KR101304029B1 - 휴대 단말기에서의 배터리 충전 장치 및 방법 - Google Patents

휴대 단말기에서의 배터리 충전 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휴대 단말기에서의 배터리 충전 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 휴대 단말기에서의 배터리 충전 장치는 배터리의 용량에 따라 저항값을 이용하여 충전전류량을 조절하고 제 1 충전종료전류 이하까지 충전을 진행하고 내부적으로 계속하여 제 2 충전종료전류 이하까지 충전을 진행하도록 전류량을 조절하는 전원 관리부와 전원을 입력받아 배터리에 전류와 전압을 공급하고 상기 전원 관리부에서의 충전전류량 조절에 따라 배터리로 인가되는 충전전류를 설정하도록 제어하는 제어부와 상기 전원 관리부로부터 전압을 공급받는 배터리를 포함하는 것으로서, 배터리를 충전하는데 효율성을 크게 높일 수 있도록 함에 있다.
배터리, 배터리 충전

Description

휴대 단말기에서의 배터리 충전 장치 및 방법{Apparatus and Method of battery charge in portable device}
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대단말기의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대단말기의 전원관리부에 대한 상세 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대단말기의 충전과정을 나타내는 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100...키 입력부 102...수신부
104...A/D 컨버터 106...코덱
108...메모리부 110...전원관리부
112...배터리부 114...제어부
116...스피커 118...마이크
본 발명은 휴대 단말기에서의 배터리를 충전하는 방법에 관한 것이다.
요즈음에는 PDA(personal digital assistants), PMP(Portable Multimedia Player)등과 같은 포터블 디바이스(Portable Device)의 경우 저용량과 대용량의 배터리를 동시에 개발하여 사용하는 추세이다.
이와 같은 경우, 대용량 배터리는 저용량 셀(Cell)을 병렬로 구성하여 개발한다.
그래서 배터리의 용량이 2배로 증가할 경우 완전히 충전되는 시간 또한 2배 이상 걸리게 된다.
이러한 이유는 충전전류가 동일하여 병렬 연결된 배터리 셀에 절반의 충전전류가 공급되기 때문이며, 충전종료를 결정하는 충전종료전류(Charger Termination Current)설정이 고정되어 있어 정전류(Constant Current)단계에서 정전압(Constant Voltage)단계로 넘어가면서 병렬 연결된 셀(Cell)로 공급되는 전류가 직렬연결의 경우보다 더 천천히 감소하기 때문에 종료전류에 도달하는 시간이 증가하기 때문이다.
이렇듯 충전전류의 변경이 불가와 충전종료전류가 고정되어 충전시간이 오래 걸리고 최대 충전 용량을 채우지 못하는 경우가 발생한다.
본 발명의 제 1 목적은 최단의 완충 시간을 달성할 수 있는 휴대단말기에서의 배터리 충전 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 제 2 목적은 최대충전용량을 달성할 수 있는 휴대단말기에서의 배터리 충전 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 휴대 단말기에서의 배터리 충전 장치는, 배터리의 용량에 따라 저항값을 이용하여 충전전류량을 조절하고 제 1 충전종료전류 이하까지 충전을 진행하고 내부적으로 계속하여 제 2 충전종료전류 이하까지 충전을 진행하도록 전류량을 조절하는 전원 관리부; 전원을 입력받아 배터리에 전류와 전압을 공급하고 상기 전원 관리부에서의 충전전류량 조절에 따라 배터리로 인가되는 충전전류를 설정하도록 제어하는 제어부; 상기 전원 관리부로부터 전압을 공급받는 배터리;를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 배터리는 일반 용량과 대용량을 구분하여 상기 용량에 따라 배터리 아이디(BAT_ID)를 부여하고 스위칭하여 제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제 1 충전종료전류와 상기 제 2 충전종료전류는 1차 충전완료스위치(CHG_DONE)의 로우(LOW)/하이(HIGH)의 선택에 따라 총 저항값이 변화됨에 의해 결정되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 스위치는 전계 효과 트랜지스터(FET), 트랜지스터(Transistor)중 적어도 하나로 구현하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 충전전류량을 조절하는 것은 상기 배터리 용량에 따라 저항값을 다르게 하여 조절하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제어부는 