JP2003079137A - Constant current circuit - Google Patents

Constant current circuit

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JP2003079137A
JP2003079137A JP2001263703A JP2001263703A JP2003079137A JP 2003079137 A JP2003079137 A JP 2003079137A JP 2001263703 A JP2001263703 A JP 2001263703A JP 2001263703 A JP2001263703 A JP 2001263703A JP 2003079137 A JP2003079137 A JP 2003079137A
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Japan
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constant current
switching
voltage
output
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JP2001263703A
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Japanese (ja)
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Tatsuya Hamano
達也 浜野
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Victor Company of Japan Ltd
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Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a constant current circuit that can be miniaturized and which has less heat generation. SOLUTION: This constant current circuit 10 is provided with a switching transistor Tr (FET) that, using as an input a DC voltage VIN obtained from a commercial power 'e' through an AC adapter 1, performs the switching of the DC voltage VIN; a filter circuit 3 that smoothes the output of the switching transistor Tr; a low-resistance element R1 for detecting a current inserted in series to a current path that supplies the output current 'i' coming out of the filter circuit 3 to a battery Bat; an amplifying circuit 5 that amplifies the voltage drop Vd of the low-resistance element R1; and a voltage-control circuit 7 that compares an output voltage Vo of the amplifying circuit 5 with a reference voltage Vref and controls the switching duty of a switching pulse wave P that is inputted to the gate G of the switching transistor Tr by the difference. The current control of the switching system enables the constant current circuit 10 to be miniaturized with proper efficiency and less heat generation, and makes it particularly well fit to the charging of a battery of a portable electronic device.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、定電流回路に関
し、例えばミニディスクプレーヤ、コンパクトディスク
プレーヤ等のポータブル電子機器若しくはバッテリー充
電器に内蔵されているバッテリー充電用の定電流回路に
好適な定電流回路に関する。 【0002】 【従来の技術】携帯ミニディスクプレーヤ等のポータブ
ル電子機器におけるバッテリー(ニッケル水素充電池や
ニッケルカドニウム充電池等)を充電するには、所定の
値の直流電流(ニッケル水素充電池では500mA程
度、ニッケルカドニウム充電池では300mA程度)を
バッテリーに安定に供給する定電流回路が必要である。 【0003】従来のバッテリー充電用の定電流回路は種
々あるが、原理的には、図4に示されるように、交流1
00Vの商用電源eを交流(AC)アダプタ1(一般に
電源トランスと整流・平滑回路からなる。)に通して得
られた直流電源(3V〜10V程度)を入力VINとし
て、出力にシリーズに挿入された電流検出抵抗Rsの電
圧降下が基準電圧VRと同じになるように負帰還をかけ
るという出力トランジスタTr1のフィードバック制御
によって、i=Vref/Rsの一定の出力電流が負荷で
ある充電するバッテリーBat.に流れる構成となって
いる。 【0004】図5の定電流回路30は上記図4の定電流
回路の原理を応用した簡単な定電流回路であり、基準電
圧としてトランジスタTr2のエミッタ−ベース間電圧
VEBを利用している。従来は上記定電流回路30のタイ
プがバッテリー充電用として多く使用されている。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】上記従来のバッテリー
充電用の定電流回路30では、トランジスタTr1のコ
レクタ側とエミッタ側の電位差によって大きなロスが発
生して発熱するが、この発熱の問題は小型のポータブル
電子機器や小さな充電器の中に回路を組み込む上で大き
な障害となっていた。即ち、上記従来のバッテリー充電
用の定電流回路20等では、比較的大型のトランジスタ
