JP2002199613A - 二次電池の充電回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＡＣ入力がないときに二次電池から２次電圧
制御部への逆流電流を防止するとともに、負荷駆動時の
負荷変動によるＰＷＭ制御回路の発振停止を防止するた
めのダミー抵抗による電力消費をなくし、待機時の電力
消費を低減する。 【解決手段】 ２次電圧制御部２４の駆動電源供給ライ
ンに直列接続されたスイッチ素子としてトランジスタ５
０を設け、コンバータトランス１０の２次コイル１０Ｂ
に、出力ラインのダイオード２１とコンデンサ２２から
なる整流・平滑回路２０とは別に、ダイオード４１とコ
ンデンサ４２からなる整流・平滑回路４０を接続し、こ
の整流・平滑回路４０による整流出力で上記トランジス
タ５０のオン／オフ制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池を充電す
る充電回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、商用交流を整流・平滑化して
得られた直流電源を、例えば１００ｋＨｚ程度の高周波
でスイッチングして変圧器により所望の電圧に高効率に
変換するようにしたスイッチング電源装置が広く用いら
れている。

【０００３】上記スイッチング電源装置における出力電
圧の制御方式としては、出力電圧の変化に応じてスイッ
チングパルスのデューティ比を制御するパルス幅変調(P
WM:Pulse Width Modulation)制御方式、スイッチングパ
ルスの周波数や位相を制御する周波数制御方式や位相制
御方式等が採用されている。

【０００４】図３は、従来よりＡＣアダプタ／チャージ
ャ１００として使用されている電源回路の基本的な回路
構成を示している。

【０００５】この図３に示すＡＣアダプタ／チャージャ
１００は、商用電源入力端子１に接続されたＡＣ整流部
２を備え、このＡＣ整流部２にコンバータトランス１０
の１次コイル１０Ａがスイッチング素子５を介して接続
されている。

【０００６】上記コンバータトランス１０の２次コイル
１０Ｂには、ダイオード２１とコンデンサ２２からなる
整流・平滑回路２０が接続されている。そして、この整
流・平滑回路２０には、２次電圧制御部２４が接続され
ているとともに出力端子２５Ａ，２５Ｂが接続されてい
る。

【０００７】このＡＣアダプタ／チャージャ１００は、
パルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)方式のスイ
ッチング電源であって、上記２次電圧制御部２４の制御
出力に応じて上記スイッチング素子５のスイッチング動
作をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御回路６を備える。

【０００８】上記ＰＷＭ制御回路６には、図示しない起
動回路から起動電流が供給されるようになっているとと
もに、上記コンバータトランス１０の３次コイル１０Ｃ
から得られる３次出力がダイオード７を介して電源端子
に供給されるようになっている。また、上記ＰＷＭ制御
回路６には、上記２次電圧制御部２４の制御出力がフォ
トカプラ１１を介して供給される。

【０００９】このような構成のＡＣアダプタ／チャージ
ャ１００では、商用電源入力端子１から供給される交流
電源（ＡＣ入力）を上記ＡＣ整流部２により整流・平滑
した直流電源が出力されると、この直流電源により駆動
される図示しない起動回路から起動電流がＰＷＭ制御回
路６に供給され、上記ＰＷＭ制御回路６が１００ＫＨｚ
程度の周波数で発振動作を開始する。上記ＰＷＭ制御回
路６の発振出力によりスイッチング素子５がスイッチン
グ動作を行い、上記ＡＣ整流部２から上記コンバータト
ランス１０の１次コイル１０Ａに流れるスイッチング電
流により、上記コンバータトランス１０の２次コイル１
０Ｂ及び３次コイル１０Ｃに２次出力及び３次出力を誘
起させる。

