JP2000181550A - 充電装置および電源装置 - Google Patents

充電装置および電源装置

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JP2000181550A
JP2000181550A JP10362663A JP36266398A JP2000181550A JP 2000181550 A JP2000181550 A JP 2000181550A JP 10362663 A JP10362663 A JP 10362663A JP 36266398 A JP36266398 A JP 36266398A JP 2000181550 A JP2000181550 A JP 2000181550A
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Tsutomu Nishikawa
勉 西川
Takashi Narasawa
隆 奈良沢
Isao Hayashi
勇生 林
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷装置と2端子で接続でき、負荷装置内の
二次電池を充電できる充電装置および電源装置を提供す
る。 【解決手段】 充電装置1は、出力電圧の変動を電圧O
Pアンプ25で検出し、スイッチング素子12を制御し
て、定電圧出力を得る。また、負荷装置2への電流を抵
抗21で検出し、電流OPアンプ31により出力電流が
第1の所定値を越えないように制御する。抵抗21を流
れる電流が、OPアンプ34で第2の所定値を越えたこ
とが検知された時、前もって決めた時間第1の所定値以
上の電流が流れる様に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池を取り付
け充電できる負荷装置に対し、負荷装置の駆動用の定電
圧および二次電池の充電用の定電流を2端子のみで供給
できる充電装置に関する発明である。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の充電装置と負荷装置との
間の端子は、負荷装置の動作状態を充電装置に伝えるた
めに、図5の従来例で示すように、負荷制御部は二次電
池を充電するときは、充電装置の電源の特性を定電流特
性にし、負荷装置が二次電池の充電以外のときは定電圧
特性になるよう、制御信号を充電装置に送っている。す
なわち、この種のシステムでは、定電圧特性/定電流特
性の切替え信号用線と電源線およびグラウンド線の3本
以上の端子とケーブル線が必要だった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、接続端
子が多く負荷装置と充電装置が離れている場合、相互の
接続ケーブルやコネクタが一般的でなく不便であった。
【0004】本発明は、このような状況のもとでなされ
たもので、2端子で負荷装置を駆動し、さらに負荷装置
内の二次電池を充電できる充電装置および電源装置を提
供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明では充電装置を次の(1)〜(4)のとおり
に構成し、電源装置を次の(5),(6)のとおりに構
成する。
【0006】(1)二次電池の充電と負荷への電力供給
を制御する制御部を有する負荷装置を接続し、該接続し
た負荷装置に電力を供給する充電装置において、供給す
る電力が定電圧と定電流の2種類の電力を2端子で供給
できる充電装置。
【0007】(2)前記(1)記載の充電装置におい
て、前記2端子で供給する電力が定電圧と定電流の組合
せの特性からなる充電装置。
【0008】(3)前記(1)記載の充電装置におい
て、前記2端子で供給する電力が定電圧と定電流の組合
せの特性からなり、該定電圧で動作中に前もって決めた
時間だけ負荷に大きい電流が流せる機能を持つ充電装
置。
【0009】(4)前記(1)記載の充電装置におい
て、前記2端子で供給する電力が定電圧と定電流の組合
せの特性からなり、該定電圧で動作中に前もって決めた
時間だけ負荷に大きい電流が流せる機能を持ち、その大
きい電流が前記定電流の値より大きく設定された定電流
値を持つ充電装置。
【0010】(5)出力電圧を検出し、この出力電圧を
第1の設定値に制御する電圧制御手段と、出力電流を検
出し、この出力電流が第2の設定値を越えないように制
御する第1の電流制御手段と、前記出力電流を検出し、
この出力電流が第3の設定値を越えたとき所定時間だけ
前記第2の設定値を変更し大電流出力を許容する第2の
電流制御手段とを備えた電源装置。
【0011】(6)前記(5)記載の電源装置におい
て、前記電源装置は2端子の出力端子を備え、前記2端
子より前記出力電圧および前記出力電流を検出する電源
装置。
【0012】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を“充電
装置と負荷装置”の実施例により詳しく説明する。
【0013】〔実施例〕図1は実施例である“充電装置
と負荷装置”の構成を示すブロック図である。図1にお
いて、1は充電装置である。2は負荷装置、3および4
は負荷としての二次電池、5はACフィルタ、6は整流
回路、7は平滑回路、8は抵抗器、9はスナバ回路、1
0はトランス、11は一次スイッチング制御回路、12
は一次スイッチング素子、13は整流ダイオード、14
は平滑コンデンサ、15はフィルタ、16は基準電圧回
路、17は抵抗器、18は整流ダイオード、19は平滑
コンデンサ、20はホトカプラ、21,22,23は抵
抗器、24はダイオード、25は電圧OPアンプ、2
6,27,28,29は抵抗器、30はダイオード、3
