JP2002142381A - Changing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、充電装置に関し、
特に、定電圧、定電流による制御下で、鉛蓄電池、ニッ
ケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオ
ン電池等の二次電池の充電を行う充電装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a charging device,
In particular, the present invention relates to a charging device for charging a secondary battery such as a lead storage battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydride battery, and a lithium ion battery under the control of a constant voltage and a constant current.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、二次電池の充電は、交流電源から
整流器を介して所定の定電圧と定電流を取り出し、これ
らを所定のタイミングで二次電池に供給することで行わ
れている。2. Description of the Related Art Conventionally, a secondary battery is charged by extracting a predetermined constant voltage and a constant current from an AC power supply via a rectifier, and supplying these at a predetermined timing to the secondary battery.
【０００３】図５は、従来の充電装置の回路構成の１例
を示す回路図である。図５に示す回路は、所定の定電流
を得るための電流制御回路９２４と、所定の定電圧を得
るための電圧制御回路９２２と、これらの回路からの出
力成分を図２で後述するＰＷＭ（Puls Width Modulatio
n）制御回路２６へのフィードバック信号に変換するた
めのフォトカプラ９１９と、充電電流を検出する電流検
出回路９２３と、充電電圧を検出する電圧検出回路９２
１と、充電動作を制御するための充電制御回路９２５を
含む。FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of a conventional charging device. The circuit shown in FIG. 5 includes a current control circuit 924 for obtaining a predetermined constant current, a voltage control circuit 922 for obtaining a predetermined constant voltage, and PWM (described later in FIG. 2) components output from these circuits. Puls Width Modulatio
n) Photocoupler 919 for converting to a feedback signal to control circuit 26, current detection circuit 923 for detecting charging current, and voltage detection circuit 92 for detecting charging voltage
1 and a charge control circuit 925 for controlling the charging operation.
【０００４】電流制御回路９２４は、基準となる定電流
値を与えるための電圧Ｖ９３を供給する定電流値電源９
０８と、電流制御側の位相補償用のコンデンサＣ９１及
び抵抗Ｒ９２と、定電流制御のためのＯＰアンプ（ＯＰ
８）と、ＯＰアンプ（ＯＰ８）の−側端子を電流検出回
路９２３と接続するための抵抗Ｒ９１と、定電流充電／
定電圧充電切替え用のダイオード９０３を含む。[0004] A current control circuit 924 is a constant current value power supply 9 for supplying a voltage V93 for providing a constant current value as a reference.
08, a capacitor C91 and a resistor R92 for phase compensation on the current control side, and an OP amplifier (OP
8), a resistor R91 for connecting the negative terminal of the OP amplifier (OP8) to the current detection circuit 923,
A diode 903 for switching constant voltage charging is included.
【０００５】電圧制御回路９２２は、基準となる定電圧
値を与えるための電圧Ｖ９４を供給する定電圧値電源９
０９と、電圧制御側の位相補償用のコンデンサＣ９２及
び抵抗Ｒ９４と、定電圧制御のためのＯＰアンプ（ＯＰ
９）と、ＯＰアンプ（ＯＰ９）の−側端子を電圧検出回
路９２１と接続するための抵抗Ｒ９３と、定電流充電／
定電圧充電切替え用のダイオード９０４を含む。The voltage control circuit 922 includes a constant voltage power supply 9 for supplying a voltage V94 for providing a constant voltage serving as a reference.
09, a capacitor C92 and a resistor R94 for phase compensation on the voltage control side, and an OP amplifier (OP
9), a resistor R93 for connecting the negative terminal of the OP amplifier (OP9) to the voltage detection circuit 921,
A diode 904 for switching constant voltage charging is included.
【０００６】図５に示す従来の充電装置の回路は、後述
する図２の一般的な充電装置の構成要素として使用され
る。なお、オプショナルとして、ＮチャネルＭＯＳＦＥ
Ｔ９０１及びインバータ９０２を含む出力調整用スイッ
チ９０７を設置した構成のものも有る。The circuit of the conventional charging device shown in FIG. 5 is used as a component of a general charging device shown in FIG. 2 described later. Note that, as an option, an N-channel MOSFE
There is also a configuration in which an output adjustment switch 907 including a T901 and an inverter 902 is installed.
【０００７】図５に示す従来の充電装置は、通常は、充
電開始直後は定電流制御で充電を行い、その後、定電圧
制御に切替えられる。The conventional charging device shown in FIG. 5 normally performs charging by constant current control immediately after the start of charging, and thereafter switches to constant voltage control.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところで、図５に示す
従来の充電装置は、充電開始前の回路設定は、定電流制
御での充電に対応している。充電開始前の充電電流は０
であり、図２で後述するＰＷＭ制御回路２６の出力が最
大デューティ比で出力される状態下に有る。By the way, in the conventional charging device shown in FIG. 5, the circuit setting before the start of charging corresponds to charging under constant current control. The charging current before charging starts is 0
In this state, the output of the PWM control circuit 26 described later with reference to FIG. 2 is output at the maximum duty ratio.
【０００９】この状態で定電流制御からの充電を開始す
ると、充電開始直後に大きな突入電流が生じるといった
問題点が有った。図６は、従来の充電装置の充電時の特
性を例示したグラフである。[0009] If charging from the constant current control is started in this state, there is a problem that a large inrush current is generated immediately after the start of charging. FIG. 6 is a graph illustrating characteristics of the conventional charging device during charging.
