JP5075594B2 - Electrical equipment - Google Patents
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Description
本発明は電源トランスタイプのACアダプタを用いて商用電源を所定電圧に降圧させた電圧を使用し、負荷駆動と二次電池の充電を並行して行う電気機器に係り、特に、ノイズの発生を抑制すると共にうなり音の発生も抑制し、かつコスト低減を図り得る電気機器に関する。 The present invention relates to an electric device that uses a voltage obtained by stepping down a commercial power supply to a predetermined voltage using a power transformer type AC adapter, and performs load driving and secondary battery charging in parallel. The present invention relates to an electric device that can suppress the generation of beat noise and reduce costs.
電源部に商用電源を利用して充電される二次電池を備え、該二次電池の充電と負荷駆動を同時に行う小型電気機器として、例えば特許第2555323号公報に開示されているものがある。 For example, Japanese Patent No. 2555323 discloses a small electric device that includes a secondary battery that is charged using a commercial power source in a power supply unit and that simultaneously charges the secondary battery and drives a load.
この従来の電気機器は、インバータ回路を含み、該インバータ回路に於いて商用電源の周波数と電圧値の変換を行う電力供給手段と、該電力供給手段に接続されて駆動電力が供給される負荷部と、該負荷部の負荷量を検出する手段と、その検出手段で検出された負荷量の大小に対応させて、負荷部の駆動状態を予め設定された状態に維持可能とする制御手段と、検出手段における負荷量検出動作と連繋して電力供給手段から出力される電流量を制限する手段と、を備えて構成し、また負荷部を二次電池とその他の負荷とから構成し、二次電池を電力供給手段に常時接続することにより、負荷駆動と充電を並行して行うものである。
しかしながら、上述した特許文献1に開示された技術においては、電気機器内にインバータ回路を備えて、高周波でスイッチングさせながら所定電圧に降圧して負荷駆動と充電を行うため、インバータ回路により電気機器自体が大きくなり重量も増すことから、電気かみそり等の小型電気機器に適用した場合に、使用者が操作し難いといった事情がある。 However, in the technique disclosed in Patent Document 1 described above, an inverter circuit is provided in the electric device, and the load is driven and charged by stepping down to a predetermined voltage while switching at high frequency. Therefore, when it is applied to a small electric device such as an electric razor, it is difficult for the user to operate.
また、インバータ回路が高速でスイッチングしているためノイズが発生し易く、ノイズ対策が必要となりコストアップにつながるという事情もあった。さらに、電気機器内に商用電源電圧が存在することから、例えば水洗い可能な電気かみそりに適用した場合に、水洗い時に感電するおそれもある。 In addition, since the inverter circuit is switching at high speed, noise is likely to occur, and noise countermeasures are required, leading to an increase in cost. Furthermore, since there is a commercial power supply voltage in the electric equipment, for example, when applied to an electric shaver that can be washed with water, there is a risk of electric shock during washing.
また近年、電源トランスまたはスイッチング電源タイプのACアダプタを用いて商用電源を所定電圧に降圧させた電圧を使用し、負荷(モータ)駆動と二次電池の充電を並行して行う電気かみそり等の電気機器も多く実用化されている。スイッチング電源タイプのACアダプタを用いる場合には、ACアダプタ内部において高周波でスイッチングしているためノイズが発生し易く、ノイズ対策が必要となりコストアップにつながるという事情があった。 In recent years, an electric shaver or the like that performs load (motor) driving and secondary battery charging in parallel using a voltage obtained by stepping down a commercial power supply to a predetermined voltage using a power transformer or a switching power supply type AC adapter. Many devices have been put into practical use. When a switching power supply type AC adapter is used, noise is likely to occur because switching is performed at a high frequency inside the AC adapter, and noise countermeasures are required, leading to an increase in cost.
また、電源トランスタイプのACアダプタを用いる場合には、該ACアダプタから商用電源周期(50[Hz]/60[Hz])で出力が供給されるため、そのままの周波数で負荷(モータ)を駆動させると電圧変動によるうなりが発生する。 When a power transformer type AC adapter is used, output is supplied from the AC adapter at a commercial power cycle (50 [Hz] / 60 [Hz]), so the load (motor) is driven at the same frequency. Doing so will cause beats due to voltage fluctuations.
電源トランスタイプのACアダプタを用いる場合、実験により1[kHz]以上の駆動周波数で負荷(モータ)を駆動させるとモータ音のうなりが聞こえないことが分かっており、例えば約2[kHz]の駆動周波数で負荷(モータ)を駆動させている。しかしながら、駆動周波数が約2[kHz]と高速であるため、間欠駆動のためのスイッチング素子におけるスイッチングロスが大きく、該スイッチング素子が発熱し易い。そのため、オン抵抗が小さいスイッチング素子、或いは定格の大きなスイッチング素子を使用する必要があり、コストアップにつながるという事情があった。 When a power transformer type AC adapter is used, it has been experimentally found that when a load (motor) is driven at a driving frequency of 1 [kHz] or higher, no motor sound can be heard, for example, driving at about 2 [kHz]. A load (motor) is driven at a frequency. However, since the driving frequency is as high as about 2 [kHz], a switching loss in the switching element for intermittent driving is large, and the switching element easily generates heat. For this reason, it is necessary to use a switching element having a low on-resistance or a switching element having a high rating, leading to an increase in cost.
