JP2533381B2 - Battery charger - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、保護回路を備えたバッテリ充電器に関す
る。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a battery charger including a protection circuit.
従来のバッテリ充電器では、一般にバッテリに所定の
充電電流が供給され、設定された充電電圧にバッテリ電
圧が達したら充電を停止させるようになっている。しか
し、これらの従来の充電カットオフ特性の多くは、比較
的ゆるやかな特性である急速な充電カットオフができな
かった。また、急速充電カットオフを可能としたものは
コンパレータ等の複雑な回路を必要とするなどコスト面
などで改善の余地があった。In the conventional battery charger, a predetermined charging current is generally supplied to the battery, and the charging is stopped when the battery voltage reaches the set charging voltage. However, many of these conventional charge cutoff characteristics cannot perform rapid charge cutoff, which is a relatively gradual characteristic. Further, there is room for improvement in terms of cost, for example, a device capable of quick charge cutoff requires a complicated circuit such as a comparator.
そこで、本発明では急速充電カットオフ特性を簡略化
させた手段で実現することができ過充電を防止すること
ができるバッテリ充電器を提供することを目的とする。Therefore, it is an object of the present invention to provide a battery charger that can realize a quick charge cutoff characteristic with a simplified means and prevent overcharging.
本発明によれば、交流電源を入力して整流、平滑する
直流化回路と、直流化回路の出電流を安定化して所定の
充電電流をバッテリに供給する供給回路と、供給回路の
バッテリ供給電圧が所定電圧を越えたときに上記充電電
流をカットオフする保護回路と、を備えたバッテリ充電
器において、供給回路は供給トランジスタを有し、供給
トランジスタのエミッタは直流化回路の端子部に接続さ
れ、供給トランジスタのコレクタはバッテリの片方の端
子部に接続されており、保護回路は、第１及び第２の保
護トランジスタを有し、第１の保護トランジスのコレク
タと第２の保護トランジスタのベースとが接続され、第
１及び第２のトランジスタのコレクタがバッテリの他方
の端子部に接続され、またバッテリの片方の端子部が第
１の保護トランジスタのベースに接続されるとともに、
第１の保護トランジスタのコレクタ及び第２の保護トラ
ンジスタのベースに接続され、更に、第２の保護トラン
ジスタのコレクタが該供給トランジスタのベースに接続
されており、また、保護回路は遮断抵抗を有し、遮断抵
抗の片方の端子部が直流化回路の端子部に接続され、そ
の他方の端子部は第１の保護トランジスタのベースに接
続されており、バッテリへの充電時、第１の保護トラン
ジスタが除勢状態となり、バッテリの片方の端子部の電
圧が第２の保護トランジスタのベースに印加されて第２
の保護トランジスタが付勢状態となり、これによって供
給トランジスタが付勢され、かくして直流化回路からの
電流が供給トランジスタを通してバッテリに供給され、
一方、直流化回路の端子部の電圧が上昇すると、この電
圧が遮断抵抗を介して第１の保護トランジスタのベース
に印加されて第１の保護トランジスタが付勢され、これ
により第２の保護トランジスタが除勢され、更に供給ト
ランジスタが除勢され、かくして直流化回路からバッテ
リへの電流の供給が停止する。According to the present invention, a DC converting circuit for inputting an AC power source to rectify and smooth, a supply circuit for stabilizing an output current of the DC converting circuit and supplying a predetermined charging current to a battery, and a battery supply voltage of the supplying circuit. And a protection circuit for cutting off the charging current when the voltage exceeds a predetermined voltage, the supply circuit has a supply transistor, and the emitter of the supply transistor is connected to the terminal of the direct current circuit. The collector of the supply transistor is connected to one terminal of the battery, and the protection circuit has first and second protection transistors, and a collector of the first protection transistor and a base of the second protection transistor. , The collectors of the first and second transistors are connected to the other terminal of the battery, and one terminal of the battery is connected to the first protection transistor. Is connected to the base of,
The collector of the first protection transistor is connected to the base of the second protection transistor, the collector of the second protection transistor is connected to the base of the supply transistor, and the protection circuit has a cutoff resistance. , One terminal of the cutoff resistor is connected to the terminal of the DC circuit, and the other terminal is connected to the base of the first protection transistor, and when charging the battery, the first protection transistor is When the battery is deenergized and the voltage at one terminal of the battery is applied to the base of the second protection transistor,
The protection transistor of is energized, thereby energizing the supply transistor, and thus the current from the DC circuit is supplied to the battery through the supply transistor.