やヒートシンクを使用していて小型化が困難という難点
があった。 【0006】また、上記定電流回路30では、基準電圧
としてトランジスタTr2のエミッタ−ベース間電圧V
EBを利用しているため、VEBが温度で変化すると、同じ
割合で出力電流も変化する欠点がある。この欠点を除く
には、基準電圧を別に設け、しかも帰還増幅器として差
動アンプ入力にすることが必要になり、結果的に回路構
成が複雑になってコスト高、スペースの問題が新たに生
じてしまう。 【0007】本発明は上記従来のバッテリー充電用の定
電流回路の問題点に鑑みてなされたものであり、効率向
上による発熱問題の解消及び省スペース化を目的とす
る。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、直流電源VINをスイッチングするスイッ
チングトランジスタTrと、該スイッチングトランジス
タTrの出力を平滑にするフィルタ回路3と、前記フィ
ルタ回路3を経た出力電流iを供給する電流路にシリー
ズに挿入された低抵抗素子R1と、前記低抵抗素子R1
の電圧降下Vdを増幅する増幅回路5と、前記増幅回路
5の出力電圧Voと基準電圧Vrefとを比較してその差
によって前記スイッチングトランジスタTrのゲートG
に入力するスイッチングパルス波Pのスイッチングデュ
ーティを制御する電圧制御回路7と、を備えることを特
徴とする定電流回路10、20を提供する。 【0009】 【発明の実施の形態】本発明に係る定電流回路の実施の
形態の例についてバッテリー充電用の定電流回路の回路
図を基に詳述する。 【0010】図1は本発明に係る定電流回路の回路図で
あり、図2は他の定電流回路の回路図である。図3は本
発明の定電流回路の電圧制御回路として好適なDC−D
Cコンバータ制御用IC(電圧制御用IC)のブロック
図である。 【0011】先ず、本発明の定電流回路の特徴を直截に
云えば、出力電流(バッテリーの充電電流)を一定に保
つ電流制御をトランジスタのスイッチング制御で行って
いる点にある。 【0012】即ち、図1に示される定電流回路10は、
図示しないバッテリー充電器またはポータブル電子機器
の本体に内蔵されて商用電源eを交流アダプタ1に通し
て得られた直流電源VINを入力とし、前記直流電源VIN
をスイッチングするスイッチングトランジスタTrと、
該スイッチングトランジスタTrの出力を平滑にするダ
イオードD、インダクタL、コンデンサCからなるフィ
ルタ回路3と、前記フィルタ回路3を経た出力電流iを
バッテリーBat.に供給する電流路にシリーズに挿入
された電流検出用の低抵抗素子R1と、前記低抵抗素子
R1の電圧降下Vdを増幅する増幅回路5と、前記増幅
回路5の出力電圧Voと基準電圧Vrefとを比較してそ
の差によって前記スイッチングトランジスタTrのゲー
トGに入力するスイッチングパルス波Pのスイッチング
デューティを制御する電圧制御回路7と、を備える構成
である。 【0013】上記スイッチングトランジスタTrには、
従来の定電流回路30で使用されるような大きなトラン
ジスタは不要であり、小型の電界効果トランジスタ(F
ET)が使用出来る。またスイッチング方式の電流制御
であるため、75%以上の効率が確保されて発熱が低減
されるので、ヒートシンクも不要で小型化が可能になる
ことが発明者の試作で判った。 【0014】上記低抵抗素子R1は可及的に小さな抵抗
値(1Ω以下)のものを使用するのが効率向上、発熱防
止の点で望ましく、例えば0.1Ωの抵抗素子を用い
る。出力電流(充電電流)i=500mAとする場合、
低抵抗素子R1=0.1Ωで電圧降下Vd=0.05V
となる。 【0015】上記増幅回路5はオペアンプ4で構成され
ており、抵抗R3(=1KΩ)と抵抗R4(=20K
Ω)で決まる利得でオペアンプ出力電圧Voは所望の出
力電流i=500mAのときに電圧制御回路7内の基準
電圧Vrefと等しい電圧(1V)となる。 【0016】上記電圧制御回路7には、フィードバック
入力端子FBに入力されるオペアンプの出力電圧Voと
内部の基準電圧Vrefとの比較によって前記スイッチン
グトランジスタTrのゲートGに接続したスイッチング
出力端子EXTのパルス波Pのデューティを制御(PW
MまたはPFM)するように構成された電圧制御用IC
を流用することが出来る。 【0017】上記電圧制御用ICには、例えば図3に示
されるブロック回路に示されるような発振周波数300
kHzのトレックス社製DC−DCコンバータコントロ
ーラIC(型番XC6365)が採用される。なお、端
子CEは0.35V〜0.45Vをスレッショルド電圧
とするハイアクティブのイネーブル端子であり、本発明
の定電流回路10では、何らかの原因で発振が停止した
場合に入出力が短絡するのを防止するために、直流電源
VINに挿入した抵抗R6(=560KΩ)と抵抗R7
(=100KΩ)で分圧した電圧をCE端子に与えるこ
とで、短絡によってVINが下がるとスイッチングトラン
ジスタTrを開放して正常な状態に戻すように構成され
ている。 【0018】次に、図2に示される定電流回路20は、
実質的に前記定電流回路10と同様であるが、動作不安
定要素を除去するために電流検出用の低抵抗素子R1が
充電するバッテリーBat.とグランド間にシリーズに
挿入されている。また、増幅回路5′もコスト低減のた
めに簡略化されているが回路動作は同様である。但し、
素子定数は適宜調整されることは言うまでもない。 【0019】なお、上記各実施の形態は、バッテリー充
電用の定電流回路であったが、本発明は他の用途の定電
流回路としても使用出来ることは勿論である。 【0020】 【発明の効果】本発明に係る定電流回路は上記のように
構成されているため、以下に記載するような優れた効果
を有する。 (1)スイッチング方式の電流制御であるため、75%
以上の効率が確保され、発熱が少ない。 (2)FET等の小型トランジスタが使用出来、ヒート
シンクが不要なので小型化が可能である。 (3)ポータブル電子機器の充電用の定電流回路として
特に好適である。 【0021】
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a constant current circuit, for example, a portable electronic device such as a mini disk player and a compact disk player, or a battery charger built in a battery charger. The present invention relates to a constant current circuit suitable for use in a constant current circuit. 2. Description of the Related Art To charge a battery (a nickel-metal hydride rechargeable battery or a nickel cadmium rechargeable battery) in a portable electronic device such as a portable mini disk player, a DC current of a predetermined value (500 mA for a nickel-metal hydride battery) is used. , About 300 mA for a nickel-cadmium rechargeable battery). Although there are various conventional constant current circuits for charging a battery, in principle, as shown in FIG.
