터리 검출 기준 전압과 상기 배터리 충전 단자 전압을 비교한 비교 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 상기 배터리 검출 기준 전압은 상기 테스트 모드일 때의 상기 배터리 제한 전압보다 작고, 통상 모드일 때의 상기 배터리 제한 전압보다 클 수 있다.

상기 검출 구간의 종료를 판단하는 단계는 발진 신호를 제공하는 단계와, 상기 발진 신호를 소정의 횟수만큼 카운팅하는 단계, 및 상기 발진 신호의 카운팅이 끝나면 검출 구간 종료 신호를 생성하는 단계를 포함한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 유무를 검출하는 장치는 배터리 충전 단자 전압을 검출하는 전압 레벨 검출기, 및 배터리 검출 기준 전압과 상기 검출된 배터리 충전 단자 전압을 비교하고, 상기 검출된 배터리 충전 단자 전압이 상기 배터리 검출 기준 전압을 초과한 경우에 배터리 부재 신호를 제공하고, 상기 검출된 배터리 검출 기준 전압이 상기 배터리 충전 단자 전압을 초과한 경우에 배터리 존재 신호를 제공하는 배터리 검출기를 포함한다.

상기 배터리 검출 기준 전압은 통상 모드일 때의 배터리 제한 전압보다 크고 배터리 충전 전압보다 작을 수 있다. 상기 배터리 존재 신호가 제공되는 경우에 상기 배터리 제한 전압을 통상 모드로 설정하는 제한 전압 제어기를 더 포함할 수 있다.

상기 배터리 검출기는 검출 구간을 결정하는 검출 구간 결정기, 및 검출 구간 종료 시점에 상기 검출된 배터리 충전 단자 전압과 상기 배터리 검출 기준 전압을 비교하고, 상기 배터리 부재 신호 또는 상기 배터리 존재 신호를 생성하는 검출 신호 생성기를 포함한다.

배터리의 유무를 검출하는 장치는 배터리가 제거될 때 상기 검출 구간 결정기가 새로운 검출 구간을 결정하도록 리셋 신호를 제공하는 리셋 유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 배터리 검출 기준 전압은 테스트 모드일 때의 상기 배터리 제한 전압보다 작고, 통상 모드일 때의 상기 배터리 제한 전압보다 클 수 있다.

상기 검출 구간 결정기는 발진 신호를 소정의 횟수만큼 카운팅하고, 상기 발진 신호의 카운팅이 끝나면 검출 구간 종료 신호를 생성할 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전기는 배터리 충전 단자에 충전 전류를 제공하는 제1 전류원과, 배터리 충전 단자 전압을 검출하고, 상기 배터리 충전 단자 전압과 배터리 검출 기준 전압과 비교하여 상기 배터리 충전 단자에 배터리가 연결됐는지 여부를 알려주는 배터리의 유무를 검출하는 장치, 및 배터리 제한 전압에 따라 상기 충전 전류를 조절하여 상기 배터리 충전 단자에 연결된 상기 배터리의 최대 충전 전압을 제한하는 충전 전압 제한부를 포함할 수 있다.

상기 배터리의 유무를 검출하는 장치는 상기 배터리 충전 단자 전압을 검출 하는 전압 레벨 검출기, 및 상기 배터리 검출 기준 전압과 상기 검출된 배터리 충전 단자 전압을 비교하고, 상기 검출된 배터리 충전 단자 전압이 상기 배터리 검출 기준 전압을 초과한 경우에 배터리 부재 신호를 제공하고, 상기 검출된 배터리 검출 기준 전압이 상기 배터리 충전 단자 전압을 초과한 경우에 배터리 존재 신호를 제공하는 배터리 검출기를 포함한다.

상기 배터리의 유무를 검출하는 장치는 상기 배터리 제한 전압을 설정하는 제한 전압 제어기를 더 포함할 수 있다.

상기 제한 전압 제어기는 전원이 인가될 때 상기 배터리 제한 전압을 테스트 모드로 설정할 수 있다. 또한 상기 제한 전압 제어기는 상기 배터리 존재 신호가 제공되는 경우에 상기 배터리 제한 전압을 통상 모드로 설정할 수 있다.