【００１０】図６に示すグラフは、図５に示す従来の充
電装置を使用して、所定の最大出力電圧を有するリチウ
ムイオン電池を所定の充電電流で充電した時の、充電電
流、電池電圧、充電制御信号の波形（経過時間変化）に
それぞれ対応している。FIG. 6 is a graph showing the charging current, battery voltage, and charging current when a lithium ion battery having a predetermined maximum output voltage is charged with a predetermined charging current using the conventional charging device shown in FIG. It corresponds to the waveform of the charge control signal (elapsed time change).
【００１１】図６に示すグラフからは、充電開始時点
で、最大の突入電流が流れる状況が把握できる。従来
は、この突入電流の電流値が、充電用の所定の定電流値
よりも遙に大きい値となるので、二次電池が劣化する問
題点が有った。From the graph shown in FIG. 6, it is possible to grasp the situation where the maximum inrush current flows at the time of starting charging. Conventionally, the current value of the rush current is much larger than a predetermined constant current value for charging, and there is a problem that the secondary battery is deteriorated.
【００１２】また、この突入電流の電流値は、回路部品
が許容する所定の定電流値よりも遙に大きい値となるの
で、回路部品を劣化させる問題点が有った。さらに、充
電開始直後に二次電池を保護するための保護機能が作動
して、充電が異常終了となることがあり、信頼性の面か
らも問題が有った。Further, the current value of the inrush current is much larger than a predetermined constant current value allowed by the circuit components, so that there is a problem that the circuit components are deteriorated. Furthermore, a protection function for protecting the secondary battery is activated immediately after the start of charging, and the charging may be abnormally terminated, which has a problem in reliability.
【００１３】充電開始時点における上記突入電流に対す
る従来の対策には、充電電流や充電電圧の設定値をＣＲ
フィルターにより遅れさせることにより、充電電流や充
電電圧の立ち上がりを抑える方式も考えられているが、
この方法では上記設定値の遅延を実現するための容量が
必要になる。Conventional measures against the inrush current at the start of charging include setting the charging current and charging voltage to CR
A method of suppressing the rise of charging current and charging voltage by delaying with a filter has been considered,
In this method, a capacity for realizing the delay of the set value is required.
【００１４】この容量は、チップ内に組み込むことが望
ましいが、数ミリ秒の時定数を持つフィルタをチップ内
に実現することは、大きな面積のコンデンサや抵抗が必
要になるといった問題点が有った。Although it is desirable to incorporate this capacitance in the chip, realizing a filter having a time constant of several milliseconds in the chip has a problem that a large area capacitor or resistor is required. Was.
【００１５】また、充電開始時点における上記突入電流
による充電の異常終了に対する従来からの対策には、過
電流や過電圧をソフト的手段により、時間間隔を置いて
数回検出する方法が有った。しかし、この方法では、二
次電池が劣化する問題点や、回路部品の定格電流を超え
る電流が存在する問題点については解決できない。As a conventional countermeasure against the abnormal termination of charging due to the inrush current at the start of charging, there has been a method of detecting overcurrent or overvoltage several times at time intervals by software means. However, this method cannot solve the problem that the secondary battery is deteriorated or the problem that a current exceeding the rated current of the circuit component exists.
【００１６】なお、オプショナルとして、ＮチャネルＭ
ＯＳＦＥＴ９０１及びインバータ９０２を含む出力調整
用スイッチ９０７を設置した構成のものについては、充
電開始前においてＯＰアンプ（ＯＰ８）の出力はＨ（即
ちハイレベル）になっており、この時点で出力調整用ス
イッチ９０７を閉（オン）にして、フォトカプラ９１９
のカソードを接地に落としても、ダイオード９０３でブ
ロックされているために、位相補償用のコンデンサＣ９
１にはプラスの電荷が充電されたままになっている。但
し、この場合でも、ＰＷＭ制御回路２６の出力は最小デ
ューティ比で出力されている。Optionally, an N-channel M
In the configuration in which the output adjustment switch 907 including the OSFET 901 and the inverter 902 is installed, the output of the OP amplifier (OP8) is H (that is, high level) before the start of charging. 907 is closed (ON) and the photocoupler 919 is turned on.
Is grounded, the phase compensation capacitor C9 is blocked by the diode 903.
1 remains charged positively. However, even in this case, the output of the PWM control circuit 26 is output at the minimum duty ratio.
【００１７】この状態で、充電開始時点を迎え、出力調
整用スイッチ９０７を開（オフ）にすると、電流制御回
路９２４の出力は直ちにＨ（ハイレベル）となるので、
充電開始直後においてＰＷＭ制御回路２６の出力が最大
デューティ比で出力される状態は解消されないことにな
る。In this state, when the charging start point is reached and the output adjusting switch 907 is opened (turned off), the output of the current control circuit 924 immediately becomes H (high level).
The state where the output of the PWM control circuit 26 is output at the maximum duty ratio immediately after the start of charging will not be eliminated.