On the other hand, when the voltage at the terminal of the direct current circuit rises, this voltage is applied to the base of the first protection transistor through the cutoff resistor to activate the first protection transistor, which causes the second protection transistor. Is de-energized, and the supply transistor is de-energized, thus stopping the supply of current from the direct current circuit to the battery.
バッテリへの充電が終了に近づくに従って直流化回路
の出力電圧が上昇し、その出力電圧によって供給回路の
充電電流が遮断する遮断速度を速め、充電電流が急速に
遮断される。As the charging of the battery approaches the end, the output voltage of the DC conversion circuit rises, and the output voltage accelerates the cutoff speed at which the charging current of the supply circuit is cut off, and the charging current is rapidly cut off.
以下、実施例について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
第１図は本実施例に係るバッテリ充電器の回路図であ
り、第２図はその動作を説明する動作説明図である。FIG. 1 is a circuit diagram of the battery charger according to the present embodiment, and FIG. 2 is an operation explanatory view for explaining its operation.
本実施例に係るバッテリ充電器は、バッテリ５への充
電電流の供給を急速に遮断させる遮断手段４を備えたも
のであり、遮断手段４として一つの抵抗器を用いてい
る。そして、この回路は、交流電源を入力して整流、平
滑する直流化回路１を含み、直流化回路１の出力電流を
安定化してバッテリ５に供給する供給回路２と、供給回
路２のバッテリ供給電圧が所定電圧を越えたときに充電
電流をカットオフする保護回路３と、を有している。The battery charger according to the present embodiment is provided with the breaking means 4 for rapidly cutting off the supply of the charging current to the battery 5, and one resistor is used as the breaking means 4. Then, this circuit includes a direct current conversion circuit 1 for inputting an alternating current power source to rectify and smooth, and supplies a supply circuit 2 that stabilizes the output current of the direct current conversion circuit 1 and supplies it to the battery 5, and a battery supply of the supply circuit 2. And a protection circuit 3 that cuts off the charging current when the voltage exceeds a predetermined voltage.
しかして、直流化回路１は、交流電源を入力して変圧
するトランス11と、トランス11の出力を全波整流する１
対のダイオード12a,12bと、ダイオード12a,12bのリップ
ルを多く含む直流出力を平滑にする平滑コンデンサ13
と、を有している。Thus, the DC conversion circuit 1 has a transformer 11 for inputting an AC power source to transform it and a full-wave rectifier for the output of the transformer 11.
A pair of diodes 12a, 12b and a smoothing capacitor 13 for smoothing the DC output containing many ripples of the diodes 12a, 12b.
And have.
また、供給回路２は、第１トランジスタ21（供給トラ
ンジスタを構成する）と、第１トランジスタ21のベース
にエミッタが接続される第２トランジスタ22と、第１ト
ランジスタ21のエミッタとベーズ間に接続される第１抵
抗23と、第１トランジスタ21のコレクタに接続されると
ともに一方が第２トランジスタ22のベースと接続され他
方が基準電位に接続される起動用の第２抵抗24と、逆流
防止用のダイオード25と、を有して構成され、１対の出
力端26a,26bに出力される。The supply circuit 2 is connected between the first transistor 21 (which constitutes a supply transistor), the second transistor 22 whose emitter is connected to the base of the first transistor 21, and the emitter of the first transistor 21 and the base. And a first resistor 23 for starting, a second resistor 24 for starting which is connected to the collector of the first transistor 21, one of which is connected to the base of the second transistor 22 and the other of which is connected to a reference potential, and a backflow preventing resistor. And a diode 25, and is output to a pair of output terminals 26a and 26b.
