KR0176781B1

KR0176781B1 - 휴대폰의 배터리 충전 제어회로

Info

Publication number: KR0176781B1
Application number: KR1019950051431A
Authority: KR
Inventors: 황호연
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1995-12-18
Filing date: 1995-12-18
Publication date: 1999-05-15
Also published as: KR970055049A

Abstract

본 발명은 니켈-카드뮴(NI-CD) 배터리의 충전 제어기술에 관한 것으로, 종래의 배터리 충전 제어회로에 있어서는 외부의 배터리가 충전회로에 연결되었을 때 바로 충전이 시작되며, 기준 만충전 검출시점까지의 시간이 긴 편이어서 배터리의 잔여 충전량이 있을 때 배터리 셀의 메모리 효과에 의해 본의 아니게 배터리의 수명이 단축되는 결함이 있었는 바, 본 발명은 이를 해결하기 위하여, 스위칭 레귤레이터(23)의 출력전원을 공급받아 배터리 충전부(24A)에 충전전류를 공급하는 배터리 충전부(24)와, 스위칭 레귤레이터(23)의 출력전원을 공급받아 배터리 충전부(24A)에 충전전류를 공급하는 배터리 충전부(24)와, 마이크로콘트롤러(27)의 제어하에 초기상태에서 상기 배터리(25)의 잔여 충전량을 완전히 방전시키는 배터리 방전부(26)를 구비하고, 마이크로콘트롤러(27)로 하여금 배터리(25)의 충전전압을 체크하여 기준전압 이상이면 상기 배터리 충전부(24)의 구동을 중지시키고, 기준전압 이하이면 상기 배터리 방전부(26)를 구동시켜 잔여 충전전압을 완전히 방전시킨 상태에서 상기 배터리 충전부(24)를 구동시켜 재충전을 시도하도록 하였다.

Description

휴대폰의 배터리 충전 제어회로

제1도는 충전셀을 가진 일반적인 휴대폰의 배터리 충전 블록도.

제2도는 본 발명 휴대폰의 배터리 충전 제어회로에 대한 블록도.

제3도는 본 발명의 일실시 예를 보인 휴대폰의 배터리 충전 제어회로.

제4도의 (a) 및 (b)는 본 발명에 적용되는 배터리 전,후면의 단자 설명도.

제5도는 본 발명 휴대폰의 배터리 충전 제어회로의 동작 신호 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 전원입력단 22 : 레귤레이터

23 : 스위칭 레귤레이터 24 : 배터리 충전부

24A : 배터리 충전단 25 : 배터리

26 : 방전부 27 : 마이크로콘트롤러

본 발명은 니켈-카드뮴(NI-CD) 배터리의 충전 제어기술에 관한 것으로, 특히 잔여 충전분에 의한 충전 셀의 메모리 현상으로 수명이 단축되는 것을 방지하기 위하여 잔여량을 방전시킨 후 최적의 충전상태를 유지하는데 적당하도록한 휴대폰의 배터리충전 제어회로에 관한 것이다.

제1도는 충전셀을 가진 일반적인 휴대폰의 배터리 충전 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 전원입력단자(DCin)를 통해 차량용 배터리로부터 공급되는 소정레벨의 직류전압(DC 12-24V)을 휴대폰에서 사용하기에 적당한 레벨의 전압으로 변환하여 휴대폰측으로 출력하는 레귤레이터1(11)와, 상기 전원입력단자(DCin)를 통해 공급되는 직류전압(DC 12-24V)을 스텝-다운시켜 공급 가능한 최대 충전전류를 발생하는 레귤레이터2(12)와, 배터리(15)의 충전전압이 일정 레벨이하로 하강될 때 충전감시용 집적소자(14)의 제어하에 그 배터리(15)에 충전전류를 공급하는 배터리 층잔브(13)와, 휴대폰의 배터리(15)가 접촉되는 것을 감지하여 상기 배터리 충전부(13)의 출력단을 배터리(15)에 연결시켜 충전전류가 공급되게 하고, 그의 충전레벨이 기 설정된 상태에 도달하는 것을 확인하여 그 충전전류 공급루프를 분리시키는 충전감시용 집적소자(14)로 구성된 것으로, 이의 작용을 설명하면 다음과 같다.

레귤레이터1(11)은 전원입력단자(DCin)를 통해 차량용 배터리로부터 공급되는 소정레벨의 직류전압(DC 12-24V)을 휴대폰에서 사용하기에 적당한 레벨의 전압으로 변환하여 휴대폰측으로 출력하게 되는데, 이 전압은 배터리(15) 전원과 무관하게 사용되는 전압이다.

한편, 레귤레이터2(12)는 상기 레귤레이터1(11)와 무관하게 전원입력단자(DCin)를 통해 차량용 배터리로 부터 공급되는 소정 레벨의 직류전압(DC 12-24V)을 스텝-다운시켜 일정전압으로 유지되게 하면서 공급 가능한 최대 충전전류가 출력되도록 하는데, 이때, 충전전류는 주변 저항을 이용하여 조정하게 된다.

