KR20040092265A

KR20040092265A - 배터리 충전전류 가변 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20040092265A
Application number: KR1020030026514A
Authority: KR
Inventors: 김상우
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2004-11-03
Also published as: KR100487622B1; CN1540833A; CN100353640C

Abstract

본 발명은 이동통신 단말기의 어댑터 출력전압 및 배터리 전압을 측정하여 양 전압의 차이에 따라 배터리의 충전전류를 가변시켜 발열을 최소화하기 위한 배터리 충전전류 가변 장치 및 그 방법을 제공함에 목적이 있다.

이를 위하여 본 발명은 배터리 충전용 어댑터의 출력전압을 검출하는 어댑터전압 검출부와. 충전 배터리의 충전전압을 검출하는 배터리전압 검출부와, 상기 어댑터전압 검출부에 의해 검출된 어댑터의 출력전압과 상기 배터리전압 검출부에 의해 검출된 배터리의 충전전압의 크기를 서로 비교하여 양단간의 전압차가 크면 트랜지스터의 전력분산에 맞도록 충전전류를 제어하는 정전압/정전류 제어회로를 포함하여 이루어진 것으로 이동통신 단말기의 배터리 충전시 발생되는 과열을 방지해주고, 따라서 트랜지스터와 같은 부품의 파손을 방지해줄 수 있는 유용한 효과를 제공해준다.

Description

배터리 충전전류 가변 장치 및 그 방법{Device and the Method for variating the charging current of battery}

본 발명은 배터리의 충전전류를 가변 시키는 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 이동통신 단말기의 어댑터 출력전압 및 배터리 전압을 측정하여 양 전압의 차이에 따라 배터리의 충전전류를 가변시켜 발열을 최소화하기 위한 배터리충전전류 가변 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 휴대용 전자 기기는 동작에 필요한 전원의 공급원으로 배터리를 사용하는데, 배터리는 내부 활성물질의 화학 에너지를 전기 화학적 반응에 의해 전기 에너지로 변환하는 것으로, 정보화시대의 개막에 결정적인 역할을 하고 있으며, 장난감에서부터 첨단제품에 이르기까지 모든 휴대용 전자제품에는 배터리가 반드시 필요하게 된다.

그러나 배터리의 경우 사용시간에 한계가 있는 관계로 휴대용 전자제품의 사용에 많은 제약을 초래하므로, 한번 사용으로 폐기 처리되는 1차 배터리와 반복적으로 재충전하여 사용할 수 있는 2차 배터리로 구분되며, 2차 배터리의 경우 이동전화, 이동통신 단말기, 주파수 공용 통신기, 무선 데이터 송수신기, 위치 측정 시스템 등의 무선통신기기와 노트북, 캠코더 등에 있어서 없어서는 안돼는 아주 중요한 자리를 차지하고 있다.

이러한 휴대용 기기들은 2차 배터리의 경량화와 장시간 연속사용을 요구하고 있으며, 이를 위해서 니켈카드늄(Ni-Cd) 배터리, 니켈수소(Ni-MH) 배터리, 리튬이온(Li-ion) 배터리, 리튬폴리머(Li-Polymer) 배터리가 개발되어 사용되고 있으며, 최근 들어 에너지 밀도와 사이클 수명 및 기타 성능에서 매우 우수한 특성을 갖고 있는 리튬 이온(Li-ion) 배터리가 보편적으로 사용되고 있다.

상기한 바와 같은 2차 배터리의 경우 충전과 방전을 반복하게 되면 충방전이 반복되는 위치에서 고용체가 생성되어 남아 있는 용량을 사용하지 못하게 만드는 즉, 배터리가 사용할 수 있는 용량의 한계를 기억하는 메모리 효과가 발생하게 되므로, 배터리가 허용하는 방전의 범위까지 사용한 다음 만 충전을 하여야 배터리의 사용 효율성을 높일 수 있는 것이다.

최근에는 도 1 에 도시된 바와 같이 이동통신 단말기에 내장되는 내장형 충전회로(100)가 널리 사용되고 있으며, 내장형 충전회로에서 사용되는 높은 AC/DC 어댑터(Adapter)(110)의 출력전압은 리튬이온 배터리(150) 충전시 사용되는 DC/DC컨버터(Series regulator)의 트랜지스터(TR)나 또는 전계효과 트랜지스터(FET)(120)에 열을 발생시키거나 파손시킬 수 있는 문제가 있다.

