JP3235179B2 - バッテリーチャージャー - Google Patents

バッテリーチャージャー

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卓也 西出
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はACアダプタに充電機能
がついたバッテリーチャージャーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、小型のパソコンや家庭用ビデオカ
メラ等は小型化が進みバッテリーを電源とすることによ
り、どこへでも持ち運びが可能となり普及しつつある。
【0003】今後、ますますバッテリー駆動の機器が増
え、そして経済的にも有利な充電可能バッテリーが使わ
れるようになってくると考えられている。
【0004】しかし、充電可能なバッテリーはその寿命
を長くするためと、十分な充電を行いそのバッテリー能
力容量を引き出すためにはバッテリーチャージャーに最
適充電機能が要求される。その機能は、次のようなもの
である。
【0005】a.短時間で完全充電ができる。 b.十分な放電量が取り出せる。
【0006】c.各温度で完全充電ができる。 d.過充電にならない。
【0007】e.AC電圧等の異常で誤動作しない。 以下図面を参照しながら、上述した従来のバッテリーチ
ャージャーの一例について説明する。
【0008】図3は、従来のバッテリーチャージャーの
ブロック図である。ACコード1から入ったAC電圧は
整流・平滑回路2でDC電圧とし、そのDC電圧の出力
の一端をトランス3の一次巻線に加え他端をコンバータ
回路4によりスイッチングを行う。トランス3の2次巻
線からの出力を整流器17で2次側DC電圧とし、その
電圧を出力電圧・出力電流制御回路5で検出し規定電圧
になるよう制御信号15を介して一次側のコンバータ回
路4のスイッチングパルス幅を制御する。
【0009】前記の制御された2次側DC電圧は端子1
8からビデオカメラ等の機器8に供給される。
【0010】次に、バッテリー充電回路は前記2次側D
C電圧をトランジスタ6でスイッチング制御し、その出
力をバッテリー充電端子19を介してバッテリー9の+
側に充電電流を流す。バッテリー9の−側から端子20
を介して回路のグランドとし、電流検出抵抗11を通し
てトランス3の2次巻線の他端に接続する。そしてバッ
テリー9が接続されたか否かはバッテリー充電端子19
から検出信号線13を介してマイクロコンピュータ7の
A/Dコンバータでバッテリー電圧の判別を行いトラン
ジスタ6を導通させる。バッテリー充電に必要な定電流
は電流検出抵抗11の端子電圧を出力電圧・出力電流制
御回路5の出力電流制御回路に入力しコンバータ回路4
を制御する。また、出力電圧・出力電流制御回路5の出
力電流アンプ出力47をマイクロコンピュータ7内のA
/Dコンバータに加え過電流を検出する。更にマイクロ
コンピュータ7は充電中のバッテリー9が異常を起しシ
ョートしたりした時、バッテリー充電端子19から検出
信号線13を介してマイクロコンピュータ7のA/Dコ
ンバータでバッテリー電圧の判別を行い、出力電圧・出
力電流制御回路5を制御する端子45によってコンバー
タ回路4の動作を止めバッテリーチャージャーを保護す
る。
【0011】以上のようにマイクロコンピュータ7はバ
ッテリーチャージャー全体を制御している。しかしAC
コード1から入ったAC電圧が雷等で瞬間止まった場合
マイクロコンピュータ7が誤動作してバッテリーチャー
ジャーの動作がでたらめになる暴走等は絶対起らない回
路が必要である。そのために精度の良いリセット回路1
0によってマイクロコンピュータ7をリセットする必要
がある。すなわちACコード1から入ったAC電圧が雷
等で瞬間止まり整流器17からの2次側DC電圧が低下
しリセット回路10の決められた電圧以下になった時、
リセット回路10からマイクロコンピュータ7にリセッ
ト出力10aを出しマイクロコンピュータ7の動作をリ
セットする。そしてマイクロコンピュータ7の誤動作を
防止する。
【0012】又、マイクロコンピュータ7が安定に動作
する電圧になるまでの時間、すなわち整流器17からの
2次側DC電圧が発生して安定化電源42の出力が安定
してマイクロコンピュータ7のクロックが安定して発振
するまでの時間、リセット回路10はリセットパルスを
出し続けなければならない。そのためにリセット回路1
0にコンデンサ44を設けリセット出力10aをマイク
ロコンピュータ7が安定するまで遅らせる必要がある。
その遅らせる時間はAC電圧や回路のバラツキや温度の
条件等を色々変えて最適な時間を出す必要がある。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来は
AC電圧が雷等で瞬間止まった場合マイクロコンピュー
タ7の誤動作を防止するために精度の良いリセット回路
10が必要であった。
【0014】又、マイクロコンピュータ7のクロックが