保護回路３は、充電電圧を検知する第３トランジスタ
31と、第３トランジスタ31（第１の保護トランジスタを
構成する）によって作動し供給回路２の第２トランジス
タ22を制御して充電流の遮断、導通を行う第４トランジ
スタ32（第２の保護トランジスタを構成する）と、第４
トランジスタ32のコレクタと供給回路２との間に接続さ
れ充電電流の導通を表示する発光ダイオード（LED）33
とを有している。さらに第３トランジスタ31のベースと
ダイオード25のカソードとの間に接続される可変抵抗34
と、同じく第３トランジスタ31のベースと基準電位E0と
の間に接続される第３抵抗35と、第４トランジスタ32の
ベースとダイオード25のカソードとの間に接続される第
４抵抗36と、第４トランジスタ32のコレクタとLED33と
の間に接続される第５抵抗37とを有している。そして、
第３トランジスタ31のエミッタと第４トランジスタ32の
エミッタはそれぞれ共通の第６抵抗38を介して基準電位
E0に接続されている。The protection circuit 3 is a third transistor that detects the charging voltage.
31 and a third transistor 31 (which constitutes a first protection transistor) to control the second transistor 22 of the supply circuit 2 to interrupt and conduct the charging flow, and a fourth transistor 32 (second protection transistor). 4) and the fourth
A light emitting diode (LED) 33 connected between the collector of the transistor 32 and the supply circuit 2 to indicate the conduction of the charging current
And have. Further, a variable resistor 34 connected between the base of the third transistor 31 and the cathode of the diode 25.
A third resistor 35 connected between the base of the third transistor 31 and the reference potential E 0, and a fourth resistor 36 connected between the base of the fourth transistor 32 and the cathode of the diode 25. , And a fifth resistor 37 connected between the collector of the fourth transistor 32 and the LED 33. And
The emitter of the third transistor 31 and the emitter of the fourth transistor 32 are connected to the reference potential via the common sixth resistor 38.
Connected to E 0 .
また、遮断手段４としての急速遮断用抵抗39は、一端
が直流化回路１の出力端に接続され、他端が第３トラン
ジスタ31のベースに接続されている。Further, the quick-breaking resistor 39 as the breaking means 4 has one end connected to the output end of the DC circuit 1 and the other end connected to the base of the third transistor 31.
以上のように構成される本実施例のバッテリ充電器
は、次のように動作する。The battery charger of this embodiment configured as described above operates as follows.
まず、第２図に示すように時刻t1に供給回路２の出力
端26a,26bに、充電されるバッテリ５が接続されると、
出力端26a,26bの電圧Eovtは、第２図のＩの様に被充電
バッテリ５の電圧となる。出力端26a,26bの電圧Eovt
は、可変抵抗34で設定された充電設定電圧よりよ低くな
っており、第３トランジスタ31は第２図のIIに示す様に
OFFとなる。なお、このとき直流化回路１の出力に接続
された急速遮断用抵抗39を介して第３トランジスタ31の
ベースに印加される電圧は、通常の充電中の場合には第
３トランジスタ31の作動にほとんど影響のない程度に設
定されている。First, as shown in FIG. 2, when the battery 5 to be charged is connected to the output terminals 26a and 26b of the supply circuit 2 at time t 1 ,
The voltage Eovt at the output terminals 26a, 26b becomes the voltage of the battery 5 to be charged as indicated by I in FIG. Output terminals 26a and 26b voltage Eovt
Is lower than the charge setting voltage set by the variable resistor 34, and the third transistor 31 is set as shown in II of FIG.
It turns off. At this time, the voltage applied to the base of the third transistor 31 via the quick cutoff resistor 39 connected to the output of the DC conversion circuit 1 does not affect the operation of the third transistor 31 during normal charging. It is set to have almost no effect.