【００１０】このようにして上記コンバータトランス１
０の３次コイル１０Ｃに得られる３次出力は、上記ＰＷ
Ｍ制御回路６の駆動電源として用いられる。

【００１１】また、上記コンバータトランス１０の２次
コイル１０Ｂに得られる２次出力は、整流・平滑回路２
０により整流・平滑されて、上記２次電圧制御部２４の
駆動電源として用いられるとともに、出力端子２５Ａ，
２５Ｂを介して二次電池又はＶＴＲなどの負荷に供給さ
れる。

【００１２】上記２次電圧制御部２４は、上記整流・平
滑回路２０により整流・平滑された直流出力の電圧を電
圧検出抵抗２３を介して検出し、基準電圧Ｖref と比較
することにより、誤差電圧を得て、この誤差電圧に応じ
た制御出力をフォトカプラ１１を介して上記ＰＷＭ制御
回路６に帰還する。

【００１３】上記ＰＷＭ制御回路６は、上記２次電圧制
御部２４から帰還される上記制御出力すなわち誤差電圧
に応じて、発振出力のパルス幅を可変することにより、
上記スイッチング素子５のスイッチング動作をＰＷＭ制
御する。

【００１４】上記スイッチング素子５のスイッチング動
作をＰＷＭ制御することによって、上記整流・平滑回路
２０から出力端子２５Ａ，２５Ｂを介して二次電池又は
負荷に供給する直流出力電圧（例：Ｖo＝８．４Ｖ）を
安定化することができる。

【００１５】ところで、図３に示したＡＣアダプタ／チ
ャージャ１００では、ＡＣ入力がある場合は、２次側出
力電圧Ｖo＝８．４Ｖを出力端子２５Ａ，２５Ｂを介し
て出力し、二次電池の充電又はＶＴＲ等の負荷を駆動す
る。

【００１６】しかし、ＡＣ入力がない場合（ＡＣ電源断
又はＡＣプラグをコンセントから抜いた状態）は、上記
整流・平滑回路２０のダイオード２１からの出力がなく
なることにより、上記出力端子２５Ａ，２５Ｂに接続さ
れた二次電池から２次電圧制御部２４へ逆流電流が流れ
てしまい、長時間に亘ってその状態が続くと二次電池が
放電されてしまう。

【００１７】この問題を避けるため、従来では例えば図
４に示すように、上記ダイオード２１とコンデンサ２２
からなる整流・平滑回路２０とは別に、上記２次電圧制
御部２４の駆動するためにダイオード３１とコンデンサ
３２からなる整流・平滑回路３０を設けたり、あるいは
図５に示すように、２次電池への電源供給ラインに逆流
防止用ダイオード３５を挿入するようにしていた。

【００１８】しかし、上記図４や図５に示した従来のＡ
Ｃアダプタ／チャージャ１１０，１２０では、二次電池
からの逆流電流を防止することはできるのであるが、Ｖ
ＴＲ等の負荷を駆動しているときに、負荷モードが重負
荷状態から経負荷状態に急変した場合に、一時的に出力
電圧が設定電圧（Ｖo＝８．４Ｖ）より少し高くなり、
ＰＷＭ制御回路６の出力パルス幅が最小幅となり発振が
停止してしまう。ＰＷＭ制御回路６の駆動源である３次
出力が得られず、ＰＷＭ制御回路６がスタンバイ（休
止）状態となり、図示しない起動回路よりの起動電流を
待ち受け、再起動に０．３秒程度の時間を要することと
なる。このとき、出力電圧Ｖoも一時的に低下し、負荷
（ＶＴＲ）に対し電源ノイズとなる不具合を生じる。

【００１９】従来、このような負荷変動によるＰＷＭ制
御回路６の発振停止を防止するために、出力端子２５
Ａ，２５Ｂ間にトランジスタ３７を介して４７Ω程度の
ダミー抵抗３８を接続するようにしていた。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記出
力端子２５Ａ，２５Ｂ間にトランジスタ３７を介して４
７Ω程度のダミー抵抗３８を接続するようにした従来の
ＡＣアダプタ／チャージャ１１０，１２０では、ＡＣ入
力があるときには、上記トランジスタ３７がオン状態に
なってダミー抵抗３８に常に電流が流れているので、Ａ
Ｃアダプタ／チャージャが待機状態であっても上記ダミ
ー抵抗３８による電力消費が継続されてしまい、省電力
化を図る上で、このダミー抵抗３８による電力消費が問
題となる。