安定して発振するまでの時間をコンデンサ44を設けて
遅らせる必要があった。そしてその時間はAC電圧や回
路のバラツキや温度の条件等色々変えて最適な時間を出
す必要がある。更に部品が多く小型化が困難でありコス
トダウンができないという課題を有していた。
【0015】本発明は上記課題に鑑みリセット回路をマ
イクロコンピュータに内蔵し、かつリセット回路に必要
な基準電圧とリセット検出電圧をマイクロコンピュータ
のA/D変換入力電圧と内部電圧を比較増幅する手段を
有することにより、誤動作に強い、正確かつ安価なバッ
テリーチャージャーを提供するものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のバッテリーチャージャーは、電圧が供給され
てバッテリーを充電する回路の電圧をツェナーダイオー
ドによりレベルシフトした電圧aと、安定化電源からの
電圧bとが入力されると共に、電圧aと電圧bの差分が
中央演算処理ユニットに出力される増幅器が備えられ、
増幅器の出力が極性反転した際の出力信号を中央演算処
理ユニットのリセット信号としている。
【0017】
【作用】上記の構成によって、バッテリーチャージャー
のA/Dコンバータの入力とマイコンリセット回路の入
力を共用することによりマイクロコンピュータの入力端
子を削減し、そして内蔵することにより小型化が可能に
なり、かつコストダウンが可能となる。
【0018】又、リセットタイミングの時間決定にコン
デンサを使わないので時間制御の精度が向上し誤動作の
ない安定した動作を可能とする。
【0019】
【実施例】以下、本発明のバッテリーチャージャーの一
実施例について図面に基づいて説明する。
【0020】図1は本発明の一実施例におけるバッテリ
ーチャージャーのコントロール部の回路図である。なお
基本構成は従来例の図3で説明したものと同一で本発明
の特徴とする部分を中心に説明する。従って従来例と同
一の部分には同一の符号を付して説明する。
【0021】図1においては、ACコード1、整流・平
滑回路2、トランス3の一次巻線、コンバータ回路4は
省略してあり、トランス3、コンバータ回路4、出力電
圧・出力電流制御回路5でスイッチングレギュレータを
構成している。
【0022】このスイッチングレギュレータのトランス
3の2次巻線から整流器17で2次側DC電圧とし、そ
の電圧を抵抗24と抵抗25とで分圧し、基準電源41
とで比較する出力電圧・出力電流制御回路5の出力電圧
制御回路35で検出し規定電圧になるよう制御信号15
とフォトカプラ40を介して一次側のコンバータ回路4
のスイッチングパルス幅を制御する。前記の制御された
2次側DC電圧は端子18からビデオカメラ等の機器に
供給される。
【0023】次に、バッテリー充電回路は前記2次側D
C電圧をトランジスタ6でオン/オフ制御し、その出力
をバッテリー充電端子19を介してバッテリーの+側に
充電電流を流す。バッテリーの−側から端子20を介し
て回路のグランドとし、電流検出抵抗11を通してトラ
ンス3の2次巻線の他端を接続する。そしてバッテリー
が接続されたか否かはバッテリー充電端子19から検出
信号線13を介してマイクロコンピュータ7のA/Dコ
ンバータ38に入力しバッテリーの電圧をデータ化し、
中央演算処理ユニット(以後CPU)39で判別を行い
バッテリーの電圧値が充電必要レベルであればCPU3
9からトランジスタ制御線14を通してトランジスタ6
を導通させる。その時にバッテリーの充電に必要な定電
流はまず、CPU39からの制御線45bにより出力電
圧・出力電流制御回路5の出力電流制御回路36をオン
し、次に制御線45aにより出力電圧制御回路35をオ
フにして電流検出抵抗11の端子電圧を抵抗28,2
7,30と抵抗29,31とで分圧し電流検出回路16
で増幅し制御信号15とフォトカプラ40を介して一次
側のコンバータ回路4のスイッチングパルス幅を制御し
2次側DC電圧を変化させバッテリーに流れる出力電流
を制御する。
【0024】又、出力電圧・出力電流制御回路5の出力
電流増幅器37の出力線37aをA/Dコンバータ38
に加え過電流を検出する。すなわち、マイクロコンピュ
ータ7は充電中のバッテリーが異常を起しショートした
りした時、過電流が流れ電流検出抵抗11の端子電圧が
アップし出力電流増幅器37からA/Dコンバータ38
で変換された過電流データをCPU39で判別し出力電
圧・出力電流制御回路5の出力電圧制御回路35の出力
をオン/オフする制御線45a、出力電流制御回路36
の出力をオン/オフする制御線45bを同時にオフする
ことによってコンバータ回路4の動作を止めバッテリー
チャージャーを保護する。
【0025】そして、バッテリーが完全充電されたか否
かを検出するのは充電電圧をツェナーダイオード21、
抵抗22,23でレベルシフトして信号線12を介して
一方はA/Dコンバータ38に加え、充電電圧がピーク
値から数十mV下がったA/Dコンバータ38の値をマ
イクロコンピュータ7で検出しトランジスタ6をオフす
る。
【0026】次に、リセット回路は上記充電電圧をツェ
