KR100723989B1 - 다양한 형태의 월어댑터로부터 직류 충전되는리튬-이온/리튬-폴리머 배터리 충전기 - Google Patents

다양한 형태의 월어댑터로부터 직류 충전되는리튬-이온/리튬-폴리머 배터리 충전기 Download PDF

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Abstract

배터리 충전기 제어기는 AC-DC(또는 DC-DC) 변환기를 포함하는 AC-DC(또는 DC-DC) 어댑터의 DC 출력 단자에 결합된다. 배터리 충전기 제어기 회로의 입력과 출력 단자 사이의 제어된 전류 흐름 통로는 공칭 배터리 전압으로 배터리를 충전하기 위해 일정한 전류를 제공하도록 제어된다. 프로그램된 일정 충전 전류보다 작은 값으로 가용 충전전류를 제한하는 값으로 상기 어댑터의 일정 전압 출력이 변화함에 따라, 제어된 전류 흐름 통로용 구동 전류 흐름은 제한된 시간 간격 동안 증가된다. 그 후, 제어된 전류 흐름 통로는 충전이 완료되거나 또는 종결될 때까지 배터리 전압이 공칭 배터리 전압으로 유지됨에 따라 충전 전류를 점차적으로 감소한다.
충전기, 배터리, 제어기, 전력, 전압, 등가회로

Description

다양한 형태의 월어댑터로부터 직류 충전되는 리튬-이온/리튬-폴리머 배터리 충전기{Li-ion/Li-polymer Battery Charger Configured to be DC-powerd from Multiple Types of Wall Adapters}
본 발명은 일반적으로, 랩탑/노트북 컴퓨터, 개인용 디지털 보조기(PDA) 등과 같은 휴대형 전자장치에 사용되는 형태의 Li-이온/ Li-폴리머 배터리와 같은 DC 배터리/셀 충전용으로 사용되는 것을 포함하는 배터리 충전기에 관한 것으로, 특히, 실질적으로 감소된 열 소비를 제공하면서, 다양한 형태의 전원 어댑터에 '플러그-인' 호환성을 가지는 신규의 개선된 구조의 배터리 충전기 제어기에 대한 것이다.
Li-이온/Li-폴리머 배터리와 같은 재충전할 수 있는 단일-셀 배터리는 다양한 휴대형의 손에 지니는 제품에 대한 공통의 DC 전원 공급 셀이 되고 있다. 예상할 수 있는 바와 같이, 그러한 배터리 - 통전 제품의 더 긴 가동 시간과 증가된 긴정확성에 대한 요구는 그들을 충전하기에 필요한 전력의 증가를 수반하면서 증가된 배터리 셀 용량에 대한 수요를 초래하였다. 전형적인 단일-셀 배터리 충전기 제어기는 도 1에 도면에 도시한 바와 같이, 상대적으로 소형이며 휴대 가능한 구조이다. 도시한 바와 같이, 충전기 시스템은 DC-DC 변환기/충전 유닛(20)의 커넥터 용 기(22)와 합치하는 전력 케이블 커넥터(12)와, 자동차 전기 시스템 또는 110 VAC 벽 출력과 같은 외부 전원에 플러그되도록 구성되는 외부 전원쌍을 가지고 있는 외부 파워 어댑터(10)를 포함한다. 충전기 제어 유닛은 충전될 배터리(30)를 적절하게 유지하도록 구성된다.
현재, 이러한 휴대용 배터리 충전 설비의 대부분의 DC-DC 변환/충전 장치는 도 2에 도시한 바와 같은, 선형 변환 기능 설계에 기초한다. 선형 충전기에서, 벽 어댑터(10)는 DC 전원으로서 기능하고 일반적으로 실질적으로 도 3에 도시한 지속적인 입력 전압 대 전류 특성을 가진다. 어댑터(10)에 의해 공급되는 충전기 제어기의 입력 전압은 충전될 배터리의 공칭 전압 보다 약간 더 높을 수도 있고, 충전기 제어기에 의해 설정한 작동 전류 범위 위에 효과적으로 일정하게 유지된다.
어댑터(10)의 출력은 "21"로 도시한 어댑터(10)로부터의 전류가 통과하여 흐르는 소스-드레인 통로인 바이폴라 트랜지스터 혹은 MOSFET과 같은 제어된 전류 흐름 통로 회로에 연결된다. 전류 흐름 통로 회로(21)의 작동을 제어하기 위한 제어 회로(25)는 그 자체로 충전되는 배터리(30)의 전압을 감시하기 위해 결합된 전압 감지 링크(27) 뿐만 아니라, 전류 흐름 통로 회로(21)를 통해서 흐르는 전류를 감시하는 전류 감지 링크(26)(감지 저항기일 수도 있는)를 가진다. 제어 회로(25)는 통상 다양한 전류, 전압, 그리고 스위칭 제어 사용예에 사용된 형태의 비교기에 기초한 제어 부품과 통상의 문턱 센서를 포함한다.