또한, 충전감시용 집적소자(14)는 상기 휴대폰의 배터리(15)가 접촉되는 것을 감지하여 상기 배터리 충전부(13)를 구동시켜 이로부터 출력되는 충전전류가 배터리(15)에 공급되고, 이때, 그 배터리(15)의 충전레벨을 검출하여 기 설정된 레벨에 도달되면 배터리(15)를 상기 배터리 충전부(13)의 출력단으로부터 분리시켜 과충전이 되지 않도록 한다.

그러나, 이와 같은 종래의 배터리 충전 제어회로에 있어서는 외부의 배터리가 충전회로에 연결되었을 때 바로 충전이 시작되며, 기준 만충전 검출시점까지의 시간이 긴 편이어서 배터리의 잔여 충전량이 있을 때 배터리 셀의 메모리 효과에의해 본의 아니게 배터리의 수명이 단축되는 결함이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 배터리의 전압을 체크하여 기준전압 이상이면 충전동작을 중지시킴과 아울러 그 사실을 외부에 알려주고, 기준전압 이하이면 완전히 방전시키는 배터리 충전 제어회로를 제공함에 있다.

제2도는 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명 휴대폰의 배터리 충전 제어회로에 대한 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, DC 12~24V의 차량전원이나 DC 12~24V의 외부전원을 받아들이는 전원입력단(21)과, 상기 전원입력단(21)을 통해 공급되는 전압을 마이크로콘트롤러(27)에서 사용하는데 적당한 레벨로 변환하는 레귤레이터(22)와, 초퍼방식을 도입하여 배터리(25)측에서 요구하는 출력전압과 전류를 구동하는 스위칭 레귤레이터(23)와, 상기 스위칭 레귤레이터(23)의 출력전원을 공급받아 배터리 충전부(24A)에 충전전류를 공급하는 배터리 충전부(24)와, 마이크로콘트롤러(27)의 제어하에 초기상태에서 상기 배터리(25)의 잔여 충전량을 완전히 방전시키는 배터리 방전부(26)와, 배터리 충전부(24A)에서 출력되는 충전용 전압(bat_vol), 배터리 잔여충전전압(batt_ind), 배터리 연결상태 등을 검출하여 배터리(25)의 충방전을 총괄적으로 제어하고, 그 동작상태를 표시부(26B)를 통해 외부에 표시하는 마이크로콘트롤러(207)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 제3도 내지 제5도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

충전 대기상태에서는 마이크로콘트롤러(27)가 트랜지스터(Q5)의 베이스측에 고전위를 출력하여 그 트랜지스터(Q5)가 온되고, 이에 의해 충전대기 표시용 발광다이오드(LED1)가 점등되므로 사용자는 현재의 상황을 인지할 수 있게 된다.

이와 같은 상태에서 상기 마이크로콘트롤러(27)는 배터리(25)의 연결상태를 확인하여 즉, 배터리(25)가 충전위치에 장착되었는지를 확인하여 장착되었으면 트랜지스터(Q8)의 베이스에 제어신호(batt_con)를 출력하여 그 트랜지스터(Q8)를 온시킨 후 저항(R18)(R19)에 의해 분할된 전압(batt_ind)을 근거로 현재 배터리(25)의 잔여 충전전압을 체크하게 된다.

상기 체크결과 잔여 충전전압이 기 설정된 기준전압 이하로 판명되면 트랜지스터(Q9)의 베이스에 방전제어신호(dischg_on)를 출력하여 그 트랜지스터(Q9)가 온되고, 이에 의해 배터리(25)의 잔여 충전전압이 그 트랜지스터(Q9)를 통해 단시간내에 방전되며, 이때, 상기 마이크로콘트롤러(27)는 트랜지스터(Q6)에 고전위를 출력하여 그 트랜지스터(Q6)가 온되고, 이에 의해 방전표시용 발광다이오드(LED2)가 점등되므로 사용자는 현재의 상황을 인지할 수 있게 된다.

그러나, 상기 체크결과 잔여 충전전압이 기 설정된 기준전압 이상으로 판명되면 용량을 확인하게 되고, 그 결과 급속충전이 요구되면 트랜지스터(Q3)의 베이스에 급속충전 제어신호(QUCK_ON)를 출력하고, 완급충전이 요구되면 트랜지스터(Q4)에 완속충전 제어신호(SLOW_ON)를 출력하여 해당 모드로 충전하게 되는데, 이와 같은 충전과정을 설명하면 다음과 같다.

레귤레이터(22)는 배터리(25)의 충방전 동작과 무관하게 전원입력단(21)을 통해 공급되는 DC 12~24V의 차량전원이나 DC 12~24V의 외부전원을 스텝 다운시켜 마이크로콘트롤러(27)에서 사용하는데 적당한 레벨의 전압(5V)을 생성한다.

한편, 스위칭 레귤레이터(23)는 상기 레귤레이터(22)와 별도로 상기 전원입력단(21)을 통해 공급되는 전원을 초퍼방식으로 스텝다운시켜 배터리(25)측에서 요구하는 출력전압과 전류를 구동한다.