상기 리튬이온 배터리(150)의 충전은 AC/DC 어댑터(110)로부터의 공급전압을 FET(120)와 전류검출 저항(Current sensing resistor)(130)을 통해 처리한 다음 충전이 이루어진다.

이때 상기 리튬이온 배터리(150)의 충전은 정전압/정전류 제어회로(140)에 의한 정전압/정전류 형태로 충전을 하는데 배터리(150)전압이 낮을 경우 정전류로 충전을 하다가 전압이 4.2볼트 정도 되면 정전압으로 바뀐다.

여기에서 어댑터(110)의 전압이 높아 트랜지스터나 또는 전계효과 트랜지스터 FET(120)의 전력분산(Power dissipation)에 영향을 준다면 트랜지스터나 또는 전계효과 트랜지스터가 과열 발생으로 인하여 파손될 수 있다.

예를 들어 트랜지스터의 전력분산이 1와트(W)이고 어댑터의 전압이 6볼트, 배터리전압이 3볼트, 충전전류가 1암페어(A)라고 한다면 트랜지스터에 걸리는 실제 전력분산은 3와트이므로 1와트보다 3배가됨으로써 과열 발생으로 인하여 트랜지스터는 파손될 것이다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로, 이동통신 단말기의 어댑터 출력전압 및 배터리 전압을 측정하여 양 전압의 차이에 따라 배터리의 충전전류를 가변시켜 발열을 최소화하기 위한 배터리 충전전류 가변 장치 및 그 방법을 제공함에 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 배터리의 충전전류를 가변시켜 제어해주는 장치에 있어서, 배터리 충전용 어댑터의 출력전압을 검출하는 어댑터전압 검출부와. 충전 배터리의 충전전압을 검출하는 배터리전압 검출부와, 상기 어댑터전압 검출부에 의해 검출된 어댑터의 출력전압과 상기 배터리전압 검출부에 의해 검출된 배터리의 충전전압의 크기를 서로 비교하여 양단간의 전압차가 크면 트랜지스터의 전력분산에 맞도록 충전전류를 제어하는 정전압/정전류 제어회로를 포함하여 이루어진다.

상기 어댑터전압 검출부에 의해 검출된 어댑터의 출력전압이 낮고, 상기 배터리전압 검출부에 의해 검출된 배터리의 충전전압이 높으면 상기 정전압/정전류 제어회로는 상기 트랜지스터의 전력분산에 맞도록 충전전류를 감소시키는 제어를 한다.

상기 어댑터전압 검출부에 의해 검출된 어댑터의 출력전압이 높고, 상기 배터리전압 검출부에 의해 검출된 배터리의 충전전압이 낮으면 상기 정전압/정전류 제어회로는 상기 트랜지스터의 전력분산에 맞도록 충전전류를 상승시키는 제어를 한다.

본 발명은 배터리의 충전전류를 가변시켜 제어해주는 방법에 있어서, 배터리 충전용 어댑터의 출력전압을 검출하는 단계와. 충전 배터리의 충전전압을 검출하는 단계와, 상기 검출된 어댑터의 출력전압과 상기 검출된 배터리의 충전전압의 크기를 서로 비교하여 양단간의 전압차가 크면 트랜지스터의 전력분산에 맞도록 충전전류를 제어하는 단계를 포함하여 이루어진다.

상기 검출된 어댑터의 출력전압이 낮고, 상기 검출된 배터리의 충전전압이 높으면 상기 트랜지스터의 전력분산에 맞도록 충전전류를 감소시키는 제어를 한다.

상기 검출된 어댑터의 출력전압이 높고, 상기 검출된 배터리의 충전전압이 낮으면 상기 트랜지스터의 전력분산에 맞도록 충전전류를 상승시키는 제어를 한다.

도 1 은 종래의 이동통신 단말기에 내장되는 내장형 충전회로 블록 구성도.

도 2 는 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템의 일반적인 구성도를 개략적으로 도시한 도면.

도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기에 내장되는 내장형 충전회로의 블록 구성도.

도 4 는 본 발명의 전압과 전류에 따른 트랜지스터의 전력분산을 나타내는 표시도.

도 5 는 본 발명의 실시예인 배터리 충전전류 가변 방법에 따른 전반적인 동작흐름을 나타내는 플로우챠트.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템의 일반적인 구성도를 개략적으로 도시한 도면이다.

이동통신 시스템은 송수신용 이동통신 단말기(210)(211)와, 복수개의 기지국(220a)(220b)···(220n)과, 기지국을 제어해주는 복수개의 기지국 제어기(230a)(230b)···(230n) 및 교환국(240)으로 구성된다.

