JP3261711B2 - 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
俊幸 谷口
悦夫 辻本
貴司 東出
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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、非常に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、益々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
ようになってきた。
【0004】しかし、充電可能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充電器(以下バッテ
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。 (1)短時間で完全充電ができる。 (2)十分な放電量が取り出せる。 (3)各温度で完全充電ができる。 (4)過充電にならない。
【0005】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。
【0006】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、その電圧をコンバー
タ回路4内のトランス3の一次巻線に加え他端をスイッ
チングする前記トランス3の2次巻線出力から整流器
17で整流し2次側DC電圧とし、その電圧・電流を出
力電圧・出力電流制御回路5で検出し規定電圧になるよ
うに制御信号15を介してコンバータ回路4のスイッチ
ングパルス幅を制御する。このコンバータ回路4、出力
電圧・出力電流制御回路5によってスイッチングレギュ
レータを構成している。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8に供給され
る。
【0007】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を介してマイコン部7のA/Dコンバータで判別
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の端子電圧を電力電圧
・出力電流制御回路5の電力制御回路に入力しコンバー
タ回路4を制御し得る。ここで、電流検出抵抗11は出
力電圧に影響を与えないよう低抵抗を用いる。そのため
両端の電位差が数mVとなり出力電流制御回路5内のオペ
アンプで増幅する際オペアンプの入力オフセットが無視
できない。そこで入力オフセットの少ない高価なオペア
ンプを使用するか、ボリュウムでキャンセルする方法が
とられていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記の如く、従来は電
流検出した電圧をオペアンプで増幅する際オペアンプの
入力オフセット電圧が無視できない。そこで入力オフセ
ット電圧の少ない高価なオペアンプを使用するか、ボリ
ュウムでキャンセルする方法がとられていた。マイコン
部7, 出力電圧・出力電流制御回路5等回路部品が多く
小型化が困難である。また、バッテリー9を充電する精
度が向上しない、コストダウンができないという課題を
有していた。
【0009】本発明は上記課題に鑑み、負荷やバッテリ
ーを接続しない状態でスイッチングレギュレータの出力
電流を検出するオペアンプの出力電圧をA/D変換した
データの平均値を記憶し基準とし、その基準データから
負荷やバッテリーに流れる出力電流を検出し、出力電流
を検出しスイッチングレギュレータの状態を制御する手
段に抵抗等を接続し他端をマイコンでON/OFFする
ことにより加減制御しスイッチングレギュレータを制御
し出力電流を制御する手段を有することにより、上記バ
ッテリーへの充電電流を精度良くすることができること
を特徴とするバッテリーチャージャーを提供するもので
ある。
【0010】
【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、電圧を供給さ
れ、トランジスタ(6)のON/OFFによってバッテ
リーの充電のON/OFFが切り替えられる回路と前記
回路に流れる出力電流(I)を電流検出抵抗(11)で
電圧変換し、その電圧をA/D変換機(38)でデータ
変換して入力される中央演算処理ユニット(39)と、
前記中央演算処理ユニット(39)からの命令に基づい
て前記回路に流れる出力電流(I)を制御する出力電流
制御回路(36)とを備え、前記トランジスタ(6)に
よりバッテリーへの充電をOFFにした時の出力電流
(I)を前記電流検出抵抗(11)と前記A/D変換機
(38)とを介して中央演算処理ユニット(39)に基
準データ(DATA1)として作成し、前記トランジス
タ(6)によりバッテリーへの充電をONにした時の出
力電流(I)を前記電流検出抵抗(11)と前記A/D
変換機(38)とを介して中央演算処理ユニット(3
9)に出力データ(DATA3)として作成し、前記基
準データ(DATA1)と前記出力データ(DATA