도 2의 선형 충전기의 작동은 도 4, 5 및 도 6에 도시한 파형과 관련하여 용 이하게 설명될 수 있다. 충전 사이클의 초기에는, 도 4에 VBAT에서 도시한 배터리 전압은 다소 공칭값(VBAT0) 이하이다. 제어 회로(25)에 의하여 MOSFET(21)가 전도성을 가지게 되면, 정해진 일정한 충전전류(ICHG)가 배터리(30)와 어댑터(10)로부터 MOSFET의 소스-드레인 통로를 통하여 흐른다. 도 5에 도시한 대로, 이러한 조절된 충전 전류는 배터리 전압이 부동(floating)(공칭) 전압(VBATNOM)에 도달하기까지 계속흐른다. 일단 배터리 전압이 공칭 전압에 도달하면, 제어회로(25)는 이러한 목표 값으로 배터리 전압을 조절하여, 충전을 완료할 때까지 MOSFET(21)에 흐르는 전류를 느리게 감소시킨다. 상기 설명으로부터 명확해지는 바와 같이, 그리고 도 4와 도 5에 특히 도시된 바와 같이, 전형적인 선형 배터리 충전기는 일정한 전류(도 5)- 일정한 전압(도 4) 충전 곡선을 나타낸다.
셀 용량의 증가에 합치시키기 위하여 충전 전류가 증가하는 것이 필요하다. 그러나, 도 6에 도시된 바와 같이, 높은 충전 전류에 기인하여 상당한 열 소비가 발생한다. 특히, 재충전 사이클을 시작하는 경우, '완전' 방전된 배터리는 2.5VDC 정도의 전압을 나타내며, 통상의 부동전압값은 4.2VDC 정도이다. 예컨대, 입력전압이 5.0 VDC(4.2V 부동 전압 보다 단지 800MV 만큼 높은)로 선택되고 배터리 충전 전류가 1A이면, 충전 사이클 시작시의 열 소비는 (5V - 2.5V)1A= 2.5W이다.
열 소비를 감소시키는 하나의 방안은 도 2의 선형 충전기와 유사한 도 7에 도시된 바와 같은 펄스 충전기를 사용하는 것인데, 이는 전류 감지 링크가 없으며, 전류 제한 기능은 도 8의 전압 대 전류 관계로 도시된 어댑터에 합체되어 있다. 펄 스 충전기의 작동은 도 9, 10 및 11의 도면과 관련하여 이해될 것이다. 일정 전류 모드(도 9) 동안에는 제어회로(25)는 완전히 전류 흐름/통과 소자(MOSFET)(21)를 가동한다. 따라서, 통과 소자에 걸리는 전압은 기저 전압(소자(21)가 바이폴라 트랜지스터인 경우)으로 되거나 MOSFET를 사용하는 도 7의 예의 경우 충전 전류와 MOSFET(21)의 ON 저항(RON)의 곱이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 어댑터(10)는 일정 전류 영역에서 작동하고 출력전압은 배터리 전압보다 조금 높은 전압으로 변한다. 이와 같이, 충전기는 충전 전압을 조절할 필요가 없으며, 이는 어댑터(충전 전류의 소스)에 의해 제한된다. 펄스 타입 충전기와 관련된 열 소비는 통과 소자(21)에 걸리는 전압과 충전 전류의 곱이다. 예컨대, 충전 전류가 1A이면, 상기 설명한 바와 같이 선형의 경우, 그리고 통과 소자(21)(MOSFET)의 ON 저항(RON)이 300 mΩ이면, 전력 소비는 0.3 mΩ과 1A의 곱인 300 mW로서, 상기 설명한 선형 충전기의 경우에 대한 2.5 W 보다 휠씬 작다.
도 10 도시와 같이, 배터리 전압이 부동 혹은 공칭 완전 충전 배터리 전압에 이름에 따라, 펄스 충전기는 교대로 통과 소자(MOSFET)(21)를 교대로 온오프시켜 충전 사이클의 종료시까지 ON 시간의 이득 비율을 감소시킨다. 전력 소비(도 11 도시)는 통과 소자가 온시 300 mW이며 오프시 제로이다. 따라서, 평균 소비는 펄스 위상 동안에 300 mW 아래이다.