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、電源トランスタイプのACアダプタを用いて商用電源を所定電圧に降圧させた電圧を使用し、負荷駆動と二次電池の充電を並行して行う電気機器であって、ノイズの発生を抑制すると共にうなり音の発生も抑制し、かつコスト低減を図り得る電気機器を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and uses a voltage obtained by stepping down a commercial power source to a predetermined voltage using a power transformer type AC adapter, and performs load driving and charging of a secondary battery. An object of the present invention is to provide an electric device which is performed in parallel, which suppresses the generation of noise and also suppresses the generation of a roaring sound and can reduce costs.
上記目的を達成するために、本発明に係る電気機器は、二次電池と、負荷とを備え、商用電源を所定電圧に降圧するトランスを備えたACアダプタからの出力を用いて、前記二次電池の充電および前記負荷の駆動を行う電気機器であって、前記ACアダプタ出力の前記二次電池および前記負荷への供給を制御するスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオン/オフ制御を、前記商用電源周波数の倍数にならない1[kHz]以下の周波数で行う制御手段と、前記二次電池の電圧を検出する電圧検出手段を備え、前記制御手段は、前記電圧検出手段によって検出された前記二次電池の電圧に応じて前記スイッチング素子のオン/オフ制御を開始する際の前記スイッチング素子のオン時間の初期値を設定し、前記電圧検出手段による電圧検出毎に前記スイッチング素子の制御周期におけるオン時間を徐々に変動させることを第1の特徴とする。 In order to achieve the above object, an electrical device according to the present invention includes a secondary battery and a load, and uses the output from an AC adapter including a transformer that steps down a commercial power source to a predetermined voltage. An electric device for charging a battery and driving the load, the switching element for controlling supply of the AC adapter output to the secondary battery and the load, and on / off control of the switching element, the commercial device A control unit that performs a frequency of 1 [kHz] or less that is not a multiple of a power supply frequency; and a voltage detection unit that detects a voltage of the secondary battery, wherein the control unit detects the secondary detected by the voltage detection unit. set the initial value of the oN time of the switching element at the start of the on / off control of the switching element in accordance with the voltage of the battery, the voltage detection by the voltage detecting means Wherein the first, characterized in that to gradually vary the ON time of the control cycle of the switching elements for each.
また、本発明に係る電気機器は、前記電圧検出手段によって検出された前記二次電池の電圧が低い程、前記オン時間の初期値は長く設定されることを第2の特徴とする。 The electrical apparatus according to the present invention, the lower the voltage of the secondary battery detected by said voltage detecting means, the initial value of the on-time is the second feature of Rukoto is set longer.
また、本発明に係る電気機器は、前記電圧検出手段は、前記スイッチング素子がオンになる直前のタイミングで前記二次電池の電圧を検出することを第3の特徴とする。 The electric device according to the present invention is characterized in that the voltage detection unit detects the voltage of the secondary battery at a timing immediately before the switching element is turned on .
また、本発明に係る電気機器は、二次電池と、負荷とを備え、商用電源を所定電圧に降圧するトランスを備えたACアダプタからの出力を用いて、前記二次電池の充電および前記負荷の駆動を行う電気機器であって、前記ACアダプタ出力の前記二次電池および前記負荷への供給を制御するスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオン/オフ制御を、前記商用電源周波数の倍数にならない1[kHz]以下の周波数で行う制御手段と、前記二次電池の残容量を検出する電池残容量検出手段と、前記二次電池の電圧を検出する電圧検出手段とを備え、前記制御手段は、前記電池残容量検出手段によって検出された前記二次電池の残容量に応じて前記スイッチング素子のオン/オフ制御を開始する際の前記スイッチング素子のオン時間の初期値を設定し、前記電圧検出手段による電圧検出毎に前記スイッチング素子の制御周期におけるオン時間を徐々に変動させることを第4の特徴とする。 In addition, an electrical device according to the present invention includes a secondary battery and a load, and uses the output from an AC adapter including a transformer that steps down a commercial power source to a predetermined voltage, and charges the secondary battery and the load. The switching device that controls the supply of the AC adapter output to the secondary battery and the load and the on / off control of the switching device are not a multiple of the commercial power frequency. Control means for performing at a frequency of 1 [kHz] or less, battery remaining capacity detecting means for detecting the remaining capacity of the secondary battery, and voltage detecting means for detecting the voltage of the secondary battery , the control means comprising: The on-time of the switching element when starting the on / off control of the switching element according to the remaining capacity of the secondary battery detected by the battery remaining capacity detecting means Set the value, the fourth feature that is gradually varying the on-time in the control cycle of the switching element for each voltage detection by the voltage detecting means.
さらに、本発明に係る電気機器は、前記電池残容量検出手段によって検出された前記二次電池の電池残容量が少ない程、前記オン時間の初期値は長く設定されることを第5の特徴とする。
また、本発明に係る電気機器は、前記負荷はモータであることを第6の特徴とする。
Furthermore, electrical equipment according to the present invention, the higher the residual battery capacity of the secondary battery detected by the battery remaining capacity detection means is small, the initial value of the on-time is set longer and the fifth characterized Rukoto To do.