제 1 충전종료전류 이하까지 충전이 완료되면 발광다이오드(LED)나 유저인터페이스(User Interface)중 적어도 어느 하나를 통해 사용자에게 알리도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 충전종료전류는 제 1 충전종료전류보다 제 2 충전종료전류의 전류를 낮게하여 2차 충전을 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 저항값은 배터리 충전전류 및 종료전류에 따라 변화시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 휴대 단말기에서의 배터리 충전 방법은, 배터리 용량에 따라 배터리 아이디의 로우(LOW)/하이(HIGH)를 설정하고 1차 충전완료스위치를 하이로 하여 충전전류량을 조절하는 단계; 제 1 충전종료전류 이하까지 충전을 진행하는 단계; 전류가 상기 제 1 충전종료전류 이하가 되면 1차 충전완료스위치를 로우로 변경하고 충전완료상태를 사용자에게 알리는 단계; 제 2 충전종료전류 이하가 될 때까지 내부적으로 충전을 진행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 배터리는 일반 용량과 대용량을 구분하여 상기 용량에 따라 배터리 아이디(BAT_ID)를 부여하고 스위칭하여 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 배터리의 용량에 따라 저항값을 달리하여 충전전류량을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명 실시 예에 따른 휴대 단말기에서의 배터리 충전 장치 및 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대단말기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 사용자로부터의 명령을 입력받는 키 입력부(100), 외부로 부터의 신호를 입력받는 수신부(102), 상기 수신부(102)로부터 입력받은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(104), 음성 또는 영상의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 디지털 신호를 음성 또는 영상으로 변환하는 코덱(106)과 데이터를 저장하는 메모리부(108)와 배터리의 용량에 따라 저항값을 이용하여 충전전류량을 조절하고 제 1 충전종료전류 이하까지 충전을 진행하고 내부적으로 계속하여 제 2 충전종료전류 이하까지 충전을 진행하도록 전류량을 조절하는 전원 관리부(110)와 상기 전원 관리부로부터 전압을 공급받는 배터리부(112)와 전원을 입력받아 배터리에 전류와 전압을 공급하고 상기 전원 관리부에서의 충전전류량 조절에 따라 배터리로 인가되는 충전전류를 설정하도록 제어하는 제어부(114)와 외부로 음성신호를 출력하는 스피커(116)와 외부로부터의 음성신호를 입력받는 마이크(118)를 포함하여 구성된다.
상기 전원관리부(110)는 배터리 충전 집접회로(Integrated Circuit; 이하 "IC")와 전류량을 조절하기 위한 충전전류 조절회로를 포함하여 구성된다.
상기 충전전류 조절회로는 하나 이상의 저항과 트랜지스터로 구성되며, 트랜지스터는 스위칭의 역할을 하는 FET형태로 구성될 수 있다.
상기 제어부(114)에 즉, 씨피유(CPU)에 GPIO(General Purpose Input/Output Pin)를 추가하여 조건에 따라 트랜지스터의 스위칭을 제어하도록 구성한다.
상기 배터리부(112)는 내장 또는 착탈식 배터리이며 착탈식의 경우 기본용량 및 대용량으로 구성될 수 있다.
또한, 기본용량과 대용량 배터리를 인식하기 위한 배터리 단자를 구비한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대단말기의 전원관리부에 대한 상세 도면이다.
도 2를 참조하면, 전원관리부의 구성은 배터리에 전류와 전압을 공급하여 충전하는 배터리 충전 IC(200)와 상기 배터리 충전 IC(200)가 배터리에 공급할 수 있는 충전전류를 설정할 수 있도록 저항값을 달리하는 충전전류 조절회로(206)와 일반 배터리(202),대용량 배터리(204)와 배터리의 용량을 인식하기 위한 배터리 단자(216)로 구성된다.
상기 배터리 충전 IC(200)는 저항을 연결하여 배터리로 인가되는 충전전류를 설정하도록 Iset Pin(200a)을 구비한다.
상기 충전전류 조절회로(206)는 저항값을 달리하여 상기 Iset Pin(200a)을 통해 충전전류를 설정하도록 하나 이상의 저항과 트랜지스터로 구성된다.
상기 충전전류 조절회로(206)의 구성은 기본용량 배터리(202)와 대용량 배터리(204)에 따라 저항을 값을 달리할 수 있도록 구성되는데, 기본용량 배터리(202) 인식 아이디 BAT_ID#(208)와 1차 충전이 완료되면 2차 충전을 위해 저항이 추가되도록 CHG_DONE#(210) 트랜지스터로 구성된다.
