KR200357251Y1 - Ｐｃｂ 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템 및 그에사용되는 배터리팩 - Google Patents

Ｐｃｂ 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템 및 그에사용되는 배터리팩 Download PDF

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Abstract

본 고안은 PCB 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템 및 그에 사용되는 배터리팩에 관한 것으로, 충전부와 유도결합되어 무선으로 에너지원을 공급받는 배터리팩에 있어서, 상기 배터리팩은 상기 충전부로부터 전송되는 유도성 에너지원을 PCB 상에 나선형상으로 권선된 PCB 패턴을 통해 수신하는 고주파 수신회로와, 상기 고주파 수신회로로부터 입력되는 유도성 에너지원인 고주파신호를 직류신호로 정류하는 정류회로와, 상기 정류회로로부터 입력되는 직류신호를 일정한 정전압상태로 유지하는 정전압회로와, 상기 정전압회로로부터 입력되는 직류신호를 저장하는 배터리셀을 구비한다. 상기와 같이 구성된 본 고안에 따르면, 배터리팩 내의 고주파 수신회로를 PCB 패턴을 이용하여 구성함으로써 부품의 개수를 줄여 무게를 감소시킬 수 있으며, 다층 PCB에 PCB 패턴을 비아홀 구조로 복수개 적층함으로써 배터리팩의 충전용량을 증가시킬 수 있다.