상기 충전 전압 제한부는 상기 제1 전류원과 전류 미러쌍을 이루는 제2 전류원, 및 상기 배터리 충전 단자 전압이 상기 배터리 제한 전압을 초과하지 못하도록 전류를 제공하는 제3 전류원을 포함하고, 상기 제2 전류원이 제공하는 전류와 상기 제3 전류원이 제공하는 상기 전류의 합은 일정한 값을 갖는다.

상기 충전 전압 제한부는 상기 제2 전류원의 전류와 상기 제3 전류원의 전류를 흘리는 부하, 및 상기 부하의 단자 전압과 소정의 전압의 차이를 증폭하는 증폭기를 더 포함할 수 있고, 상기 증폭기의 출력 전압의 크기에 따라 상기 충전 전류의 크기가 결정된다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 동일한 참조부호를 동일한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특 징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

배터리 충전기(200)는 제1 전류원(210), 제2 전류원(211), 증폭기(220), 충전 전압 제한부(230), 배터리의 유무를 검출하는 장치(240) 및 부하 저항(260)을 포함한다.

제1 전류원(210)은 배터리 충전 단자(260)에 연결된 배터리(250)에 충전 전류(I1)를 공급한다. 제2 전류원(211)은 제1 전류원(210)과 전류 미러쌍을 이룬다. 예를 들어, 제2 전류원(211)의 전류(I2)가 감소하면 제1 전류원(210)의 전류(I1)도 감소하고, 제2 전류원(211)의 전류(I2)가 증가하면 제1 전류원(210)의 전류(I1)도 증가한다.

증폭기(220)는 제1 전류원(210) 및 제2 전류원(211)에 흐르는 전류의 크기를 조절한다. 증폭기(220)의 입력 단에는 기준 전압(Vref)과 부하 단자(261)의 전압이 입력되며, 기준 전압(Vref)과 부하 단자 전압(V2)의 차이를 증폭하여 출력한다. 제2 전류원(211)에 흐르는 전류의 크기가 증가하면 부하 저항(260)에 흐르는 전류가 증가되고, 그 결과 부하 단자 전압(V2)이 증가한다. 부하 단자 전압(V2)이 증가하면 증폭기(220)의 출력 전압(V3)이 증가하면, 제2 전류원(211)의 전류(I2)가 감소한다. 제2 전류원(211)의 전류(I2)가 감소하면 부하 단자 전압(V2)은 감소하게 된다. 요컨대, 증폭기(220)는 네거티브 피드백 방식으로 제2 전류원(211)의 전류(I2)의 크기가 일정한 값을 갖도록 제어한다.

이와 같이 증폭기(220)의 출력 전압(V3)에 반비례하여 제2 전류원(211)의 전류(I2)의 크기를 조절하는 것은 예시적인 것이며, 다른 방식으로 제2 전류원(211)의 전류(I2)의 크기를 조정하는 것도 가능하다. 예를 들어, 증폭기(220)의 입력 단자 중에서 - 단자에 부하 단자 전압(V2)을 입력하고 + 단자에 기준 전압(Vref)을 입력한다. 전류(I2)의 크기는 증폭기(220)의 출력 전압(V3)에 비례하도록 제2 전류원(211)을 구현한다. 이 경우에 전류(I2)의 크기가 증가하면 부하 단자 전압(V2)이 증가하고, 그 결과 증폭기(220)의 출력 전압(V3)이 감소하게 된다. 따라서 전류(I2)의 크기는 기준 전압(Vref)에 의해 일정한 값으로 결정된다. 전류(I2)가 일정하기 때문에 제1 전류원(210)이 공급하는 충전 전류(I1)의 크기도 일정하게 된다.

제2 전류원(211)의 전류(I2)의 크기는 기준 전압(Vref)의 크기에 비례한다. 기준 전압(Vref)의 크기가 커지면 제2 전류원(211)의 전류(I2)가 커지고, 기준 전압(Vref)의 크기가 작아지면 제2 전류원(211)의 전류(I2)의 크기가 작아진다. 제2 전류원(211)의 전류(I2)의 크기에 의해 제1 전류원(210)의 전류(I1)의 크기가 결정되므로, 기준 전압(Vref)의 크기에 의해 배터리(250)에 공급되는 충전 전류의 크기를 결정할 수 있다.

