KR100719331B1 - 서지 보호 기능을 갖는 배터리 충전 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 배터리 충전 회로는 배터리가 충전 회로에 순간적으로 탈착 될 때 발생될 수 있는 서지 전압(surge voltage)에 의해 배터리 또는 배터리 충전 회로가 손상되는 것을 방지한다. 배터리 충전 중에 배터리가 충전 회로와 분리되면 충전 회로의 충전 전압은 정상 상태보다 높게 상승한다. 충전 전압 감지부는 충전 회로의 충전 전압이 상승하는 것을 감지하면 충전 회로의 충전 전압을 방전 회로를 통해 방전시킨다. 이와 더불어, 충전 회로의 동작을 차단하기 위한 제어 신호를 발생한다. 그러므로 배터리가 충전 회로와 분리될 때 즉각적으로 충전 회로의 충전 전압이 방전되며, 충전 회로의 동작이 차단되어 배터리가 다시 접속되더라도 서지 전압이 발생하지 않는다.

Description

서지 보호 기능을 갖는 배터리 충전 회로{battery charging circuit with surge protection function}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 충전 회로의 회로도; 그리고
도 2는 본 발명의 배터리 충전 회로가 적용된 휴대용 컴퓨터의 전원 공급 체계를 보여주는 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: AC 어댑터 15: 배터리
20: 충전 회로 25: 마이크로 컴퓨터
30: 충전 전압 감지부 35: 임펄스 전압 감지부
40: 전압 방전 회로
본 발명은 배터리 충전 회로(battery charging circuit)에 관한 것으로, 구체적으로는 휴대용 컴퓨터(portable computer), 라디오(radio), 스테레오 카세트 테이프 플레이어(stereo cassette tape player) 등의 다양한 휴대용 장치(portable device)에 전원을 공급하기 위한 2차 배터리(secondary battery) 또는 재충전 가능한 배터리(rechargeable battery)를 충전하기 위한 배터리 충전 회로에 관한 것이다.
일반적으로, 배터리는 휴대용 컴퓨터(portable computer), 라디오(radio), 스테레오 카세트 테이프 플레이어(stereo cassette tape player) 등과 같은 다양한 휴대용 장치(portable device)에 전원을 공급하기 위해 사용된다. 배터리 충전 회로는 이러한 휴대용 장치에 내장되거나 또는 별도의 외장형으로 구성된다. 최근의 전형적인 배터리 충전 회로는 배터리로 충전 전압을 제공하는 충전 회로(charging circuit)와 배터리의 충전 상태를 감지하여 충전 회로의 동작을 제어하는 마이크로 컴퓨터(micro computer)를 포함한다. 예를 들어, U.S. Pat. No. 5,900,717 RECHARGEABLE BATTERY CHARGING CIRCUIT에 휴대용 컴퓨터를 위한 배터리 충전 회로가 개시되어 있다.
휴대용 컴퓨터에 내장된 배터리 충전 회로의 마이크로 컴퓨터는 배터리 잔량을 감지하여 배터리 충전이 필요한 경우 AC 어댑터가 접속되어 있으면 충전 회로를 동작시켜 배터리 충전을 실시한다. 배터리 충전 과정에서 마이크로 컴퓨터는 배터리의 충전 상태를 판단하여 여러 가지 충전 모드 중 하나의 충전 모드로 충전을 실시한다. 마이크로 컴퓨터는 배터리 충전 중에 충전 회로로부터 배터리가 분리되는 경우 충전 회로의 동작을 차단한다.
상기 마이크로 컴퓨터는 배터리 충전 제어 뿐 아니라 기타 다른 제어 기능도 수행한다. 마이크로 컴퓨터는 대략 0.5sec 간격으로 배터리 장착 여부를 감지하기 루틴을 실행된다. 그러므로 배터리가 충전 회로에서 분리되면, 최대 0.5sec의 시간 동안은 충전 회로가 동작 중이게 된다. 이때, 마이크로 컴퓨터가 충전 회로의 동작을 정지하기 전에 배터리가 다시 충전 회로에 접속되면 높은 전압을 갖는 서지 전압이 발생한다. 이 서지 전압은 충전 회로 및 배터리에 손상을 줄 수 있다. 즉, 마이크로 컴퓨터가 이 서지 전압에 의해 오동작을 하거나 손상될 수 있으며, 배터리의 경우에는 내부 보호 회로가 차단되어 배터리 사용이 불가능하게 될 수 있다. 배터리가 충전 회로에서 분리될 때 즉각적으로 충전 회로의 동작이 차단될 수도 있으나, 충전 회로의 출력 단에 구성된 콘덴서에 충전된 충전 전압은 서서히 감소하게 되므로 상기 콘덴서가 완전히 방전되지 않은 상태에서 배터리가 다시 장착된다면 동일한 문제가 발생할 수 있다.