Description

ＰＣＢ 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템 및 그에 사용되는 배터리팩{NONCONTACTING TYPE CHARGING SYSTEM USING PRINTED CIRCUIT BOARD PATTERN AND BATTERY PACK USED THEREIN}
본 고안은 비접촉식 충전시스템 및 그에 사용되는 배터리팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고주파 수신회로를 피씨비(Printed Circuit Board : 이하, 'PCB'라 칭함) 패턴을 이용하여 구성함과 동시에 PCB 패턴을 비아홀(via hole) 구조로 적층함으로써, 배터리팩의 부품의 개수를 줄여 무게를 감소시킬 수 있으며, 충전용량을 증가시킬 수 있는 PCB 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템 및 그에 사용되는 배터리팩에 관한 것이다.
일반적으로, PCB 패턴은 특정한 회로를 PCB 기판으로 구성하기 위한 것으로, 박막의 동박을 회로 패턴으로 형성하여 좁은 공간에서도 공간을 활용할 수 있도록 간편하게 구부려지고, 플렉시블(flexible)하게 다룰 수 있도록 이루어져 있다.
최근, 휴대용 전자 기기, 예를 들면 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더, 워크맨 및 MP플레이어 등이 빠르게 보급되고 있으며, 이들 휴대용 기기들은 착탈가능한 배터리팩을 내장하고 있어서 이 배터리팩으로부터 전원을 공급받고 있으며, 별도의 배터리팩 충전장치를 이용하여 배터리팩을 충전할 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 배터리팩과 배터리팩 충전장치에는 서로 상응하는 충전단자가 각각 구비되어 있어서, 배터리팩 충전장치의 충전단자에 배터리팩의 충전단자를 상호 접속시키면, 이들 충전단자를 통해서 배터리팩 충전장치로부터 배터리팩으로 전원이 공급되어서 배터리팩이 충전되는 방식으로 되어 있다.
참고로, 이와 같은 배터리팩 충전기의 일례가 대한민국 특허출원 2001-0054437호에 개시되어 있다.
이하, 종래의 비접촉식 충전시스템의 모식도인 도 1을 참조하여 종래의 비접촉식 시스템의 구성 및 동작을 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 입력되는 AC 전원은 우선 자계의 전달 효율이 높아지도록 주파수변환기(31)에 의해서 주파수 변조된 후, 코어(32a)에 코일(32b)이 권선되어 있는 구조의 자계발생부(32)로 인가되고, 자계발생부(32)에 AC 전원이 인가되면, 자계발생부(32)로부터 자력이 발생된다. 한편, 주파수변환기(31)와 자계발생부(32) 사이에는 전류조절기(34)가 연결되어 있으며, 이 전류조절기(34)는 전류공급에 의한 자계의 강도를 측정하여, 자계발생부(32)로의 전류공급을 일정하게 조절한다. 따라서, 자계발생부(32)로 인가되는 AC 전원은 정전류·정전압상태를 유지하게 되어, 자계발생부(32)는 일정한 자력을 발산하게 된다.
이러한 상태에서, 배터리팩(20)을 충전기(30) 상에 얹어놓거나 근접시키면, 자계발생부(32)로부터 발산되는 자력이 배터리팩(20)의 코어(21a)에 코일(21b)이 권선되어 있는 구조의 자계수신부(21)로 유도되므로, 유도된 자력에 의해서 자계수신부(21)에 AC 전원이 발생된다. 자계수신부(21)로부터의 AC 전원은 정류기(22)로 입력되어 DC 전원으로 전환된 후에 DC/DC 컨버터(23)로부터의 정격 DC 전원이 인가되어 배터리셀(24)이 충전된다. 한편, DC/DC 컨버터(23)와 충전용 배터리셀(24) 사이에는 충전제어기(25)가 연결되어, 배터리셀(25)로의 충전전압을 검출한 후, 충전전압이 일정하게 되도록 DC/DC 컨버터(23)의 동작을 제어한다. 따라서, 충전기(30)의 자계발생부(32)로부터 배터리팩(20)의 자계수신부(21)로 유도된 자력에 의한 전원에 의해서 배터리셀(24)이 충전되며, DC/DC 컨버터(23)와 충전제어기(25)에 의해서 배터리셀(24)이 정격 DC 전원으로 일정하게 충전된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 충전시스템에 의한 충전방식은 고주파의 수신을 위해 배터리팩(20)의 자계수신부(21) 내에 코어(21a)와, 그 코어(21a)에 권선되는 코일(21b)과 같은 부품을 설치하여야 하므로, 배터리팩의 부품의 개수가 증가할뿐만 아니라 그 무게가 증가하는 문제점이 있다.
또한, 상기 권선된 코일(21b)의 권수에 비례하여 배터리팩의 충전용량이 결정되므로, 배터리팩의 충전용량에 한계가 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 고안의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고주파 수신회로를 PCB 패턴을 이용하여 구성함으로써 부품의 개수를 줄여 무게를 감소시키며, PCB 패턴을 비아홀 구조로 복수개 적층함으로써 배터리팩의 충전용량을 증가시킬 수 있는 PCB 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템 및 그에 사용되는 배터리팩을 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 비접촉식 충전시스템의 모식도.
도 2는 본 고안의 일실시예에 따르는 PCB 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템 및 그에 사용되는 배터리팩의 구성을 나타내는 블록도.
도 3은 본 고안의 일실시예에 따르는 PCB 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템에 사용되는 배터리팩 내의 PCB에 PCB 패턴이 설치된 구성을 나타내는 평면도.
도 4는 본 고안의 다른 실시예에 따르는 PCB 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템에 사용되는 배터리팩 내의 PCB에 PCB 패턴이 설치된 구성을 비아홀 구조로 적층시킨 구성을 나타내는 개념도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
200 : 충전부 210 : AC 전원부
220 : 제 1 정류회로 230 : 제 1 정전압회로
240 : 고주파 발생회로 250 : 고주파 송신회로
300 : 배터리팩 360 : 고주파 수신회로
360a : PCB 360b : PCB 패턴
370 : 제 2 정류회로 380 : 제 2 정전압회로
390 : 배터리셀
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 PCB 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템에 사용되는 배터리팩은 충전부(200)와 유도결합되어 무선으로 에너지원을 공급받는 배터리팩(300)으로서, 상기 배터리팩(300)은 상기 충전부(200)로부터 전송되는 유도성 에너지원을 PCB(360a) 상에 나선형상으로 권선된 PCB 패턴(360b)을 통해 수신하는 고주파 수신회로(360)와, 상기 고주파 수신회로(360)로부터 입력되는 유도성 에너지원인 고주파신호를 직류신호로 정류하는 정류회로(370)와, 상기 정류회로(370)로부터 입력되는 직류신호를 일정한 정전압상태로 유지하는 정전압회로(380)와, 상기 정전압회로(380)로부터 입력되는 직류신호를 저장하는 배터리셀(390)을 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 PCB(360a) 상의 PCB 패턴(360b)은 다층 PCB를 사용하는 비아홀 구조로 복수개 적층가능한 것이 바람직하다.
