JPH04114784U - 定電流回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スイッチング素子のデューティ−比が５０％
を越える範囲において電流検出トランスを使用する。 【構成】 直流電源端子１と出力端子３との間にスイッ
チング素子５が接続されている。スイッチング素子５で
断続された直流を平滑するための平滑回路６はリアクト
ル１０とコンデンサ１１とフライホィールダイオード１
２とから成る。電流検出トランス８はフライホィールダ
イオード１２に直列に接続されている。この電流検出ト
ランス８の出力に基づいて負荷電流を検出する。ＰＷＭ
制御回路７は電流検出トランス８の出力に基づいてスイ
ッチング素子５を制御する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ＮｉＣｄ電池の充電等に好適なチョッパ方式の定電流回路に関する 。

【０００２】

【従来の技術】

従来のチョッパ方式の定電流回路は図４に示すように、直流電源端子１、２と 、出力端子３、４と、ＦＥＴ等のスイッチング素子５と、平滑回路６と、ＰＷＭ （パルス幅変調）制御回路７と、電流検出トランス（カレントトランス）８と、 電流検出回路９とから成る。スイッチング素子５は電源端子１と出力端子３との 間に直列に接続されている。平滑回路６は、スイッチング素子５と出力端子との 間に直列に接続されたリアクトル（チョークコイル）１０と、このリアクトル１ ０の出力端子とグランドラインとの間に接続されたコンデンサ１１と、リアクト ル１０の入力端子とグランドラインとの間に接続されたフライホィ−ルダイオー ド１２とから成る。ＰＷＭ制御回路７は出力端子３、４間に接続された負荷１３ に一定電流を供給するためのＰＷＭパルスを形成してスイッチング素子５の制御 端子（ゲート）に供給する。このＰＷＭ制御回路７は誤差増幅器と三角波発生回 路と比較器とを有する周知の回路であり、誤差増幅器で電流検出電圧と基準電圧 との差に対応する出力を求め、これと三角波とを比較器で比較してＰＷＭパルス を発生する。電流検出トランス８の１次巻線８ａは電源端子１とスイッチング素 子５との間に直列に接続され、２次巻線８ｂは整流平滑回路９に接続されている 。電流検出回路９は電流検出トランス８の出力に対応した電圧即ち電流検出信号 を形成し、これをＰＷＭ制御回路７に与える。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

電流検出器として図４に示すように電流検出トランス８を使用すると、電流検 出抵抗を使用する場合に比べて電力損失を小さくすることができる。しかし、ス イッチング素子５のデューティ−比（以下ＤＴ比と言う）が５０％よりも大きく なると、電流検出トランス８の磁気的リセットが不可能になり、電流検出トラン ス８が飽和し、電流検出電圧の低下が生じ、更にＤＴ比を高める動作が生じ、負 荷１３がＮｉＣｄ電池の場合には過充電状態になる。

【０００４】 そこで、本考案の目的は電流検出トランスを使用するにも拘らずスイッチング 素子のＤＴ比を大きくすることができる定電流回路を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するための本考案は、直流電源端子と出力端子との間に接続さ れたスイッチング素子と、前記スイッチング素子で断続された直流を平滑するた めのリアクトルとコンデンサとフライホィールダイオードとから成る平滑回路と 、前記フライホィールダイオードに直列に接続された電流検出トランスと、前記 電流検出トランスの出力に基づいて前記出力端子を通って流れる電流が一定にな るように前記スイッチング素子をオン・オフ制御する制御回路とから成る定電流 回路に係わるものである。

【０００６】 なお、スイッチング素子のデューティ−比が５０％以下の範囲及びこれを越え る範囲の両方になる場合には、スイッチング素子に直列に電流検出トランスを接 続すると共に、フライホィールダイオードに直列に電流検出トランスを接続し、 これ等を択一的に使用する。

【０００７】

【作用】

本考案におけるスイッチング素子はＦＥＴ又はバイポーラトランジスタ等から 成り、直流電圧をオン・オフする。フライホィールダイオードに直列に接続され た電流検出トランスは、スイッチング素子のオフ期間にフライホィールダイオー ドを通って流れる電流を検出する。制御回路は電流検出トランスの出力（例えば 波高値）に基づいて出力端子に接続された負荷に流れる電流の値を判断し、負荷 電流が一定になるようにスイッチング素子をオン・オフ制御する。

【０００８】

【第１の実施例】 次に、本考案の第１の実施例に係わるＮｉＣｄ電池の充電用定電流回路を説明 する。但し、図１において、図４と共通する部分には同一の符号を付してその説 明を省略する。

【０００９】 図１では電流検出トランス８の１次巻線８ａがフライホィ−ルダイオード１２ に直列に接続されている。その他は図４と同一に構成されている。電流検出トラ ンス８の２次巻線８ｂに接続された電流検出回路９は、ダイオード１４と、コン デンサ１５と、３つの抵抗１６、１７、１８とから成る。抵抗１６は２次巻線８ ｂに並列に接続されている。この抵抗１６の両端子間にダイオード１４を介して コンデンサ１５が接続されている。抵抗１７、１８はコンデンサ１５の両端子間 に接続され、この分圧出力ラインがＰＷＭ制御回路７に接続されている。コンデ ンサ１５にはスイッチング素子５のオフ期間にフライホィールダイオード１２に 流れる電流の波高値（ピーク）に対応する電圧が得られる。