【００１８】本発明は、以上のような従来の充電装置に
おける問題点に鑑みてなされたものであり、充電開始時
点や充電電流設定値及び充電電圧設定値の切替えの際の
突入充電電流のピーク値を低減することができる充電装
置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems in the conventional charging apparatus, and has been made in consideration of the above-mentioned problems. It is an object to provide a charging device that can reduce the value.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段】本発明では上記の課題を
解決するために、二次電池を充電するための電源出力を
パルス幅変調回路でフィードバック制御する充電装置に
関し、充電電流値を検出する電流検出回路と、該検出さ
れた充電電流値と基準電流値との差分を増幅する位相補
償用の時定数回路付きの差分増幅器と、充電開始直後の
突入電流を防止する突入電流防止スイッチを備えた電流
制御回路と、充電電圧値を検出する電圧検出回路と、該
検出された充電電圧値と基準電圧値との差分を増幅する
位相補償用の時定数回路付きの差分増幅器を備えた電圧
制御回路と、前記電流制御回路及び前記電圧制御回路か
らの出力に比例したフィードバック信号を前記パルス幅
変調回路にフィードバックするフィードバック回路とを
有することを特徴とする充電装置が提供される。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention relates to a charging device for feedback-controlling a power supply output for charging a secondary battery by a pulse width modulation circuit and detecting a charging current value. A current detection circuit, a difference amplifier with a time constant circuit for phase compensation for amplifying the difference between the detected charging current value and the reference current value, and an inrush current prevention switch for preventing an inrush current immediately after the start of charging Control circuit, a voltage detection circuit for detecting a charging voltage value, and a difference amplifier with a time constant circuit for phase compensation for amplifying a difference between the detected charging voltage value and the reference voltage value. And a feedback circuit that feeds back a feedback signal proportional to an output from the current control circuit and the voltage control circuit to the pulse width modulation circuit. Charging device for is provided.
【００２０】また、二次電池を充電するための電源出力
をパルス幅変調回路でフィードバック制御する充電装置
に関し、充電電流値を検出する電流検出回路と、該検出
された充電電流値と基準電流値との差分を増幅する位相
補償用の時定数回路付きの差分増幅器を備えた電流制御
回路と、充電電圧値を検出する電圧検出回路と、該検出
された充電電圧値と基準電圧値との差分を増幅する位相
補償用の時定数回路付きの差分増幅器を備えた電圧制御
回路と、前記電流制御回路及び前記電圧制御回路からの
出力に比例したフィードバック信号を前記パルス幅変調
回路にフィードバックするフィードバック回路と、前記
フィードバック回路の電流経路に挿入されて充電開始直
後の突入電流を防止する突入電流防止スイッチとを有す
ることを特徴とする充電装置が提供される。Further, the present invention relates to a charging apparatus for feedback-controlling a power supply output for charging a secondary battery with a pulse width modulation circuit, a current detection circuit for detecting a charging current value, a charging current value detected and a reference current value. A current control circuit including a difference amplifier with a time constant circuit for phase compensation for amplifying a difference between the voltage and a voltage detection circuit for detecting a charging voltage value; and a difference between the detected charging voltage value and a reference voltage value. A voltage control circuit including a differential amplifier with a time constant circuit for phase compensation for amplifying the current, and a feedback circuit for feeding back a feedback signal proportional to an output from the current control circuit and the voltage control circuit to the pulse width modulation circuit. And a rush current prevention switch inserted into a current path of the feedback circuit to prevent a rush current immediately after the start of charging. Charging device is provided.
【００２１】即ち、本発明では、突入電流防止スイッチ
を電流制御回路に含める構成、または、定電流制御回路
と定電圧制御回路に必要な定電流制御／定電圧制御切替
え用のダイオードをＯＰアンプのフィードバックループ
に含める構成とし、非充電時に、ＰＷＭ制御回路から出
力されてパワーＭＯＳＦＥＴのゲートに印加されるパル
ス電圧のデューティ比を最小になるようにしておくと共
に、ＯＰアンプの出力電位をＬ（即ちローレベル）に落
としておき、充電開始直後には、位相補償用のコンデン
サを利用して該ＯＰアンプの出力電位の急上昇を抑制
し、これにより、ＰＷＭ制御回路から出力されてパワー
ＭＯＳＦＥＴのゲートに印加されるパルス電圧のデュー
ティ比の急速な増大を防ぐことで、充電開始時点や充電
電流設定値及び充電電圧設定値の切替えの際に充電回路
に流れる突入電流を防止している。That is, in the present invention, the inrush current prevention switch is included in the current control circuit, or the constant current control / constant voltage control switching diode required for the constant current control circuit and the constant voltage control circuit is replaced by an OP amplifier. In the configuration included in the feedback loop, the duty ratio of the pulse voltage output from the PWM control circuit and applied to the gate of the power MOSFET during non-charging is minimized, and the output potential of the OP amplifier is set to L (ie, (Low level). Immediately after the start of charging, a sudden increase in the output potential of the OP amplifier is suppressed by using a capacitor for phase compensation, whereby the output from the PWM control circuit is output to the gate of the power MOSFET. By preventing a rapid increase in the duty ratio of the applied pulse voltage, the charging start point, the charging current set value, and the charging Thereby preventing the inrush current flowing through the charging circuit during the switching of the pressure setpoint.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明の第１の実施の形
態に係る充電装置の回路構成を示す回路図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a charging apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【００２３】本実施の形態に係る充電装置は、所定の定
電流を得るための電流制御回路１２４と、所定の定電圧
を得るための電圧制御回路１２２と、これらの回路から
の出力成分を図２で後述するＰＷＭ制御回路２６へのフ
ィードバック信号に変換するためのフォトカプラ１１９
と、充電電流を検出する電流検出回路１２３と、充電電
圧を検出する電圧検出回路１２１と、充電動作を制御す
るための充電制御回路１２５を含む。The charging device according to the present embodiment has a current control circuit 124 for obtaining a predetermined constant current, a voltage control circuit 122 for obtaining a predetermined constant voltage, and output components from these circuits. 2, a photocoupler 119 for converting to a feedback signal to a PWM control circuit 26 described later.