충전 전압 제한부(230)는 배터리(250)의 최대 충전 전압이 배터리 제한 전압(Battery Regulation Voltage)을 넘지 않도록 한다. 이를 위하여 충전 전압 제한부(230)는 제3 전류원(231)과 전압전류변환기(232) 및 스테이트 머신(233)을 포함한다.

스테이트 머신(233)은 충전기(200)의 충전 모드를 결정한다. 정전류 모드에서 제3 전류원(231)의 전류(I3)는 0이 된다. 따라서, 충전 전류(I1)의 크기는 값을 갖는다. 충전 전류(I1)에 의해 배터리(250)가 충전되면 배터리 단자 전압(V1)은 상승한다. 배터리 단자 전압(V1)이 배터리 제한 전압에 도달하면 스테이트 머신(233)은 충전기(200)의 충전 모드를 정전압 모드로 설정한다. 정전압 모드에서 제3 전류원(231)의 전류(I3)는 제2 전류원(211)의 전류(I2)의 크기를 조절하는데 사용된다. 즉, 부하 단자 전압(V2)의 크기는 기준 전압(Vref)과 동일한 값을 가지기 때문에, 두 전류(I2, I3)의 합은 일정한 값을 갖는다. 따라서 전류(I3)가 증가하면 전류(I2)는 감소하게 된다. 배터리 단자 전압(V1)이 배터리 제한 전압에 도달하면 전압전류변환기(232)의 출력 전류는 증가한다. 제3 전류원(231)은 전압전류변환기(232)의 출력 전류를 미러링한 전류(I3)를 출력한다.

배터리의 유무를 검출하는 장치(240)는 전압 레벨 검출기(243), 배터리 검출기(242) 및 제한 전압 제어기(241)를 포함한다.

전압 레벨 검출기(243)는 배터리 단자 전압(V1)을 검출한다. 전압 레벨 검출기(243)는 배터리 단자 전압(V1)과 배터리 검출 기준 전압과 비교하고, DET_BATT 신호를 배터리 검출기(242)에 제공한다. DET_BATT 신호는 배터리 단자 전압(V1)이 배터리 검출 기준 전압보다 높을 때 하이가 되고, 배터리 단자 전압(V1)이 배터리 검출 기준 전압보다 낮을 때 로우가 된다. 배터리 검출 기준 전압은 통상 모드(충전 모드)일 때의 배터리 제한 전압보다 크고, 배터리 충전기에 공급되는 배터리 충전 전압(VCHG)보다 낮은 값을 갖는다. 일 실시예에 있어서, 배터리 검출 기준 전압은 통상 모드일 때의 배터리 제한 전압보다 크고 테스트 모드일 때의 배터리 제한 전압보다 작다.

배터리 검출기(242)는 검출 구간이 종료될 때 DET_BATT 신호에 기초하여 배터리가 존재 또는 부재임을 알려주는 NO_BATT 신호를 제공한다. 배터리 검출기(242)에 대한 보다 상세한 설명은 도 3을 참조하여 후술한다.

제한 전압 제어기(241)는 NO_BATT 신호에 기초하여 배터리 제한 전압을 설정한다. 예를 들어, 제한 전압 제어기(241)는 NO_BATT 신호가 배터리의 존재를 알려주면 배터리 제한 전압을 통상 모드(충전 모드)로 설정하고, NO_BATT 신호가 배터리의 부재를 알려주면 배터리 제한 전압을 테스트 모드로 설정(또는 유지)한다.

배터리 검출기(242)는 검출 구간 결정기(310)와 검출 신호 생성기(320) 및 리셋부(330)를 포함한다.

검출 구간 결정기(310)는 PWR_ON 신호가 입력되면 소정의 시간 동안의 검출 구간을 결정한다. 검출 구간이 종료될 때 검출 구간 결정기(310)는 검출 구간 종료 신호를 생성한다.

검출 신호 생성기(320)는 검출 구간이 종료될 때의 DET_BATT 신호에 기초하여 NO_BATT 신호를 생성한다. NO_BATT 신호는 배터리의 존재 또는 부존재를 알려주는 신호이다.

리셋부(330)는 통상 모드에서 충전 중에 배터리가 제거될 때 검출 구간 결정부(310)가 새로운 검출 구간을 결정하도록 리셋 신호를 제공한다.