第３トランジスタ31がOFFとなると、第４トランジス
タ32は、第２図のIIIに示す様に、そのベースに接続さ
れた第４抵抗36のバイヤス電圧によってONとなり、結
局、供給回路２の第２トランジスタ22が第２図のIVに示
す様にONとなり、充電電流は第２図のVIに示す様にバッ
テリ５に供給される。充電電流は第１トランジスタ21の
エミッタ、ベース間電圧と、第１抵抗23とで設定され
る。また、このときLED33が点灯し、充電中の表示を行
う。When the third transistor 31 is turned off, the fourth transistor 32 is turned on by the bias voltage of the fourth resistor 36 connected to its base, as shown by III in FIG. The transistor 22 is turned on as shown by IV in FIG. 2, and the charging current is supplied to the battery 5 as shown by VI in FIG. The charging current is set by the emitter-base voltage of the first transistor 21 and the first resistor 23. Further, at this time, the LED 33 lights up, and the display during charging is displayed.
しかして、バッテリ５に充電電流が流れ続け、充電が
進行して、バッテリ５の電圧が供続される充電電圧に近
づく（時刻t2に近づく）と、バッテリ５への供給される
充電電流が第２図のVIに示す様に、減少し始める。そう
なると、直流化回路１のトランス11の出力電圧は第２図
のＶに示す様に、出力電流が少なくて済むため、定格の
充電電流が供給されるときに比べ上昇し、直流化回路１
の出力は上昇する。そして直流化回路１の出力に接続さ
れた急速遮断抵抗39は、第３トランジスタ31のベースに
通常の充電中に加わる電圧よりも高い電圧を印加するこ
とになる。そのため、第３トランジスタ31は、第２図の
IIに示す様に、急速にONとなり、第４トランジスタ32は
第２図のIIIに示す様に、急激にOFFとなる。結局、供給
回路２の第２トランジスタ22が第２図のIVに示す様に、
OFFとなり充電電流は急速遮断される。Then, when the charging current continues to flow in the battery 5 and the charging progresses and the voltage of the battery 5 approaches the supplied charging voltage (approaching time t 2 ), the charging current supplied to the battery 5 changes. As shown in VI of Figure 2, it begins to decrease. Then, the output voltage of the transformer 11 of the DC conversion circuit 1 increases as compared with when the rated charging current is supplied, as shown by V in FIG.
Output increases. Then, the quick cutoff resistor 39 connected to the output of the DC conversion circuit 1 applies a voltage higher than the voltage applied during normal charging to the base of the third transistor 31. Therefore, the third transistor 31 is shown in FIG.
As shown by II, it turns on rapidly, and the fourth transistor 32 turns off rapidly, as shown by III in FIG. After all, as shown in IV of FIG. 2, the second transistor 22 of the supply circuit 2 is
It turns off and the charging current is cut off rapidly.
なお、本実施例のバッテリ充電器では、充電が終了し
て充電電流が急速遮断された後も、起動用の第２抵抗24
によって供給回路２には、第２図のVIに示す様に、わず
かな電流が流れバッテリ５に供給される。この電流がト
リクル電流となり、充電終了後もバッテリ５の電圧の低
下を防止している。また、出力端26a,26bが短絡した場
合あるいはバッテリ５が逆極性で接続された場合には、
出力端26a,26b間の電圧が０となるため、第４トランジ
スタ32のエミッタとベース間の電位差は０となり、OFF
となる。その結果、供給回路２の第２トランジスタ22は
OFFとなり、バッテリ５の充電電流は供給されない。In addition, in the battery charger of the present embodiment, even after the charging is completed and the charging current is rapidly cut off, the second resistor 24 for starting is used.
As a result, a small amount of current flows through the supply circuit 2 to the battery 5, as indicated by VI in FIG. This current becomes a trickle current, and prevents the voltage of the battery 5 from decreasing even after the charging is completed. When the output terminals 26a and 26b are short-circuited or the battery 5 is connected in reverse polarity,
Since the voltage between the output terminals 26a and 26b becomes 0, the potential difference between the emitter and the base of the fourth transistor 32 becomes 0, and it turns off.