상기 복수개의 기지국(220a)(220b)···(220n)은 송수신용 이동통신 단말기(210)(211)와 교환국(240)사이에 무선 링크와 유선 링크에 적합하도록 신호 포맷을 바꿔주는 역할을 하며 송수신용 이동통신 단말기(210)(211)의 송수신 전계강도(전파 수신 세기)를 측정하여 교환국(240)에 제공해준다.

상기 복수개의 기지국 제어기(230a)(230b)···(230n)는 복수개 기지국의 각 요소별 기능과 셀 운용자 사이의 접속 수단이 되며 복수개 기지국 운용의 관리, 기지국 하드웨어와 소프트웨어의 서비스 상태의 관리, 호 트래픽에 대한 자원의 할당과 구성, 기지국 운용에 관한 정보 수립, 기지국 운용, 감시 및 고장에 관련된 하부 장치 감시등의 기능을 수행한다.

상기 교환국(240)은 복수개의 기지국 제어기(230a)(230b)···(230n) 및 송수신용 이동통신 단말기(210)(211)에 회선 교환 서비스를 제공하고 부가적인 기능으로 채널 전환(handoff) 기능을 가지고 있다.

이와 같은 일반적인 이동통신 시스템은 임의의 단말기 사용자가 송수신용 이동통신 단말기(210)(211)를 이용하여 전화를 걸거나 수신하면 복수개의 여러 기지국(220a)(220b)···(220n)중 어느 하나의 기지국과 연결된다.

도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기에 내장되는 내장형 충전회로의 블록 구성도로서, 내장형 충전회로(300)에서 사용되는 높은 AC/DC 어댑터(Adapter)(310)의 출력전압은 리튬이온 배터리(350) 충전시 사용되는 DC/DC컨버터(Series regulator)의 트랜지스터(TR)나 또는 전계효과 트랜지스터(320)에 인가됨과 동시에 어댑터전압 검출부(360)에 인가된다.

상기 리튬이온 배터리(350)의 충전은 AC/DC 어댑터(310)로부터의 공급전압을 트랜지스터(320)와 전류검출 저항(330)을 통해 처리한 다음 충전이 이루어진다.

이때 상기 리튬이온 배터리(350)의 충전은 정전압/정전류 제어회로(340)에의한 정전압/정전류 형태로 충전을 하는데 리튬이온 배터리(350)전압이 낮을 경우 정전류로 충전을 하다가 전압이 4.2볼트 정도 되면 정전압으로 바뀐다.

상기 리튬이온 배터리(350)의 충전전압은 배터리전압 검출부(370)에 의해 검출된다.

여기에서 가장 문제가 되는 부분이 트랜지스터(320)의 발생 열 문제인데 상기 트랜지스터(320)의 발생 열은 도 4 에 도시된 바와 같이 AC/DC 어댑터(310)의 출력전압 및 리튬이온 배터리(350)의 충전전류에 따라서 발생한다.

상기 도 4 에서와 같이 리튬이온 배터리(350)의 충전전류 값과 배터리전압이 각각 0.5암페어와 4볼트로 일정한 상태에서 AC/DC 어댑터(310)의 출력전압이 5볼트에서부터 점진적으로 8볼트까지 상승하면 전력분산 값이 0.5와트에서부터 점진적으로 2와트까지 상승한다.

상기 리튬이온 배터리(350)의 충전전류 값과 배터리전압이 각각 0.8암페어와 3.5볼트로 일정한 상태에서 AC/DC 어댑터(310)의 출력전압이 5볼트에서부터 점진적으로 8볼트까지 상승하면 전력분산 값이 1.2와트에서부터 점진적으로 3.6와트까지 상승한다.

상기 리튬이온 배터리(350)의 충전전류 값과 배터리전압이 각각 1암페어와 3볼트로 일정한 상태에서 AC/DC 어댑터(310)의 출력전압이 5볼트에서부터 점진적으로 8볼트까지 상승하면 전력분산 값이 2와트에서부터 점진적으로 5와트까지 상승한다.

도 5 는 본 발명의 실시예인 배터리 충전전류 가변 방법에 따른 전반적인 동작흐름을 나타내는 플로우챠트로서, 동작이 시작되면 AC/DC 어댑터(310)의 출력전압(ADVOLT)은 어댑터전압 검출부(360)에 의해 검출(501)되고, 상기 리튬이온 배터리(350)의 충전전압(BATVOLT)은 배터리전압 검출부(370)에 의해 검출(502)된다.