낮은 전력 소비가 펄스 충전기의 주요 특징이지만, 이러한 충전기는 특수 형태의 어댑터, 즉 전류 제한 어댑터를 필요로 한다. 펄스 충전기의 주요 단점은 펄 스 모드 작동중에 충전기의 입력 및 출력 양측에서 펄스 전압을 발생하며 충전되는 배터리에 의하여 가동되는 장치의 하나 이상의 전자회로의 작동에 영향을 미칠 수 있는 전자기 간섭(EMI)을 초래할 수 있는 점이다. 더우기, 펄스 충전기는 배터리의 수명에 영향을 미치므로 대부분의 배터리 셀 제조업자들에 의하여 선호되지 않는다.
사용될 수 있는 제 3 유형의 충전기는 절환 충전기이다. 절환형 충전기는 더 많은 부품(대용량 출력 인덕터를 포함하여)을 필요로 하며 고속으로 많은 전류를 절환하므로 3 가지 유형의 충전기에서 가장 소음이 크고 복잡하다. 이는 노트북 컴퓨터와 같은 고전류 사용예에 가장 실용적이다.
본 발명에 의해서, 플러그-인 어댑터로부터 작동하는 종래 배터리 충전기 토폴로지의 상기 논의된 결점은 여기에 설명한 대로 다목적-어댑터-양립 배터리 충전기 제어기에 의해 효과적으로 해소된다.
본 발명은 전류-소스 어댑터로부터 출력을 공급할 때 제어회로의 작동과 비교하여 다르지만, 상기 서술한 도 1의 선형 충전기와 같은 일반 회로 토폴로지를 가진다. 전류-소스 어댑터와 방전된 배터리로서 충전 과정을 초기화하면, 어댑터 전압은 충전 제어기가 배터리로 빠른 충전 전류를 요구할 때까지 컴플라이언스 전압 레벨로 처음에는 상승할 것이다.
신속 충전 모드를 초기화하면, 충전 제어기는, 제어기에 의해 설정된 완전한 전류 제한을 요구할 것이나, 외부 어댑터가 제어기에 의해 설정된 레벨보다 작은 값으로 전류가 제한되므로 그러한 전류의 양을 제공하지 못할 것이다. 따라서, 제어기는 어댑터 출력과 충전되는 배터리 사이의 저항을 최소화하도록 제어통과소자(MOSFET과 같은)를 작동시키므로 어댑터를 전류제한 상태에 진입시키고 따라서 그 전압을 배터리 전압에 아주 근접시킨다. 전류제한 상태를 유지하는 동안 그 저하된 전압 레벨을 유지한다.
제어기 저전압 차단(UVLO;under-voltage-lock-out) 레벨은 종래의 충전기가 감소된 전류-제한 어댑터 출력 전압을 수용할 수 있는 것 보다 낮다. 어댑터가 전류 제한에 위치시 제어기 통과 소자에 걸리는 감소된 전압차는 이러한 일정 전류 충전 위상동안에 일정 전압 어댑터 입력과 비교하여 감소된 전력 소비로 전환된다. 제어기는 배터리 전압이 부동 전압 레벨에 도달할 때까지- 배터리 전압보다 어댑터 전압이 다소 높은- 이러한 어댑터 전류 제한 레벨에 충전 전류를 유지할 것이다. 배터리가 부동 전압 레벨에 도달할 때, 제어기는 어댑터의 필요 전류를 감소시키면서 규정된 부동 전압을 유지하기 위해 배터리 전압을 적극적으로 조절하기 시작할 것이다.
제어기가 어댑터로부터 전류 수요를 감소시키면, 즉시 어댑터 출력 전압은 전압 모드 조절로 복귀함에 따라 컴플라이언스 레벨로 매우 신속히 상승할 것이다. 이 전압 상승과 일치하여, 충전기 전류는 전압차가 크게 증가하는 동안에 최대 레벨로부터 약간 감소되므로 순간 전력 소비(도 15)가 증가한다. 소비가 제어기를 열 조절 모드로 트리거 시키기에 충분히 높지 않으면 일정 전압 위상동안 이러한 소비는 본질적으로 전류의 감소를 야기할 것이다.
제어기의 온도가 규정된 한계로 상승하면, 열 소비, 즉 온도를 감소시키기 위하여 충전 전류를 저하시키기 시작할 것이다. 이로써 제어기는 종래의 제어기의 형태들에서 특징적인 의도치 않은 충전 간섭을 제거하며 간단하게 충전 속도를 열적으로 관리할수 있는 레벨로 조절한다. 본 발명의 이러한 하이브리드 충전 프로토콜에 의하면 펄스 모드 제어기에 비견할 만한 재충전 시간이 발생하며 통상 동일한 전류 제한을 가진 간단한 고정 전압 어댑터 보다 재충전이 신속하다.