And a current detection circuit 123 for detecting a charging current, a voltage detection circuit 121 for detecting a charging voltage, and a charging control circuit 125 for controlling a charging operation.
【００２４】電流制御回路１２４は、基準となる定電流
値を与えるための電圧Ｖ１を供給する定電流値電源１０
８と、電流制御側の位相補償用のコンデンサＣ１及び抵
抗Ｒ２と、定電流制御のためのＯＰアンプ（ＯＰ１）
と、ＯＰアンプ（ＯＰ１）の−側端子を電流検出回路１
２３と接続するための抵抗Ｒ１と、定電流充電／定電圧
充電切替え用のダイオード１０３と、ＮチャネルＭＯＳ
ＦＥＴ１０１及びインバータ１０２を含む突入電流防止
スイッチ１０７を含む。The current control circuit 124 includes a constant current value power supply 10 for supplying a voltage V1 for providing a constant current value as a reference.
8, a capacitor C1 and a resistor R2 for phase compensation on the current control side, and an OP amplifier (OP1) for constant current control
And the negative terminal of the OP amplifier (OP1) is connected to the current detection circuit 1
23, a diode 103 for switching between constant-current charging and constant-voltage charging, an N-channel MOS
A rush current prevention switch 107 including the FET 101 and the inverter 102 is included.
【００２５】なお、電流制御回路１２４に含まれるＯＰ
アンプ（ＯＰ１）は、突入電流防止スイッチ１０７がオ
ンとなって、その出力端子が接地される状態となっても
問題が無いように定電流出力型とする。The OP included in the current control circuit 124
The amplifier (OP1) is of a constant current output type so that there is no problem even if the inrush current prevention switch 107 is turned on and its output terminal is grounded.
【００２６】電圧制御回路１２２は、基準となる定電圧
値を与えるための電圧Ｖ２を供給する定電圧値電源１０
９と、電圧制御側の位相補償用のコンデンサＣ２及び抵
抗Ｒ４と、定電圧制御のためのＯＰアンプ（ＯＰ２）
と、ＯＰアンプ（ＯＰ２）の−側端子を電圧検出回路１
２１と接続するための抵抗Ｒ３と、定電流充電／定電圧
充電切替え用のダイオード１０４を含む。The voltage control circuit 122 is a constant voltage power supply 10 for supplying a voltage V2 for giving a constant voltage value as a reference.
9, a capacitor C2 and a resistor R4 for phase compensation on the voltage control side, and an OP amplifier (OP2) for constant voltage control
And the negative terminal of the OP amplifier (OP2) are connected to the voltage detection circuit 1
21 and a diode 104 for switching between constant current charging and constant voltage charging.
【００２７】図１に示す本実施の形態に係る充電装置の
回路は、後述する図２の一般的な充電装置の構成要素と
して使用される。以下、本実施の形態に係る充電装置の
動作を説明する。The circuit of the charging apparatus according to the present embodiment shown in FIG. 1 is used as a component of a general charging apparatus shown in FIG. Hereinafter, the operation of the charging device according to the present embodiment will be described.
【００２８】まず、充電開始時点の前の時点（以下、電
池の状態により充電電流設定値及び充電電圧設定値を切
替える時点も含めるものとする）では、充電制御回路１
２５は、０（Ｖ）の充電制御信号を出力している。これ
により、後述の図２に示す充電スイッチ１５はオフ、突
入電流防止スイッチ１０７はオンとなっている。First, at a time point before the charging start time point (hereinafter, a time point at which the charge current set value and the charge voltage set value are switched according to the state of the battery is also included), the charge control circuit 1
Reference numeral 25 outputs a charge control signal of 0 (V). As a result, a charge switch 15 shown in FIG. 2 described later is turned off, and an inrush current prevention switch 107 is turned on.
【００２９】なお、電池の状態により充電電流設定値及
び充電電圧設定値を切替える場合は、この時点で、該切
替えを行う。この時点では、図２に示すＰＷＭ制御回路
２６は、最小デューティ比の出力電圧をパワーＭＯＳＦ
ＥＴ１８のゲートに印加している状態にある。When the set value of the charging current and the set value of the charging voltage are switched depending on the state of the battery, the switching is performed at this time. At this time, the PWM control circuit 26 shown in FIG.
The state is being applied to the gate of ET18.
【００３０】次に、充電開始時点では、充電制御回路１
２５は、５（Ｖ）の充電制御信号を出力する。これによ
り、図２に示す充電スイッチ１５はオンとなり、突入電
流防止スイッチ１０７はオフになって、二次電池２０へ
の充電を開始する。Next, at the start of charging, the charge control circuit 1
25 outputs a charge control signal of 5 (V). Thereby, the charging switch 15 shown in FIG. 2 is turned on, the inrush current prevention switch 107 is turned off, and charging of the secondary battery 20 is started.
【００３１】この充電開始時点の直後には、充電電流は
充電電流の設定値ではなく、未だ０であるため、電流制
御回路１２４に含まれるＯＰアンプ（ＯＰ１）は５
（Ｖ）の電圧を出力しようとする。Immediately after the start of charging, the charging current is not the set value of the charging current but is still 0, so that the OP amplifier (OP1) included in the current control circuit 124 has 5
Attempt to output the voltage of (V).