A DC power supply (approximately 3 V to 10 V) obtained by passing a 00 V commercial power supply e through an AC (AC) adapter 1 (generally comprising a power transformer and a rectifying / smoothing circuit) is inserted into a series at an output as an input VIN. By performing feedback control of the output transistor Tr1 to apply negative feedback so that the voltage drop of the current detection resistor Rs becomes equal to the reference voltage VR, a constant output current of i = Vref / Rs is a load of the battery Bat. It is configured to flow. [0005] The constant current circuit 30 shown in FIG. 5 is a simple constant current circuit which applies the principle of the constant current circuit shown in FIG. 4 and uses the emitter-base voltage VEB of the transistor Tr 2 as a reference voltage. Conventionally, the type of the constant current circuit 30 has been widely used for charging a battery. [0005] In the above-described conventional constant current circuit 30 for charging a battery, a large loss is generated due to a potential difference between the collector side and the emitter side of the transistor Tr1 and heat is generated. Has been a major obstacle to incorporating circuits into small portable electronic devices and small chargers. That is, the above-described conventional constant current circuit 20 for charging a battery uses a relatively large-sized transistor or heat sink, and thus has a difficulty in downsizing. In the constant current circuit 30, the emitter-base voltage V of the transistor Tr2 is used as a reference voltage.
Since EB is used, there is a disadvantage that when V EB changes with temperature, the output current also changes at the same rate. In order to eliminate this disadvantage, it is necessary to provide a reference voltage separately and to use a differential amplifier input as a feedback amplifier. As a result, the circuit configuration becomes complicated, resulting in new cost and space problems. I will. The present invention has been made in view of the problems of the above-mentioned conventional constant current circuit for charging a battery, and has as its object to solve the heat generation problem and to save space by improving efficiency. In order to solve the above problems, the present invention provides a switching transistor Tr for switching a DC power supply VIN, a filter circuit 3 for smoothing the output of the switching transistor Tr, A low resistance element R1 inserted in series in a current path for supplying an output current i passing through the filter circuit 3;
Amplifying circuit 5 that amplifies the voltage drop Vd of the switching transistor Tr.