1は電流OPアンプ、32,33は抵抗器、34は電流
検知アンプ、35は抵抗器、36はコンデンサ、37,
38,39は抵抗器、40,41,42はトランジス
タ、43はダイオード、44は抵抗器、45はフィル
タ、46は抵抗器、47は負荷および制御器である。
【0014】前述の構成において、充電装置1は、負荷
装置2に2端子で接続し電力を供給すると共に負荷およ
び制御器47の制御により二次電池3,4への充電を最
適に制御している。
【0015】充電装置1において入力されたAC電源は
フィルタ5を通り整流回路6で整流され、平滑回路7で
DCになり、抵抗器8で一次スイッチング制御回路11
に供給され回路11は動作を開始し、一次スイッチング
素子12をON/OFFさせる。一次スイッチング素子
12がON/OFFするとトランス10により起電力が
発生し、スナバ回路9は余分な起電力で一次スイッチン
グ素子12が破壊するのを防いでいる。トランス10に
より発生した起電力は整流ダイオード13で整流され平
滑コンデンサ14とフィルタ15でDC電源になる。
【0016】このDC電源は基準電圧回路16で基準電
圧になり、抵抗器26と29の分圧が電圧OPアンプ2
5の+入力に入り、一方DC電源を抵抗器27と28で
分圧した電圧が電圧OPアンプの25の−入力に入り、
差分に比例する電圧がダイオード24を通りホトカプラ
20と抵抗器17に電流を通す。ホトカプラ20は一次
スイッチング制御回路11を制御し抵抗器27と28の
分圧が一定になるように信号を伝達する。トランス10
の起電力は整流ダイオード18で整流され平滑コンデン
サ19でDC電源となり一次スイッチング制御回路11
を駆動し続ける。
【0017】以上のように充電装置1は負荷装置2に定
電圧の電力を供給できる準備ができている。
【0018】充電装置1に負荷装置2が接続されると、
前記の定電圧が負荷および制御器47を駆動する。負荷
および制御器47が駆動されると流れる電流が充電装置
1に戻り抵抗器21を通って流れる。抵抗器21を通る
電流は電圧に変換され電流OPアンプ31の−入力に導
かれている。抵抗器32,33および37による分圧は
電流OPアンプ31の+入力に入る。電流OPアンプ3
1では前記抵抗器21を通る電流の変化をダイオード3
0を通してホトカプラ20へ出力し、抵抗器32,33
および37で前もって決められる電流値より大きい電流
が流れないように設定している。
【0019】また、抵抗器21で検出した電流値は電圧
に変換され、電流検知OPアンプ34の−入力に導か
れ、抵抗器22と23の分圧が電流検知OPアンプ34
の+入力に導かれ、抵抗器22と23の分圧以上の電流
が流れるとき電流検知OPアンプ34は負信号を出力す
る。この負信号はコンデンサ36および抵抗器35,3
8で伝達され、トランジスタ40を前もって決めた時間
OFFさせ、抵抗器39でONにさせる。前記前もって
決めた時間は概略コンデンサ36および抵抗器35の時
定数(T=C×R)で決められる。
【0020】抵抗器37はトランジスタ40に接続され
ており、トランジスタ40がOFFのとき抵抗器33と
の並列接続が切れるため、前記抵抗器32,33および
37で決められた電流値より大きな大電流値が出力でき
るように電流の制限を変更する働きをする。
【0021】電流検知OPアンプ34、コンデンサ36
および抵抗器35、トランジスタ40で構成する回路
は、電流検知OPアンプ34の入力極性により反転しこ
の場合トランジスタ40の前に反転スイッチ回路が追加
になる。
【0022】これらの回路構成は一例であり、同様な働
きをするIC等で構成することが可能である。
【0023】充電装置1に接続された負荷装置2では、
負荷および制御器47により、充電装置1からの電力を
負荷で消費したり、負荷の消費電力が小さいときはトラ
ンジスタ41をONにし二次電池3,4を急速充電した
り、トランジスタ41をOFFしトランジスタ42をO
Nにして、抵抗器44を通して低電流で充電したりして
いる。
【0024】フィルタ45では急速充電開始時の大電流
が充電装置1の電流検知OPアンプ34で決められた時
間流れないようにしている。
【0025】抵抗器46は二次電池3,4を通る充電電
流の検知抵抗で、負荷および制御器47は二次電池3,
4の充電状態を知り、満充電時には充電を完了する動作
を行っている。
【0026】図2は定電圧で充電するタイプの二次電池
を充電する場合の一般的充電特性を示すタイミングチャ
ートである。図2において、VaおよびVbは負荷およ
び制御器47に設定されている基準電圧値である。Ia
は充電装置1の抵抗器32と37,33で設定され、I
bは負荷および制御器47に設定されている基準電流値
である。
【0027】充電電圧Vtは低電流充電期間T0〜Ta
期間の後、Vb以上になると通常電流充電期間Ta〜T
b、そしてVa以上になると充電電流減少期間Tb〜T
cへと進み二次電池は満充電となる。
【0028】充電電流Iaは制限された電流値であり、
基準電流値Ibは充電電流Itが減少し、満充電と判断
するための設定値である。
【0029】この図2のタイミングチャートは負荷装置
2に取り付けられた二次電池3,4の充電を行う場合の
充電の進行を示している。
【0030】二次電池3,4の電圧がVb未満のとき、
トランジスタ42をONし、抵抗器44を通して低電流
で充電し、Vb以上になったらトランジスタ41をON
し、通常電流Iaで充電する。
【0031】このとき、充電電流は充電装置1で制限さ
れた電流値Ia以上の大電流が充電装置1で前もって決
められた時間流れようとするが、負荷装置2のフィルタ
45はこの大電流を抑える働きをしている。
【0032】電池電圧がVa以上になると、電池の特性