【００３２】しかし、このＯＰアンプ（ＯＰ１）の充電
開始時点直後の出力電圧の上昇は、位相補償用のコンデ
ンサＣ１及び抵抗Ｒ２の存在により遅れるので、充電開
始時点の切替え時点の突入電流は発生することなく、そ
の後は、円滑に所定の定電流による充電期間に移行する
ことができる。However, the rise of the output voltage immediately after the start of charging of the OP amplifier (OP1) is delayed by the presence of the capacitor C1 for phase compensation and the resistor R2, so that an inrush current is generated at the time of switching from the start of charging. After that, it is possible to smoothly shift to a charging period using a predetermined constant current thereafter.
【００３３】なお、電圧制御回路１２２には、上記の突
入電流防止スイッチ１０７に相当するようなスイッチは
含めていないが、その理由は、本実施の形態に係る充電
回路では、電流制御回路１２４による充電電流と所定の
充電電流設定値とのズレと、電圧制御回路１２２による
充電電圧と所定の充電電圧設定値とのズレとを比べて、
ズレの大きい方が支配的となる制御がなされるので、ど
ちらか一方の回路に上記の対策を施しておくだけで十分
であるからである。また、一般に、充電開始直後は、定
電流制御による充電を行うので、本実施の形態では電流
制御回路１２４にのみ上記の対策を施しているが、電圧
制御回路１２２に該対策を施しておくことも可能であ
る。Although the voltage control circuit 122 does not include a switch corresponding to the inrush current prevention switch 107, the reason is that in the charging circuit according to the present embodiment, the current control circuit 124 The difference between the charging current and the predetermined charging current set value is compared with the difference between the charging voltage by the voltage control circuit 122 and the predetermined charging voltage setting value.
This is because control is performed such that the larger the deviation is, the more dominant the control is, so that it is sufficient to take the above countermeasure for one of the circuits. In general, charging is performed by constant current control immediately after the start of charging. Therefore, in the present embodiment, the above countermeasures are applied only to the current control circuit 124. However, the countermeasures should be applied to the voltage control circuit 122. Is also possible.
【００３４】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る
充電装置を構成要素に含む一般的な充電装置の回路構成
を示す回路図である。図２に示す回路では、トランス１
３の一次側端子の一方は整流回路１２の出力端子に接続
され、他方はパワーＭＯＳＦＥＴ１８のドレインに接続
されている。FIG. 2 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a general charging device including the charging device according to the first embodiment of the present invention as a component. In the circuit shown in FIG.
One of the three primary terminals is connected to the output terminal of the rectifier circuit 12, and the other is connected to the drain of the power MOSFET 18.
【００３５】また、トランス１３の二次側端子の一方は
整流回路１４の入力側端子に接続され、他方は接地され
ている。パワーＭＯＳＦＥＴ１８のソースは整流回路１
２の一次側基準電位の０を与える端子に接続され、ゲー
トはＰＷＭ制御回路２６の出力端子に接続されている。One of the secondary terminals of the transformer 13 is connected to the input terminal of the rectifier circuit 14, and the other is grounded. The source of the power MOSFET 18 is the rectifier circuit 1
2 is connected to a terminal that supplies 0 of the primary-side reference potential, and the gate is connected to the output terminal of the PWM control circuit 26.
【００３６】充電スイッチ１５の一方の端子は、整流回
路１４に接続され、他方の端子は、充電電流検出抵抗１
６に接続されている。ＡＣ１００（Ｖ）の電源１１から
取った電流は、整流回路１２により直流に整流され、ト
ランス１３を介してもう一つの整流回路１４に供給され
る。One terminal of the charging switch 15 is connected to the rectifier circuit 14 and the other terminal is connected to the charging current detecting resistor 1.
6 is connected. A current taken from a power supply 11 of AC 100 (V) is rectified to a direct current by a rectifier circuit 12 and supplied to another rectifier circuit 14 via a transformer 13.
【００３７】ＰＷＭ制御回路２６から出力されるパルス
は、パワーＭＯＳＦＥＴ１８のゲートに印加されるが、
このパルスのデューティ比は、ＰＷＭ制御回路２６に入
力されるフィードバック信号、即ち、フォトカプラ１９
の出力（二次電流）により制御される。従って、この部
分の構成は、即ち、一種のパルス幅変調回路を構成する
ことになる。The pulse output from the PWM control circuit 26 is applied to the gate of the power MOSFET 18,
The duty ratio of this pulse depends on the feedback signal input to the PWM control circuit 26, that is, the photocoupler 19
(Secondary current). Therefore, the configuration of this portion constitutes a kind of pulse width modulation circuit.
【００３８】充電スイッチ１５は、充電制御回路２５か
ら供給される充電制御信号により、開閉動作（オン／オ
フ動作）をする。より具体的には、充電開始前は、開
（オフ）状態になっており、充電制御回路２５からの充
電開始信号を受けて閉（オン）状態となり、これによ
り、逆流防止用のダイオード１７を介して二次電池２０
に充電電流が供給されて充電が開始される。The charge switch 15 opens and closes (on / off operation) in response to a charge control signal supplied from the charge control circuit 25. More specifically, before the start of charging, it is in an open (off) state, and is in a closed (on) state in response to a charge start signal from the charge control circuit 25, whereby the diode 17 for backflow prevention is turned off. Through the secondary battery 20
Is supplied with a charging current to start charging.