The electric device according to the present invention is characterized in that the load is a motor.
本発明に係る第1の特徴の電気機器では、スイッチング素子のオン/オフ制御を、商用電源周波数の倍数にならない1[kHz]以下の周波数で行うこととしたので、電池電圧の周期的な電圧変動を抑えてうなり音の発生を抑制することができ、また低周波数による間欠駆動によりノイズの発生を抑制することができ、結果としてコスト低減を図り得る電気機器を実現することができる。また、電圧検出手段による電池電圧の検出毎に、制御手段によるスイッチング素子のオン/オフ制御におけるオンデューティを徐々に変動させるので、電池電圧の電圧変動幅をさらに抑制して、うなり音の発生をさらに抑制することができる。さらに、電圧検出手段によって検出された二次電池の電圧に応じてスイッチング素子のオン/オフ制御を開始する際のスイッチング素子のオン時間の初期値を設定するので、負荷の駆動開始からできるだけ短時間で所定電圧に到達させることができ、結果として、電池電圧が変動する時間帯をより短くすることができ、うなり音の発生を抑制することができる。 In the electrical device having the first feature according to the present invention, the on / off control of the switching element is performed at a frequency of 1 [kHz] or less that is not a multiple of the commercial power supply frequency. It is possible to suppress the occurrence of beat noise by suppressing fluctuations, and to suppress the generation of noise by intermittent driving at a low frequency, and as a result, it is possible to realize an electric device that can achieve cost reduction. Also, every time the battery voltage is detected by the voltage detecting means, the on-duty in the on / off control of the switching element by the control means is gradually changed. Further suppression can be achieved. Furthermore, since the initial value of the on time of the switching element when starting the on / off control of the switching element is set according to the voltage of the secondary battery detected by the voltage detecting means, it is as short as possible from the start of driving the load. Thus, the predetermined voltage can be reached, and as a result, the time zone during which the battery voltage fluctuates can be further shortened, and the generation of a roaring sound can be suppressed.
また、本発明に係る第2の特徴の電気機器では、電圧検出手段によって検出された二次電池の電圧が低い程、オン時間の初期値は長く設定されるので、負荷の駆動開始からできるだけ短時間で所定電圧に到達させることができ、結果として、電池電圧が変動する時間帯をより短くすることができ、うなり音の発生を抑制することができる。 In the electrical device having the second feature according to the present invention, the initial value of the on-time is set longer as the voltage of the secondary battery detected by the voltage detection means is lower. The predetermined voltage can be reached over time, and as a result, the time zone in which the battery voltage fluctuates can be shortened, and the generation of a roaring sound can be suppressed.
また、本発明に係る第3の特徴の電気機器では、電圧検出手段は、スイッチング素子がオンになる直前のタイミングで二次電池の電圧を検出するので、電圧検出手段による二次電池の電池電圧検出精度を高めて、より安定した二次電池の充電制御および負荷の駆動制御を行うことが可能となる。 In the electrical device having the third feature according to the present invention, the voltage detection unit detects the voltage of the secondary battery at a timing immediately before the switching element is turned on, so the battery voltage of the secondary battery by the voltage detection unit is The detection accuracy can be increased and more stable charge control and load drive control of the secondary battery can be performed.
また、本発明に係る第4の特徴の電気機器では、スイッチング素子のオン/オフ制御を、商用電源周波数の倍数にならない1[kHz]以下の周波数で行うこととしたので、電池電圧の周期的な電圧変動を抑えてうなり音の発生を抑制することができ、また低周波数による間欠駆動によりノイズの発生を抑制することができ、結果としてコスト低減を図り得る電気機器を実現することができる。また、二次電池の残容量に応じてスイッチング素子のオン/オフ制御を開始する際のスイッチング素子のオン時間の初期値を設定し、二次電池の電圧の検出毎にスイッチング素子の制御周期におけるオン時間を徐々に変動させるので、負荷の駆動開始からできるだけ短時間で所定電圧に到達させることができ、結果として、電池電圧が変動する時間帯をより短くすることができ、うなり音の発生を抑制することができる。 In the electric device having the fourth feature according to the present invention, the on / off control of the switching element is performed at a frequency of 1 [kHz] or less that is not a multiple of the commercial power supply frequency. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of beat noise by suppressing a large voltage fluctuation, and it is possible to suppress the generation of noise by intermittent driving at a low frequency, and as a result, it is possible to realize an electric device capable of reducing the cost. In addition, the initial value of the on time of the switching element when starting the on / off control of the switching element according to the remaining capacity of the secondary battery is set, and the control period of the switching element is set every time the voltage of the secondary battery is detected. Since the ON time is gradually changed, the predetermined voltage can be reached in as short a time as possible from the start of driving the load. As a result, the time period during which the battery voltage fluctuates can be further shortened, and the generation of a roaring sound is prevented. Can be suppressed.