또한, 다수의 상이한 종류의 DC 전원들 중의 하나는 일정한 전류의 전원을 포함하며, 다른 전원은 일정 전압 - 일정 전류의 전원을 포함할 수 있다.
도 1은 종래의 단일-셀 배터리 충전기를 도시하며;
도 2는 선형 배터리 충전기의 일반적인 회로 구성을 도시하며;
도 3은 도 2의 선형 배터리 충전기의 실질적으로 안정된 입력 전압 대 전류 특성을 도시하며;
도 4는 도 2의 선형 배터리 충전기의 출력 전압 대 충전 시간 특성을 도시하며;
도 5는 도 2의 선형 배터리 충전기의 충전 전류 대 시간 특성을 도시하며;
도 6은 도 2의 선형 배터리 충전기의 상대적 전력 손실 대 시간 특성을 도시하며;
도 7은 펄스 배터리 충전기의 일반적 구성을 도시하며;
도 8은 도 7의 펄스 배터리 충전기의 입력 전압 대 전류 특성을 도시하며;
도 9는 도 7의 펄스 배터리 충전기의 충전 전류 대 시간 특성을 도시하며;
도 10은 도 7의 펄스 배터리 충전기의 출력 전압과 입력 전압 대 충전 시간 특성을 도시하며;
도 11은 도 7의 펄스 배터리 충전기의 상대적 전력 손실 대 시간 특성을 도시하며;
도 12는 본 발명에 따른 배터리 충전기의 일반적 구성을 도시하며;
도 13은 도 12의 배터리 충전기의 충전 전류 대 시간 특성을 도시하며;
도 14는 도 12의 배터리 충전기의 출력 전압과 입력 전압 대 충전 시간 특성을 도시하며;
도 15는 도 12의 배터리 충전기의 상대적 전력 손실 대 시간 특성을 도시한다.
본 발명에 의한 다중-어댑터 호환성 배터리 충전기를 설명하기 앞서, 본 발명은 종래의 DC 전원 공급 회로의 배치와 같이 집적된 제어 부품에 대한 것임을 알아야 한다. 이러한 배터리는 Li-이온/Li-폴리머 배터리가 될 수 있다. 본 발명은 다양한 응용예에 적용될 수 있으며, 여기에 도시하고 설명된 내용에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 알아야 한다. 예를 들어, 도면에 도시된 비제한적인 회로도가 제한된 전류 통로 작동을 실행하기 위해 MOSFET 소자를 이용하는 것을 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않을 뿐만 아니라 바이폴라 트랜지스터와 같은 교류 등가 회로장치로 구성될 수도 있음을 알아야 한다. 설명되는 실시예는 본 발명과 관련되는 구체적인 사항을 제공하기 위한 것이며, 이는 본 발명의 이점을 가지는 이 기술분야의 당업자들에게 용이하게 이해될 수 있는 상세한 내용으로 본 명세서를 명확하게 하기 위한 것이다. 본 명세서와 도면을 일관해서 동일한 부품에는 같은 번호를 나타낸다.
도 12와 관련하여 먼저, 본 발명에 따른 다중 어댑터 호환성 배터리 충전기 제어기의 실시예의 예가 도시된다. 도시한 대로, 본 발명의 배터리 충전기 제어기는 도 1의 선형 배터리 충전기와 같은 일반 회로 토폴로지를 가진다. 도시된 바와 같이, 제어회로는 접지와 연결된 제 1 입력단자와 접지와 연결된 제 2 출력단자를 갖는다. DC 전압 소스인 어댑터(10)는 접지를 기준으로 하고, 제어회로의 제 2 입력단자에 연결된 자체적인 +출력단자를 갖는다. 제어회로의 제 2 출력단자는 전압 감지 링크(27)와 배터리(30)의 (+)단자에 연결된다. 도시된 점선은 제 2 입력단자에 연결된 DC 출력포트를 갖는 DC-DC 변환기 또는 전력 어댑터이다. 또한, 점선으로 도시된 것은 AC 전력 출력에 연결된 AC 입력 포트를 갖는 AC-DC 변환기를 나타낸다. 도 12의 다중 어댑터 호환성 배터리 충전기 제어기와 도 1의 선형 배터리 충전기 사이의 주된 차이는 어댑터의 유효 충전 전류를 값(ILIM)(프로그램된 일정 충전 전류(IREF) 보다 작은)으로 제한하는 값으로 어댑터의 고정 전압 출력이 이동하는 경우의 제어회로(25)의 작동을 포함한다. 상기 설명한 선형 및 펄스 충전기 회로에서와 같이, 도 12의 충전기에 이용된 제어회로(25)는 또한 종래의 문턱 센서와 전류 및 전압 제어용의 비교기에 기초한 제어 부품들 및 절환 적용을 이용한다. 이들 부품들을 상세하게 설명하기 보다, 본 설명은 제어회로가 본 발명의 증대된 충전기 성능을 제공할 수 있게 하는 제어 정확성을 수행하기 위하여 사용되는 입력 및 반응 파라미터들을 설명할 것이다.