충전 회로에 배터리 착탈 될 때, 충전 회로와 배터리의 두 접속단자들 간의 접촉시에 임펄스 노이즈가 발생할 수 있는데, 임펄스 노이즈로부터 충전 회로를 보호하기 위해 일반적으로 제너 다이오드가 사용되고 있다. 그러나 제너 다이오드의 용량을 초과하는 높은 전압의 임펄스 노이즈가 발생되는 경우에는 제어 다이오드가 손상 될 수 있는 문제점을 갖고 있다. 더욱이, 배터리가 충전된 량이 많은 경우에는 더욱 그러하다.
이와 같이, 배터리 충전 중 충전 회로에 배터리가 순간적으로 재 접속되는 경우 순간적으로 높은 전압의 서지 전압이 발생하게 되거나, 배터리의 착탈 과정에서 높은 전압의 임펄스 노이즈가 발생되어 충전 회로 및 배터리에 손상이 발생될 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서 서지 전압 및 임펄스 노이즈로부터 충전 회로 및 배터리를 보호 할 수 있는 배터리 충전 회로를 제공하는데 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 배터리 충전 회로는 배터리와 접속되어 배터리를 충전하는 충전 회로, 충전 중 상기 배터리가 상기 충전 회로와 분리되는 것에 의해 상기 충전 회로의 충전 전압이 상승하는 것을 감지할 때 상기 충전 전압을 접지 전압으로 방전시키는 충전 전압 감지 수단 및, 상기 충전 전압 감지 수단과 상기 접지 전압간에 구성되는 방전 수단을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 충전 전압 감지 수단은 충전 중 상기 배터리가 상기 충전 회로와 분리되는 것에 의해 상기 충전 회로의 충전 전압이 상승하는 것을 감지할 때 상기 충전 회로의 동작을 정지시키기 위한 제어 신호를 발생한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 배터리와 상기 충전 회로가 전기적으로 접속되거나 분리될 때 발생되는 임펄스 노이즈를 검출하고, 상기 임펄스 노이즈를 상기 방전 수단을 통해 방전시키는 임펄스 감지 수단을 포함한다.
이상의 배터리 충전 회로는 충전 중 배터리가 충전 회로와 분리되면 충전 전압 감지부에 감지되고, 즉각적으로 충전 회로의 충전 전압은 방전 수단을 통해 방 전되고 이와 더불어 충전 회로의 동작이 차단된다. 그리고 충전 회로에 배터리가 착탈될 때 발생될 수 있는 임펄스 노이즈는 임펄스 감지 수단에 의해 감지되고, 발생된 임펄스 노이즈는 상기 방전 수단을 통해 방전된다.
(실시예)
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 신규한 배터리 충전 회로는 충전 중 충전 회로로부터 배터리가 분리되면 충전 전압 감지부가 동작하여 방전 회로를 통해 충전 회로의 충전 전압이 방전되며, 이와 더불어 충전 전압 발생부로부터 발생된 제어신호에 의해 충전 회로의 동작이 정지된다.
도 1에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 충전 회로의 회로도가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 충전 회로는 충전 회로(20), 마이크로 컴퓨터(25), 충전 전압 감지부(30), 임펄스 전압 감지부(35) 및, 전압 방전 회로(40)를 포함한다.
충전 회로(20)는 마이크로 컴퓨터(25)의 제어를 받아 AC 어댑터(10)로부터 직류 전압을 입력받아 배터리(15)로 공급하여 배터리(15)를 충전한다. 충전 회로(20)는 배터리의 사양에 맞도록 구성되는데, 예를 들어 잘 알려진 바와 같이 정전류 충전(constant current charging), 정전압 충전(constant voltage charging) 등의 방식의 충전 회로로 구성된다. 마이크로 컴퓨터(25)는 배터리(15)의 장착 여부 및 배터리(15)의 충전 상태를 감지하고, 충전 회로(20)에 접속되어 배터리 충전 동작을 제어한다.
