JP2008099504A - 充電器 - Google Patents

Abstract

【課題】充電電流が大きく充電装置に搭載されている出力スイッチの発熱を考慮するため、ＦＥＴを搭載している充電器装置について、出力スイッチにトランジスタを使用している充電装置と同様に、形状的及び電源効率的に有利となる充電装置を提供する。
【解決手段】電池電圧が過放電状態である電池を充電する場合についても、制御ＩＣ等の制御回路部の電源回路を搭載する必要なく、充電装置の出力スイッチであるＦＥＴの入力電圧を一定電圧に保持する事により、その保持電圧から制御ＩＣ等の制御回路部の電源を供給し、電源効率の良い充電装置を提供する事が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビデオムービー等に用いられる充電電流の大きい充電器について、その形状及び電源効率を低減する改良に関する。

ビデオムービー用の電池を充電する充電装置は、ビデオムービー用の電池の容量が大きいため、その電池容量に合わせて充電電流を大きくし、形状を大きくしている充電装置が多い。または、充電装置の小型化を図るべく、充電電流を低下させている構成も多い。

充電装置を構成している部品の一つに、充電電流及び充電電圧の供給をオン・オフする出力スイッチがあり、充電電流が小さい充電装置の場合は、この出力スイッチをトランジスタにする構成が多い。以下にその構成について図を使用して説明する。

図３は出力スイッチをトランジスタにした場合の回路構成図である。１は充電出力供給回路部、２は充電電圧検出回路部、３は充電電流検出抵抗、４は充電電流検出回路部、５は充電制御回路部、６は充電出力伝達回路部、７は出力スイッチ（トランジスタ）、８は出力スイッチ制御トランジスタ、Ｉｂは充電電流、Ｖａは二次出力電圧、Ｖｂは充電電圧である。

この充電装置の出力スイッチ（トランジスタ）７の動作は、電池が充電器に装着されていない場合においては、出力スイッチ（トランジスタ）７はオフしているが、電池が充電装置に装着されると出力スイッチ（トランジスタ）７はオンし、充電電流Ｉｂ及び充電電圧Ｖｂを出力する。そして充電電流Ｉｂは充電電流検出抵抗３及び充電電流検出回路部４によって検出され、充電制御回路部５によって制御され、充電電圧Ｖｂについては、充電電圧検出回路部２によって検出され充電制御回路部５によって制御される。ここで説明している充電電圧Ｖｂは、充電装置と充電電池は直結されているため、電池電圧と同じ電圧となる。

この充電装置について、電池電圧が低い過放電状態の電池を充電する場合、充電電圧も同様に低くなるため、充電制御を行っている充電制御回路部５の電源として使用している出力スイッチ（トランジスタ）７のコレクタ電圧である二次出力電圧Ｖａが充電電圧Ｖｂに同期して低下しない様に出力スイッチ（トランジスタ）７のベース電圧を例えばツェナ−ダイオード１０を搭載する等、一定電圧に保持する事により、そのツェナ−ダイオード１０のツェナ−電圧とトランジスタのベースエミッタ間電圧（約０．６Ｖ）を加算した電圧でトランジスタのエミッタ電圧は保持する事が可能であった。よって、その一定以上に保持された電圧である二次出力電圧Ｖａを電源として充電制御回路部５を制御する事ができ、部品点数を比較的少なく構成し、充電装置を小型化する事に対して有利となった。

一方、充電電池の容量に合わせるべく、充電装置の充電電流を大きくした場合においては、この出力スイッチをトランジスタにした場合、ベース電流の消費電力等を含めて、トランジスタ全体の消費電力が増大し発熱するため、出力スイッチには、トランジスタを使用する事ができず、ＦＥＴを搭載する必要性があった。

ＦＥＴのスイッチングについては、特開２０００−３０８２６６号公報に記載されています。

次に、充電電流が大きいために出力スイッチをＦＥＴとした場合の回路構成を、以下図
を用いて説明する。

図４は出力スイッチをＦＥＴにした場合の回路構成図である。

充電出力供給回路部１、充電電圧検出回路部２、充電電流検出抵抗３、充電電流検出回路部４、充電制御回路部５、充電出力伝達回路部６、出力スイッチ制御トランジスタ８、出力スイッチ（ＦＥＴ）１１、電源供給回路部１９、Ｉｂは充電電流、Ｖａは二次出力電圧、Ｖｂは充電電圧である。