さらに、本発明に係る第5の電気機器では、電池残容量検出手段によって検出された二次電池の電池残容量が少ない程、オン時間の初期値は長く設定されるので、負荷の駆動開始からできるだけ短時間で所定電圧に到達させることができ、結果として、電池電圧が変動する時間帯をより短くすることができ、うなり音の発生を抑制することができる。
また、本発明に係る第6の電気機器は、負荷はモータとして、該モータによるうなり音の発生を抑制することができる。
Furthermore, in the fifth electrical apparatus according to the present invention, the smaller the battery remaining capacity of the secondary battery detected by the battery remaining capacity detection means, since the initial value of the ON time is set longer, the start of driving the load The predetermined voltage can be reached in as short a time as possible, and as a result, the time zone in which the battery voltage fluctuates can be further shortened, and the generation of a roaring sound can be suppressed.
Moreover, the 6th electric equipment which concerns on this invention can suppress generation | occurrence | production of the beep sound by this motor by using a load as a motor.
以下、本発明の電気機器の実施例について、〔実施例1〕、〔実施例2〕、〔実施例3〕、〔実施例4〕、〔実施例5〕の順に図面を参照して詳細に説明する。以下の実施例の説明では、電気機器として内部に二次電池および負荷(モータ)を備えた電気かみそり等の小型電気機器を例に説明する。 Hereinafter, embodiments of the electrical apparatus of the present invention will be described in detail in the order of [Embodiment 1], [Embodiment 2], [Embodiment 3], [Embodiment 4], and [Embodiment 5] with reference to the drawings. explain. In the following description of embodiments, a small electric device such as an electric razor having a secondary battery and a load (motor) therein will be described as an example of the electric device.
〔実施例1〕
図1は本発明の実施例に係る電気機器の構成図である。同図において、本実施例の電気機器は、商用電源1を所定電圧に降圧するトランスを備えたACアダプタ2からの出力を用いる小型電気機器50であり、負荷としてのモータ8と、モータ8の駆動電源としての二次電池7と、ACアダプタ2出力の二次電池7およびモータ8への供給を制御するスイッチング素子3と、半波整流するダイオード4と、負荷(モータ8)の駆動をオン/オフするスイッチ9と、スイッチング素子3のオン/オフ制御を、商用電源周波数の倍数にならない1[kHz]以下の周波数で行う制御回路5と、二次電池6の電圧を検出する電圧検出回路6と、二次電池6の残容量を検出する電池残容量検出回路10と、を備えて構成されている。
[Example 1]
FIG. 1 is a configuration diagram of an electric apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, the electric device of the present embodiment is a small
ここで、電圧検出回路6は例えば抵抗体を用いて構成されており、その抵抗体の電圧降下により生じた電圧を電圧検知信号として制御回路5および電池残容量検出回路10へ出力する。
Here, the
また、電池残容量検出回路10は、例えば電池電圧と二次電池7の残容量との関係をテーブル形式で或いは演算式として予め記憶しておき、これを用いて二次電池7の残容量を推定的に導出すし、導出した電池残容量を制御回路50へ出力する。
Further, the battery remaining
なお、電池電圧は、一般的に、放電時間が長くなるほど略線形的に小さくなる特性を持ち、また、電池電圧は電池温度に影響を受け、電池温度が高くなるほど大きくなることから、二次電池7の温度を検出する温度検出回路(図示せず)を備えて、電池残容量検出回路10において、電池温度および電池電圧と二次電池7の残容量との関係をテーブル形式で或いは演算式として予め記憶しておき、それらを用いて、電圧検出回路6で検出された電池電圧と、温度検出回路から出力される電池温度情報が示す電池温度とに基づいて、二次電池7の残容量を推定的に導出するようにしても良い。
Note that the battery voltage generally has a characteristic that it becomes substantially linearly smaller as the discharge time becomes longer, and the battery voltage is affected by the battery temperature and becomes larger as the battery temperature becomes higher. 7 is provided, and the battery remaining
次に、以上の構成を備えた小型電気機器50の充電時および負荷(モータ8)駆動時の動作について具体的に説明する。
Next, the operation at the time of charging and driving the load (motor 8) of the small
商用電源1にACアダプタ2が電気的に接続されると、ACアダプタ2は、商用電源1の交流電圧を所定電圧まで降圧させて小型電気機器50に供給する。小型電気機器50の充電時は、スイッチ9がオフされた状態であり、制御回路5により、商用電源周波数の倍数にならない1[kHz]以下の周波数で、また所定のオンデューティ(駆動周期においてスイッチング素子3をオンとする時間比率)でスイッチング素子3のオン/オフ制御が行われ、ダイオード4を介して(オンデューティに応じた)所定の電流が二次電池7に供給されて、二次電池7が充電される。