상부 스위칭 레귤레이터(23)에서 출력되는 일정 레벨의 전압이 배터리 충전부(24)에 전달되는데, 배터리 충전모드에서 마이크로콘트롤러(27)로부터 트랜지스터(Q2)의 베이스에 충전제어신호(CHG_CON)가 공급되고, 이때, 그 마이크로콘트롤러(27)에서 츨력되는 급속충전 제어신호(QUCK_ON)가 공급되어 트랜지스터(Q3)가 온되어 트랜지스터(Q1)를 통해 급속 충전용 전류가 출력되거나, 완속충전 제어신호(SLOW_ON)에 의해 트랜지스터(Q4)가 온되어 그 트랜지스터(Q1)를 통해 완속충전용 전류가 출력된다.

이렇게 출력되는 충전전류는 배터리 충전부(24A)에 공급되어 충전용 배터리(25)에 전압이 충전되기 시작하고, 이때의 충전전압이 저항(R13)(R14)을 통해 소정 레벨(batt_vol)로 분압되어 상기 마이크로콘트롤러(27)에 공급되는데, 그 마이크로콘트롤러(27)는 그 분압된 전압(batt_vol)을 근거로 현재 배터리(25)의 충전 전압을 확인한후 그 충전전압을 기 설정된 기준전압과 비교하여 동일할 때 상기 충전제어신호(CHG_CON),(QUCK_ON),(SLOW_ON)를 차단하여 충전동작이 완료된다.

이때, 상기 마이크로콘트롤러(27)는 트랜지스터(Q7)의 베이스에 고전위를 출력하여 트랜지스터(Q7)가 온되고, 이에 의해 충전완료표시용 발광다이오드(LED3)가 점등되므로 사용자는 현재의 상황을 인지할 수 있게 된다.

즉, 현재의 잔여 충전전압이 목표치의 60~100%에 해당되면 배터리(25)의 충전루프를 차단하고, 그 이하일때에는 기준치까지 방전시킨 후 초기부터 충전시키도록 한 것이다.

한편, 배터리(25)의 방전시와 같이 배터리전압을 사용할 수 없는 상황에서는 제4도에서와 같이 배터리(25)에 별도로 마련한 외부전원단자를 통해 전원을 공급할 수 있도록 하였다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 배터리의 전압을 체크하여 기준전압 이상이면 충전루프를 차단함과 아울러 그 상황을 외부에 표시하고, 기준전압 이하이면 잔여 충전전압을 완전히 방전시킨 상태에서 재충전을 시작함으로써 배터리 셀의 메모리효과가 방지되어 배터리의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

초퍼방식의 도입하여 배터리(25)측에서 요구하는 출력전압과 전류를 구동하는 스위칭 레귤레이터(23)와; 상기 스위칭 레귤레이터(23)의 레귤레이터(23)의 출력전원을 공급받아 배터리 충전부(24A)에 충전전류를 공급함에 있어서 마이크로콘트롤러(27)로부터 충전제어신호(CHG_CON) 및 급속충전 제어신호(QUCK_ON)가 공급될 때 급속충전용 전류를 공급하고, 완속충전 제어신호(SLOW_ON)가 공급될 때 완속충전용 전류를 공급하는 배터리 충전부(24)와; 마이크로콘트롤러(27)의 제어하에 초기상태에서 상기 배터리(25)의 잔여 충전량을 완전히 방전시키는 배터리 방전부(26)와; 배터리(25)의 충전전압을 체크하여 기준전압 이상이면 상기 배터리 충전부(24)의 구동을 중지시키고, 기준전압 이하이면 상기 배터리 방전부(26)를 구동시켜 잔여 충전전압을 완전히 방전시킨 상태에서 상기 배터리 충전부(24)르 구동시켜 재충전을 시도하는 마이크로콘트롤러(27)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 휴대폰의 배터리 충전 제어회로.
제1항에 있어서, 배터리 충전부(24)는 상기 스위칭 레귤레이터(23)의 출력단을 트랜지스터(Q1)를 통해 배터리 충전부(24A)의 입력측에 접속한 후, 상기 트랜지스터(Q1)의 베이스를 저항(R4), 베이스가 마이크로콘트롤러(27)의 완속충전 제어단자(SLOW_ON)에 접속된 트랜지스터(Q4)를 연속적으로 통해 접지단에 접속하고, 상기 상기 트랜지스터(Q1)의 베이스를 병렬접속된 저항(R5),(R6)을 통해서 베이스가 마이크로콘트롤러(27)의 충전제어단자(CHG_CON) 및 급속충전 제어단자(QUCK_ON)에 각기 접속되고 서로 직렬접속된 트랜지스터(Q2),(Q3)를 통해 접지단에 접속하여 구성한 것을 특징으로 하는 휴대폰의 배터리 충전 제어회로.
제1항에 있어서, 배터리 방전부(26)는 배터리(25)의 정극성 충전단자(batt+)를 베이스가 마이크로콘트롤러(27)의 방전제어단자(dischg_on)에 접속된 트랜지스터(Q9)를 통한 후 각각의 저항(R15-R17)을 통해 접지단에 접속하여 구성한 것을 특징으로 하는 휴대폰의 배터리 충전 제어회로.