充電電流Ｉｂ及び充電電圧Ｖｂの充電制御方法は、先に説明した出力スイッチがトランジスタの場合と同じである。

この出力スイッチをＦＥＴにした場合の充電装置について、電池電圧が低い過放電状態の電池を充電する場合、充電電圧Ｖｂは電池電圧と等しい電圧であるため、充電電圧Ｖｂは低い電圧となる。しかしながら、出力スイッチがトランジスタの場合はベース電圧とベースエミッタ間電圧の加算がコレクタ電圧となるため、ベース電圧を一定電圧に固定する事によって、コレクタ電圧である二次出力電圧Ｖａを一定電圧以上に保持する事ができ、二次出力電圧Ｖａを充電制御回路部５の電源とする事が可能であったが、出力スイッチがＦＥＴの場合においては、ゲート電圧、ソース電圧及びドレイン電圧にはトランジスタの様な相乗される特性は無いため、二次出力電圧Ｖａは充電電圧Ｖｂと同期して電圧低下する。

このため充電制御回路部５への供給電源は二次出力電圧Ｖａを使用できないため、電源供給回路部１９といった別回路を搭載し、その電源回路から、充電制御回路部へ電源供給する必要性があった。
特開２０００−３０８２６６号公報

しかしながら、前記従来の充電制御回路部の電源供給に対して、この別電源回路部を搭載する事は、多くの部品を搭載する事になるため、充電装置としての大きさ及び電源効率がトランジスタを使用する場合と比較し効率的では無かった。

本発明はこの様な問題点を解決するもので、充電装置の充電電流を大きくし、出力スイッチにＦＥＴを搭載し、充電する電池が過放電状態で充電電圧が低い状態の場合においても、ＦＥＴのドレイン電圧である二次出力電圧Ｖａを一定以上の電圧に保持する事によって、二次出力電圧Ｖａを充電制御回路部の供給電源として、充電制御回路部を構成し、別電源回路部を搭載する必要が無く、部品点数が少ない形状的及び電源効率的に有利となるな充電装置を開発する課題を有していた。

前記従来の課題を解決するために本発明は、充電電流及び充電電圧を検出する手段とその検出結果を出力伝達回路部へ出力して充電電流及び充電電圧を制御し、充電電流および充電電圧の出力制御を行い、電池が充電装置上に搭載する場合、充電の出力スイッチをオフとし、充電電流を前記電池に供給しなく、前記電池が充電装置上にない場合、出力スイッチをオン状態で充電電流を充電電池に供給する出力スイッチを設けたことを特徴とする。

また、充電スイッチであるＦＥＴのドレイン電圧（ソース電圧）である二次出力電圧Ｖａを検出し、その検出電圧が、設定した一定以下の電圧となった時、ＦＥＴのゲート電圧
を操作制御する事により、ＦＥＴを飽和状態で制御し、ＦＥＴのソース電圧（ドレイン電圧）である充電電圧Ｖｂが下がった場合においてもドレイン電圧（ソース電圧）である二次出力電圧Ｖａが設定した電圧より下がらない構成とする。

本発明によると、充電装置の充電電流を大きくし、出力スイッチにＦＥＴを搭載した場合においても、充電制御回路部の電源のために充電出力電源回路部とは相違した別電源回路部を搭載する必要は無く、出力スイッチであるＦＥＴのドレイン電圧を充電制御回路部の電源として構成する事ができ、部品点数が少ない形状的及び電源効率的に有利となるな充電装置を開発する事が可能となる。

以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における回路ブロック図であり、図２はその主要部を回路図化したものである。図１及び図２において、上述の図３及び図４と同一若しくは同等のものには同一の符号を付して、重複する説明を省略する。１２は保持電圧コントロール回路部、１３はＦＥＴゲート抵抗１、１４はＦＥＴゲート抵抗２、１５はゲート電圧調整トランジスタ、１６は保持電圧調整オペアンプ、１７は保持電圧調整抵抗１、１８は保持電圧調整抵抗２、２０は基準電圧、２１はＦＥＴゲート抵抗である。