고정 전류 모드와 고정 전압 모드 사이의 천이점까지, 배터리 전압은 도 14에 도시한 대로, 공칭값(VBATNOM)으로부터 점차적으로 증가하며, 완전 충전 부동 배터리 전압에 점차적으로 접근한다. 전류 제한 문턱에 도달하면, 어댑터는 도 13의 실선(131-132)과 도 8에 도시한 대로, 전류값(ILIM)으로 충전 전류를 유지한다. 이 전류(제어회로(25)에 의해 감시되는)는 프로그램된 기준 전류(IREF) 보다 작기 때문에, 예시된 실시예에서 제어회로(25)는 MOSFET(21)가 완전히 통전되도록 MOSFET (21)으로의 게이트 구동의 증가에 대응하는 제어된 전류 흐름 통로 회로의 전류 산출량을 증대시킴으로써 응답한다. MOSFET(21)이 완전히 통전되면, 충전기 제어기의 전력 소비는 도 6과 도 15의 비교로부터 알 수 있듯이, 선형 충전기 작동과 비교하여 크게 감소된다.
상기 설명된 바와 같이, 본 발명의 다중 어댑터-호환성 충전기 제어기가 커다란 열소비없이 높은 전류로서 작동할 수 있는 것은 적용된 감소된 저전압 차단(UVLO;under-voltaage lockout) 레벨을 이유로 한다. 배터리 전압이 부동 전압에 도달하면(도 14), 충전기 제어기 전류는 어댑터의 한계값(도 13의 점선(131과 132))을 감소시킨다. 어댑터가 도 14에 도시한 대로 고정 전압 영역에서 작동하기 시작하면, 충전기 제어기 입력 전압은 부동 전압보다 다소 높은 전압(141)으로부터 부동 전압값 보다 높은 어댑터의 새 고정 출력 전압(142)으로 도약한다.
이러한 고정 전압 모드로 천이되면, 충전기 제어기는 선형 충전기와 같은 방법으로 실제 작동한다. 이러한 고정 전압 모드의 바로 초기에, 상당히 큰 전력 소비를 야기할 수 있는 충전기 제어기 전류값은 여전히 상당히 크다. 그러나, 충전 전류의 열 폴드백의 이용에 기인하여, 도 15의 전력 소비에서 실선(151)으로 도시한 대로, 열소비가 충전기 제어기에 의해 설정된 한계를 초과하지 않도록 도 13의 충전기 전류 특성은 레벨(132)로 감소된 전류값을 명백히 (단계적으로) 나타낸다. 경계선(135)에 의하여 도시된 이러한 감소된 충전 전류 간격 동안에, 충전기 전류값(132)은 도 5에 도시되고 상기 서술한대로 선형 충전기의 전류값(곡선 133) 보다 실질적으로 작다.
이러한 감소된 전류 흐름 간격이 배터리 충전시간을 소폭으로 증가시키는 반면에, 전체 충전시간의 작은 일부만을 차지하므로 실제 단점을 갖지는 않는다. 도 13에 곡선(134)에 의해 도시한대로, 충전 전류가 계속 감소함에 따라, 전력 소비는 도 15에 곡선(154)으로 도시한 대로, 열적 한계보다 작은 값을 부가해서 감소한다. 그러므로, 본 발명의 충전기 제어기는 종래의 선형 충전기와 같은 방법으로 실제 충전 작동을 수행한다.
상기 설명으로 부터 본 발명의 충전기 제어기는 충전기가 열적 한계에서 작동하는 주기 동안을 제외하고, 펄스 충전기와 같은 열적 거동을 가지고 있다는 것을 이해해야 한다. 열적 제한에 의해 충전기 회로의 전체 작동이 열적으로 안전한 레벨로 충전 전류가 자동으로 조절된다. 전압 소스 어댑터가 꼽아지면, 본 발명의 충전기 제어기는 선형 충전기와 동일하게 작동한다. 단지 차이는 충전기에서 전력 소비가 열적 한계를 초과하면, 충전기 제어기는 회로가 열적으로 안전하도록 충전 전류를 자동으로 감소시키는 점이다.