충전 전압 감지부(30)는 충전 회로(20)의 충전 전압 출력 단자에 접속되어 충전 회로(20)의 충전 전압 레벨을 감지한다. 충전 동작 중에 배터리(15)가 충전 회로(20)로부터 분리되면, 충전 회로(20)의 충전 전압 출력 단자의 전압 레벨은 통상적으로 AC 어댑터(10)로부터 입력되는 전압 레벨까지 상승한다. 일반적으로, 충전 회로(20)에 배터리(15)가 접속된 상태에서 충전 회로(20)는 대략 17V의 충전 전압을 출력한다. 그러나 충전 중 배터리(15)가 충전 회로(20)에서 분리되면 충전 회로(20)의 충전 전압 출력 단자는 대략 19V 까지 상승한다. 그러므로 충전 전압 감지부(30)는 이러한 충전 전압의 상승을 감지하게 되고, 즉시 충전 회로의 충전 전압을 전압 방전 회로(40)를 통해 방전시킨다. 이와 더불어 충전 전압 감지부(30)는 충전 회로(20)의 동작을 차단하기 위한 제어 신호를 발생하여 충전 회로(20)로 입력하고, 상기 제어 신호에 응답하여 충전 회로(20)의 동작이 정지된다. 따라서, 충전 회로(20)의 출력단에 구성된 출력 콘덴서(미도시)에 충전된 전하는 전압 방전 회로(40)를 통해 빠르게 방전된다. 그러므로 배터리(15)가 다시 재 연결된다 하더라도, 고전압의 서지 전압은 발생하지 않게 된다.
임펄스 전압 감지부(35)는 충전 전압 감지부(30)에 접속되며, 충전 회로(20)에 배터리(15)가 착탈될 때 임펄스 노이즈가 발생되는 것을 감지한다. 임펄스 노이즈가 감지되면 전압 방전 회로(40)를 통해 즉각적으로 방전시켜 임펄스 노이즈에 의한 충전 회로(20) 및 배터리(15)의 손상을 방지한다.
도 2에는 본 발명의 배터리 충전 회로가 적용된 휴대용 컴퓨터의 전원 공급 체계를 보여주는 도면이 도시되어 있다. 이하, 본 발명의 배터리 충전 회로가 장 착된 휴대용 컴퓨터의 설명에서는 전원 공급 체계와 관련된 부분에 대해서만 설명한다.
도 2를 참조하여, 휴대용 컴퓨터는 AC 어댑터(10)와 연결되는 어댑터 블록킹 회로(adapter blocking circuit)(45), AC 어댑터(10) 또는 배터리(15)로부터 입력되는 전원을 시스템 내부로 공급하기 위한 어댑터/배터리 선택부(50), 배터리 충전 회로의 마이크로 컴퓨터(55)로 전원을 공급하기 위한 마이크로 컴퓨터 전원(55), LCD 백 라이트(back light)로 교류 전원을 공급하기 위한 DC/AC 인버터(60), 각종 시스템 모듈(75)로 각기 적합한 전압 레벨을 전원을 공급하기 위한 DC/AC 인버터(70)를 포함한다.
어댑터/배터리 선택부(50)는 어댑터 블록킹 회로(45)를 통해 AC 어댑터(10)로부터 입력되는 전원과 배터리(15)로부터 입력되는 전원 중 어느 하나를 입력하여 마이크로 컴퓨터 전원(55), DC/AC 인버터(60) 및 DC/DC 컨버터(70)로 공급한다. 어댑터/배터리 선택부(50)는 AC 어댑터(10)와 배터리(15)가 동시에 접속되어 있는 경우에는 AC 어댑터(10)로부터 전원을 받아들인다. 마이크로 컴퓨터 전원(55)은 어댑터/배터리 선택부(50)를 통해 AC 어댑터(10) 또는 배터리(15)로부터 항상 전원을 공급받아 마이크로 컴퓨터(25)로 공급한다.
이상에서, 본 발명에 따른 회로의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 배터리가 충전 중에 충전 회로에서 순간적으로 분리된 후 재 접속되더라도 종래와 같은 서지 전압은 발생되지 않게 되므로 배터리 충전 회로 및 배터리는 안전하게 보호된다.

Claims (3)

  1. 배터리 충전 회로에 있어서:
    상기 배터리와 접속되어 배터리를 충전하는 충전 회로;
    상기 충전 중 상기 배터리가 상기 충전 회로와 분리되는 것에 의해 상기 충전 회로의 전 전압이 상승하는 것을 감지하여 제 1 신호를 생성하는 충전전압 감지수단;
    상기 충전 전압 감지수단에 접속되며, 상기 충전 회로부터 상기 배터리가 착탈될 때 임펄스 노이즈가 발생되는 것을 감지하여 제 2 신호를 생성하는 임펄스 감지수단; 및
    상기 임펄스 감지수단과 접지 전압간에 접속되며, 상기 제 1 신호 혹은 상기 제 2 신호에 응답하여 상기 충전 전압을 상기 접지 전압으로 방전하는 전압 방전회로를 포함하는 배터리 충전회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 신호 혹은 상기 제 2 신호에 응답하여 상기 충전회로 동작을 정지시키는 배터리 충전회로.
  3. 삭제
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