【００１０】 図１の回路において、スイッチング素子５をＰＷＭ制御回路７のＰＷＭパルス に基づいてオン・オフ制御すると、電源端子１、２間に接続された直流電源から 供給される直流電圧が断続される。スイッチング素子５のオン期間Ｔ1 にはスイ ッチング素子５及びリアクトル１０を通って電流Ｉ1 が図２に示すように流れる 。スイッチング素子５のオフ期間Ｔ2 にはスイッチング素子５を流れる電流Ｉ1 は零になり、これに代ってリアクトル１０の蓄積エネルギーの放出によってリア クトル１０とコンデンサ１１及び負荷１３と電流検出トランス８とフライホィー ルダイオード１２の閉回路に図２に示すように電流Ｉ2 が流れる。電流Ｉ2 のピ ーク値は電流Ｉ1 のピーク値と同一である。従って、フライホィールダイオード １２を流れる電流Ｉ2 のピーク値はスイッチング素子５を流れる電流Ｉ1 の大き さ及び負荷１３に流れる電流の大きさを示す情報を含んでいる。即ち、電流Ｉ2 のピーク値は負荷電流に比例している。電流検出回路９のコンデンサ１５は図２ に示すフライホィール電流Ｉ2 のピーク値又はこの近傍値に対応した電圧に充電 される。これにより、電流検出回路９からＰＷＭ制御回路７に負荷電流を示す電 流検出信号を与えることができる。

【００１１】 この実施例ではＰＷＭ制御回路７は一定周期Ｔでスイッチング素子５をオン・ オフ制御し、更に、ＤＴ比（Ｔ1 ／Ｔ×１００％）が５０％を越える範囲（例え ば９０％）となるようにスイッチング素子５をオン・オフ制御する。フライホィ ールダイオード１２の電流Ｉ2 が流れる期間はスイッチング素子５のオフ期間Ｔ 2 であるので、フライホィールダイオード１２のＤＴ比は５０％未満となる。従 って、フライホィールダイオード１２に直列に接続された電流検出トランス８の 磁気的リセットが完全に行われる。

【００１２】

【第２の実施例】 次に、図３に示す第２の実施例の定電流回路を説明する。但し、図３において 図１及び図４と共通する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図３ の定電流回路は、図１の定電流回路に第２の電流検出トランス２０と、第２の電 流検出回路２３と、２つのスイッチ２４、２５と、ＤＴ比検出回路２６を付加し たものである。第２の電流検出トランス２０は従来と同様にスイッチング素子５ に直列に接続された１次巻線２１を有する。この第２の電流検出トランス２０の ２次巻線２２は電流検出回路２３とスイッチ２５を介してＰＷＭ制御回路７に接 続されている。第１の電流検出トランス８に接続された第１の電流検出回路９は スイッチ２４を介してＰＷＭ制御回路７に接続されている。ＤＴ比検出回路２６ はＰＷＭ制御回路７におけるＰＷＭパルスのＤＴ比が５０％以下か５０％を越え たかを検出し、５０％以下の時にはスイッチ２５をオンにし、５０％を越えた時 にはスイッチ２４をオンにする。これにより、ＤＴ比が５０％以下の範囲及び５ ０％を越えた範囲の両方において電流検出トランスによる電流検出が可能になる 。

【００１３】

【変形例】

本考案は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば次の変形が可能なもの である。

【００１４】 図１のリアクトル１０をフライホィールダイオード１２の位置に接続し、逆に フライホィールダイオード１２をリアクトル１０の位置に接続して極性反転型に 構成することができる。

【００１５】 電源端子１とスイッチング素子５との間にリアクトルの１次巻線を設け、この リアクトルのエネルギ−を放出するための２次巻線をフライホィールダイオード １２に直列に接続することができる。

【００１６】 電流検出トランス８の出力のピーク値によって負荷電流を検出する代りに、平 均値によって負荷電流を検出することができる。

【００１７】

【考案の効果】

上述から明らかなように、本考案によればスイッチング素子のＤＴ比が高い領 域の電流を電流検出トランスで検出することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例の定電流回路を示す回路
図である。

【図２】図１の電流Ｉ1 、Ｉ2 を示す波形図である。

【図３】第２の実施例の定電流回路を示す回路図であ
る。

【図４】従来の定電流回路を示す回路図である。

【符号の説明】

５ スイッチング素子 ８ 電流検出トランス １０ リアクトル １１ コンデンサ １２ フライホィールダイオード

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源端子と出力端子との間に接続さ
   れたスイッチング素子と、前記スイッチング素子で断続
   された直流を平滑するためのリアクトルとコンデンサと
   フライホィールダイオードとから成る平滑回路と、前記
   フライホィールダイオードに直列に接続された電流検出
   トランスと、前記電流検出トランスの出力に基づいて前
   記出力端子を通って流れる電流が一定になるように前記
   スイッチング素子をオン・オフ制御する制御回路と、か
   ら成る定電流回路。
2. 【請求項２】 更に、前記直流電源端子と前記平滑回路
   との間に別の電流検出トランスを有し、前記制御回路は
   前記スイッチング素子のデューティ−比が５０％又はこ
   の近傍値以下の範囲においては前記別の電流検出トラン
   スの出力に基づいて定電流制御し、デューティ−比が５
   ０％又はこの近傍値を越えた範囲においては前記フライ
   ホィールダイオードに直列に接続された電流検出トラン
   スの出力に基づいて定電流制御するように構成されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の定電流回路。