도 4a, 4b 및 4c는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 구간 결정기와, 배터리 검출 신호 생성기 및 리셋부의 구성을 보여주는 도면이다.

도 4a를 참조하면, 검출 구간 결정기(310)는 발진기(410)와, 카운터(420) 및 발진기 인에이블 신호 생성 회로(430)를 포함한다.

발진기 인에이블 신호 생성 회로(430)는 PWR_ON 신호에 기초하여 OSC_EN 신호를 생성한다. PWR_ON 신호는 배터리 충전기에 전원이 공급되어 배터리 충전 전압이 소정의 기준 값을 넘을 때 하이가 된다. 즉, PWR_ON 신호는 배터리 충전기에 전원이 공급되고 있음을 알려주는 신호이다. OSC_EN 신호는 PWR_ON 신호가 입력되면 하이가 된다.

발진기(410)는 OSC_EN 신호가 하이일 때 소정의 주파수의 발진 신호를 출력 한다. 카운터(420)는 발진 신호를 소정 횟수만큼 카운팅하고, 카운팅이 끝나면 CNT_OUT 신호를 하이로 출력한다. 예를 들어, 발진 주파수가 100 KHz일 때 카운터(420)가 10000번 카운팅하여 CNT_OUT 신호를 하이로 출력할 경우에 검출 구간은 0.1 초로 결정된다. CNT_OUT 신호는 검출 구간의 종료를 알려주는 신호로서 CNT_OUT 신호가 하이일 때 OSC_EN 신호는 로우가 된다. OSC_EN 신호가 로우일 때 발진기(410)는 발진 신호를 출력하지 않는다.

한편, 충전 중의 배터리가 제거될 때 RN_CNTOUT 신호에 의해 OSC_EN 신호가 하이가 되고, 카운터(420)는 A 신호에 의해 리셋된다. 따라서 발진기(420)는 발진 신호를 출력하고, 카운터(420)는 발진 신호를 소정 횟수만큼 카운팅하고, 카운팅이 끝나면 CNT_OUT 신호를 하이로 출력한다. A 신호와 RN_CNTOUT 신호는 각각 배터리 검출 신호 생성기(320)와 리셋부(330)가 제공한다.

도 4b를 참조하면, 배터리 검출 신호 생성기(320)는 1개의 D 플립플롭과 복수의 논리 게이트들을 포함한다.

초기에 NO_BATT 신호는 로우이다. D 플립플롭의 입력 단자(D)에는 하이가 입력되며, 클럭 단자(CK)에 입력되는 신호의 상승 에지에 맞춰 출력 단자(Q)의 값이 하이가 된다. 출력 단자(Q)의 값이 하이가 되면 NO_BATT 신호는 하이가 되고, NO_BATT 신호와 반대 위상을 갖는 NO_BATTB 신호는 로우가 된다. 클럭 단자(CK)에 입력되는 신호는 CNT_OUT 신호와 DET_BATT 신호가 모두 하이가 될 때 로우에서 하이로 상승한다.

D 플립플롭은 RN_CNTOUT 신호와 RESET 신호 및 PWR_ON 신호에 의해 리셋된 다. 배터리 검출 신호 생성기(320)는 RN_CNTOUT 신호와 RESET 신호를 리셋부(330)에서 제공받는다.

도 4c를 참조하면, 리셋부(330)는 1개의 D 플립플롭과 복수의 논리 게이트들을 포함한다.

D 플립플롭의 입력 단자(D)에는 하이가 입력되며, 초기의 출력 단자(Q)의 값이 로우이므로 초기의 RESET 신호는 하이이다. RESET 신호는 클럭 단자(CK)에 입력되는 신호의 상승 에지에 맞추어 로우가 된다. 클럭 단자(CK)에 입력되는 신호는 NO_BATTB 신호와 DET_BATT 신호가 모두 하이가 될 때 로우에서 하이로 상승한다. 배터리 충전 중에 NO_BATTB 신호는 하이이고, DET_BATT 신호는 로우이다.

충전 중인 배터리가 제거될 때 DET_BATT 신호는 하이로 상승하고, DET_BATT 신호가 하이로 상승하면 RN_CNTOUT 신호는 로우에서 하이로 상승한다. 이 때, 도 4b를 참조하면, RESET 신호는 하이이고, RN_CONTOUT 신호는 로우에서 하이로 바뀌므로 A 신호는 로우에서 하이로 바뀌게 된다. A 신호가 하이가 될 때 도 4a의 카운터(420)는 리셋되고, CNT_OUT 신호는 하이에서 로우로 하강한다.