ナーダイオード21、抵抗22,23でレベルシフトし
て信号線12を介してもう一方は増幅器46の−側の入
力に加える。そして安定化電源42の出力線50からマ
イクロコンピュータ7の電源として加え、その電圧をマ
イクロコンピュータ7内の抵抗32,33で分圧した電
圧を上記増幅器46の+側入力に加える。そして増幅器
にヒステリシスを持たせるため増幅器46の出力と入力
に抵抗34を接続する。そして増幅器46の出力をイン
バータ47で波形整形と極性反転を行いCPU39のリ
セット信号とする。
【0027】具体的に上記リセット回路の動作を図2の
特性図で説明する。図2はAC電圧をバッテリーチャー
ジャーに印加した最初の状態からリセットパルスを出
し、そしてAC電圧をオフするまでをグラフにしたもの
である。まずグラフはバッテリー充電電圧が0vから立
ち上がった時、ツェナーダイオード21でレベルシフト
したツェナーダイオード21と抵抗22の交点電圧6
1、その電圧を抵抗22,23で分圧した増幅器46の
−側入力電圧62である。そして安定化電源42をマイ
クロコンピュータ7内の抵抗32,33で分圧した増幅
器46の+側入力電圧63であり時間と共にa,b,
c,d,eの状態を取る。即ち、a〜bの状態は図1の
安定化電源42が機能する電圧に達するまででありb〜
cは安定化電源42が機能し安定電圧を出力している状
態である。
【0028】増幅器46の+側入力電圧63が増幅器4
6の−側入力電圧62より低い電圧になるc状態から増
幅器46の出力がハイレベルからロウレベルとなり、そ
の結果抵抗34を介して増幅器46の+側入力電圧63
が引き下げられ図2のd状態となる。これはヒステリシ
ス特性となりAC電圧をオフした時、d状態を経てe状
態で増幅器46の出力が反転する。以上の状態の増幅器
46の出力を図2に示す。
【0029】CPU39にはインバータ47で波形整形
と極性反転を行うことによりCPU39は図2のd〜e
状態が動作状態となりa〜b〜c及びe〜がリセット状
態となる。
【0030】又、図1においてバッテリー充電電圧は充
電電圧検出線12からA/Dコンバータ38でデータに
変換されるがその関係は図2でバッテリー充電電圧7.
0vの時A/D変換線64の矢印の示す”76”がA/
Dコンバータ38のデータ出力となりCPU39が読み
取り充電状態を判断する。
【0031】その結果、A/Dコンバータ38の入力と
リセット回路の一方の入力として共用することができ、
かつマイクロコンピュータ電源をリセット回路の他方の
入力として共用することによりマイクロコンピュータの
入力端子を削減できた。
【0032】
【発明の効果】以上のように本発明によれば上記した構
成によって、マイクロコンピュータの入力端子を削減
し、そして内蔵することにより小型化が可能になり、か
つコストダウンが可能となった。また、リセットタイミ
ングの時間決定にコンデンサを使わないので時間制御の
精度が向上し、誤動作のない安定した動作が可能となり
産業的価値の大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるバッテリーチャージ
ャーの主要部の電気的回路図
【図2】本発明におけるリセット回路の動作を説明する
特性図
【図3】従来例におけるバッテリーチャージャーの電気
的回路図
【符号の説明】
1 ACコード 2 整流・平滑回路 3 トランス 4 コンバータ回路 5 出力電圧・出力電流制御回路 6 トランジスタ 7 マイコン 8 機器 9 バッテリー 10 リセット回路 10a リセット出力 11 電流検出抵抗 12,12′ 充電電圧検出線 13 検出信号線 14 トランジスタ制御線 15 制御信号 16 出力電流検出 17 整流器 18 DC電圧端子 19 バッテリー充電端子 20 −側端子 21 ツェナーダイオード 22,23,24,25,26,27,28,29,3
0,31 抵抗 32,33,34 抵抗 35 出力電圧制御回路 36 出力電流制御回路 37 出力電流増幅器 37a 出力電流増幅器出力線 38 A/Dコンバータ 39 中央演算処理ユニット(CPU) 40 フォトカプラ 41 基準電源 42 安定化電源 43,44 コンデンサー 45a,45b ON/OFF制御線 46 増幅器 47 インバータ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電圧が供給されてバッテリーを充電する
    回路の電圧をツェナーダイオード(21)によりレベル
    シフトした電圧aと、安定化電源(42)からの電圧b
    とが入力されると共に、前記電圧aと前記電圧bの差分
    が中央演算処理ユニット(39)に出力される増幅器
    (46)が備えられ、 前記増幅器の出力が極性反転した際の出力信号を中央演
    算処理ユニット(39)のリセット信号としている、 バッテリーチャージャー。
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