DE3415573A1

DE3415573A1 - Batterieladeschaltung fuer ein elektronisches geraet

Info

Publication number: DE3415573A1
Application number: DE19843415573
Authority: DE
Inventors: Masaharu Nara Satoh
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1983-04-30
Filing date: 1984-04-26
Publication date: 1984-11-08
Also published as: US4631468A; DE3415573C2; JPS59204429A

Description

Sharp K.K.

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Batterieladeschaltung für ein elektronisches Gerät.

Elektronische Geräte weisen häufig eine Sekundärbatterie und zusätzlich einen Wechsel Spannungsadapter auf, über den das Gerät an das Netz angeschl ossen werden kann. Vienn Netzspannung für den Gebrauch fehlt, wird das Gerät über die Sekundärbatterie mit Spannung versorgt." Andernfal 1 s wird das Gerät über den Adapter ans Netz angeschlossen. Wenn die Sekundärbatterie vollständig entladen ist, wird der Adapter zum Aufladen derselben verwendet. Die Sekundärbatterie kann aber auch nach ihrem Entfernen aus dem elektronischen Gerät durch ein externes Ladegerät wieder aufgeladen werden.

Es ist aber auch bekannt, die Sekundärbatterie ständig während des Betriebes des elektronsichen Gerätes nachzuladen, während dieses über den Adapter ans Netz angeschlossen ist. Es erfolgt hier ein langsames Aufladen über lange Zeit. Selbst wenn das Gerät nicht betrieben wird, kann die Ladezeit nicht erheblich verkürzt werden.

Beim herkömmlichen ständigen Nachladen kann zum Entladen ein überstrom fließen, was von der Entladebedingung der Sekundärbatterie abhängt, so daß kein Strom in die Last fließen kann. Darüberhinaus kann der Adapter überlastet werden und dadurch zerstört werden. Um dies zu vermeiden, soll der Adapter auch hohe Ströme aushalten können, was aber kompakte Bauweise des elektronischen Gerätes verhindert. Anstatt daß der Adapter für hohe Stromstärken ausgelegt wird, ist es auch möglich, einen Strombegrenzer einzubauen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß der Strombegrenzer auch dann wirkt, wenn der Entladestrom der Sekundärbatterie groß ist, so daß der Strom an die Last geringer ist als ohne Begrenzung.

TER MEER -MÜLLER · STEINMEISTER

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Batterielade schaltung anzugeben, mit der es möglich ist, eine Batterie entweder schnell aufzuladen oder ständig nachzuladen.

Die Erfindung ist durch die Merkmale des Hauptanspruchs gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteranspriichen.' Die erfindungsgemäße Schaltung zeichnet sich insbesondere durch einen Betriebsartschalter, eine von diesem angesteuerte Steuerschaltung und ein von der Steuerschaltung angesteuertes Tor aus. In der Betriebsart für schnelles Aufladen ist das Tor geöffnet, wodurch die Last von der Spannungsversorgung abgeschnitten ist. Nur noch die schnell aufzuladende Batterie steht mit der Spannungsversorgung in Verbindung. In der Betriebsart für ständiges Nachladen ist dagegen das Tor geschlossen, so daß sowohl die Last wie auch die Batterie mit der Spannungsversorgung verbunden sind. Die Batterie wird also unabhängig von ihrem 'Entladungszustand immer aufgeladen. Von besonderem Vorteil ist es, die Spannungsversorgung über eine Bezugsspannungsschaltung so anzusteuern, daß die Ladespannung im Zustand für schnelles Aufladen höher ist als in der Betriebsart des ständigen Nachladens.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher veranschaulicht. Es zeigen:

Fig.. 1; Ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform einerLadeschaltung;

Fig. 2; eine ausführlichere Schaltung gemäß Fig.l; Fig. 3; eine zweite Ausführungsform, die sich durch einen Strombegrenzer und einen Ladestrombegrenzer von der Ausführungsforrn gemäß Fig.l unterscheidet; und Figuren 4(1) und 4(2): Diagramme zum Erläutern der Funktion der Schaltung gemäß Fig.3.

