KR0140018Y1 - 배터리 충전회로 - Google Patents

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KR0140018Y1
KR0140018Y1 KR2019930008038U KR930008038U KR0140018Y1 KR 0140018 Y1 KR0140018 Y1 KR 0140018Y1 KR 2019930008038 U KR2019930008038 U KR 2019930008038U KR 930008038 U KR930008038 U KR 930008038U KR 0140018 Y1 KR0140018 Y1 KR 0140018Y1
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윤종용
삼성전기주식회사
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    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
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Abstract

이 고안은 배터리 충전회로에 관한 것으로서, 배터리를 충전하기 위한 정전류를 공급하기 위해 정전류 충전부를 구성하지 않고, 링잉 쵸크 컨버터내에 구성된 메인 트랜지스터의 스위칭 동작을 제어하는 트랜지스터를 구성하여 정전류를 생산함으로써, 회로가 간단하고 비용이 절감되며 전력효율이 증가되고 회로의 신뢰성이 향상된다. 이 고안은 링잉 쵸크 컨버타를 이용한 모든 배터리 충전회로에 이용 가능하다.

Description

배터리 충전회로
제1도는 종래의 배터리 충전회로를 나타내는 블럭도.
제2도는 종래의 링잉 쵸크 컨버터를 이용한 전압 조절회로를 나타내는 회로도.
제3도는 제2도의 주요 부분에 대한 파형 특성도.
제4도는 이 발명에 따른 배터리 충전회로를 나타내는 회로도.
제5도는 제4도의 주요 부분에 대한 파형 특성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 전압 조절부 20 : 정전류 충전부
30 : 배터리 Vin : 입력전압
Vout : 트랜지스터 T : 트랜스포머
Q1, Q2 : 트랜지스터 R1∼R3 : 저항
D1 : 다이오드 C1, C2 : 콘덴서
이 고안은 배터리 충전회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 링잉 쵸크 컨버타를 이용하여 정전류를 공급함으로써, 배터리를 충전하도록 한 배터리 충전회로에 관한 것이다.
종래의 배터리 충전회로에 대하여 제1도를 참조하여 설명한다.
제1도는 종래의 배터리 충전회로를 나타내는 블럭도이다.
제1도를 보면, 전압 조절부(10)의 전압 입력단자는 전원입력단자로부터 입력된 입력전압(Vin)을 인가받도록 연결되어 있고, 전압 조절부(10)의 출력단자는 정전류 충전부(20)의 입력단자에 연결되어 있으며, 정전류 충전부(20)의 출력단자는 배터리에 연결되어 있다.
이상의 구성을 참조하여 동작을 설명한다.
니카드(Nicad : Nickel-Cadmium) 배터리나 니켈-수소(Nickel-Hydro) 배터리 등은 충전할 때 정전류를 요구한다. 종래에는 링잉 쵸크 컨버터, 플라이백 컨버터, 포워드 타입 컨버터등 각종 전압 조절 수단을 이용하여 원하는 전압을 만든 다음 별도의 정전류 충전부를 사용하였다.
즉, 전원 입력단자로부터 입력된 입력전압(Vin)은 전압 조절부(10)를 통하여 일정 직류전압으로 변환된 후, 정전류 충전부(20)에 인가된다. 정전류 충전부(20)는 후단의 배터리(30)를 충전하기 위한 정전류를 배터리(30)에 공급한다. 정전류를 인가받은 배터리(30)는 충전을 시작한다.
그런데, 상기와 같은 경우 배터리를 충전하기 위해 별도의 정전류 충전부를 사용하므로, 회로가 복잡하고 전력 효율이 저하되었다. 또한, 복잡한 회로 구성에 따라 부품의 크기가 커지고, 비용이 상승하였으며, 회로에 대한 신뢰서이 저하되는 문제점이 있었다.
이 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이 고안의 목적은 별도의 정전류 충전회로를 사용하지 않고 링잉 쵸크 컨버터를 이용하여 간단하게 정전류 충전부를 구성함으로써, 배터리를 충전하도록 한 배터리 충전회로를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 이 고안에 따른 배터리 충전회로의 특징은, 전원 입력단자를 통하여 입력된 입력전압을 일정값을 가진 전압으로 변환하고 정류하여 직류전압을 출력하는 전압 조절부와, 상기 전압 조절부에서 출력한 정전류를 이용하여 충전하는 배터리로 구성된 배터리 충전회로에 있어서; 상기 전압 조절부는 입력 전압을 변환하는 트랜스포머와, 상기 트랜스포머의 동작을 스위칭하는 메인 트랜지스터와, 상기 메인 트랜지스터의 초기 동작을 위한 전압을 검출하는 초기 구동전압 검출용 저항과, 상기 트랜스포머의 3차 권선을 설치하여 상기 트랜스포머의 1차 권선으로부터 3차 권선에 유도된 전압을 이용하여 상기 메인 트랜지스터의 구동을 위한 전압을 검출하고 충전하는 구동전압 검출용 저항 및 콘덴서를 구비하는 점에 있다.
이하, 이 고안에 따른 배터리 충전회로의 바람직한 하나의 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제2도는 일반적인 링잉 쵸크 컨버터를 나타내는 회로도이고, 제3도는 제2도의 주요 부분에 대한 파형 특성도이다.
제2도를 보면, 전원 입력단자로부터 입력된 입력전압(Vin)을 변화하는 트랜스포머(T)와, 상기 트랜스포머(T)의 동작을 스위칭하는 트랜지스터(Q1)와, 상기 트랜지스터(Q1)의 초기 구동을 위한 전압을 검출하는 초기 구동전압 검출용 저항(R1)과, 상기 트랜지스터(Q1)의 구동전압을 검출 및 충전하는 구동전압 검출용 저항(R2) 및 충전용 콘덴서(C1)와, 상기 트랜지스터(Q1)의 구동전압을 인가하기 위해 상기 트랜스포머(T)의 1차 권선에 인접하여 구성한 3차 권선과, 상기 트랜스포머(T)의 2차 권선에 연결되어 유도된 전압을 정류 및 평활하여 출력단자를 통하여 출력하는 정류용 다이오드(D1) 및 평활용 콘덴서(C2)를 갖는 전압 조절부(10)로 구성되어 있다.