또한 DET_BATT 신호가 하이로 상승하면 클럭 단자(CK)에 입력되는 신호는 로우에서 하이로 상승한다. 그 결과로 RESET 신호는 하이에서 로우로 하강한다. 한편, DET_BATT 신호가 하이로 상승할 때 CNT_OUT은 하이에서 로우로 하강하기 때문에 약간의 시간이 지연된 후에 도 4c의 D 플립플롭은 리셋된다. 따라서, RESET 신호는 약간의 시간이 지연된 후 다시 하이로 상승한다.

배터리를 검출하는 과정에서 신호의 파형 변화에 대해서는 도 2의 배터리 충 전기(200)를 기준으로 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한다.

도 6은 배터리의 부재를 검출하는 과정을 보여주고 있다.

먼저 배터리 충전기에 전원이 공급되면 배터리 충전 전압(VCHG)은 상승한다. 배터리 충전 전압(VCHG)이 소정의 값 이상으로 상승하면 PWR_ON 신호는 하이가 된다. 테스트 모드에서 초기에 배터리 제한 전압은 VREG_NOBATT로 설정된다.

PWR_ON 신호가 하이가 되면 OSC_EN 신호가 하이가 되고 배터리 검출기(242)내의 검출 구간 결정기는 발진 신호를 출력하고, 출력된 발진 신호를 카운팅한다. 발진 신호에 대해 소정의 횟수의 카운팅이 끝나면 CNT_OUT 신호가 하이로 상승한다. CNT_OUT 신호가 하이로 될 때, 즉, 검출 구간이 종료될 때 배터리 검출기(242)는 전압 레벨 검출기(243)가 제공한 DET_BATT 신호에 의해 배터리가 존재하는지 부존재하는지를 판단할 수 있다. 검출 구간이 종료될 때 DET_BATT 신호는 하이일 때 배터리 존재 신호의 역할을 하고 로우일 때 배터리 부존재 신호의 역할을 한다.

전압 레벨 검출기(243)는 배터리 충전 단자 전압(V1)과 배터리 검출 기준 전압(VDET_BATT)을 비교하여 DET_BATT 신호를 제공한다. 배터리가 부존재일 때 충전 전류(I2)가 0이 되므로 배터리 충전 단자 전압(V1)은 배터리 충전 전압(VCHG)과 비슷한 값으로 상승한다. 이 때 배터리 단자 전압(V1)이 배터리 검출 기준 전압(VDET_BATT)보다 높게 되며, 그 결과 DETT_BATT 신호는 하이가 된다. DETT_BATT가 하이일 때 제한 전압 제어기(241)가 출력하는 VREG_CON 신호는 로우상태를 유지한다. VREG_CON 신호가 로우일 때 배터리 제한 전압은 테스트 모드 전압인 VREG_NOBATT로 유지된다.

도 7은 배터리의 존재를 검출하는 과정을 보여주고 있다.

전압 레벨 검출기(243)는 배터리 충전 단자 전압(V1)과 배터리 검출 기준 전압(VDET_BATT)을 비교하여 DET_BATT 신호를 제공한다. 배터리는 최대 충전 전압이 통상 모드일 때 배터리 제한 전압(VREG_BATT)이므로 짧은 테스트 구간 동안에 배터리 검출 기준 전압(VDET_BATT)를 초과할 수 없다. 따라서 배터리가 존재일 때 배터리 충전 단자 전압(V1)은 배터리 검출 기준 전압(VDET_BATT)보다 낮게 되며, 그 결과 DETT_BATT 신호는 로우를 유지한다. DETT_BATT가 로우일 때 제한 전압 제어기(241)가 출력하는 VREG_CON 신호는 하이로 상승한다. VREG_CON 신호가 하이일 때 배터리 제한 전압은 통상 모드 전압인 VREG_BATT로 설정된다.

도 8은 배터리가 충전 중에 제거될 때의 배터리 검출하는 과정을 보여주고 있다.