【００２１】本発明の目的は、上述の如き従来のＡＣア
ダプタ／チャージャ１１０，１２０における問題点に鑑
み、ＡＣ入力がないときに二次電池から２次電圧制御部
２４への逆流電流を防止するとともに、負荷駆動時の負
荷変動によるＰＷＭ制御回路６の発振停止等の不具合を
防止するためのダミー抵抗３８による電力消費をなく
し、待機時の電力消費を低減させることができるように
した二次電池の充電回路を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、スイッチング
レギュレータの出力を整流平滑して二次電池を充電する
充電回路において、上記二次電池が接続される端子間の
電圧を検出する電圧検出手段と、この電圧検出手段の出
力に基づいて上記スイッチングレギュレータから二次電
池に供給する充電電圧を制御する充電電圧制御回路と、
上記二次電池が接続される端子間に接続された上記充電
電圧制御回路の電源供給ラインに直列接続されたスイッ
チ素子と、このスイッチ素子を上記スイッチングレギュ
レータの入力電源がオンのときに導通状態とし、該入力
電源がオフのときに非導通状態とする制御を行うスイッ
チ制御手段とを備えたことを特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２４】図１は、本発明に係る二次電池の充電回路
の構成を示す回路図である。このＡＣアダプタ／チャー
ジャ２００は、図３に示したＡＣアダプタ／チャージャ
１００に本発明による逆流防止対策として、２次電圧制
御部２４の駆動電源を供給する電源供給ラインに直列接
続されたスイッチ素子としてトランジスタ５０を設け、
上記コンバータトランス１０の２次コイル１０Ｂに、上
記出力ラインの上記ダイオード２１とコンデンサ２２か
らなる整流・平滑回路２０とは別に、ダイオード４１と
コンデンサ４２からなる整流・平滑回路４０を接続し、
この整流・平滑回路４０による整流出力で上記トランジ
スタ５０のオン／オフ制御を行うようにしたものであ
る。

【００２５】上記スイッチ素子としてのトランジスタ５
０は、二次電池が接続される出力端子２５Ａの電源供給
ラインにコレクタが接続され、エミッタは上記２次電圧
制御部２４の電源供給ラインに接続されている。このト
ランジスタ５０には、小信号用トランジスタ、抵抗入り
トランジスタやＦＥＴなどの素子が使用される。

【００２６】また、上記トランジスタ５０のオン／オフ
制御を行う整流・平滑回路４０は、上記ダイオード４１
のカソード側が抵抗５１を介して上記トランジスタ５０
のベースに接続されるとともに上記ダイオード４１のカ
ソード側がコンデンサ４２を介して上記トランジスタ５
０のコレクタ側に接続されている。

【００２７】なお、この二次電池のＡＣアダプタ／チャ
ージャ２００において、前記図３に示したＡＣアダプタ
／チャージャ１００の構成要素と同一の構成要素につい
ては、図１中に同一符号を付して、その詳細な説明を省
略する。

【００２８】このＡＣアダプタ／チャージャ２００で
は、ＡＣ入力がある場合に、出力ラインの上記ダイオー
ド２１とコンデンサ２２からなる整流・平滑回路２０に
よる整流出力Ｖo を得て、出力端子２５Ａ，２５Ｂ間に
接続されている二次電池を充電、又は、ＶＴＲなどの負
荷を駆動する。この状態では、上記出力ラインの上記整
流・平滑回路２０とは別に設けた上記整流・平滑回路４
０の整流出力によってトランジスタ５０がオン状態に制
御され、出力ラインの上記整流・平滑回路２０による整
流出力Ｖo ＝８．４Ｖが上記トランジスタ５０を介して
上記２次電圧制御部２４の駆動電源として供給されてい
る。