또한, 일단 주어진 사용예에 적용하도록 설계되면, 본 발명의 배터리 충전 회로는 전압 양극성과 범위를 교정하는 전원으로서 어댑터의 일반적인 형태로 사용되어도 안전하다. 이러한 형태의 보통으로 사용되는 저렴한 조절되지 않은 어댑터(즉, DC 전원)는 일상적으로 전압 감소 변압기, 정류기, 그리고 출력 필터링 커패시터로 구성된다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지 식을 가진자에게 있어서 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 범위에 속한다
따라서, 본 발명에 따르면, 이러한 하이브리드 충전 프로토콜을 사용함으로써 펄스 모드 제어기에 비견할 만한 재충전 시간이 발생하며 통상 동일한 전류 제한을 가진 간단한 고정 전압 어댑터 보다 재충전이 신속하다.
또한, 본 발명에 의하면 소음 발생도 감소되며, 사용 수명도 연장된다.

Claims (23)

  1. 배터리를 충전하기 위한 장치로서:
    제 1 입력 단자;
    제 2 입력 단자;
    상기 배터리의 제 1 단자에 결합되며, 기준 전압에 결합되도록 배치된 제 1출력 단자;
    상기 배터리의 제 2 단자에 결합되도록 배치된 제 2 출력 단자;
    상기 제 2 입력 단자와 상기 제 2 출력 단자 사이의 제어된 전류 흐름 통로; 및
    상기 제 1 및 제 2 입력 단자에 결합되는 DC 전원에 응답하여, 상기 제어된 전류 흐름 통로가 상기 규정된 전압에 도달하는 상기 배터리 전압에 응답하여 상기 배터리를 상기 규정된 전압으로 충전하도록 제 1의 일정한 배터리 충전 전류를 상기 제어된 전류 흐름 통로가 제공하고, 일정시간동안 제어회로에 의하여 설정된 제한을 열소비가 초과하지 못하도록 상기 제 1의 일정한 배터리 충전전류보다 작은 제 2의 일정한 배터리 충전 전류로 배터리 충전 전류를 단계적으로 감소시키도록 작동하고, 이어서 열소비보다 작은 값으로 전원 소비를 감소시키기 위하여 배터리 충전 전류를 점차적으로 감소시키도록 작동하는 제어회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어회로는, 상기 규정된 전압에 도달하는 상기 배터리 전압에 응답하여, 상기 배터리 충전 전류가 상기 제 1의 일정한 배터리 충전전류보다 작은 상기 제 2의 일정한 배터리 충전 전류로 단계적으로 감소하는 동안 상기 규정된 전압보다 높은 일정전압으로 상기 입력 전압을 단계적으로 증가시키도록 작동하고, 이후 일정시간 동안 상기 열제한보다 작은 값으로 상기 전원 소비를 감소시키도록 상기 배터리 충전 전류가 감소되도록 더 작동하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 DC 전원은 AC 전원 출력에 연결되도록 배치되고 상기 제 1 및 제 2 입력 단자들에 연결되도록 배치되는 DC 출력 포트들을 가지는 AC-DC 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어회로는, 상기 제 1의 일정한 배터리 충전 전류보다 작은 제 2의 일정한 배터리 충전 전류로 일정시간동안 상기 배터리 충전 전류가 단계적으로 감소하는 것과 관련하여 상기 제어회로의 전력소비가 선형 충전 작동에 비교하여 상당히 감소되도록 상기 제어된 전류 흐름 통로에 작동 구동을 증가시키는 것을 특징으로 하는 충전장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제어된 전류 흐름 통로는, 상기 제 2 입력 단자와 상기 제 2출력 단자 사이에 결합된 입-출력 전류 흐름 통로를 가지는 제어 통과 소자, 및 상기 제어 통과 소자의 상기 입-출력 전류 흐름 통로의 전류 산출량을 제어하는 상기 제어회로로부터 제어입력을 수신하도록 배치되는 MOSFET 통과 소자의 게이트 또는 바이폴라 통과 소자의 베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제어 통과 소자는 MOSFET을 포함하고, 상기 MOSFET을 완전 작동상태로 위치시키기 위하여 상기 MOSFET로의 게이트 구동을 증가시키도록 일정시간동안 상기 제 1의 일정한 배터리 충전 전류보다 작은 상기 제 2의 일정한 배터리 충전 전류로 상기 배터리 충전 전류가 단계적으로 감소하는 것과 관련하여 상기 제어회로가 작동되는 것을 특징으로 하는 충전장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 배터리는 Li-이온/Li-폴리머 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제어회로는 감소된 전류 제한된 어댑터 출력 전압을 수용하도록 최소 예상 배터리 전압보다 낮은 감소된 저전압 차단(UVLO) 레벨을 나타내는 것을 특징으로 하는 충전장치.