When the AC adapter 2 is electrically connected to the commercial power source 1, the AC adapter 2 steps down the AC voltage of the commercial power source 1 to a predetermined voltage and supplies it to the small
なお、充電時には、電池残容量検出回路10により二次電池6の残容量が検出されており、制御回路5は、電池残容量検出回路10により検出された電池残容量に基づき、満充電と判断した時に、スイッチング素子3をオフして二次電池6の充電を完了させる。
At the time of charging, the remaining battery
また、小型電気機器50の負荷(モータ8)駆動時は、スイッチ9がオンされた状態であり、負荷(モータ8)駆動と二次電池6の充電が並行して行われる。このとき、制御回路5は、電圧検出回路6で検出される二次電池6の電池電圧が所定電圧(例えば2.6[V])になるように、スイッチング素子3のオン/オフ制御におけるオンデューティを変更する。
Further, when the load (motor 8) of the small
つまり、電池電圧が所定電圧より高いときはオンデューティを小さくし、また逆に、電池電圧が所定電圧より低いときはオンデューティを大きくすることにより、二次電池6の電池電圧を一定に保つ。スイッチング素子3のオン/オフ制御におけるオンデューティにより決定される(ダイオード4の)出力電流から負荷(モータ8)へ流れる負荷電流を引いた値が二次電池6に供給される電流となるので、オンデューティを変更することにより二次電池6の状態を充電状態または放電状態にすることができ、二次電池6の電池電圧を調整することができる。
That is, when the battery voltage is higher than the predetermined voltage, the on-duty is decreased, and conversely, when the battery voltage is lower than the predetermined voltage, the on-duty is increased, thereby keeping the battery voltage of the
上述のように、スイッチング素子3は制御回路5からの制御信号によりオン/オフ制御されるが、図2(a)に、本実施例におけるスイッチング素子3のオン/オフ制御信号を例示する。スイッチング素子3のオン/オフ制御の周波数は、商用電源周波数(50[Hz]/60[Hz])の倍数にならない1[kHz]以下の周波数とし、負荷(モータ8)駆動時には周波数約170[Hz]で、また充電時には周波数約91[Hz]でスイッチング素子3のオン/オフ制御を行う。
As described above, the switching
電源トランスタイプのACアダプタを用いる場合には、実験により1[kHz]以上の駆動周波数で負荷(モータ)を駆動させるとモータ音のうなりが聞こえないことが分かっており、従来は、例えば約2[kHz]の周波数(図2(b)参照)で負荷(モータ8)を駆動させていた。しかしながら、周波数を約2[kHz]とすると、スイッチング素子3におけるスイッチングロスが大きく、スイッチング素子が発熱し易く、オン抵抗が小さいスイッチング素子、或いは定格の大きなスイッチング素子を使用する必要があり、コストアップにつながっていた。
When a power transformer type AC adapter is used, it is known from experiments that when a load (motor) is driven at a drive frequency of 1 [kHz] or higher, a roar of motor sound cannot be heard. The load (motor 8) was driven at a frequency of [kHz] (see FIG. 2B). However, when the frequency is about 2 [kHz], the switching loss in the
また、周波数を1[kHz]以下で商用電源周波数(50[Hz])の倍数となる例えば100[Hz]とすると、図3に示すように、ACアダプタ2からの出力電流(図3(b)参照)の変動周期に同調して、電池電圧(モータ電圧)(図3(a)参照)の変動が大きくなり、うなり音が発生する。 Further, assuming that the frequency is 1 [kHz] or less and a multiple of the commercial power supply frequency (50 [Hz]), for example, 100 [Hz], as shown in FIG. 3, the output current from the AC adapter 2 (FIG. 3 (b) ))), The battery voltage (motor voltage) (see FIG. 3 (a)) fluctuates and a roaring sound is generated.
そこで、本発明では、周波数を1[kHz]以下で商用電源周波数(50[Hz]/60[Hz])の倍数とならない例えば170[Hz]として、負荷(モータ8)駆動と二次電池6の充電を行うこととしている。この場合、図4に示すように、商用電源周波数(ACアダプタ2からの出力電流(図4(b)参照)の変動周期)に同調せず、電池電圧(モータ電圧)(図4(a)参照)の電圧変動は小さいため、うなり音が発生しない。
Therefore, in the present invention, the load (motor 8) drive and the
以上説明したように、本実施例の電気機器では、二次電池7と、負荷(モータ8)とを備え、商用電源を所定電圧に降圧するトランスを備えたACアダプタ2からの出力を用いて、二次電池7の充電および負荷(モータ8)の駆動を行う電気機器であって、制御回路5により、ACアダプタ2出力の二次電池7および負荷(モータ8)への供給を制御するスイッチング素子3のオン/オフ制御を、商用電源周波数の倍数にならない1[kHz]以下の周波数で行うこととしたので、電池電圧(モータ電圧)の周期的な電圧変動を抑えて、うなり音の発生を抑制することができる。
