DE3415573C2

DE3415573C2 -

Info

Publication number: DE3415573C2
Application number: DE19843415573
Authority: DE
Inventors: Masaharu Nara Jp Satoh
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1983-04-30
Filing date: 1984-04-26
Publication date: 1988-08-04
Also published as: JPS59204429A; US4631468A; DE3415573A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladeschaltung für ein elektro nisches Gerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Ladeschaltung ist bereits aus der "Siemens- Zeitschrift" 1964, Heft 1, Seiten 20 bis 26, bekannt. Diese Ladeschaltung enthält eine aufzuladende Sekundärbatterie, eine Konstantspannungsquelle, die mit einer Last und der Sekundärbatterie verbunden ist, um diese aufzuladen, und einen Betriebsartschalter, um entweder schnelles Aufladen oder ständiges Nachladen der Sekundärbatterie einzustellen.

Aus der Zeitschrift "Der Elektromeister" 1970, Heft 23, Seiten 1251 bis 1252 ist ferner eine Notstromeinrichtung bekannt, deren Netzüberwachungs- und Umschalteinrichtung bei Ausfall der Netzspannung oder bei einer Netzstörung ei nen durch eine Batterie gespeisten Verbraucher einschaltet. Bei Rückkehr der Netzspannung wird der Verbraucher durch die Netzüberwachungs- und Umschalteinrichtung ausgeschaltet und die Batterie durch eine Ladeeinrichtung wieder aufgela den.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ladeschaltung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß in einfa cher Weise sichergestellt ist, daß während des schnellen Aufladens der Sekundärbatterie die Last vor zu großer Span nung, oder bei verminderter Spannung der Sekundärbatterie während des ständigen Nachladens diese vor zu starker Ent ladung geschützt wird.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unter ansprüchen zu entnehmen.

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

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform einer Ladeschaltung;

Fig. 2 eine ausführliche Schaltung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine zweite Auführungsform, die sich durch einen Strombegrenzer und einen Ladestrombegrenzer von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 unterscheidet; und

Fig. 4(1) und 4(2) Diagramme zum Erläutern der Funktion der Schaltung gemäß Fig. 3.

Die Schaltung gemäß Fig. 1 weist eine Netzbuchse 1, ein elektronisches Gerät 2 und einen Wechselspannungsadapter 3 auf. Das Gerät 2 umfaßt eine Konstantspannungsquelle 4, ei nen Netzschalter 5, eine Last 6, ein Tor 7, eine Sekundärbatte rie 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 Konstant spannung 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 Be triebsartschalter 10 wird von einer 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 Betriebsart für schnelles Aufladen sperrt die Steuer schaltung 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 Konstantspannungsquelle 4 gibt eine höhere Spannung als unter Normalbedingungen (beim stän digen Nachladen) ab. Dadurch wird die ganze Leistung der Kon stantspannungsquelle 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 Steuerschal tung 9 geschlossen, also leitend, und die Bezugsspannungs schaltung 11 gibt eine normale Bezugsspannung an die Kon stantspannungsquelle 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 nach geladen.

Das Tor 7 kann auch abhängig von einem Unterbrechungssignal 12, das an die Steuerschaltung 9 gegeben wird, gesperrt werden, so daß die Last 6 von der Spannungsversorgung unabhän gig 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 7 sperrt.

Anhand von Fig. 2 wird nun eine Schaltung gemäß Fig. 1 detailliert erläutert. Es liegt ein Konstantspannungsstabilisator 14 vom Zerhackertyp vor. Eine Spannung VI vom Wechselspan nungsadapter 3 wird durch Schalten eines Transistors TR 1 durch den Konstantspannungsstabilisator 14 in bezug auf eine an einem Punkt c auftretende Spannung konstant ge macht. Ein fremderregter Oszillator 17 ist mit einem Gleichspannungs/Gleichspannungs-Konverter 18 verbunden, der ihn erregt. Der Konverter 18 gibt umgewandelte Ausgangs spannungen vo 1, vo 2 und vo 3 ab. Der fremderregte Oszilla tor 17 wird abhängig vom Schaltzustand eines Transistors TR 7 erregt. Er hört zu schwingen auf, wenn der Transistor TR 7 sperrt. Der Transistor TR 7 entspricht dem Tor 7 der Schaltung gemäß Fig. 1, mit der Ausnahme, daß der Transistor TR 7 die Schwingung des Oszillators 17 völlig steuert, da der Konverter 18 durch die an einem Punkt d auftretende Span nung 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 TR 3 erhöht wird, so daß dieser durchschaltet. Dadurch wird die Span nung an dem Punkt c verringert, so daß der Konstantspan nungsstabilisator 14 den Transistor TR 1 durchschaltet, so daß eine höhere Spannung an einem Punkt e auftritt.