  9. 규정된 배터리 전압으로 배터리를 충전하기 위한 장치로서: AC-DC 변환기를 포함하는 AC 어댑터의 DC 출력 단자에 결합되도록 배치되는 제 1 및 제 2 입력 단자와, 상기 배터리의 제 1 및 제 2 단자에 결합되도록 배치된 제 1 및 제 2 출력 단자와, 상기 제 1입력 단자와 제 1 출력 단자 사이에 결합된 제어된 전류 흐름 통로와, 그리고, 규정된 전압으로 상기 배터리를 충전하기 위하여 그리고 작동의 일정한 전압 모드동안 상기 규정된 전압에 도달하는 상기 배터리 전압에 응답하여 일정시간동안 제어회로에 의하여 설정된 제한을 열소비가 초과하지 못하도록 상기 제 1의 일정한 배터리 충전 전류보다 작은 제 2의 일정한 배터리 충전 전류로 배터리 충전전류를 열 폴드백에 기초하여 단계적으로 감소시키기 위해 제어된 전류 흐름 통로가 제 1의 일정한 배터리 충전 전류를 제공하도록 작동하고, 이어서 열제한 보다 작은 값으로 전원 소비를 감소시키기 위하여 배터리 충전 전류를 점차적으로 감소시키도록 작동하는 제어회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제어회로는, 상기 규정된 전압에 도달하는 상기 배터리 전압에 대응하여, 상기 배터리 충전 전류가 상기 제 1의 일정한 배터리 충전전류보다 작은 상기 제 2의 일정한 배터리 충전 전류로 단계적으로 감소하는 동안 상기 규정된 전압보다 높은 일정전압으로 상기 입력 전압을 단계적으로 증가시키도록 작동하고, 이후 일정시간동안 상기 열제한보다 작은 값으로 상기 전원 소비를 감소시키도록 상기 배터리 충전 전류가 감소되도록 더 작동하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 제어회로는, 상기 제 1의 일정한 배터리 충전 전류보다 작은 제 2의 일정한 배터리 충전 전류로 일정시간동안 상기 배터리 충전 전류가 단계적으로 감소하는 것과 관련하여 상기 제어회로의 전력 소비가 선형 충전 작동에 비교하여 상당히 감소되도록 상기 제어된 전류 흐름 통로에 작동 구동을 증가시키는 것을 특징으로 하는 충전장치.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 제어된 전류 흐름 통로는 상기 제 2 입력 단자와 상기 제 2 출력 단자 사이에 결합된 입-출력 전류 흐름 통로를 가지는 제어 통과 소자, 및 상기 제어 통과 소자의 상기 입-출력 전류 흐름 통로의 전류 산출량을 제어하는 상기 제어회로로부터 제어입력을 수신하도록 배치되는 MOSFET 통과 소자의 게이트 또는 바이폴라 통과 소자의 베이스를 구비하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제어 통과 소자는 MOSFET을 포함하고, 그리고 상기 제어회로는 상기 MOSFET을 완전 작동 상태로 위치시키기 위하여 상기 MOSFET로의 게이트 구동을 증가시키도록 일정시간동안 상기 제 1의 일정한 배터리 충전 전류 보다 작은 상기 제 2의 일정한 배터리 충전 전류로 상기 배터리 충전 전류가 단계적으로 감소하는 것과 관련하여 작동되는 것을 특징으로 하는 충전장치.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 제어회로는 감소된 전류 제한된 어댑터 출력 전압을 수용하도록 최소 예상 배터리 전압보다 낮은 감소된 저전압 차단(UVLO) 레벨을 나타내는 것을 특징으로 하는 충전장치.