As described above, in the electrical apparatus according to the present embodiment, the output from the AC adapter 2 including the secondary battery 7 and the load (motor 8) and including the transformer that steps down the commercial power source to a predetermined voltage is used. Switching that controls charging of the secondary battery 7 and driving of the load (motor 8), and the control circuit 5 controls the supply of the AC adapter 2 to the secondary battery 7 and the load (motor 8). Since the on / off control of the
また、例えば170[Hz]の低いスイッチング周波数で間欠駆動させているため、スイッチング素子3のスイッチングロスを低減させることができ、該スイッチング素子3の発熱を抑えることができるため、安価なタイプのスイッチング素子3を使用することが可能となりコストダウンを図ることができる。さらに、スイッチング周波数が例えば170[Hz]と低いため、ノイズが発生しづらくノイズ対策部品を削減することが可能となり、コストダウンを図ることができる。
In addition, since intermittent driving is performed at a switching frequency as low as 170 [Hz], for example, switching loss of the
〔実施例2〕
次に、本発明の実施例2に係る電気機器について説明する。本実施例の電気機器は、実施例1の小型電気機器50において、電圧検出回路6による電池電圧の検出毎に、制御回路5によるスイッチング素子3のオン/オフ制御におけるオンデューティ(スイッチング素子3をオンとする時間比率)を徐々に変動させるものである。
[Example 2]
Next, an electrical apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described. The electrical device according to the present embodiment is different from the small
図5は、電圧検出回路6による電池電圧が所定電圧(例えば2.6[V])よりも高い場合のスイッチング素子3のオン/オフ制御におけるオンデューティの変化を例示している。なお、スイッチング素子3のスイッチング周波数は実施例1と同様に170[Hz]であり、電圧検出回路6による電池電圧の検出は、例えば約0.7[秒](即ち、約120[駆動周期])毎に行われるものとする。
FIG. 5 exemplifies a change in on-duty in the on / off control of the
まず、電圧検出回路6により電池電圧検出値Vc1が検出されたとき、制御回路5は任意のオンデューティ(オン時間幅Tc1)を設定してスイッチング素子3のオン/オフ制御を開始する。次に約0.7[秒](約120[駆動周期])後に、電圧検出回路6により所定電圧(2.6[V])よりも高い電池電圧検出値Vc2が検出されたとき、制御回路5はより小さいオンデューティ(オン時間幅Tc2<Tc1)を設定してスイッチング素子3のオン/オフ制御を行う。以下、電圧検出回路6により電池電圧検出値が所定電圧(2.6[V])に低下するまで、電圧検出回路6による電池電圧の検出毎にオンデューティを徐々に小さくして行く。オンデューティの変化の刻みは、例えば、スイッチング素子3のスイッチング周波数Ta(=5.88[m秒])を230分割したものとし、オンデューティをTa/230ずつ変化させている。
First, when the battery voltage detection value Vc1 is detected by the
また、図6は、電圧検出回路6による電池電圧が所定電圧(2.6[V])よりも低い場合のスイッチング素子3のオン/オフ制御におけるオンデューティの変化を例示している。なお、スイッチング素子3のスイッチング周波数は170[Hz]であり、電圧検出回路6による電池電圧検出は、約0.7[秒]毎に行われるものとする。
FIG. 6 exemplifies a change in on-duty in the on / off control of the
まず、電圧検出回路6により電池電圧検出値Vd1が検出されたとき、制御回路5は任意のオンデューティ(オン時間幅Td1)を設定してスイッチング素子3のオン/オフ制御を開始する。次に約0.7[秒](約120[駆動周期])後に、電圧検出回路6により所定電圧(2.6[V])よりも低い電池電圧検出値Vd2が検出されたとき、制御回路5はより大きいオンデューティ(オン時間幅Td2>Td1)を設定してスイッチング素子3のオン/オフ制御を行う。以下、電圧検出回路6により電池電圧検出値が所定電圧(2.6[V])に上昇するまで、電圧検出回路6による電池電圧の検出毎にオンデューティを徐々に大きくして行く。オンデューティの変化の刻みは、例えば、Ta/230である。
First, when the battery voltage detection value Vd1 is detected by the
なお、二次電池6の電池電圧が所定電圧(2.6[V])に達した後に、電池電圧が変動(上昇または低下)した場合にも、再び所定電圧(2.6[V])に達するまでオンデューティを徐々に変動させていく。
Even when the battery voltage fluctuates (increases or decreases) after the battery voltage of the
以上説明したように、本実施例の電気機器では、電圧検出回路6による電池電圧の検出毎に、制御回路5によるスイッチング素子3のオン/オフ制御におけるオンデューティを徐々に変動させるので、電池電圧(モータ電圧)の電圧変動幅をさらに抑制して、うなり音の発生をさらに抑制することができる。
As described above, in the electrical apparatus of this embodiment, the on-duty in the on / off control of the
〔実施例3〕
次に、本発明の実施例3に係る電気機器について説明する。本実施例の電気機器は、実施例1または実施例2の小型電気機器50において、制御回路5によりスイッチング素子3のオン/オフ制御を開始する際のオンデューティの初期設定を、電圧検出回路6による二次電池6の電池電圧検出結果に応じて行うものである。
Example 3
Next, an electrical apparatus according to