Die Schaltung gemäß Fig.l weist eine Netzbuchse 1, ein elektronisches Gerät 2 und einen Wechsel Spannungsadapter 3 auf. Das Gerät 2 umfaßt eine Konstantspannungsquelle 4, einen

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Netzschalter 5, eine Last 6, ein Tor 7·, eine Sekundärbatterie 8, eine Steuerschaltung 9, einen Betriebsartschalter 10 und eine Bezugsspannungsschaltung 11.

über die Netzbuchse 1 wird die Konstantspannungsquelle 4 über den Adapter 3 mit Netzspannung versorgt. Die Konstantspannung von der Konstantspannungsquelle 4 wird über den Netzschalter 5 und das von der Steuerschaltung 9 angesteuer te Tor 7 an die Last 6 gegeben. Die Sekundärbatterie 8 wird durch die Konstantspannungsquelle 4 aufgeladen. Der Betriebsartschalter 10 wird von der Bedienperson betätigt, um entweder schnelles Aufladen oder ständiges Nachladen der Se kundärbatterie einzustellen, wie dies weiter unten näher er läutert wird. Die Steuerschaltung 9 steuert abhängig von der Stellung des Betriebsartschalters 10 das Tor 7 und die Bezugsspannungsschaltung 11 an.

In der Betiebsart für schnelles Aufladen sperrt die Steuerschaltung 9 das Tor 7 und steuert die Bezugsspannungsschal tung 11 so an, daß diese eine niedrigere Bezugsspannung als die Konstantspannungsquelle 4 gibt. Dadurch wird die Last 6 unabhängig von der Stellung des Netzschalters 5 nicht mehr mit Spannung versorgt und die Konstantspannungsqul1e 4 gibt eine höhere Spannng als unter Normalbedingungen (beim ständigen Nachladen) ab. Dadurch wird die ganze Leitung der Kon .stantspannungsquel Ie 4 in die Sekundärbatterie 8 gegeben, .so daß diese in kurzer Zeit aufgeladen wird.

In der Betriebsart für ständiges Nachladen ist dagegen das Tor 7 durch entsprechendes Ansteuern von der Steuerschaltung 9 geschlossen, also leitend, und die Bezugsspannungsschaltung 11 gibt eine normale Bezugsspannung an die Konstantspannungsquelle 4. Die Last 6 wird daher abhängig von der Stellung des Netzschalters 5 mit Spannung versorgt. Die Konstantspannungsquelle 4 gibt eine normale Spannung ab.

Die Sekundärbatterie 8 wird daher langsam und ständig nachgeladen.

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Das Tor 7 kann auch abhängig von einem Unterbrechungssignal 12, das an die Steuerschaltung 9 gegeben wird, unterbrochen werden, so daß die Last von der Spannungsversorgung unabhängig von der Stellung des Netzschalters 5 abgetrennt wird. Durch eine Schaltung zum Feststellen übermäßigen Entladens wird außerdem ein Entladesignal 13 abgegeben, auf das hin die Steuerschaltung 9 das Tor sperrt.

Anhand von Fig.2 wird nun eine Schaltung gemäß Fig.1 detailmäßig erläutert. Es liegt ein Konstantspannungsstabilisator 14 vom Zerhacker tyρ vor. Eine Spannung VI vom Wechselspannungsadapter 3 wird durch Schalten eins Transistors TRl durch den Konstantspannungsstabilisator 14 in bezug auf eine an einem Punkt c auftretende Spannung konstant g e macht. Ein fremd erregter Oszillator 17 ist mit einem GIeichspannungs/Gleichspannungs-Konverter 18 verbunden, der ihn erregt. Der Konverter 18 gibt umgewandelte Ausgangsspannungen vol, vo2 und vo3 ab. Der fremd erregte Oszillator 17 wird abhängig vom Schaltzustand eines Transistors TR7 erregt. Er hört zu schwingen auf, wenn der Transistor TR7 sperrt. Der Transistor TR7 entspricht dem Tor 7 der Schaltung gemäß Fig.l, mit der Ausnahme, daß der Transistor

e-TR7 die Schwingung des Oszillators 17 völlig st'uert, da der Konverter 18 durch die an einem Punkt d auftretende Spannung versorgt wird.