から充電電流が減少し、電池電圧は電源電圧に近づいて
いく。
【0033】図3は充電装置1の出力電圧と負荷電流の
特性を示している。
【0034】実線で動作するのは負荷装置2が制限され
た通常負荷電流で動作しているときで、主に通常負荷電
流領域では安定化電圧領域で使用され、二次電池の充電
中は主に定電流領域で使用される。
【0035】破線で動作するのは負荷装置2に大負荷電
流が流れるときで、充電装置1で前もって決められた時
間だけ流すことのできる電流値であり安定化電圧領域と
して動作する。
【0036】図4は本実施例の製品構成を示す。
【0037】充電装置1は一般的なACアダプタの形状
をし、2芯のケーブルで負荷装置2であるビデオカメラ
2を駆動するために接続され、負荷装置2に取り付けら
れる二次電池3,4の充電を行える構成となっている。
【0038】ここで使用している二次電池3,4はリチ
ウムイオン二次電池のような定電圧定電流で充電できる
二次電池である。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
負荷装置と2端子で接続でき、負荷装置内の二次電池を
充電することができる。
【0040】詳しくは、本発明の請求項1に係る充電装
置によれば、供給する電力が定電圧と定電流の2種類の
電力を2端子で供給でき、負荷装置との間のケーブルの
本数を最小にできる。
【0041】請求項2に係る充電装置によれば、2端子
で供給する電力が定電圧と定電流の組合せの特性からな
るため、充電のための制御回路を負荷装置から削除で
き、回路を簡単にすることができた。
【0042】請求項3に係る充電装置および請求項6記
載の電源装置によれば、2端子で供給する電力が定電圧
と定電流の組合せの特性からなり、該定電圧で動作中に
前もって決めた時間だけ負荷に大きい電流が流せる機能
を持つため、従来負荷を付けた瞬間に多く流れるラッシ
ュ電流にも耐えることができ負荷を停止せず動作し続け
ることができる。
【0043】請求項4に係る充電装置によれば、2端子
で供給する電力が定電圧と定電流の組合せの特性からな
り、該定電圧で動作中に前もって決めた時間だけ負荷に
大きい電流が流せる機能を持ち、その大きい電流が前記
定電流の値より大きく設定された定電流値を持つため、
従来負荷に付けた瞬間に多く流れるラッシュ電流で充電
装置のスイッチング素子,トランス,ダイオード等が破
壊するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例の構成を示すブロック図
【図2】 二次電池の一般的充電特性を示すタイミング
チャート
【図3】 実施例の出力特性を示す図
【図4】 製品構成を示す図
【図5】 従来例の構成を示すブロック図
【符号の説明】
1 充電装置 2 負荷装置 3,4 二次電池 21 抵抗器 25 電圧OPアンプ 31 電流OPアンプ 34 電流検知アンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 勇生 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 5H410 BB04 BB05 CC03 CC09 CC10 DD02 EB04 EB16 EB32 EB40 FF03 FF05 FF25 KK08

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二次電池の充電と負荷への電力供給を制
    御する制御部を有する負荷装置を接続し、該接続した負
    荷装置に電力を供給する充電装置において、供給する電
    力が定電圧と定電流の2種類の電力を2端子で供給でき
    ることを特徴とする充電装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の充電装置において、前記
    2端子で供給する電力が定電圧と定電流の組合せの特性
    からなることを特徴とする充電装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の充電装置において、前記
    2端子で供給する電力が定電圧と定電流の組合せの特性
    からなり、該定電圧で動作中に前もって決めた時間だけ
    負荷に大きい電流が流せる機能を持つことを特徴とする
    充電装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の充電装置において、前記
    2端子で供給する電力が定電圧と定電流の組合せの特性
    からなり、該定電圧で動作中に前もって決めた時間だけ
    負荷に大きい電流が流せる機能を持ち、その大きい電流
    が前記定電流の値より大きく設定された定電流値を持つ
    ことを特徴とする充電装置。
  5. 【請求項5】 出力電圧を検出し、この出力電圧を第1
    の設定値に制御する電圧制御手段と、出力電流を検出
    し、この出力電流が第2の設定値を越えないように制御
    する第1の電流制御手段と、前記出力電流を検出し、こ
    の出力電流が第3の設定値を越えたとき所定時間だけ前
    記第2の設定値を変更し大電流出力を許容する第2の電
    流制御手段とを備えたことを特徴とする電源装置。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の電源装置において、前記
    電源装置は2端子の出力端子を備え、前記2端子より前
    記出力電圧および前記出力電流を検出することを特徴と
    する電源装置。
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