【００３９】この充電電流に比例した電圧を充電電流検
出抵抗１６の両端に生じる電位差（電圧降下）として検
出し、該検出した電圧を電流検出回路２３により差動増
幅して電流制御回路２４に入力する。また、二次電池２
０に印加される充電電圧は、電圧検出回路２１により検
出かつ差動増幅して電圧制御回路２２に入力する。A voltage proportional to the charging current is detected as a potential difference (voltage drop) generated between both ends of the charging current detection resistor 16, and the detected voltage is differentially amplified by a current detection circuit 23 and input to a current control circuit 24. I do. Also, the secondary battery 2
The charging voltage applied to 0 is detected and differentially amplified by the voltage detection circuit 21 and input to the voltage control circuit 22.
【００４０】電流制御回路２４及び電圧制御回路２２か
らの電流出力または電圧出力は、フォトカプラ１９によ
りフィードバック信号に変換されて、ＰＷＭ制御回路２
６に入力される。The current output or the voltage output from the current control circuit 24 and the voltage control circuit 22 are converted into a feedback signal by the photocoupler 19, and the PWM control circuit 2
6 is input.
【００４１】なお、充電電流や充電電圧の状態により、
電流制御回路２４または電圧制御回路２２のいずれかが
支配的となり、それに応じて電流制御または電圧制御が
実行される。Note that, depending on the state of the charging current and the charging voltage,
Either the current control circuit 24 or the voltage control circuit 22 becomes dominant, and the current control or the voltage control is performed accordingly.
【００４２】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る
充電装置の充電時の特性を示したグラフである。図３に
示すグラフは、図１に示す従来の充電装置を使用して、
所定の最大出力電圧を有するリチウムイオン電池を所定
の充電電流で充電した時の、充電電流、電池電圧、充電
制御信号の波形（経過時間変化）にそれぞれ対応してい
る。FIG. 3 is a graph showing characteristics during charging of the charging device according to the first embodiment of the present invention. The graph shown in FIG. 3 uses the conventional charging device shown in FIG.
It corresponds to the charging current, the battery voltage, and the waveform (elapsed time change) of the charging control signal when the lithium ion battery having the predetermined maximum output voltage is charged with the predetermined charging current.
【００４３】図３に示すグラフからは、充電開始直後の
充電電流の増加は滑らかであり、かつ、そのピーク（最
大値）は、二次電池２０の保護機能が作動しないレベル
にまで抑制されている状況が把握できる。From the graph shown in FIG. 3, the increase in the charging current immediately after the start of charging is smooth, and its peak (maximum value) is suppressed to a level at which the protection function of the secondary battery 20 does not operate. You can grasp the situation where you are.
【００４４】なお、本発明に係る充電装置は、特に、二
次電池の装着状況を検出してから充電を開始する機能
と、二次電池の電圧を検出してから充電を開始する機能
と、充電電流設定値及び充電電圧設定値を変える等の手
段を実施するために充電中に充電電流の遮断を行う機能
との、少なくともいずれか１つを有する充電装置の実現
に好適である。The charging device according to the present invention has, in particular, a function of starting charging after detecting the mounting state of the secondary battery, a function of starting charging after detecting the voltage of the secondary battery, The present invention is suitable for realizing a charging apparatus having at least one of a function of interrupting a charging current during charging in order to implement means for changing a charging current setting value and a charging voltage setting value.
【００４５】（第２の実施の形態）図４は、本発明の第
２の実施の形態に係る充電装置の回路構成を示す回路図
である。(Second Embodiment) FIG. 4 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a charging device according to a second embodiment of the present invention.
【００４６】図４に示す本発明の第２の実施の形態に係
る充電装置の電流制御回路１４４は、図１に示す本発明
の第１の実施の形態に係る充電装置の電流制御回路１２
４と比べて、突入電流防止スイッチ１０７を含まず、ま
た、電圧制御回路１４２も突入電流防止スイッチ１０７
を含まず、代わりに、突入電流防止スイッチ１０７を、
フォトカプラ１１９のカソードと接地との間に設置して
いる。The current control circuit 144 of the charging device according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 4 is similar to the current control circuit 12 of the charging device according to the first embodiment of the present invention shown in FIG.
4 does not include the inrush current prevention switch 107, and the voltage control circuit 142 also includes the inrush current prevention switch 107.
, Instead of the inrush current prevention switch 107,
It is installed between the cathode of the photocoupler 119 and the ground.
【００４７】また、定電流充電／定電圧充電切替え用の
ダイオード１０３，１０４は、それぞれ、ＯＰアンプ
（ＯＰ１），（ＯＰ２）を含むフィードバックループの
内部に設置している。The diodes 103 and 104 for switching between constant-current charging and constant-voltage charging are provided inside a feedback loop including OP amplifiers (OP1) and (OP2), respectively.
【００４８】この構成では、ＯＰアンプ（ＯＰ１）の出
力はＨ（即ちハイレベル）となるが、位相補償用のコン
デンサＣ１の蓄積電荷が０となるため、この構成によっ
ても、充電装置起動時の突入電流を制限することができ
る。In this configuration, the output of the OP amplifier (OP1) is H (that is, high level), but the accumulated charge in the phase compensation capacitor C1 is 0. Inrush current can be limited.