Becomes As a result, the second transistor 22 of the supply circuit 2
It is turned off and the charging current of the battery 5 is not supplied.
なお、遮断手段としては、１個の抵抗を用いて構成さ
れた上述の実施例に特に限定されず、可変抵抗とした
り、あるいは直流化回路１の出力電圧によって保護回路
３の充電電流遮断制御の遮断速度を加速化できるものと
することも可能である。Note that the breaking means is not particularly limited to the above-described embodiment configured by using one resistor, and may be a variable resistance, or the charging current cutoff control of the protection circuit 3 depending on the output voltage of the DC conversion circuit 1. It is also possible that the breaking speed can be accelerated.
本発明の充電器では、バッテリ５への充電時、第１の
保護トランジスタ31が除勢状態となり、バッテリ５の片
方の端子部の電圧が第２の保護トランジスタ32のベース
に印加されて第２の保護トランジスタ32が付勢状態とな
る。従って、供給トランジスタ22が付勢され、直流化回
路１からの電流が供給トランジスタ22を通してバッテリ
５に供給される。一方、直流化回路１の端子部の電圧が
上昇すると、この電圧が遮断抵抗39を介して第１の保護
トランジスタ31のベースに印加されて第１の保護トラン
ジスタ31が付勢される。従って、第２の保護トランジス
タ32が除勢され、これにより供給トランジスタが22除勢
され、かくして直流化回路１からバッテリへの電流の供
給が停止する。かくして、充電電流の停止を確実かつ迅
速に行うことができる。In the charger of the present invention, when the battery 5 is charged, the first protection transistor 31 is deenergized, and the voltage at one terminal of the battery 5 is applied to the base of the second protection transistor 32, so that The protection transistor 32 of is activated. Therefore, the supply transistor 22 is energized, and the current from the DC conversion circuit 1 is supplied to the battery 5 through the supply transistor 22. On the other hand, when the voltage of the terminal portion of the DC conversion circuit 1 rises, this voltage is applied to the base of the first protection transistor 31 via the cutoff resistor 39, and the first protection transistor 31 is energized. Therefore, the second protection transistor 32 is de-energized, which de-energizes the supply transistor 22, thus stopping the supply of current from the direct current circuit 1 to the battery. Thus, the charging current can be stopped surely and quickly.
更に、バッテリ５の出力端26aが第１及び第２の保護
トランジスタ31,32のベースに接続されているので、バ
ッテリ５を逆極性に接続した場合又はバッテリ５の出力
端26a及び26bを短絡させた場合には、第２の保護トラン
ジスタ32のベースの電圧がゼロとなり、第２の保護トラ
ンジスタ32が非作動となる。従って、供給トランジスタ
22が除勢され、バッテリ５への電流の供給が停止され
る。Further, since the output end 26a of the battery 5 is connected to the bases of the first and second protection transistors 31 and 32, when the battery 5 is connected in reverse polarity or the output ends 26a and 26b of the battery 5 are short-circuited. In that case, the voltage at the base of the second protection transistor 32 becomes zero and the second protection transistor 32 becomes inactive. Therefore, the supply transistor
22 is deenergized and the supply of current to the battery 5 is stopped.