또한, 본 고안의 다른 측면에 따르는 PCB 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템은 배터리팩(300)을 포함하는 PCB 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템으로서, 상기 충전부(200)는, 외부로부터 교류전압을 수신하는 AC 전원부(210)와, 상기 AC 전원부(210)로부터 입력되는 교류전압을 직류전압으로 정류하는 정류회로(220)와, 상기 정류회로(220)에서 정류된 직류전압을 일정한 정전압상태로 유지하는 정전압회로(230)와, 상기 정전압회로(230)로부터 입력되는 직류전압을 고주파신호로 변환하는 고주파 발생회로(240)와, 상기 고주파 발생회로(240)로부터 입력되는 고주파신호를 소정의 회로에 송신하는 고주파 송신회로(250)로 구성되며, 상기 고주파 송신회로(250)는 PCB 패턴(360b)으로 구성되는 것이 바람직하다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 고안의 일실시예 및 다른 실시예에 따르는 PCB 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템 및 그 배터리팩을 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 고안의 일실시예에 따르는 PCB 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템 및 그에 사용되는 배터리팩의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 3은 본 고안의 일실시예에 따르는 PCB 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템에 사용되는 배터리팩 내의 PCB에 PCB 패턴이 설치된 구성을 나타내는 평면도이며, 도 4는 본 고안의 다른 실시예에 따르는 PCB 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템에 사용되는 배터리팩 내의 PCB에 PCB 패턴이 설치된 구성을 비아홀 구조로 적층시킨 구성을 나타내는 개념도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 고안의 일실시예에 따르는 PCB 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템의 충전부(200)는 AC 전원부(210), 제 1 정류회로(220), 제 1 정전압회로(230), 고주파 발생회로(240) 및 고주파 송신회로(250)로 구성된다.
여기서, 상기 고주파 송신회로(250)는 도 3에 나타낸 PCB 패턴(360a)으로 구성하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 각 구성요소의 기능을 설명하면, AC 전원부(210)는 외부로부터 입력되는 AC 전압(교류전압)을 수신한다. 제 1 정류회로(220)는 AC 전원부(210)로부터 입력되는 교류전압을 정류하여 DC 전압(직류전압)을 출력한다. 제 1 정전압회로(230)는 정류된 직류전압을 일정한 정전압상태로 유지한다. 고주파 발생회로(240)는 제 1 정전압회로(230)로부터 입력되는 직류전압을 교류인 고주파신호로 변환한다. 고주파 송신회로(250)는 고주파 발생회로(240)로부터 입력되는 교류의 고주파신호를 소정의 회로에 송신한다.
또한, 본 고안의 일실시예에 따르는 PCB 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템에 사용되는 배터리팩(300)은 고주파 수신회로(360), 제 2 정류회로(370), 제 2 정전압회로(380) 및 배터리셀(390)로 구성된다.
여기서, 상기 고주파 수신회로(360)는 상기 고주파 송신회로(250)와 마찬가지로 도 3에 나타낸 PCB 패턴(360b)으로 구성하는 것이 바람직하다.
한편, 고주파 수신회로(360)는 상기 충전부(200)의 고주파 송신회로(250)로부터 출력되는 유도성의 고주파신호를 수신한다. 제 2 정류회로(370)는 고주파 수신회로(360)로부터 입력되는 고주파신호를 직류신호로 정류한다. 제 2 정전압회로(380)는 제 2 정류회로(370)로부터 입력되는 직류신호를 일정한 정전압상태로 유지한다. 배터리셀(390)은 제 2 정전압회로(380)로부터 입력되는 직류신호를 저장한다.
이하, 도 2를 참조하여 본 고안의 일실시예에 따르는 PCB 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템 및 그에 사용되는 배터리팩의 동작을 설명하기로 한다.
먼저, 충전부(200)의 AC 전원부(210)를 통해 교류전압이 인가되면, 제 1 정류회로(220)에서는 상기 AC 전원부(210)를 통해 인가된 교류전압을 직류전압으로 정류하고, 제 1 정전압회로(230)에서는 상기 제 1 정류회로(220)에서 정류된 직류전압을 일정한 정전압상태로 유지한다. 이후, 고주파 발생회로(240)에서는 상기 제 1 정전압회로(230)를 통해 입력되는 직류전압을 교류의 고주파신호로 변환하여 출력하면, 고주파 송신회로(250)는 상기 변환된 교류의 고주파신호를 배터리팩(300)의 고주파 수신회로(360)로 전송한다. 이후, 고주파 수신회로(360)는 상기 고주파송신회로(250)로부터 전송된 유도성의 고주파신호를 제 2 정류회로(370)에 전송하면, 제 2 정류회로(370)에서는 상기 고주파 수신회로(360)로부터 입력되는 교류의 고주파신호를 직류신호로 정류하여 출력하고, 제 2 정전압회로(380)에서는 상기 제 2 정류회로(370)에서 정류된 직류신호를 일정한 정전압상태로 유지한 후, 배터리셀(390)에 출력한다. 그러면, 상기 배터리셀(390)이 충전되므로, 배터리팩(300)은 소정의 기기를 구동시킬 수 있게 된다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 고안의 일실시예에 따르는 PCB 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템에 사용되는 배터리팩은 배터리팩(300) 내의 PCB(360a)에 PCB 패턴(360b)이 나선형상으로 복수회 권선되는 구성을 갖는다.
이때, 충전부(200) 내의 고주파 송신회로(250)와 배터리팩(300) 내의 고주파 수신회로(360) 사이에서의 고주파의 송수신으로 인해 유도결합이 이루어진다. 즉, 고주파 송신회로(250)와 고주파 수신회로(360) 사이에서 고주파가 결합된다.
도 4는 본 고안의 다른 실시예에 따르는 PCB 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템에 사용되는 배터리팩(400) 내의 다층 PCB(460a)에 PCB 패턴(460b)을 설치한 구성을 비아홀 구조로 복수개 적층시킨 구성을 나타낸다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 제일 윗층의 1b 단자는 그 아래층에 있는 1a 아래층의 2b 단자와 접속되고, 이 1a 아래층의 2a 단자는 그 아래층에 있는 2a 아래층의 3a 단자와 접속되며, 이 2a 아래층의 3a 단자는 그 아래층에 있는 3a 아래층의 4b 단자와 접속된다.
여기서, 제일 윗층의 1a 단자와 3a 아래층의 4a 단자가 PCB 패턴(460b)의 두단자로 사용된다.
이때, 제일 위층의 1a에서 1b까지, 1a 아래층의 2a에서 2b까지, 2a 아래층의 3a에서 3b까지 및 3a 아래층의 4a에서 4b까지는 자계가 발생될 수 있도록 동일한 회전방향으로 권선된다.
본 실시예는 상술한 일실시예와 유사하지만, 도 4에 나타낸 바와 같이, 다층 PCB(460a)에 PCB 패턴(460b)을 설치한 구성을 비아홀 구조로 복수개 적층시키는 점이 상이하며, 이렇게 함으로써 자계 수신의 강도를 높일 수 있다.
따라서, 상기 배터리팩 내의 고주파 수신회로를 PCB 패턴으로 구성할 수 있으며, PCB 내의 PCB 패턴을 설치한 구성을 비아홀 구조로 복수개 적층시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 고안의 일실시예에 따르는 PCB 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템 및 그에 사용되는 배터리팩에 의하면, 배터리팩 내의 고주파 수신회로를 PCB 패턴을 이용하여 구성함으로써 부품의 개수를 줄여 무게를 감소시킬 수 있다. 또한, 본 고안의 다른 실시예에 의하면 PCB 패턴을 비아홀 구조로 복수개 적층함으로써 배터리팩의 충전용량을 증가시킬 수 있다.
이상에서는 본 고안의 일실시예에 따라 본 고안을 설명하였지만, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 고안에 속함은 당연하다.