【００４９】なお、ＯＰアンプ（ＯＰ１）の出力がＬ
（即ちローレベル）となる時には、突入電流防止スイッ
チ１０７に流れる電流は、フォトカプラ１１９の一次側
電流だけであり、また、ＯＰアンプ（ＯＰ１）の出力端
子を接地と短絡させて短絡電流を流す必要が無い。それ
故に、充電開始時からの位相補償に使用するＯＰアンプ
（ＯＰ１）も、必ずしも定電流型とする必要が無い。The output of the OP amplifier (OP1) is L
When the current is low (that is, at the low level), the current flowing through the inrush current prevention switch 107 is only the primary current of the photocoupler 119, and the output terminal of the OP amplifier (OP1) is short-circuited to the ground to flow a short-circuit current. No need. Therefore, the OP amplifier (OP1) used for phase compensation from the start of charging does not necessarily need to be a constant current type.
【００５０】なお、二次電池は電池の状態によって充電
電流設定値および充電電圧設定値を変える必要が出てく
る場合がある。例えばリチウムイオン電池の場合は充電
直後は０．１Ａの予備充電、電池電圧が高くなると１Ａ
の急速充電に切替える。この切替えの際に充電開始時と
同じ原因により大きな突入電流が流れる恐れがある。こ
の突入電流を防止するために一度充電を停止して突入電
流防止スイッチを閉状態にし、充電電流設定値および充
電電圧設定値を変えた後このスイッチを開状態にし充電
を再開する。In some cases, it is necessary to change the set value of the charging current and the set value of the charging voltage of the secondary battery depending on the state of the battery. For example, in the case of a lithium ion battery, a pre-charge of 0.1 A immediately after charging, and 1 A when the battery voltage increases
Switch to fast charging. At the time of this switching, a large rush current may flow due to the same cause as that at the start of charging. In order to prevent this inrush current, charging is stopped once, the inrush current prevention switch is closed, and after changing the charging current set value and the charging voltage set value, this switch is opened to resume charging.
【００５１】[0051]
【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明では、充
電開始時点や充電電流設定値及び充電電圧設定値の切替
え時点に充電回路に流れる突入電流を防止する構成とす
ることにより、二次電池の劣化を防止することができ
る。As described above, according to the present invention, the secondary battery is prevented from inrush current flowing through the charging circuit at the time of starting charging or at the time of switching between the charging current set value and the charging voltage set value. Degradation can be prevented.
【００５２】また、回路部品の劣化を防止することがで
きる。さらに、充電開始直後の二次電池用保護機能の作
動を防止し、充電を正常終了させることができるので、
装置の信頼性が高まる。Further, deterioration of circuit components can be prevented. Furthermore, since the operation of the protection function for the secondary battery immediately after the start of charging can be prevented, and charging can be normally terminated,
The reliability of the device is increased.
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る充電装置の回
路構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a charging device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る充電装置を構
成要素に含む一般的な充電装置の回路構成を示す回路図
である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a general charging device including the charging device according to the first embodiment of the present invention as a component.
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る充電装置の充
電時の特性を示したグラフである。FIG. 3 is a graph showing characteristics at the time of charging of the charging device according to the first embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る充電装置の回
路構成を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a charging device according to a second embodiment of the present invention.
【図５】従来の充電装置の回路構成の１例を示す回路図
である。FIG. 5 is a circuit diagram showing one example of a circuit configuration of a conventional charging device.
【図６】図６は、従来の充電装置の充電時の特性を例示
したグラフである。FIG. 6 is a graph illustrating characteristics of a conventional charging device during charging.
１０７……突入電流防止スイッチ、１１９……フォトカ
プラ、１２１……電圧検出回路、１２２……電圧制御回
路、１２３……電流検出回路、１２４……電流制御回
路、１２５……充電制御回路107 inrush current prevention switch, 119 photocoupler, 121 voltage detection circuit, 122 voltage control circuit, 123 current detection circuit, 124 current control circuit, 125 charge control circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｊ 1/00 ３０９ Ｈ０２Ｊ 1/00 ３０９Ｒ Ｈ０２Ｍ 3/28 Ｈ０２Ｍ 3/28 Ｂ Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA01 CA03 GA01 GB04 5G065 BA04 DA06 GA02 HA04 HA08 HA17 KA02 LA01 LA02 MA10 NA05 NA09 5H030 AA03 AS20 BB01 BB27 FF42 FF43 5H730 AA17 AS01 AS02 AS17 BB43 BB57 CC01 DD04 EE02 FD01 FD31 FF19 FG05 XC09 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H02J 1/00 309 H02J 1/00 309R H02M 3/28 H02M 3/28 BF term (Reference) 5G003 AA01 BA01 CA03 GA01 GB04 5G065 BA04 DA06 GA02 HA04 HA08 HA17 KA02 LA01 LA02 MA10 NA05 NA09 5H030 AA03 AS20 BB01 BB27 FF42 FF43 5H730 AA17 AS01 AS02 AS17 BB43 BB57 CC01 DD04 EE02 FD01 FD31 FF19 FG05 XC09
Claims (8)
ルス幅変調回路でフィードバック制御する充電装置に関
し、 充電電流値を検出する電流検出回路と、該検出された充
電電流値と基準電流値との差分を増幅する位相補償用の
時定数回路付きの差分増幅器と、充電開始直後の突入電
流を防止する突入電流防止スイッチを備えた電流制御回
路と、 充電電圧値を検出する電圧検出回路と、該検出された充
電電圧値と基準電圧値との差分を増幅する位相補償用の
時定数回路付きの差分増幅器を備えた電圧制御回路と、 前記電流制御回路及び前記電圧制御回路からの出力に比
例したフィードバック信号を前記パルス幅変調回路にフ
ィードバックするフィードバック回路と、 を有することを特徴とする充電装置。1. A charging device for controlling a power supply output for charging a secondary battery by feedback control with a pulse width modulation circuit, a current detection circuit for detecting a charging current value, the detected charging current value and a reference current value A difference amplifier with a time constant circuit for phase compensation for amplifying the difference between the two, a current control circuit having an inrush current prevention switch for preventing an inrush current immediately after the start of charging, and a voltage detection circuit for detecting a charging voltage value. A voltage control circuit including a differential amplifier with a time constant circuit for phase compensation for amplifying a difference between the detected charged voltage value and the reference voltage value; and a current control circuit and an output from the voltage control circuit. A feedback circuit for feeding back a proportional feedback signal to the pulse width modulation circuit.