第１図は本発明に係る実施例のバッテリ充電器の回路図
であり、第２図は同じくその動作を説明する説明図であ
る。 １……直流化回路、２……供給回路、３……保護回路、
４……遮断手段、５……バッテリFIG. 1 is a circuit diagram of a battery charger of an embodiment according to the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the operation thereof. 1 ... DC conversion circuit, 2 ... supply circuit, 3 ... protection circuit,
4 ... Shut-off means 5 ... Battery
Claims (1)
回路１と、該直流化回路１の出電流を安定化して所定の
充電電流をバッテリ５に供給する供給回路２と、該供給
回路２のバッテリ供給電圧が所定電圧を越えたときに上
記充電電流をカットオフする保護回路３と、を備えたバ
ッテリ充電器において、 該供給回路２は供給トランジスタ22を有し、該供給トラ
ンジスタ22のエミッタは該直流化回路１の端子部に接続
され、該供給トランジスタ22のコレクタは該バッテリ５
の片方の端子部に接続されており、 該保護回路３は、第１及び第２の保護トランジスタ31、
32を有し、該第１の保護トランジスタ31のコレクタと該
第２の保護トランジスタ32のベースとが接続され、該第
１及び第２のトランジスタ31、32のコレクタが該バッテ
リ５の他方の端子部に接続され、また該バッテリ５の該
片方の端子部が該第１の保護トランジスタ31のベースに
接続されるとともに、該第１の保護トランジスタ31の該
コレクタ及び該第２の保護トランジスタ32の該ベースに
接続され、更に、該第２の保護トランジスタ32のコレク
タが該供給トランジスタのベースに接続されており、 また、該保護回路３は遮断抵抗39を有し、該遮断抵抗39
の片方の端子部が該直流化回路１の該端子部に接続さ
れ、その他方の端子部は該第１の保護トランジスタの該
ベースに接続されており、 該バッテリ５への充電時、該第１の保護トランジスタ31
が除勢状態となり、該バッテリ５の該片方の端子部の電
圧が該第２の保護トランジスタ32の該ベースに印加され
て該第２の保護トランジスタ32が付勢状態となり、これ
によって該供給トランジスタ22が付勢され、かくして該
直流化回路１からの電流が該供給トランジスタ22を通し
て該バッテリ５に供給され、 一方、該直流化回路１の該端子部の電圧が上昇すると、
この電圧が該遮断抵抗39を介して該第１の保護トランジ
スタ31の該ベースに印加されて該第１の保護トランジス
タ31が付勢され、これにより該第２の保護トランジスタ
32が除勢され、更に該供給トランジスタ22が除勢され、
かくして該直流化回路１から該バッテリ５への電流の供
給が停止する、 ことを特徴とするバッテリ充電器。1. A DC converting circuit 1 for rectifying and smoothing by inputting an AC power source, a supply circuit 2 for stabilizing an output current of the DC converting circuit 1 and supplying a predetermined charging current to a battery 5, and the supply. In a battery charger comprising a protection circuit 3 which cuts off the charging current when the battery supply voltage of the circuit 2 exceeds a predetermined voltage, the supply circuit 2 has a supply transistor 22, and the supply transistor 22 The emitter of is connected to the terminal of the DC conversion circuit 1, and the collector of the supply transistor 22 is the battery 5
Is connected to one of the terminals of the protection circuit 3, and the protection circuit 3 includes the first and second protection transistors 31,
32, the collector of the first protection transistor 31 and the base of the second protection transistor 32 are connected, and the collectors of the first and second transistors 31, 32 are the other terminals of the battery 5. And one terminal of the battery 5 is connected to the base of the first protection transistor 31, and the collector of the first protection transistor 31 and the second protection transistor 32 are connected to each other. The second protection transistor 32 has a collector connected to the base, and the collector of the second protection transistor 32 is connected to the base of the supply transistor.
One of the terminal portions is connected to the terminal portion of the DC conversion circuit 1, and the other terminal portion is connected to the base of the first protection transistor, and when charging the battery 5, 1 protection transistor 31
Is deenergized, the voltage of the one terminal of the battery 5 is applied to the base of the second protection transistor 32, and the second protection transistor 32 is energized, whereby the supply transistor 22 is energized, and thus the current from the DC conversion circuit 1 is supplied to the battery 5 through the supply transistor 22, while the voltage at the terminal of the DC conversion circuit 1 rises,
This voltage is applied to the base of the first protection transistor 31 via the cut-off resistor 39 to energize the first protection transistor 31, whereby the second protection transistor 31 is activated.
32 is de-energized, and the supply transistor 22 is de-energized,
Thus, the supply of current from the DC conversion circuit 1 to the battery 5 is stopped.
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