Eine zweite Ermittlungsschaltung 16 dient dazu, die Schal tung der Sekundärbatterie 8 und die Spannung am Punkt e festzustellen, um zu ermitteln, ob die Sekundärbatterie 8 übermäßig entladen ist, oder ob der Betriebsartschalter 10 mit dem Anschluß a verbunden ist. Wenn der Betriebsschalter 10 mit dem Anschluß a verbunden ist, erniedrigt die zweite Ermitt lungsschaltung 16 die Basisspannung an einem Transistor TR 4, der dadurch sperrt, so daß jeder der Transistoren TR 5, TR 6 und TR 7 sperrt. Dadurch wird die Spannungsversorgung unabhängig von der Stellung des Netzschalters 5 gesperrt.

Wenn der Betriebsartschalter 10 mit einem Kontakt b verbun den ist, wird die Basisspannung des Transistors TR 3 verrin gert, so daß dieser sperrt. Dann geht die Spannung am Punkt c wieder auf den normalen Bezugsspannungspegel hoch. Der Konstantspannungsstabilisator 14 schaltet dann den Transi stor TR 1 durch, so daß die normale Spannung am Punkt e auf tritt. Wenn die zweite Ermittlungsschaltung 16 die Normal spannung am Punkt e feststellt, schaltet sie den Transistor TR 4 durch. Da das Unterbrechungssignal 12 dem Nullpegel ent spricht, schalten die Transistoren TR 5, TR 6 und TR 7 durch. Wenn der Netzschalter 5 eingeschaltet ist, wird der Last 6 Spannung zugeführt. Selbst wenn der Be triebsartschalter 10 mit dem Kontakt b verbunden ist, stellt die zweite Ermittlungsschaltung 16 fest, daß die Spannung der Sekundärbatterie 8 geringer ist als die Normal spannung, wodurch der Transistor TR 7 gesperrt wird. Dabei gibt die zweite Ermittlungsschaltung 16 ein Ausgangssignal ab, das dem Signal 13 von Fig. 1 entspricht.

Eine erste Ermittlungsschaltung 15 stellt fest, ob der Lade strom unter einem Normalwert liegt. Die erste Ermittlungsschaltung 15 schal tet einen Transistor TR 2 durch, wenn sie feststellt, daß die Spannung 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 TR 3 durchgeschaltet ist, wird der Transistor TR 2 eingeschaltet und sperrt dadurch den Transistor TR 3, 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 geschaltet bleibt, wird diese automatisch ausgeschaltet, wenn die Sekundärbatterie 8 voll aufgeladen ist.

Mit TH ist ein Termistor bezeichnet, der zum Steuern der Bezugsspannung am Punkt c dient.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist ein Strombegrenzer 19 hinter den Ausgang der Konstantspannungsquelle 4 und ein Ladestrombegrenzer 20 vor die Sekundärbatterie 8 geschal tet. Eine andere Steuerschaltung 9′ steuert die Funktion des Ladestrombegrenzers 20.

Wenn der Betriebsartschalter 10 auf die normale Betriebsart des ständigen Nachladens geschaltet ist, gibt die Konstant spannungsquelle 4 die normale konstante Spannung zum ständi gen Nachladen der Batterie 8 ab. Während dieser Zeit ist der Ladestrombegrenzer 20 auf ein Ausgangssignal von der an deren Steuerschaltung 9′ hin durchgeschaltet. Wenn dann der Ladestrom einen vorgegebenen Wert überschreitet, begrenzt der Ladestrombegrenzer 20 diesen Strom.