  15. 제 9 항에 있어서, 상기 배터리는 Li-이온/Li-폴리머 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
  16. 규정된 배터리 전압으로 상기 배터리를 충전하기 위한 방법으로서:
    (a) DC 전압이 그로부터 공급되는 제 1 및 제 2 출력 단자를 가지며, AC-DC 변환기를 포함하는 AC 어댑터를 AC 전원에 결합하는 단계;
    (b) 상기 배터리 충전기 회로의 상기 제 1 입력 단자와 제 1 출력 단자 사이에 결합된 제어된 전류 흐름 통로를 포함하는 상기 배터리 충전기 회로의 제 1 및 제 2 입력 단자들을 상기 AC 어댑터의 제 1 및 제 2 출력단자에 결합시키는 단계;
    (c) 상기 배터리 충전기 회로의 제 1출력 단자와 제 2 출력 단자에 충전되는 배터리를 결합시키는 단계; 및
    (d) 상기 열소비가 제어회로에 의하여 설정된 제한을 초과하지 않도록 상기 제어된 전류 흐름 통로로 하여금 AC 어댑터로부터 상기 배터리에 제 1의 일정한 전류를 제공하여 상기 규정된 배터리 전압으로 상기 배터리를 충전시키고, 작동의 일정 전압모드 동안에 상기 규정된 전압에 상기 배터리 전압이 도달함에 따라 상기 제 1의 일정한 배터리 충전 전류보다 작은 제 2의 일정한 충전 전류로 일정시간동안 상기 배터리 충전 전류를 열 폴드백에 기초하여 단계적으로 감소시키도록 작동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 단계(d)는 상기 배터리 전압이 상기 규정된 전압에 도달함에 따라, 상기 배터리 충전전류가 상기 제 1의 일정한 배터리 충전 전류 보다 작은 상기 제 2의 일정한 충전 전류로 단계적으로 감소하는 동안 상기 규정된 전압보다 높은 일정전압으로 입력 전압을 단계적으로 증가시키며, 이후 시간 동안 상기 배터리 충전 전류는 상기 열제한보다 작은 값으로 전력 소비를 감소시키기 위하여 점차적으로 감소되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전방법.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 단계(d)는 상기 제 1의 일정한 배터리 충전 전류보다 작은 제 2의 일정한 배터리 충전 전류로 일정시간동안 상기 배터리 충전 전류가 단계적으로 감소하는 것과 관련하여 상기 제어회로의 전력 소비가 선형 충전 작동에 비교하여 상당히 감소되도록 상기 제어된 전류 흐름 통로에 작동 구동을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전방법.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 제어된 전류 흐름 통로는 상기 제 2 입력 단자와 상기 제 2 출력 단자 사이에 결합된 입-출력 전류 흐름 통로를 가지는 제어 통과 소자, 및 상기 제어 통과 소자의 상기 입-출력 전류 흐름 통로의 전류 산출량을 제어하는 상기 제어회로로부터 제어입력을 수신하도록 배치되는 MOSFET 통과 소자의 게이트 또는 바이폴라 통과 소자의 베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 제어 통과 소자는 MOSFET을 포함하며, 상기 단계(d)는 소정시간동안 상기 제 1의 일정한 배터리 충전 전류 보다 작은 제 2의 일정한 충전 전류로 배터리 충전 전류를 단계적으로 감소시키는 것과 관련하여 상기 MOSFET을 완전 작동 상태에 위치시키도록 상기 MOSFET으로의 게이트 구동을 증가시키는 것을 특징으로 하는 배터리 충전방법.
  21. 배터리 충전 장치로서:
    제 1 입력 단자;
    제 2 입력 단자;
    상기 배터리의 제 1 단자에 결합되며, 기준 전압에 결합되도록 배치된 제 1출력 단자;
    상기 배터리의 제 2 단자에 결합되도록 배치된 제 2 출력 단자;
    상기 제 2 입력 단자와 상기 제 2 출력 단자 사이의 제어된 전류 흐름 통로; 및
    다수의 상이한 종류의 DC 전원들이 상기 제 1 및 제 2 입력 단자들에 결합시 상기 제 1 및 제 2 출력 단자들을 통하여 상기 배터리를 충전시키도록 작동하는 제어회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 다수의 상이한 종류의 DC 전원들 중의 하나는 일정한 전류의 전원을 포함하며, 다른 전원은 일정 전압 - 일정 전류의 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
  23. 배터리 충전장치로서:
    제 1 입력 단자;
    제 2 입력 단자;
    상기 배터리의 제 1 단자에 결합되며, 기준 전압에 결합되도록 배치된 제 1출력 단자;
    상기 배터리의 제 2 단자에 결합되도록 배치된 제 2 출력 단자;
    상기 제 2 입력 단자와 상기 제 2 출력 단자 사이의 제어된 전류 흐름 통로; 및
    다수의 상이한 종류의 DC 전원들이 상기 제 1 및 제 2 입력 단자들에 결합시 상기 제 1 및 제 2 출력 단자들을 통하여 상기 배터리를 충전시키도록 작동하며, 충전 전류의 열 폴드백을 이용하고 최소 예상 배터리 전압보다 낮은 감소된 저전압 차단(UVLO) 레벨을 가지는 제어회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
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