図１の本発明による充電装置は、電池電圧が低い過放電状態の電池を充電する場合、充電電圧も同様に低くなるため、充電制御を行っている充電制御回路部５の電源として使用している出力スイッチ（ＦＥＴ）１１の入力電圧である二次出力電圧Ｖａが電池電圧である充電電圧Ｖｂに同期して低下しない様に保持電圧コントロール回路１２によって制御される。

図２においてその保持電圧コントロール回路１２の詳細制御ついて以下説明する。
二次出力電圧Ｖａを保持電圧調整抵抗（１）１７及び保持電圧調整抵抗（２）１８によって分圧された電圧は、保持電圧調整オペアンプ１６の−端子に入力され、その入力された電圧が基準電圧２０より高い場合、保持電圧調整オペアンプ１６の出力はオフとなり、ＦＥＴゲート電圧調整トランジスタ１５はオフの状態となり、出力スイッチ（ＦＥＴ）１１は不飽和状態でオンするため、二次出力電圧Ｖａは充電電圧Ｖｂとほぼ同じ電圧となる。一方、保持電圧調整抵抗（１）１７及び保持電圧調整抵抗（２）１８によって分圧された電圧が、保持電圧調整オペアンプ１６の−端子に入力され、その入力された電圧が基準電圧より低い場合、保持電圧調整オペアンプ１６の出力はＦＥＴゲート電圧調整トランジスタ１５を、基準電圧２０と保持電圧調整抵抗（１）１７及び保持電圧調整抵抗（２）１８によって分圧された電圧が同等の電圧になるようにオンする。その結果、出力スイッチ（ＦＥＴ）１１のゲート電圧は、二次出力電圧Ｖａが一定電圧になるように、飽和状態でオンするため、二次出力電圧Ｖａは充電電圧Ｖｂが低い状態となっても設定した一定以上の電圧を保持する事が可能となる。

本発明のように、電池の容量が大きいが電池の充電時間を短時間にするため、充電電流を大きくしたい場合において、且つ充電装置の小型化を図る構成とする場合において優れた手段を提供する。

本発明の別電源回路が不必要な出力スイッチがＦＥＴの回路ブロック図 本発明の保持電圧コントロール回路ブロック図 従来の出力スイッチがトランジスタの回路ブロック図 従来の別電源回路が必要な出力スイッチがＦＥＴの回路図

符号の説明

１ 充電出力供給回路部
２ 充電電圧検出回路部
３ 充電電流検出抵抗
４ 充電電流検出回路部
５ 充電制御回路部
６ 充電出力伝達回路部
７ 出力スイッチ（トランジスタ）
８ 出力スイッチ制御トランジスタ
９ トランジスタベース抵抗
１０ ツェナ−ダイオード
１１ 出力スイッチ（ＦＥＴ）
１２ 保持電圧コントロール回路部
１３ ＦＥＴゲート抵抗１
１４ ＦＥＴゲート抵抗２
１５ ＦＥＴゲート電圧調整トランジスタ
１６ 保持電圧調整オペアンプ
１７ 保持電圧調整抵抗１
１８ 保持電圧調整抵抗２
１９ 電源供給回路部
２０ 基準電圧
Ｖａ 二次側出力電圧
Ｖｂ 充電電圧
Ｉｂ 充電電流

Claims (2)

1. 充電電流及び充電電圧を検出する手段とその検出結果を出力伝達回路部へ出力して充電電流及び充電電圧を制御し、充電電流および充電電圧の出力制御を行い、電池が充電装置上に搭載する場合、充電の出力スイッチをオフとし、充電電流を前記電池に供給させなくし、前記電池が充電装置上に存在しない場合、出力スイッチをオン状態で充電電流を充電電池に供給する出力スイッチを設けたことを特徴とする充電器。
2. 電池が上記充電装置上にない場合、出力スイッチをオン状態で充電電流を充電電池に供給する出力スイッチを設けたことを特徴とする請求項１記載の充電器。

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