In den Fig. 4(1) und 4(2) ist der Verlauf des Ladestro mes von der Konstantspannungsquelle 4 für die normale Be triebsart des ständigen Nachladens bzw. des schnellen Aufla dens dargestellt. In der normalen Betriebsart beginnt der Ladestrombegrenzer 20 gemäß Fig. 4(1) oberhalb einer Strom stärke 13 des Ladestromes zu arbeiten. Der Strombegrenzer 19 übt seine Funktion ab einem Ladestrom I 1 aus. Es ist an genommen, daß dann, wenn die Sekundärbatterie fast ganz entladen ist, das elektronische Gerät gerade in der Normal betriebsart zum ständigen Nachladen arbeitet. In diesem Fall liegt der Ladestrom für die Sekundärbatterie 8 über dem Strom 13, so daß der Ladestrombegrenzer 20 zu arbeiten beginnt. Ohne den Ladestrom begrenzer 20 würde die Summe des Ladestromes von der Kon stantspannungsquelle 4 und des in die Last 6 fließenden Stromes die Stromstärke I 1 überschreiten, so daß der Strombegren zer 19 arbeiten und dadurch verhindern würde, daß die Sekundärbatterie 8 geladen und das elektronische Gerät 2 be tätigt wird. Ohne den Strombegrenzer 19 würde jeder Überstrom oberhalb des begrenzten Stromes durch den Adapter 3 fließen. Wenn der Betriebsartschalter 10 auf schnelles Aufladen ge schaltet ist, steuert die andere Steuerschaltung 9′ die Be zugsspannungsschaltung 11 an, so daß die Konstantspannungs quelle 4 die Spannung für schnelles Aufladen abgibt. Die Steuerschaltung 9′ sperrt das Tor 7 und macht dadurch den Ladestrombe grenzer 20 wirkungslos. Der Ladestrom kann dadurch die Stromstärke I 3 überschreiten.

Der Ladestrom kann fließen, bis der Strombegrenzer 19, gemäß Fig. 4(2) zu arbeiten beginnt, d. h. bis der Strom geringfü gig über der Stromstärke I 1 liegt. Wenn die Ladestromstärke unterhalb eines Wertes I 2 liegt, wird das Signal 13 erzeugt, so daß die Ausgangsspannung von der Konstantspannungsquelle 4 diejenige Spannung V 1 für ständiges Nachladen ist.

Claims

1. Ladeschaltung, mit

- einer aufzuladenden Sekundärbatterie (8),
- einer Konstantspannungsquelle (4), die mit einer Last (6) und der Sekundärbatterie (8) verbunden ist, um diese zu laden,
- einem Betriebsartschalter (10), um entweder schnelles Aufladen oder ständiges Nachladen der Sekundärbatterie (8) einzustellen, und
- einem zwischen Konstantspannungsquelle (4) und der Last (6) angeordneten Schaltglied (7), welches mit dem Be triebsartschalter (10) in Wirkverbindung steht und beim ständigen Nachladen leitend ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

- zwischen der Konstantspannungsquelle (8) und der Last (6) ein Netzschalter (5) angeordnet ist,
- eine vom Betriebsartschalter (10) ansteuerbare Steuer schaltung (9) vorhanden ist, und
- zwischen dem Netzschalter (5) und der Last (6) das als Tor ausgebildete Schaltglied (7) liegt, dessen Steuerein gang mit dem Ausgang der Steuerschaltung (9) verbunden ist, und das in der Betriebsart des schnellen Aufladens gesperrt ist sowie in der Betriebsart des ständigen Nachladens, wenn die Spannung der Sekundärbatterie (8) unterhalb eines Normalspannungswerts liegt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit der Konstantspannungsquelle (4) verbundene Bezugsspan nungsschaltung (11), die die Konstantspannungsquelle (4) so ansteuert, daß diese für schnelles Aufladen eine höhere La despannung liefert als für ständiges Nachladen.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Strombegrenzer (19) zwischen der Konstantspan nungsquelle (4) und dem Tor (7) und einen Ladestrombegren zer (20) zwischen dem Strombegrenzer (19) und der Sekundär batterie (8).