전압 레벨 검출기(243)는 배터리 충전 단자 전압(V1)과 배터리 검출 기준 전압(VDET_BATT)을 비교하여 DET_BATT 신호를 제공한다. 배터리는 최대 충전 전압이 통상 모드일 때 배터리 제한 전압(VREG_BATT)이므로 짧은 테스트 구간 동안에 배터리 검출 기준 전압(VDET_BATT)를 초과할 수 없다. 따라서 배터리가 존재일 때 배터리 충전 단자 전압(V1)은 배터리 검출 기준 전압(VDET_BATT)보다 낮게 되며, 그 결과 DETT_BATT 신호는 로우를 유지한다. DETT_BATT가 로우일 때 제한 전압 제어 기(241)가 출력하는 VREG_CON 신호는 하이로 상승한다. VREG_CON 신호가 하이일 때 배터리 제한 전압은 통상 모드 전압인 VREG_BATT로 설정된다.

배터리 제한 전압이 VREG_BATT일 때 배터리 충전기(200)는 배터리 단자 전압(V1)이 VREG_BATT에 도달하기 전에는 정전류 모드로 배터리(250)를 충전시키고, 배터리 단자 전압(V1)이 VREG_BATT에 도달하면 정전압 모드로 배터리(250)를 충전시킨다.

배터리를 충전하는 도중에 배터리가 제거되면, 배터리 충전 단자(251)의 전압(V1)은 배터리 충전 전압(VCHG) 부근으로 상승하게 된다. 따라서, DET_BATT 신호는 하이로 상승하게 된다. DET_BATT 신호가 하이가 되면 RN_CNTOUT 신호가 하이가 되고, 배터리 검출기(232)의 검출 구간 결정기 내의 카운터가 초기화된다. 즉, CNT_OUT 신호는 로우 상태로 바뀌게 된다. 한편, RN_CNTOUT 신호가 잠시동안 로우가되고, OSC_EN 신호는 하이가 된다.

OSC_EN 신호가 하이가 되고 배터리 검출기(242)내의 검출 구간 결정기는 발진 신호를 출력하고, 출력된 발진 신호를 카운팅한다. 발진 신호에 대해 소정의 횟수의 카운팅이 끝나면 CNT_OUT 신호가 하이로 상승한다. CNT_OUT 신호가 하이로 될 때 DETT_BATT가 하이이므로, 제한 전압 제어기(241)가 출력하는 VREG_CON 신호는 로우가 된다. VREG_CON 신호가 로우일 때 배터리 제한 전압은 테스트 모드 전압인 VREG_NOBATT로 설정된다.

배터리 충전기의 전원 단자에는 배터리 충전 전압(VCHG)이 인가된다(S910). 배터리 충전 전압(VCHG)가 배터리 충전기에 인가되면 PWR_ON 신호가 하이로 상승하고, 배터리 검출 과정이 시작된다.

배터리 충전기는 배터리의 유무를 검출하기 위하여 먼저 검출 구간을 결정한다(S920). 검출 구간이 종료될 때 배터리 충전기는 배터리 충전 단자 전압(V1)을 검출한다(S930).

배터리 충전 단자 전압(V1)이 검출되면 배터리 충전기는 배터리 충전 단자 전압(V1)이 배터리 검출 기준 전압(VDET_BATT)보다 큰지를 비교한다(S940).

배터리 충전기는 배터리 충전 단자 전압(V1)이 배터리 검출 기준 전압(VDET_BATT)보다 큰 경우에 배터리 부재 신호를 발생한다(S950).

배터리 충전기는 배터리 충전 단자 전압(V1)이 배터리 검출 기준 전압(VDET_BATT)보다 작은 경우에 배터리 존재 신호를 발생한다(S960). 배터리가 존재하는 경우에 배터리 충전기는 배터리 제한 전압을 통상 모드로 설정한다(S970).

배터리가 존재할 때 배터리 충전기는 배터리를 충전한다(S1010).

배터리 충전 중에 배터리 충전 단자 전압(V1)이 상승하는 이벤트가 발생한다(S1020). 배터리 충전 중에 배터리 충전 단자 전압(V1)이 상승하면 배터리 검출 과정이 시작된다.

먼저 배터리 충전기는 검출 구간을 결정한다(S1030). 검출 구간이 종료될 때 배터리 충전기는 배터리 충전 단자 전압(V1)을 검출한다(S1040).