And a voltage control circuit 7 for controlling the switching duty of the switching pulse wave P inputted to the constant current circuits 10 and 20. An embodiment of a constant current circuit according to the present invention will be described in detail with reference to a circuit diagram of a constant current circuit for charging a battery. FIG. 1 is a circuit diagram of a constant current circuit according to the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram of another constant current circuit. FIG. 3 shows a DC-D suitable as a voltage control circuit of the constant current circuit of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a C converter control IC (voltage control IC). First, the characteristic of the constant current circuit of the present invention is that the current control for keeping the output current (battery charging current) constant is performed by the switching control of the transistor. That is, the constant current circuit 10 shown in FIG.
A DC power supply VIN built in a battery charger (not shown) or a main body of a portable electronic device and obtained by passing a commercial power supply e through an AC adapter 1 is input, and the DC power supply VIN is input.
A switching transistor Tr for switching
A filter circuit 3 including a diode D, an inductor L, and a capacitor C for smoothing the output of the switching transistor Tr, and an output current i passing through the filter circuit 3 is supplied to a battery Bat. , A low-resistance element R1 for current detection inserted in series in a current path to be supplied to the amplifier, an amplifier circuit 5 for amplifying a voltage drop Vd of the low-resistance element R1, an output voltage Vo of the amplifier circuit 5, and a reference voltage Vref. And a voltage control circuit 7 for controlling the switching duty of the switching pulse wave P input to the gate G of the switching transistor Tr based on the difference between the two. The switching transistor Tr includes:
A large transistor as used in the conventional constant current circuit 30 is unnecessary, and a small field-effect transistor (F
ET) can be used. In addition, it has been found by the inventor's prototype that the switching-type current control secures an efficiency of 75% or more and reduces heat generation, thereby eliminating the need for a heat sink and enabling downsizing. It is desirable to use the low resistance element R1 having a resistance value as small as possible (1 Ω or less) from the viewpoint of improving efficiency and preventing heat generation. For example, a 0.1 Ω resistance element is used. When the output current (charging current) i = 500 mA,
Low resistance element R1 = 0.1Ω and voltage drop Vd = 0.05V
It becomes. The amplifying circuit 5 includes an operational amplifier 4, and includes a resistor R3 (= 1KΩ) and a resistor R4 (= 20KΩ).
Ω), the operational amplifier output voltage Vo becomes a voltage (1 V) equal to the reference voltage Vref in the voltage control circuit 7 when the desired output current i = 500 mA. The voltage control circuit 7 compares the output voltage Vo of the operational amplifier input to the feedback input terminal FB with an internal reference voltage Vref, and outputs a pulse at the switching output terminal EXT connected to the gate G of the switching transistor Tr. Control the duty of wave P (PW
M or PFM)
Can be diverted. The voltage control IC has an oscillation frequency of 300 as shown in the block circuit shown in FIG.
A DC-DC converter controller IC (Model No. XC6365) manufactured by Torex at a frequency of kHz is employed. The terminal CE is a high-active enable terminal having a threshold voltage of 0.35 V to 0.45 V. In the constant current circuit 10 of the present invention, when the oscillation stops for some reason, the input and output are short-circuited. To prevent this, a resistor R6 (= 560 KΩ) and a resistor R7 inserted in the DC power supply VIN
By applying a voltage divided by (= 100 KΩ) to the CE terminal, the switching transistor Tr is opened to return to a normal state when VIN decreases due to a short circuit. Next, the constant current circuit 20 shown in FIG.