상기와 같은 회로를 참조하여 동작을 설명한다.
전원 입력단자를 통하여 입력된 입력전압(Vin)은 초기 구동전압 검출용 저항(R1)통하여 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에 인가되어 트랜지스터(Q1)를 턴-온시킨다. 트랜지스터가 턴-온되면, 전원 입력단자로부터 입력된 입력전압(Vin)은 트랜스포머(T1)의 1차 권선으로부터 2차 권선 및 3차 권선에 유도된다. 따라서, 트랜지스터(Q1)의 베이스 전류가 계속 인가되고, 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전류는 계속 증가된다(제3a도 참조).
트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전류가 계속 증가하다가 포화 상태에 이르면 트랜스포머(T)의 플럭스(Flux)가 변화되지 않고, 트랜스포머(T)의 3차 권선에 전압이 유도되지 않아 트랜지스터(Q1)의 베이스에 인가되는 전류가 부족하게 되어 트랜지스터(Q1)는 턴-오프된다(제3b도 참조).
트랜지스터(Q1)가 턴-오프된 후, 트랜지스터(T)에 축적된 에너지가 모두 제거되면 상기와 같은 과정을 통하여 동작된다. 이상에서와 같이 링잉 쵸크 컨버터는 자체 발진을 계속하여 동작하게 된다.
제4도는 이 고안에 따른 배터리 충전회로를 나타내는 회로도이고, 제5도는 제4도의 주요 부분에 대한 파형특성도이다. 제4도에서 제2도와 동일한 부분의 구성과 동작설명은 생략하고, 동일한 소자는 같은 부호를 사용한다.
제4도를 보면, 트랜지스터(Q1)의 에미터 단자에는 저항(R3)이 연결되어 있고,트랜지스터(Q1)의 에미터 단자와 저항(R3) 사이에 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자가 연결되어 트랜지스터(Q1)가 포화상태가 되면 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자에 전압이 유기되도록 연결되어 있으며, 트랜지스터(Q2)의 콜렉터 단자와 에미터 단자는 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에 인가된 전압을 그라운드로 패스시키도록 연결되어 있다.
이상에서와 같은 회로를 참조하여 동작을 설명한다.
저항(R1)을 통하여 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에 전류가 인가되면 트랜지스터(Q1)는 턴-온된다. 트랜지스터(Q1)가 턴-온되면 트랜스포머(T)의 1차 권선으로부터 3차 권선에 전압이 유도되어 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에 전류를 계속 공급하여 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전류를 증가시킨다(제5a 참조).
트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전류가 증가하면 저항(R3)에 인가된 전압이 증가하게 된다. 저항(R3)에 인가된 전압이 트랜지스터(Q2)의 베이스-에미터간 포화 전압에 도달하면, 트랜지스터(Q2)가 턴-온되어 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에 인가된 전압이 트랜지스터(Q2)를 통하여 그라운드로 패스되어 트랜지스터(Q1)는 턴-오프된다(제5b도 참조).
즉, 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전류가 포화 상태에 이르기 전에 저항(R3)에 인가되는 전압이 증가되어 트랜지스터(Q2)를 턴-온시키고,트랜지스터(Q2)가 턴-온되면 트랜지스터(Q1)는 급속히 턴-오프된다.
트랜지스터(Q1)의 턴-오프 주기는 저항(R3)에 인가되는 전압의 크기에 의해 결정된다. 이때, 트랜스포머(T)의 3차 권선의 권선비를 크게 하여 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에 흐르는 전류는 항상 충분하도록 한다.
따라서, 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전류는 저항(R1)에 인가되는 전압이 트랜지스터(Q2)의 베이스-에미터간 포화전압에 도달할 때까지 흐르게 되어 항상 일정하게 유지된다. 결국, 정전류가 공급된다.
이상에서와 같이 이 고안에 따른 배터리 충전회로에 의하면, 메인 트랜지스터의 스위칭 주기를 제어하여 메인 트랜지스터의 베이스-에미터간 전압이 포화 상태에 이르기 전에 스위칭되믈 항상 일정한 정전류를 공급할 수 있고, 정전류 충전부를 부가하지 않아도 되므로 회로의 구성이 간단해지며, 전력의 효율이 증가하고, 비용이 감소하며, 회로에 대한 신뢰성이 향상된다.

Claims (1)

  1. 전원 입력단자를 통하여 입력된 입력전압을 일정값을 가진 전압으로 변환하고 정류하여 직류전압을 출력하는 전압조절부와, 상기 전압 조절부에서 출력한 정전류를 이용하여 충전하는 배터리로 구성된 배터리 충전회로에 있어서; 상기 전압 조절부는 입력전압을 변환하는 트랜스포머와, 상기 트랜스포머의 동작을 스위칭하는 메인 트랜지스터와, 상기 메인 트랜지스터의 초기 동작을 위한 전압을 검출하는 초기 구동전압 검출용 저항과, 상기 트랜스포머의 3차 권선을 설치하여 상기 트랜스포머의 1차 권선으로부터 3차 권선에 유도된 전압을 이용하여 상기 메인 트랜지스터의 구동을 위한 전압을 검출하고 충전하는 구동전압 검출용 저항 및 콘덴서를 구비하는 배터리 충전회로.
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