배터리 충전 단자 전압(V1)이 상승됐기 때문에, 배터리 충전기는 배터리 충전기는 배터리 충전 단자 전압(V1)이 배터리 검출 기준 전압(VDET_BATT)보다 큰 것으로 판단한다(S1050).

배터리 충전 단자 전압(V1)이 배터리 검출 기준 전압(VDET_BATT)보다 크므로 배터리 충전기는 배터리 부재 신호를 발생한다(S1060).

본 발명의 실시예에 따른 배터리 유무를 검출하는 장치는 배터리 충전기에 별도의 핀이나 외부 소자의 도움이 없이도 배터리의 존재 또는 부존재나 충전중 배터리가 배터리 충전기로부터 제거된 것을 판단할 수 있다. 그러므로 본 발명의 실시예에 따른 배터리 유무를 검출하는 장치를 포함한 배터리 충전기는 별도의 핀이나 외부 소자 없이도 배터리의 충전 상태를 사용자에게 정확하게 알려줄 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전기는 배터리의 존재나 배터리의 부존재 혹은 충전 중의 배터리의 제거를 모두 판단할 수 있다.

이상에서 설명된 배터리 유무를 검출하는 장치 또는 배터리 충전기의 각 구성 요소들은 보다 하위 구성 요소들을 포함하도록 구현될 수 있고, 2개 이상의 구성 요소들이 상위 구성 요소로 결합되어 구현될 수도 있다. 또한 어떤 구성 요소에 대한 기능의 일부를 다른 구성 요소가 담당하도록 배터리 유무를 검출하는 장치 또는 배터리 충전기를 구현할 수도 있다.

그러므로 이상 실시예들은 예시적인 것으로서, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

배터리 검출 기준 전압과 배터리 충전 단자 전압을 비교하는 단계;

상기 배터리 충전 단자 전압이 상기 배터리 검출 기준 전압을 초과한 경우에 배터리 부재 신호를 제공하는 단계; 및

상기 배터리 검출 기준 전압이 상기 배터리 충전 단자 전압을 초과한 경우에 배터리 존재 신호를 제공하는 단계를 포함하고,

상기 배터리 검출 기준 전압은 통상 모드일 때의 배터리 제한 전압보다 크고 전원 전압보다 작은 것을 특징으로 하는 배터리의 유무를 검출하는 방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 배터리 존재 신호가 제공되는 경우에 상기 배터리 제한 전압을 통상 모드로 설정하는 것을 특징으로 하는 배터리의 유무를 검출하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 배터리 검출 기준 전압과 상기 배터리 충전 단자 전압을 비교하는 단계는

배터리 제한 전압을 테스트 모드로 설정하는 단계;

검출 구간의 종료를 판단하는 단계; 및

상기 검출 구간이 종료될 때 상기 배터리 검출 기준 전압과 상기 배터리 충전 단자 전압을 비교한 비교 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 유무를 검출하는 방법.
제4항에 있어서,

상기 배터리 검출 기준 전압은 상기 테스트 모드일 때의 상기 배터리 제한 전압보다 작고, 통상 모드일 때의 상기 배터리 제한 전압보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리의 유무를 검출하는 방법.
제4항에 있어서, 상기 검출 구간의 종료를 판단하는 단계는

발진 신호를 제공하는 단계;

상기 발진 신호를 소정의 횟수만큼 카운팅하는 단계; 및

상기 발진 신호의 카운팅이 끝나면 검출 구간 종료 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 유무를 검출하는 방법.
배터리 충전 단자 전압을 검출하는 전압 레벨 검출기; 및

배터리 검출 기준 전압과 상기 검출된 배터리 충전 단자 전압을 비교하고, 상기 검출된 배터리 충전 단자 전압이 상기 배터리 검출 기준 전압을 초과한 경우에 배터리 부재 신호를 제공하고, 상기 검출된 배터리 검출 기준 전압이 상기 배터리 충전 단자 전압을 초과한 경우에 배터리 존재 신호를 제공하는 배터리 검출기를 포함하고,