3)間の任意の出力電流(I)に相当する任意のデータ
(DATA2)が得られるように、中央演算処理ユニッ
ト(39)からの命令に基づいて前記出力電流制御回路
(36)の出力電流検出のゲインを制御することにより
出力電流(I)を制御している。
【0011】
【作用】上記の構成によって、負荷やバッテリーを接続
しない状態でスイッチングレギュレータの出力電流を検
出するオペアンプの出力電圧をA/D変換したデータの
平均値を記憶し基準とし、その基準データから負荷やバ
ッテリーに流れる出力電流を検出し、出力電流を検出し
スイッチングレギュレータの状態を制御する手段に抵抗
等を接続し他端をマイコンでON/OFFすることによ
り加減制御し出力電流を制御する手段を有することによ
り、アンプのオフセットを自動的にキャンセルし、精度
の良いバッテリー充電を可能とし、コストダウンも可能
とするものである。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面に基づ
いて説明する。
【0013】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。バッ
テリーチャージャーの基本的構成は図3に示したものと
実質的に同一であり、ここでは特徴とするコントロール
部を中心として説明する。
【0014】図1において、ACコード1, 整流平滑回
路2, コンバータ回路4、トランス3の一次巻線、バッ
テリー9は省略されており、トランス3,コンバータ回
路4,整流器17,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おり、このトランス
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22と抵抗23とで分圧し、基準電源41
を抵抗24と抵抗25とで分圧して比較する出力電圧・
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1
8からビデオカメラ等の機器に供給される。
【0015】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ON/OFF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を介してマイコン部7のA/Dコンバー
タ38で判別を行いトランジスタ6を導通させる。バッ
テリー9の充電に必要な定電流はまず、トランジスタ6
をOFFにして電流検出抵抗11の端子電圧を抵抗26
と抵抗27と電流検出回路16で増幅し、その出力をA
/Dコンバータ38でデータに変換しマイコン部7内の
中央演算処理ユニット(以後CPU)39に送り記憶・
処理を数回行い平均し初期データとする。
【0016】次にトランジスタ6をONにしバッテリー
9への充電モードにし、抵抗29,31と抵抗28,3
0を介して電流検出抵抗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36へ加えその出
力を変化させることにより制御信号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電圧を変化させ負荷に流れ
る出力電流を制御する。
【0017】そしてCPU39からの制御線37と44
High/Lowすることにより接続されている抵抗
42,43が上記出力電流制御回路36の出力電流検出
のゲインを制御し出力電流を調整する。
【0018】具体的には、マイコン部7と出力電圧・出
力電流制御回路5に流れる電流をI0とし、外部に接続
される負荷に流れる電流をILとすると、電流検出抵抗
11に流れる電流IはI=I0+ILとなる。
【0019】そこで、図2に出力電流(IL)に対する
A/D出力データの関係のグラフを用いて説明する。ま
ず、負荷が接続されていない状態(IL=0)の時電流
検出抵抗11に流れる電流IはI=I0となり、図2の
横軸(負荷電流:IL)上でA点とすると、図1の電流
検出回路16を経てA/Dコンバータ38から出力され
るデータは図2の縦軸の“DATA1”となる。この
“DATA1”は電流検出回路16のオフセットのバラ
ツキ(MAX,TYP,MIN値)とマイコン部7と出
力電圧・出力電流制御回路5に流れる電流I0とを含ま
せることができる。
【0020】次に、負荷としてバッテリー9を接続しバ
ッテリー9に充電する充電電流を1000mAとするとA
/Dコンバータ38の出力データは“DATA3”とな
る。これは充電電流を1000mA流した時に“DATA
1”と“DATA3”の差になるように電流検出抵抗1
1と電流検出回路16の抵抗26と抵抗27の値を決め
れば一義的にきまる。
【0021】そして、充電が完了したバッテリー9はよ
り完全充電するためと自己放電の補充として100mA程
充電電流を流しておく必要がある。しかしそのときの電
流検出抵抗11の端子電圧Vrは電流検出抵抗11の抵
抗値が0.05Ωとすると5mVとなり上記出力電流制御
回路36のオペアンプで増幅する際オペアンプの入力オ
フセットのバラツキと抵抗28,29,30,31と同等
以上あり無視できない。そこで従来は入力オフセットの