The battery Bat. Is substantially the same as the constant current circuit 10 except that the low-resistance element R1 for current detection charges the battery Bat. Is inserted between the series and the ground. Although the amplifier circuit 5 'is simplified for cost reduction, the circuit operation is the same. However,
It goes without saying that the element constant is appropriately adjusted. In each of the above embodiments, the constant current circuit for charging the battery is used. However, the present invention can of course be used as a constant current circuit for other uses. Since the constant current circuit according to the present invention is configured as described above, it has excellent effects as described below. (1) 75% due to switching-type current control
The above efficiency is secured, and heat generation is small. (2) Since a small transistor such as an FET can be used and a heat sink is not required, miniaturization is possible. (3) It is particularly suitable as a constant current circuit for charging portable electronic devices. [0021]

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に係る定電流回路の回路図である。 【図2】他の定電流回路の回路図である。 【図3】本発明の定電流回路の電圧制御回路として好適
なDC−DCコンバータ制御用IC(電圧制御用IC)
のブロック図である。 【図4】従来の定電流回路の原理的構成回路図である。 【図5】従来のバッテリー充電用として用いられている
簡単な定電流回路例である。 【符号の説明】 1 交流アダプタ 3 フィルタ回路 4 オペアンプ 5、5′増幅回路 7 電圧制御回路 10、20 定電流回路 30 定電流回路 D ダイオード e 商用電源 Tr スイッチングトランジスタ(FET) Tr1 トランジスタ R2〜R7 抵抗 R1 低抵抗素子 VIN 直流電源 i 出力電流 Bat.バッテリー Vd 電圧降下 Vo 出力電圧 Vref 基準電圧
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a circuit diagram of a constant current circuit according to the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram of another constant current circuit. FIG. 3 is a DC-DC converter control IC (voltage control IC) suitable as a voltage control circuit of the constant current circuit of the present invention.
FIG. FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional constant current circuit in principle. FIG. 5 is an example of a simple constant current circuit used for conventional battery charging. [Description of Signs] 1 AC adapter 3 Filter circuit 4 Operational amplifier 5, 5 'amplifier circuit 7 Voltage control circuit 10, 20 Constant current circuit 30 Constant current circuit D Diode e Commercial power supply Tr Switching transistor (FET) Tr1 Transistors R2 to R7 Resistance R1 Low resistance element VIN DC power supply i Output current Bat. Battery Vd Voltage drop Vo Output voltage Vref Reference voltage

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5G065 AA08 DA06 EA06 GA07 HA08 JA01 LA02 MA03 MA10 NA02 NA04 5H730 AA15 AS17 BB13 CC01 DD04 EE59 FD11 FD31 FG05 XX15 XX22 XX33 XX43    ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    F term (reference) 5G065 AA08 DA06 EA06 GA07 HA08                       JA01 LA02 MA03 MA10 NA02                       NA04                 5H730 AA15 AS17 BB13 CC01 DD04                       EE59 FD11 FD31 FG05 XX15                       XX22 XX33 XX43

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 直流電源をスイッチングするスイッチン
グトランジスタと、該スイッチングトランジスタの出力
を平滑にするフィルタ回路と、前記フィルタ回路を経た
出力電流を供給する電流路にシリーズに挿入された低抵
抗素子と、前記低抵抗素子の電圧降下を増幅する増幅回
路と、前記増幅回路の出力電圧と基準電圧とを比較して
その差によって前記スイッチングトランジスタのゲート
に入力するスイッチングパルス波のスイッチングデュー
ティを制御する電圧制御回路と、を備えることを特徴と
する定電流回路。
Claims: 1. A switching transistor for switching a DC power supply, a filter circuit for smoothing the output of the switching transistor, and a current path for supplying an output current through the filter circuit. A low-resistance element, an amplifying circuit for amplifying a voltage drop of the low-resistance element, and comparing an output voltage of the amplifying circuit with a reference voltage, and switching a switching pulse wave input to the gate of the switching transistor by a difference between the two. A constant current circuit, comprising: a voltage control circuit that controls a duty.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008136285A (en) * 2006-11-28 2008-06-12 Uniden Corp Constant-voltage constant-current power supply
CN100444498C (en) * 2005-02-09 2008-12-17 恩益禧电子股份有限公司 Charging control circuit and charging device
JP2011010512A (en) * 2009-06-29 2011-01-13 Denso Corp Step up/down converter

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