.Der Betriebsartschalter 10 ist in der Betriebsart für schnelles Aufladen mit einem Anschluß a verbunden, was dazu führt, daß die Basisspannung eines Transistors TR3 erhöht wird, so daß dieser durchschaltet. Dadurch wird die Spannung an einem Punkt c verringert, so daß der Konstantspannungsstabilisator 14 einen Transistor TRl.durchschaltet, so daß eine höhere Spannung an einem Punkt e auftritt.

Eine zweite Ermittlungsschaltung 16 dient dazu, die Schaltung der Sekundärbatterie 8 und die Spannung am Punkt e festzustellen, um zu ermitteln, ob die Sekundärbatterie übermäßig entladen ist, oder ob der ßetriebsartschalter 10

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mit den Anschluß a verbunden ist. Wenn der Schalter 10 mit dem Anschluß a verbunden ist, erniedrigt die zweite Ermittlungschaltung 16 die Basisschaltung an einem Transistor TR4, der dadurch sperrt, so daß jeder der Transistoren TR5, °5 TR6 und TR7 sperrt. Dadurch wird die Spannungsversorgung zum elektronischen Gerät 2 unabhängig von der Stellung des Netzschalters 5 gesperrt.

Wenn der Betriebsartschalter.10 mit einem Kontakt d verbunden ist, wird die Basisspannung des Transistors TR3 verringert, so daß dieser sperrt. Dann geht die Spannung am Punkt c wieder auf den normalen Bezugsspannungspegel hoch. Der Konstantspannungsstabiiisator 14 schaltet dann den Transistor TRl durch, so daß die normale Spannung am Punkt e auf- ^ tritt. Wenn die zweite Ermittlungsschaltung 16 die Normalspannung am Punkt e feststellt, schaltet sie den Transistor TR4 durch. Da das Unterbrechungssignal 12 dem Nullpegel entspricht, schalten die Transistoren TR5, TR6 und TR7 durch. Wenn der Netzschalter 5 eingeschaltet ist, wird dem elektronischen Gerät 2 Spannung zugeführt. Selbst wenn der Betriebsartschalter 10 mit dem Kontakt b verbunden ist, stellt die zweite Ermittlungsschaltung 16 fest, daß die Spannung der Sekundärbatterie 8 geringer ist als die Normalspannung, wodurch der Transistor TR7 gesperrt wird. Dann

or X

^co gibt die zweite Ermi tt'ungsschal tung 16 ein Ausgangssignal ab, das dem Signal 13 von Fig.l entspricht.

Eine erste Ermittlungsschaltung 15 stellt fest, ob der Ladestrom unter einem Normalwert liegt. Die Schaltung 15 schaltet einen Transistor TR2 durch, wenn sie feststellt, daß die Sapnnung an einem Punkt f unter dem Normalwert liegt. Selbst wenn der Betriebsartschalter 10 mit dem Kontakt a verbunden ist, um die Betriebsart für schnelles Aufladen auszuwählen, und der Transistor TR3 durchgeschaltet ist, wird der Transistor TR2 eingeschaltet und sperrt dadurch den Transistor TR3, so daß die Spannung am Punkt c den Wert für den Normalzustand des ständigen Nachladens einnimmt. Selbst wenn also die Betriebsart für schnelles Aufladen ein-

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geschaltet bleibt, wird diese automatisch ausgeschaltet, wenn die Sekundärbatterie 8 voll aufgeladen ist.

der
Mit TH ist¹Termistör bezeichnet, der zum Steuern der

Bezugsspannung am Punkt c dient.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig.3 ist ein Strombegrenzer 19 hinter den Ausgang der Konstantspannungsquelle 4 und ein Ladestrombegrenzer 20 vor die Sekundärbatterie 8 geschaltet. Eine andere Steuerschaltung 9' steuert die Funktion 10

des Ladestrombegrenzers 20.

Wenn der Betriebsartschalter 10 auf die normale Betriebsart des ständigen Nachladens geschaltet ist, gibt die Konstantspannungsquelle 4 die normale konstante Spannung zum ständi-15

gen Nachladen der Batterie 8 ab. Während dieser Zeit ist der Ladestrombegrenzer 20 auf ein Ausgangssignal von der anderen Steuerschaltung 9' hi η■durchgeschaltet. Wenn dann der Ladestrom einen vorgegebenen Wert überschreitet, begrenzt der Ladestrombegrenzer 20 diesen Strom.