少ない高価なオペアンプを使用するか、抵抗28または
30をボリュウムにして上記入力オフセットをキャンセ
ルする方法がとられていた。
【0022】しかし本発明では上記説明の如く、図2で
負荷電流100mAの値はA/Dコンバータ38の出力デ
ータ“DATA2”で“DATA1”の差として出力さ
れる。その結果従来ボリュウムで上記オペアンプの入力
オフセットをキャンセルしていたのをマイコン部7内の
CPU39によってA/Dコンバータ38の出力データ
から“DATA1”を引くことにより上記オペアンプの
入力オフセットをキャンセルすることができる。
【0023】そして最後に定電流動作をさせるために
は、負荷の状態が変化してもA/Dコンバータ38の出
力データが“DATA2”に保持される必要がある。そ
のために図1においてA/Dコンバータ38の出力デー
タが“DATA2”に保持されるように、CPU39か
らは制御線37と44をHigh/Lowすることによ
り接続されている抵抗42,43が上記出力電流制御回
路36の出力電流検出のゲインを制御し制御信号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
せ負荷に流れる出力電流を“DATA2”に制御する。
なお、本発明の一実施例では抵抗42,43の一端をH
igh/Lowすることにより4段階のゲイン制御を低
コストで行ったが抵抗42,43の代わりにD/Aコン
バータを用いれば、更に精度良く制御が可能となる。
【0024】以上の動作を行うことで、上記出力電流検
出回路16と出力電流制御回路36のオペアンプの入力
オフセットや抵抗28,29,30,31の精度を必要
としない。なお、図1において34は抵抗、45はマイ
コン7に電力を供給する基準電源、46はこの基準電源
45の電力供給を安定化させるためのコンデンサであ
る。
【0025】
【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、アンプのオフセットを自動的にキャンセ
ルし、精度の良いバッテリー充電を可能とし、また自動
調整を行いコストダウンも可能となり、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
ャーの主要部の回路図
【図2】本発明における出力電流(IL)に対するA/
D出力データの関係を説明するグラフ
【図3】従来例におけるバッテリーチャージャーのブロ
ック図
【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 マイコン部 8 機器 9 バッテリー 11 電流検出抵抗 13 検出信号線 15 制御信号 16 出力電流検出回路 17 整流器 18 DC電圧端子 19 バッテリー充電端子 20 −側端子 22,23,24,25,26,27,28,29,3
0,31 抵抗 34,42,43 抵抗 35 出力電圧制御回路 36 出力電流制御回路 37,44 制御線 38 A/D変換器 39 中央演算処理ユニット(CPU) 40 フォトカプラ 41 基準電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東出 貴司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−36936(JP,A) 特開 昭55−82540(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電圧を供給され、トランジスタ(6)のO
    N/OFFによってバッテリーの充電のON/OFFが
    切り替えられる回路と前記回路に流れる出力電流(I)
    を電流検出抵抗(11)で電圧変換し、その電圧をA/
    D変換機(38)でデータ変換して入力される中央演算
    処理ユニット(39)と、 前記中央演算処理ユニット(39)からの命令に基づい
    て前記回路に流れる出力電流(I)を制御する出力電流
    制御回路(36)とを備え、 前記トランジスタ(6)によりバッテリーへの充電をO
    FFにした時の出力電流(I)を前記電流検出抵抗(1
    1)と前記A/D変換機(38)とを介して中央演算処
    理ユニット(39)に基準データ(DATA1)として
    作成し、 前記トランジスタ(6)によりバッテリーへの充電をO
    Nにした時の出力電流(I)を前記電流検出抵抗(1
    1)と前記A/D変換機(38)とを介して中央演算処
    理ユニット(39)に出力データ(DATA3)として
    作成し、 前記基準データ(DATA1)と前記出力データ(DA
    TA3)間の任意の出力電流(I)に相当する任意のデ
    ータ(DATA2)が得られるように、中央演算処理ユ
    ニット(39)からの命令に基づいて前記出力電流制御
    回路(36)の出力電流検出のゲインを制御することに
    より出力電流(I)を制御することを特徴とする バッテ
    リーチャージャー。
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