정전압/정전류 제어회로(340)는 상기 어댑터전압 검출부(360)에 의해 검출된 AC/DC 어댑터(310)의 출력전압과 상기 배터리전압 검출부(370)에 의해 검출된 리튬이온 배터리(350)의 충전전압의 크기를 서로 비교(503)하여 양단간의 전압차가 크면 트랜지스터(320)의 전력분산에 맞도록 충전전류를 감소시키는 제어를 한다.

즉, 상기 어댑터전압 검출부(360)에 의해 검출된 AC/DC 어댑터(310)의 출력전압이 낮고, 상기 배터리전압 검출부(370)에 의해 검출된 리튬이온 배터리(350)의 충전전압이 높으면 상기 정전압/정전류 제어회로(340)는 상기 트랜지스터(320)의 전력분산에 맞도록 충전전류를 감소(504)시키는 제어를 한다.

상기와 반대로 어댑터전압 검출부(360)에 의해 검출된 AC/DC 어댑터(310)의 출력전압이 높고, 상기 배터리전압 검출부(370)에 의해 검출된 리튬이온 배터리(350)의 충전전압이 낮으면 상기 정전압/정전류 제어회로(340)는 상기 트랜지스터(320)의 전력분산에 맞도록 충전전류를 상승(505)시키는 제어를 한다.

본 발명에서 내장형 충전회로와 상기 AC/DC 어댑터(310) 및 리튬이온 배터리(350)는 실시예로서 나타낸 것 일뿐 이외의 다양한 외장형 충전회로와 각종 어댑터 및 배터리에 적용해도 그 작용효과는 같다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 이동통신 단말기의 어댑터 출력전압 및 배터리 전압을 측정하여 양 전압의 차이에 따라 배터리의 충전전류를 가변시켜 발열을 최소화시킴으로써, 이동통신 단말기의 배터리 충전시 발생되는 과열을 방지해주고, 따라서 트랜지스터와 같은 부품의 파손을 방지해줄 수 있는 유용한 효과를 제공해준다.

Claims

배터리의 충전전류를 가변시켜 제어해주는 장치에 있어서,

배터리 충전용 어댑터의 출력전압을 검출하는 어댑터전압 검출부와.

충전 배터리의 충전전압을 검출하는 배터리전압 검출부와,

상기 어댑터전압 검출부에 의해 검출된 어댑터의 출력전압과 상기 배터리전압 검출부에 의해 검출된 배터리의 충전전압의 크기를 서로 비교하여 양단간의 전압차가 크면 트랜지스터의 전력분산에 맞도록 충전전류를 제어하는 정전압/정전류 제어회로를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 충전전류 가변 장치.
청구항 1 항에 있어서,

상기 어댑터전압 검출부에 의해 검출된 어댑터의 출력전압이 낮고, 상기 배터리전압 검출부에 의해 검출된 배터리의 충전전압이 높으면 상기 정전압/정전류 제어회로는 상기 트랜지스터의 전력분산에 맞도록 충전전류를 감소시키는 제어를 하는 것이 특징인 배터리 충전전류 가변 장치.
청구항 1 항에 있어서,

상기 어댑터전압 검출부에 의해 검출된 어댑터의 출력전압이 높고, 상기 배터리전압 검출부에 의해 검출된 배터리의 충전전압이 낮으면 상기 정전압/정전류 제어회로는 상기 트랜지스터의 전력분산에 맞도록 충전전류를 상승시키는 제어를하는 것이 특징인 배터리 충전전류 가변 장치.
배터리의 충전전류를 가변시켜 제어해주는 방법에 있어서,

배터리 충전용 어댑터의 출력전압을 검출하는 단계와.

충전 배터리의 충전전압을 검출하는 단계와,

상기 검출된 어댑터의 출력전압과 상기 검출된 배터리의 충전전압의 크기를 서로 비교하여 양단간의 전압차가 크면 트랜지스터의 전력분산에 맞도록 충전전류를 제어하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 충전전류 가변 방법.
청구항 4 항에 있어서,

상기 검출된 어댑터의 출력전압이 낮고, 상기 검출된 배터리의 충전전압이 높으면 상기 트랜지스터의 전력분산에 맞도록 충전전류를 감소시키는 제어를 하는 것이 특징인 배터리 충전전류 가변 방법.
청구항 4 항에 있어서,

상기 검출된 어댑터의 출력전압이 높고, 상기 검출된 배터리의 충전전압이 낮으면 상기 트랜지스터의 전력분산에 맞도록 충전전류를 상승시키는 제어를 하는 것이 특징인 배터리 충전전류 가변 방법.