図7に、二次電池6の電池電圧VBに応じたスイッチング素子3のオンデューティ初期値を例示する。電池電圧VBが所定電圧(2.6[V])よりかなり小さい(例えば電池電圧VB≦2.2[V]の)場合には、オンデューティを可能な限り大きな値(100[%])として、また、電池電圧VBが所定電圧(2.6[V])より少し小さい(例えば2.2[V]<電池電圧VB≦2.55[V]の)場合には、オンデューティを相対的に大きな値(例えば80[%])として、スイッチング素子3のオン/オフ制御を開始し、二次電池6が充電されるようにする。
FIG. 7 illustrates an on-duty initial value of the
また逆に、電池電圧VBが所定電圧(2.6[V])より少し大きい(例えば電池電圧VB>2.65[V]の)場合には、オンデューティを相対的に小さい値(例えば40[%])として、スイッチング素子3のオン/オフ制御を開始し、二次電池6が放電するようにする。
Conversely, when the battery voltage VB is slightly larger than the predetermined voltage (2.6 [V]) (for example, battery voltage VB> 2.65 [V]), the on-duty is set to a relatively small value (for example, 40 [%]), On / off control of the
さらに、電池電圧VBがほぼ所定電圧(2.6[V])近傍にある(例えば2.55[V]<電池電圧VB≦2.65[V]の)場合には、負荷電流に相当するオンデューティ(例えば60[%])でスイッチング素子3のオン/オフ制御を開始する。ここで、負荷電流は負荷(モータ8)に流れる電流を検出する負荷電流検出手段(図1に図示せず)によって得る構成としても良いし、負荷(モータ8)の種別によって定まる定格値等を用いても良い。
Further, when the battery voltage VB is approximately in the vicinity of the predetermined voltage (2.6 [V]) (for example, 2.55 [V] <battery voltage VB ≦ 2.65 [V]), it corresponds to the load current. On / off control of the
二次電池7は使用環境または電池の状態等によって電池電圧が変動するが、以上説明したように、本実施例の電気機器では、制御回路5によりスイッチング素子3のオン/オフ制御を開始する際のオンデューティの初期設定を、電圧検出回路6による二次電池6の電池電圧検出結果に応じて行うので、負荷(モータ8)の駆動開始からできるだけ短時間で所定電圧(例えば2.6[V])に到達させることができ、結果として、電池電圧が変動する時間帯をより短くすることができ、うなり音の発生を抑制することができる。
The battery voltage of the secondary battery 7 varies depending on the use environment or the state of the battery. As described above, in the electrical apparatus of this embodiment, when the control circuit 5 starts the on / off control of the
また、二次電池6の電池電圧が所定電圧に到達して安定駆動することは、ACアダプタ2からの供給電流が負荷電流と等しくなることであり、二次電池7の充放電が無くなり、二次電池6に対するストレスが低減することから、短時間で所定電圧に到達できることは、二次電池6の電池寿命をより長くすることにもつながる。
In addition, the fact that the battery voltage of the
〔実施例4〕
次に、本発明の実施例4に係る電気機器について説明する。本実施例の電気機器は、実施例1または実施例2の小型電気機器50において、制御回路5によりスイッチング素子3のオン/オフ制御を開始する際のオンデューティの初期設定を、電池残容量検出回路10による二次電池6の電池残容量検出結果に応じて行うものである。
Example 4
Next, an electrical apparatus according to Embodiment 4 of the present invention will be described. In the electric device of this embodiment, in the small
図8に、二次電池6の電池残容量CAPに応じたスイッチング素子3のオンデューティ初期値を例示する。電池残容量CAPがかなり少ない(例えば電池残容量CAP≦25[%]の)場合には、オンデューティを可能な限り大きな値(100[%])として、また、電池残容量CAPが半分よりやや少ない(例えば50[%]<電池残容量CAP≦25[%]の)場合には、オンデューティを相対的に大きな値(例えば70[%])として、スイッチング素子3のオン/オフ制御を開始し、二次電池6が充電されるようにする。
FIG. 8 illustrates an on-duty initial value of the
また逆に、電池残容量CAPが半分よりかなり多い(例えば電池残容量CAP>70[%]の)場合には、オンデューティを相対的に小さい値(例えば35[%])として、スイッチング素子3のオン/オフ制御を開始し、二次電池6が放電するようにする。
Conversely, when the remaining battery capacity CAP is considerably larger than half (for example, remaining battery capacity CAP> 70 [%]), the on-duty is set to a relatively small value (for example, 35 [%]), and the
さらに、電池残容量CAPが半分程度存在する(例えば70[%]<電池残容量CAP≦50[%]の)場合には、負荷電流に相当するオンデューティ(例えば65[%])でスイッチング素子3のオン/オフ制御を開始する。 Further, when the remaining battery capacity CAP is about half (for example, 70 [%] <remaining battery capacity CAP ≦ 50 [%]), the switching element is turned on with an on-duty (for example, 65 [%]) corresponding to the load current. 3 on / off control is started.