In den Figuren 4(1) und 4(2) ist der Verlauf des Ladestromes von der Konstantspannungsquelle 4 für die normale Betriebsart des ständigen Nachladens bzw. des schnellen Aufladens dargestellt. In der normalen Betriebsart beginnt der

Ladestrombegrenzer 20 gemäß Fig.4(1) oberhalb einer Stromstärke 13 des Ladestromes zu arbeiten. Der Strombegrenzer 19 übt seine Funktion ab einem Ladestrom Il aus. Es ist a η genonmmen, daß dann, wenn die Sekundärbatterie fast ganz entladen ist, das elektronische Gerät gerade in der Normalmode zum ständigen Nachladen betrieben wird. In diesem Fall liegt der Ladestrom für die Sekundärbatterie über dem Strom 13, so daß der Begrenzer 20 zu arbeiten beginnt. Ohne den Begrenzer 20 würde die Summe des Ladestromes von der Konstantspannungsquel1e 4 und,des in die Last 6 fließenden

Stromes die Stromstärke Il überschreiten, so daß der Begrenzer 19 arbeiten würde und dadurch verhindern würde, daß die Sekundärbatterie 8 geladen und das elektronische Gerät 2 b e -

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tätigt wird. Ohne den Begrenzer 19 würde jeder überstrom oberhalb dem begrenzten Strom durch den Adapter 3 fließen. Wenn der Betriebsartschalter 10 auf schnelles Aufladen geschaltet ist, steuert die andere Steuerschaltung 9' die Bezugsspannungsschaltung 11 an, so daß die Konstantspannungsquelle 4 die Spannung für schnelles Aufladen abgibt. Die Steuerschaltung 9' sperrt das Tor und macht dadurch den Begrenzer 20 wirkungslos. Der Ladestrom kann dadurch die Stromstärke 13 überschreiten.

Der Ladestrom kann fließen, b.i s der Begrenzer 19, gemäß Fig.4(2) zu arbeiten beginnt, d.h. bis der Strom geringfügig über der Stromstärke Il liegt. Wenn die Ladestromstärke unterhalb einem Wert 12 liegt, wird das Signal 13 erzeugt, so daß die Ausgangsspannung von der Konstantspannungsquelle 4 diejenige Spannung Vl für ständiges Nachladen ist.

Claims

TER MEER-MULLER-STEINMEISTER

PATENTANWÄLTE — EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Dipi.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister

S£ra°ss?4^{& MÜIIer} Artur-Ladebeck-Strasse _ö,

D-8OO0 MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1

2249-GER-A

Mü/J/Sc

SHARP KABUSHIKI KAISHA 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku Osaka 545
JAPAN

Batterieladeschaltung für ein elektronisches Gerät

Priorität: 30. April 1983, Japan, Nr. 58-77815 (P)

Ansprüche

/ 1.) Ladeschaltung mit

einer aufzuladenden Sekundärbatterie (8) und einer Konstantspannungsquelle (4), die mit einer Last (6) und der Batterie verbunden ist, um diese zu laden,

gekennzeichnet durch -. einen Betriebsartschalter (10), um entweder schnelles Aufladen oder ständiges Nachladen einzustellen, eine vom Bertiebsartschal ter angesteuerte Steuerschaltung (9) und

ein zwischen der Konstantspannungsquelle (4) und der Last (6) angeordnetes Tor (7), das von der Steuerschaltung so angesteuert wird, daß es in der Betriebsart des schnellen Aufladens offen und in der Betriebsart des ständigen Nachladens geschlossen ist.

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2.) Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit der Konstantspannungsquelle (4) verbundene Bezugsspannungsschaltung (11), die die Konstantspannungsquelle so ansteuert, daß. diese für schnelles Aufladen eine höhere Ladespannung liefert als für ständiges Nachladen.
3.) Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, . gekennzeichnet durch einen Strombegrenzer (19) zwischen der Konstantspannungsquelle (4) und dem Tor (7) und einen Ladestrombegrenzer (20) zwischen dem Strombegrenzer und der Batterie