Claims (3)

  1. 충전부(200)와 유도결합되어 무선으로 에너지원을 공급받는 배터리팩(300)에 있어서,
    상기 배터리팩(300)은,
    상기 충전부(200)로부터 전송되는 유도성 에너지원을 PCB(360a) 상에 나선형상으로 권선된 PCB 패턴(360b)을 통해 수신하는 고주파 수신회로(360)와,
    상기 고주파 수신회로(360)로부터 입력되는 유도성 에너지원인 고주파신호를 직류신호로 정류하는 정류회로(370)와,
    상기 정류회로(370)로부터 입력되는 직류신호를 일정한 정전압상태로 유지하는 정전압회로(380)와,
    상기 정전압회로(380)로부터 입력되는 직류신호를 저장하는 배터리셀(390)을 구비하는 것을 특징으로 하는 PCB 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템에 사용되는 배터리팩.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 PCB(360a) 상의 PCB 패턴(360b)은 비아홀 구조로 복수개 적층가능한 것을 특징으로 하는 PCB 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템에 사용되는 배터리팩.
  3. 제 1항의 배터리팩(300)을 포함하는 PCB 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템으로서,
    상기 충전부(200)는,
    외부로부터 교류전압을 수신하는 AC 전원부(210)와,
    상기 AC 전원부(210)로부터 입력되는 교류전압을 직류전압으로 정류하는 정류회로(220)와,
    상기 정류회로(220)에서 정류된 직류전압을 일정한 정전압상태로 유지하는 정전압회로(230)와,
    상기 정전압회로(230)로부터 입력되는 직류전압을 고주파신호로 변환하는 고주파 발생회로(240)와,
    상기 고주파 발생회로(240)로부터 입력되는 고주파신호를 소정의 회로에 송신하는 고주파 송신회로(250)로 구성되며,
    상기 고주파 송신회로(250)는 PCB 패턴(360b)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 PCB 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템.
KR20-2004-0012707U 2004-05-07 2004-05-07 Ｐｃｂ 패턴을 이용한 비접촉식 충전시스템 및 그에사용되는 배터리팩 KR200357251Y1 (ko)

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