또한, 대용량 배터리(204) 인식 아이디 BAT_ID(212)와 대용량 배터리(204)의 1차 충전이 완료되면 2차 충전을 위해 저항이 추가되도록 CHG_DONE(214) 트랜지스터를 구비한다.
실시 예로는 기본 용량 배터리(202)의 1차 충전에 대한 전류량을 설정하도록 하는 제 1 저항, 2차 충전시에 필요한 제 2 저항과 대용량 배터리(204)의 1차 충전에 대한 전류량을 설정하도록 하는 제 3 저항, 2차 충전시에 필요한 제 4 저항으로 구성하여 충전을 진행한다.
기본 용량 배터리(202)로 인식되면 상기 BAT_ID#(208)는 하이(high)가 되어 스위치는 온(ON)이 되고, 1차 충전이 완료되면 상기 CHG_DONE#(210)가 로우(low)가 되어 제 2차 저항값이 추가되어 2차 충전이 진행된다.
대용량 배터리(204)로 인식되면 상기 BAT_ID(212)는 하이(high)가 되어 스위치는 온(ON)이 되고, 1차 충전이 완료되면 상기 CHG_DONE(214)가 로우(low)가 되어 제 2차 저항값이 추가되어 2차 충전이 진행된다.
상기 배터리 단자(216)는 기본용량 배터리(202)와 대용량 배터리(204)를 인식하기 위한 BAT_ID PIN을 두어 기본용량 배터리(202)의 경우 로우(low), 대용량 배터리(204)인 경우 하이(high)가 되도록 배터리 팩을 구성한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대단말기의 충전과정을 나타내는 흐름도이다.
도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 충전과정을 설명하도록 한다.
도 2에 도시된 Rset1은 제 1 저항값, Rset1은 제 2 저항값, Rset3은 제 3 저항값, Rset4은 제 4 저항값이라 칭한다.
실시 예에 따른 저항값은 기본용량 배터리(202)에 전류량을 설정하도록 하는 제 1 저항값과 2차 충전을 위한 제 2 저항값은 각각 1K, 9K로 설정한다.
또한, 대용량 배터리(204)에 전류량을 설정하도록 하는 제 3 저항값과 2차 충전을 위한 제 4 저항값은 각각 0.7K, 6.3K로 설정하여 이하 과정을 설명한다.
디시(DC) 5V가 입력이 되고(S300) 배터리가 장착되면 기본용량 배터리(202)인지 대용량 배터리(204)인지를 판단하게 된다(S302).
상기 판단결과 기본용량 배터리(202)인 경우, 기본용량에 대한 전류량을 조절하기 위하여 BATT_ID(212)는 로우, BAT_ID#(208)은 하이로 설정한다(S304).
또한 1차 충전을 진행하기 위해 CHG_DONE#(210)은 하이로 설정한다(S306).
이때, 제 1 저항만 적용이 되기 때문에 총 저항값은 1K가 되며 충전중단전류량은 106mA가 된다.
상기와 같은 설정으로 충전을 진행하고(S308), 충전중단전류인 106mA 이하까지 충전이 진행되었는지 판단한다(S310).
상기 판단결과, 106mA 이하까지 충전이 진행되면 2차 충전을 진행할 수 있도록 CHG_DONE#를 로우로 설정한다(S312).
이때, 1차 충전이 완료되면 충전완료를 LED 및 유저인터페이스를 통해 알려주며 내부적으로 2차 충전을 진행한다.
상기 CHG_DONE#를 로우로 설정하면 제 1 저항값과 제 2 저항값이 합쳐지기 때문에 총 저항값은 10K가 되며 충전중단전류는 10mA가 된다.
상기와 같은 설정으로 충전을 진행하고(S314), 충전중단전류인 10mA 이하까지 충전이 진행되었는지 판단한다(S316).
상기 10mA 이하까지 충전이 진행되면 충전을 완료한다.
배터리의 용량을 판단한 결과 대용량 배터리(204)인 경우, 대용량에 대한 전류량을 조절하기 위하여 BATT_ID#(208)는 로우, BAT_ID(212)은 하이로 설정한다(S318).
또한 1차 충전을 진행하기 위해 CHG_DONE(214)은 하이로 설정한다(S318).