상기 배터리 검출 기준 전압은 통상 모드일 때의 배터리 제한 전압보다 크고 배터리 충전 전압보다 작은 것을 특징으로 하는 배터리의 유무를 검출하는 장치.
삭제
제7항에 있어서, 상기 배터리 존재 신호가 제공되는 경우에 상기 배터리 제한 전압을 통상 모드로 설정하는 제한 전압 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 유무를 검출하는 장치.
제7항에 있어서, 상기 배터리 검출기는

검출 구간을 결정하는 검출 구간 결정기; 및

검출 구간 종료 시점에 상기 검출된 배터리 충전 단자 전압과 상기 배터리 검출 기준 전압을 비교하고, 상기 배터리 부재 신호 또는 상기 배터리 존재 신호를 생성하는 검출 신호 생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 유무를 검출하는 장치.
제10항에 있어서, 배터리가 제거될 때 상기 검출 구간 결정기가 새로운 검출 구간을 결정하도록 리셋 신호를 제공하는 리셋 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 유무를 검출하는 장치.
제10항에 있어서, 상기 배터리 검출 기준 전압은 테스트 모드일 때의 상기 배터리 제한 전압보다 작고, 통상 모드일 때의 상기 배터리 제한 전압보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리의 유무를 검출하는 장치.
제10항에 있어서, 상기 검출 구간 결정기는 발진 신호를 소정의 횟수만큼 카운팅하고, 상기 발진 신호의 카운팅이 끝나면 검출 구간 종료 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 배터리의 유무를 검출하는 장치.
배터리 충전 단자에 충전 전류를 제공하는 제1 전류원;

배터리 충전 단자 전압을 검출하고, 상기 배터리 충전 단자 전압과 배터리 검출 기준 전압과 비교하여 상기 배터리 충전 단자에 배터리가 연결됐는지 여부를 알려주는 배터리의 유무를 검출하는 장치; 및

배터리 제한 전압에 따라 상기 충전 전류를 조절하여 상기 배터리 충전 단자에 연결된 상기 배터리의 최대 충전 전압을 제한하는 충전 전압 제한부를 포함하고,

상기 배터리의 유무를 검출하는 장치는,

상기 배터리 충전 단자 전압을 검출하는 전압 레벨 검출기; 및

상기 배터리 검출 기준 전압과 상기 검출된 배터리 충전 단자 전압을 비교하고, 상기 검출된 배터리 충전 단자 전압이 상기 배터리 검출 기준 전압을 초과한 경우에 배터리 부재 신호를 제공하고, 상기 검출된 배터리 검출 기준 전압이 상기 배터리 충전 단자 전압을 초과한 경우에 배터리 존재 신호를 제공하는 배터리 검출기를 포함하며,

상기 배터리 검출 기준 전압은 통상 모드일 때의 배터리 제한 전압보다 크고 배터리 충전 전압보다 작은 것을 특징으로 하는 배터리 충전기.
삭제
제14항에 있어서, 상기 배터리 검출 기준 전압은 테스트 모드일 때의 상기 배터리 제한 전압보다 작고, 통상 모드일 때의 상기 배터리 제한 전압보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리 충전기.
제14항에 있어서, 상기 배터리 제한 전압을 설정하는 제한 전압 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전기.
제17항에 있어서, 상기 제한 전압 제어기는 전원이 인가될 때 상기 배터리 제한 전압을 테스트 모드로 설정하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전기.
제17항에 있어서, 상기 제한 전압 제어기는 상기 배터리 존재 신호가 제공되 는 경우에 상기 배터리 제한 전압을 통상 모드로 설정하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전기.
제14항에 있어서, 상기 충전 전압 제한부는

상기 제1 전류원과 전류 미러쌍을 이루는 제2 전류원; 및

상기 배터리 충전 단자 전압이 상기 배터리 제한 전압을 초과하지 못하도록 전류를 제공하는 제3 전류원을 포함하고,

상기 제2 전류원이 제공하는 전류와 상기 제3 전류원이 제공하는 상기 전류의 합은 일정한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 충전기.
제20항에 있어서, 상기 충전 전압 제한부는

상기 제2 전류원의 전류와 상기 제3 전류원의 전류를 흘리는 부하; 및

상기 부하의 단자 전압과 소정의 전압의 차이를 증폭하는 증폭기를 더 포함하고,

상기 증폭기의 출력 전압의 크기에 따라 상기 충전 전류의 크기가 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전기.