二次電池7は電池残容量によっても電池電圧が変動するが、以上説明したように、本実施例の電気機器では、制御回路5によりスイッチング素子3のオン/オフ制御を開始する際のオンデューティの初期設定を、電池残容量検出回路10による二次電池6の電池残容量検出結果に応じて行うので、負荷(モータ8)の駆動開始からできるだけ短時間で所定電圧(例えば2.6[V])に到達させることができ、結果として、電池電圧が変動する時間帯をより短くすることができ、うなり音の発生を抑制することができる。
Although the battery voltage of the secondary battery 7 varies depending on the remaining battery capacity, as described above, in the electrical apparatus of the present embodiment, the on-duty when the control circuit 5 starts the on / off control of the
また、実施例3と同様に、短時間で所定電圧に到達できることは、二次電池6の電池寿命をより長くすることにもつながる。
Similarly to the third embodiment, being able to reach the predetermined voltage in a short time also leads to a longer battery life of the
〔実施例5〕
次に、本発明の実施例5に係る電気機器について説明する。本実施例の電気機器は、実施例1〜実施例4の小型電気機器50において、電圧検出回路6による二次電池6の電池電圧検出をスイッチング素子3がオンになる直前のタイミングで行うものである。
Example 5
Next, an electrical apparatus according to Embodiment 5 of the present invention will be described. The electric device of the present embodiment performs the battery voltage detection of the
図9は負荷(モータ8)の駆動周期における二次電池6の電池電圧変動を例示する説明図である。同図に示すように、スイッチング素子3がオンすると、ACアダプタ2から出力が供給され二次電池7が充電されるため、二次電池6の電池電圧は上昇する。その後スイッチング素子3がオフすると、ACアダプタ2からの出力が遮断されるため、二次電池6の電池電圧は徐々に低下して、ある電池電圧で安定する。
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating battery voltage fluctuations of the
このように、スイッチング素子3のオン/オフにより二次電池6の電池電圧は変動し、同じ駆動周期内でも電圧検出回路6が検出するタイミングによって二次電池6の電池電圧は異なり、上記実施例1〜実施例4の小型電気機器50における制御の精度が低下することになる。
As described above, the battery voltage of the
そこで、本実施例の電気機器では、スイッチング素子3がオンになる直前が最も二次電池6の電池電圧が安定していることから、電圧検出回路6による二次電池6の電池電圧検出をスイッチング素子3がオンになる直前のタイミングで行うこととした。これにより、電圧検出回路6による二次電池6の電池電圧検出精度を高めて、より安定した二次電池6の充電制御および負荷(モータ8)の駆動制御を行うことが可能となる。
Therefore, in the electrical apparatus of the present embodiment, since the battery voltage of the
1 商用電源
2 ACアダプタ
3 スイッチング素子
4 ダイオード
5 制御回路
6 電圧検出回路
7 二次電池
8 モータ(負荷)
9 スイッチ
10 電池残容量検出回路
50 小型電気機器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Commercial power supply 2
9 Switch 10 Battery remaining
Claims (6)
前記ACアダプタ出力の前記二次電池および前記負荷への供給を制御するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子のオン/オフ制御を、前記商用電源周波数の倍数にならない1[kHz]以下の周波数で行う制御手段と、
前記二次電池の電圧を検出する電圧検出手段と
を有し、
前記制御手段は、前記電圧検出手段によって検出された前記二次電池の電圧に応じて前記スイッチング素子のオン/オフ制御を開始する際の前記スイッチング素子のオン時間の初期値を設定し、前記電圧検出手段による電圧検出毎に前記スイッチング素子の制御周期におけるオン時間を徐々に変動させる
ことを特徴とする電気機器。 An electric device comprising a secondary battery and a load, and using an output from an AC adapter having a transformer for stepping down a commercial power source to a predetermined voltage, charging the secondary battery and driving the load,
A switching element for controlling supply of the AC adapter output to the secondary battery and the load;
Control means for performing on / off control of the switching element at a frequency of 1 [kHz] or less which is not a multiple of the commercial power supply frequency;
Voltage detection means for detecting the voltage of the secondary battery,
The control means sets an initial value of the on-time of the switching element when starting on / off control of the switching element according to the voltage of the secondary battery detected by the voltage detecting means, and the voltage An electrical apparatus characterized by gradually varying the on-time in the control cycle of the switching element each time voltage is detected by the detecting means.
ことを特徴とする請求項1に記載の電気機器。 The electrical apparatus according to claim 1, wherein the initial value of the on-time is set longer as the voltage of the secondary battery detected by the voltage detection unit is lower.
ことを特徴とする請求項1または請求項2の何れか1項に記載の電気機器。 3. The electrical device according to claim 1, wherein the voltage detection unit detects the voltage of the secondary battery at a timing immediately before the switching element is turned on.
前記ACアダプタ出力の前記二次電池および前記負荷への供給を制御するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子のオン/オフ制御を、前記商用電源周波数の倍数にならない1[kHz]以下の周波数で行う制御手段と、
前記二次電池の残容量を検出する電池残容量検出手段と、
前記二次電池の電圧を検出する電圧検出手段と
を有し、
前記制御手段は、前記電池残容量検出手段によって検出された前記二次電池の残容量に応じて前記スイッチング素子のオン/オフ制御を開始する際の前記スイッチング素子のオン時間の初期値を設定し、前記電圧検出手段による電圧検出毎に前記スイッチング素子の制御周期におけるオン時間を徐々に変動させる
ことを特徴とする電気機器。 An electric device comprising a secondary battery and a load, and using an output from an AC adapter having a transformer for stepping down a commercial power source to a predetermined voltage, charging the secondary battery and driving the load,
A switching element for controlling supply of the AC adapter output to the secondary battery and the load;
Control means for performing on / off control of the switching element at a frequency of 1 [kHz] or less which is not a multiple of the commercial power supply frequency;
Battery remaining capacity detection means for detecting the remaining capacity of the secondary battery ;
Voltage detection means for detecting the voltage of the secondary battery ,
The control means sets an initial value of the on-time of the switching element when starting the on / off control of the switching element according to the remaining capacity of the secondary battery detected by the battery remaining capacity detecting means. electrical apparatus, characterized in that to gradually vary the oN time of the control cycle of the switching element for each voltage detection by the voltage detecting means.
ことを特徴とする請求項4に記載の電気機器。 The electrical apparatus according to claim 4, wherein the initial value of the on-time is set longer as the remaining battery capacity of the secondary battery detected by the remaining battery capacity detecting unit is smaller.
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の電気機器。 The electric device according to claim 1, wherein the load is a motor.
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