ドバック回路の一部を構成するダイオードのカソードと
接続され、かつ前記時定数回路は、一端が前記差分増幅
器の−側入力端子に接続され、他の一端が前記差分増幅
器の出力端子と前記ダイオードのカソードとの前記接続
点に接続され、かつ前記突入電流防止スイッチは前記接
続点と接地との間に設けられたことを特徴とする請求項
１記載の充電装置。2. An output terminal of the differential amplifier is connected to a cathode of a diode constituting a part of the feedback circuit, and one end of the time constant circuit is connected to a negative input terminal of the differential amplifier. One end of the switch is connected to the connection point between the output terminal of the differential amplifier and the cathode of the diode, and the rush current prevention switch is provided between the connection point and ground. The charging device as described.
前には閉（オン）状態をとり、充電開始時点で開（オ
フ）状態をとるように制御されることを特徴とする請求
項２記載の充電装置。3. The switch according to claim 2, wherein the inrush current prevention switch is controlled to take a closed (on) state before charging starts and to take an open (off) state at the time charging starts. Charging device.
ルＭＯＳＦＥＴとインバータを備えたことを特徴とする
請求項２記載の充電装置。4. The charging device according to claim 2, wherein the inrush current prevention switch includes an N-channel MOSFET and an inverter.
ルス幅変調回路でフィードバック制御する充電装置に関
し、 充電電流値を検出する電流検出回路と、該検出された充
電電流値と基準電流値との差分を増幅する位相補償用の
時定数回路付きの差分増幅器を備えた電流制御回路と、 充電電圧値を検出する電圧検出回路と、該検出された充
電電圧値と基準電圧値との差分を増幅する位相補償用の
時定数回路付きの差分増幅器を備えた電圧制御回路と、 前記電流制御回路及び前記電圧制御回路からの出力に比
例したフィードバック信号を前記パルス幅変調回路にフ
ィードバックするフィードバック回路と、 前記フィードバック回路の電流経路に挿入されて充電開
始直後の突入電流を防止する突入電流防止スイッチと、 を有することを特徴とする充電装置。5. A charging device for feedback-controlling a power supply output for charging a secondary battery by a pulse width modulation circuit, a current detection circuit for detecting a charging current value, the detected charging current value and a reference current value A current control circuit including a difference amplifier with a time constant circuit for phase compensation for amplifying a difference between the voltage and a voltage detection circuit for detecting a charging voltage value; and a difference between the detected charging voltage value and a reference voltage value. A voltage control circuit including a differential amplifier with a time constant circuit for phase compensation for amplifying a current, and a feedback circuit for feeding back a feedback signal proportional to an output from the current control circuit and the voltage control circuit to the pulse width modulation circuit. And an inrush current prevention switch inserted into a current path of the feedback circuit to prevent an inrush current immediately after charging is started. The charging device.
ドバック回路の一部を構成するダイオードのカソードと
接続され、かつ前記時定数回路は、一端が前記差分増幅
器の−側入力端子に接続され、他の一端が前記ダイオー
ドのアノードと接続されたことを特徴とする請求項５記
載の充電装置。6. An output terminal of the differential amplifier is connected to a cathode of a diode constituting a part of the feedback circuit, and one end of the time constant circuit is connected to a negative input terminal of the differential amplifier. The charging device according to claim 5, wherein one end of the charging device is connected to an anode of the diode.
前には閉（オン）状態をとり、充電開始時点で開（オ
フ）状態をとるように制御されることを特徴とする請求
項６記載の充電装置。7. The switch according to claim 6, wherein the inrush current prevention switch is controlled to be in a closed (on) state before the start of charging and to be in an open (off) state at the start of charging. Charging device.
ルＭＯＳＦＥＴとインバータを備えたことを特徴とする
請求項６記載の充電装置。8. The charging device according to claim 6, wherein the inrush current prevention switch includes an N-channel MOSFET and an inverter.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2009089478A (en) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Renesas Technology Corp | Semiconductor integrated circuit device |
| KR100920767B1 (en) * | 2002-12-09 | 2009-10-07 | 엘아이지넥스원 주식회사 | Over shoot prevention circuit of pulse modulator for high power amplifier |
| US7793116B2 (en) | 2006-09-01 | 2010-09-07 | Compal Electronics, Inc. | Power supply system with remote control circuit and power supply system operation method |
| JP2012100374A (en) * | 2010-10-29 | 2012-05-24 | Meidensha Corp | Current control device for charger |
| JP2017041962A (en) * | 2015-08-19 | 2017-02-23 | 日本電子株式会社 | Power supply circuit and charged particle emission device |
-
2000
- 2000-10-31 JP JP2000333601A patent/JP2002142381A/en active Pending
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