이때, 제 3 저항만 적용이 되기 때문에 총 저항값은 0.7K가 되며 충전중단전류량은 150mA가 된다.
상기와 같은 설정으로 충전을 진행하고(S322), 충전중단전류인 150mA 이하까지 충전이 진행되었는지 판단한다(S324).
상기 판단결과, 150mA 이하까지 충전이 진행되면 2차 충전을 진행할 수 있도록 CHG_DONE를 로우로 설정한다(S326).
이때, 1차 충전이 완료되면 충전완료를 LED 및 유저인터페이스를 통해 알려주며 내부적으로 2차 충전을 진행한다.
상기 CHG_DONE를 로우로 설정하면 제 3 저항값과 제 4 저항값이 합쳐지기 때문에 총 저항값은 7K가 되며 충전중단전류는 15mA가 된다.
상기와 같은 설정으로 충전을 진행하고(S328), 충전중단전류인 15mA 이하까지 충전이 진행되었는지 판단한다(S330).
상기 15mA 이하까지 충전이 진행되면 충전을 완료한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시 예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따르면 저항값을 달리하여 충전전류를 설정함으로써 최단의 완충 시간을 달성할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면 1차 충전이후 저항값을 달리하여 2차 충전을 진행하도록 함으로써 최대충전용량을 달성할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면 기본용량 배터리와 대용량 배터리를 구분하여 그에 따른 충전전류량을 설정할 수 있도록 함으로써 불필요한 충전시간을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 배터리의 용량에 따라 저항값을 이용하여 충전전류량을 조절하고 제 1 충전종료전류 이하까지 충전을 수행하는 1차 충전을 진행하고, 상기 1차 충전이 완료되면 제 2 충전종료전류 이하까지 충전을 수행하는 2차 충전을 진행하도록 전류량을 조절하는 전원 관리부; 및
    전원을 입력받아 상기 배터리에 전류와 전압을 공급하고 상기 전원 관리부에서의 충전전류량 조절에 따라 상기 배터리로 인가되는 충전전류를 설정하도록 제어하는 제어부; 를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 배터리는 일반 용량과 대용량을 구분하여 상기 배터리의 용량에 따라 배터리 아이디(BAT_ID)가 부여되고,
    상기 전원 관리부는 상기 배터리 아이디를 인식하여 배터리 용량을 판단하고, 판단된 상기 배터리 용량에 따라 충전 전류 조절을 위한 스위치를 스위칭하여 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 충전종료전류와 상기 제 2 충전종료전류는 1차 충전완료스위치(CHG_DONE)의 로우(LOW)/하이(HIGH)의 선택에 따라 총 저항값이 변화됨에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 스위치는 전계 효과 트랜지스터(FET), 트랜지스터(Transistor)중 적어도 하나로 구현하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 충전전류량을 조절하는 것은 상기 배터리 용량에 따라 저항값을 다르게 하여 조절하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 제 1 충전종료전류 이하까지 충전이 완료되면 발광다이오드(LED)나 유저인터페이스(User Interface)중 적어도 어느 하나를 통해 사용자에게 알리도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 전원 관리부는, 상기 제 1 충전종료전류보다 상기 제 2 충전종료전류의 전류를 낮게하여 상기 2차 충전을 진행하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 저항값은 배터리 충전전류 및 종료전류에 따라 변화시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  9. 배터리 용량에 따라 배터리 아이디의 로우(LOW)/하이(HIGH)를 설정하고 1차 충전완료스위치를 하이로 하여 충전전류량을 조절하는 단계;
    제 1 충전종료전류 이하까지 충전을 수행하는 1차 충전을 진행하는 단계;
    전류가 상기 제 1 충전종료전류 이하가 되면 1차 충전완료스위치를 로우로 변경하고 충전완료상태를 사용자에게 알리는 단계; 및
    제 2 충전종료전류 이하가 될 때까지 충전을 수행하는 2차 충전을 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 배터리는 일반 용량과 대용량을 구분하여 상기 용량에 따라 배터리 아이디(BAT_ID)를 부여받고;
    상기 충전전류량을 조절하는 단계는
    상기 배터리 아이디를 인식하여 배터리 용량을 판단하고, 판단된 상기 배터리 용량에 따라 내부의 스위치를 스위칭하여 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 회로의 제어 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 배터리의 용량에 따라 저항값을 달리하여 충전전류량을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.
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