【００２９】また、ＡＣ入力がない場合には、ＰＷＭ制
御回路６の発振が停止しているので、上記整流・平滑回
路４０による整流出力電圧がなくなり、上記トランジス
タ５０はオフ状態になる。したがって、上記２次電圧制
御部２４用の駆動電源は、トランジスタ５０により電源
供給ラインが遮断され、出力端子２５Ａ，２５Ｂ間に接
続されている二次電池から２次電圧制御部２４への逆流
電流が流れることはない。

【００３０】また、本案の回路構成では、ＡＣ入力があ
る場合、上記整流・平滑回路２０による整流出力Ｖo ＝
８．４Ｖが上記トランジスタ５０を介して上記２次電圧
制御部２４の駆動電源として使用されており、前述の従
来のダミー抵抗に流れる電流相当の駆動電流が上記２次
電圧制御部２４に流れるので、ＶＴＲなどの負荷を駆動
している状態で、負荷が急変した場合にもＰＷＭ制御回
路６の発振が停止する不具合がない。

【００３１】すなわち、本案の回路構成では、負荷変動
によるＰＷＭ制御回路６の発振停止を防止するために出
力端子間に接続されるダミー抵抗３８を省略することが
でき、ダミー抵抗３８による電力消費分だけ、消費電力
を少なくすることができ、待機時の消費電力を少なくす
ることができる。

【００３２】ここで、上述の図４に示した従来のＡＣア
ダプタ／チャージャ１１０において、二次電池からの逆
流電流を防止するために設けられた整流・平滑回路３０
は、２次電圧制御部２４に駆動用電源を供給するもので
あり、上記整流・平滑回路３０に使用するコンデンサ３
２として例えば１０μＦ／１０Ｖ程度の容量を必要とす
るのに対し、本案の回路構成では、整流・平滑回路２０
とは別に設けた整流・平滑回路４０の整流出力は、上記
トランジスタ５０のオン／オフ制御を行うためのもので
あるから、上記整流・平滑回路４０を構成するのコンデ
ンサ４２として０．１μＦ／５０Ｖ以下の小容量のコン
デンサを使用することができる。

【００３３】また、上述の図５に示した従来のＡＣアダ
プタ／チャージャ１２０のように出力ラインに設けられ
る逆流防止ダイオード３５は、出力ラインに流れる大き
な電流を許容する必要があるのに対し、本案の回路構成
では、整流・平滑回路２０とは別に設けた整流・平滑回
路４０の整流出力により上記トランジスタ５０のオン／
オフ制御を行うためのものであるから、上記整流・平滑
回路４０を構成するのダイオード４１として小電流用の
ダイオードを使用することができる。

【００３４】このように、本案の回路構成では、整流・
平滑回路４０を小電流用のダイオード４１と小容量のコ
ンデンサ４２にて構成することができるので、チップ部
品を使用することができ省スペース化を図るとともに、
低コスト化することができる。

【００３５】なお、図１に示した本案の回路構成では、
上記出力ラインの整流・平滑回路２０を構成するダイオ
ード２１のアノードと、上記出力ラインの整流・平滑回
路２０とは別に設けた整流・平滑回路４０を構成するダ
イオード４１のアノードを上記コンバータトランス１０
の２次コイル１０Ｂに共通接続したが、図２の（Ａ）又
は（Ｂ）に示すように、上記コンバータトランス１０の
２次コイル１０Ｂにタップ端子Ｔ１，Ｔ２を設けて各ダ
イオード２１，４１のａノードを異なるタップ端子Ｔ
１，Ｔ２に接続するようにしても良い。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、スイ
ッチングレギュレータの出力を整流平滑して二次電池を
充電する充電回路において、上記二次電池が接続される
端子間の電圧を検出する電圧検出手段の出力に基づいて
充電電圧制御回路により上記スイッチングレギュレータ
から二次電池に供給する充電電圧を制御し、上記二次電
池が接続される端子間の電源供給ラインに直列接続され
たスイッチ素子を制御して、上記スイッチングレギュレ
ータの入力電源がオンのときに導通状態とし、該入力電
源がオフのときに非導通状態とする。上記スイッチング
レギュレータの入力電源がオフのときに上記スイッチ素
子が非導通状態になることにより、上記電圧制御回路の
駆動電源ラインが遮断され、上記二次電池から上記電圧
制御回路への逆流電流が流れることはない。

【００３７】上記スイッチングレギュレータの入力電源
がオンのときには、上記スイッチ素子が導通状態になる
ことにより、上記スイッチングレギュレータの出力を駆
動電源として上記電圧制御回路が動作し、前述の従来例
のダミー抵抗に流れる電流相当分の駆動電流が上記電圧
制御回路に流れるので、負荷駆動状態において、負荷が
急変した場合でも、ＰＷＭ制御回路の発振停止による不
具合を生じることはない。すなわち、本案の回路構成で
は、従来のダミー抵抗を省略することができ、ダミー抵
抗による電力消費分、消費電力を少なくすることがで
き、待機時の消費電力を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る二次電池の充電回路の構成を示す
回路図である。

【図２】上記充電回路におけるコンバータトランスの２
次コイルにタップ端子を設けて、各整流・平滑回路を構
成するダイオードのカソードを異なるタップ端子に接続
するようにした変形例を示す図である。

【図３】ＡＣアダプタ／チャージャとして使用されてい
る電源回路の基本的な回路構成を示す回路図である。

【図４】二次電池からの逆流防止対策を施した従来のＡ
Ｃアダプタ／チャージャの回路構成を示す回路図であ
る。

【図５】二次電池からの逆流防止対策を施した従来のＡ
Ｃアダプタ／チャージャの他の回路構成を示す回路図で
ある。

【符号の説明】

１ 商用電源入力端子、２ ＡＣ整流部、５ スイッチ
ング素子、６ ＰＷＭ制御回路、７ ３次整流用ダイオ
ード、１０ コンバータトランス１０、１０Ａ１次コイ
ル、１０Ｂ ２次コイル１０、１０Ｃ ３次コイル、１
１ フォトカプラ、２０，４０ 整流・平滑回路、２
１，４１ ダイオード、２２，４２ コンデンサ、２４
２次電圧制御部、２５Ａ，２５Ｂ 出力端子、５０
トランジスタ、５１，５２ 抵抗

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スイッチングレギュレータの出力を整流
   平滑して二次電池を充電する充電回路において、 上記二次電池が接続される端子間の電圧を検出する電圧
   検出手段と、 この電圧検出手段の出力に基づいて上記スイッチングレ
   ギュレータから二次電池に供給する充電電流を制御する
   充電電流制御手段と、 上記二次電池が接続される端子間に接続された上記電圧
   検出手段の電源供給ラインに直列接続されたスイッチ素
   子と、 このスイッチ素子を上記スイッチングレギュレータの入
   力電源がオンのときに導通状態とし、該入力電源がオフ
   のときに非導通状態とする制御を行うスイッチ制御手段
   とを備えたことを特徴とする二次電池の充電回路。
2. 【請求項２】 上記スイッチ素子は、上記二次電池が接
   続される端子にコレクタが接続され、エミッタが上記電
   圧検出手段の電源供給ラインに接続されたトランジスタ
   からなり、 上記スイッチ制御手段は、上記スイッチングレギュレー
   タの出力を整流して上記トランジスタのベースに供給す
   るダイオードを備え、上記ダイオードのカソードが抵抗
   を介して上記トランジスタのベースに接続されるととも
   に上記ダイオードのカソードがコンデンサを介して上記
   トランジスタのコレクタに接続されたことを特徴とする
   請求項１に記載の二次電池の充電回路。