JPH0622467A - Charger - Google Patents

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JPH0622467A
JPH0622467A JP19760792A JP19760792A JPH0622467A JP H0622467 A JPH0622467 A JP H0622467A JP 19760792 A JP19760792 A JP 19760792A JP 19760792 A JP19760792 A JP 19760792A JP H0622467 A JPH0622467 A JP H0622467A
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JP
Japan
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charging
output
transformer
current
voltage
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Pending
Application number
JP19760792A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayoshi Sasaki
真義 笹木
Koji Umetsu
浩二 梅津
Shojiro Sato
正治郎 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0622467A publication Critical patent/JPH0622467A/en
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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

PURPOSE:To perform reductions in number of components and a cost, to shorten a charging time and to reduce in size a charger. CONSTITUTION:In the step of charging, secondary side output voltage and current are detected by an output of a tertiary winding N3 of a transformer 20 and a current flowing to a resistor 7 inserted to a drain of a power MOSFET 5, and charging is controlled only by a primary side control without feeding back a secondary side by a PWM controller 22. A circuit configuration of a charger is simplified, and an output controller at the secondary side is eliminated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、鉛電池などの2次電池
を充電する充電装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charging device for charging a secondary battery such as a lead battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の充電装置(あるいは小型のものは
充電器と称して適宜用いる)としては、例えば図9に示
すようなものがある。同図に示すものは、いわゆるフラ
イバックコンバータ方式を採用した例である。この図に
おいて、1はACコネクタで、交流電源(例えば、AC
100V)に接続される。ACコネクタ1からの交流電
源(AC入力)は入力フィルタ2を介して整流・平滑回
路3に供給され、ここで整流(例えば、脈流)、平滑さ
れた後、トランス4の1次側に供給され、パワーMOS
FET5によってスイッチングされる。
2. Description of the Related Art As a conventional charging device (or a small one is appropriately called as a charger), there is one as shown in FIG. 9, for example. The one shown in the figure is an example in which a so-called flyback converter system is adopted. In this figure, reference numeral 1 denotes an AC connector, which is an AC power source (for example, AC
100V). The AC power source (AC input) from the AC connector 1 is supplied to the rectification / smoothing circuit 3 via the input filter 2, where it is rectified (for example, pulsating current) and smoothed before being supplied to the primary side of the transformer 4. Power MOS
It is switched by the FET5.

【0003】パワーMOSFET5は、そのベースにP
WM(Pulse Width Modulation)制御回路6からPWM
パルスが印加されて駆動され、スイッチング動作を行
う。これにより、トランス4の2次側出力が制御され
る。PWM制御回路6はPWM制御用ICによって構成
される。なお、パワーMOSFET5のドレインには抵
抗7が介挿されている。
The power MOSFET 5 has a P at its base.
PWM from WM (Pulse Width Modulation) control circuit 6
A pulse is applied and driven, and a switching operation is performed. As a result, the secondary side output of the transformer 4 is controlled. The PWM control circuit 6 is composed of a PWM control IC. A resistor 7 is inserted in the drain of the power MOSFET 5.

【0004】トランス4は、その1次側をパワーMOS
FET5によってスイッチングされることにより、2次
側に所定の出力電圧を発生し、その2次側出力は整流・
平滑回路8に供給され、直流に整流、平滑された後、ス
イッチ部9、逆流防止ダイオード10を順次介して、鉛
電池などの2次電池11に供給される。
The transformer 4 has a power MOS on its primary side.
A predetermined output voltage is generated on the secondary side by being switched by the FET 5, and the secondary side output is rectified and
After being supplied to the smoothing circuit 8, rectified and smoothed to direct current, it is supplied to a secondary battery 11 such as a lead battery via a switch unit 9 and a backflow prevention diode 10 in sequence.

【0005】2次電池11の負極側には充電電流検出抵
抗12が介挿されており、この点の電位は充電制御回路
13に取り出されるとともに、充電電流信号として出力
制御回路14に供給される。充電制御回路13は2次電
池11の状態に応じてスイッチ部9の作動を制御するも
ので、例えば2次電池11の非装着時(非充電状態)に
は充電のためのスイッチ部9をオフしたり、所定周期の
パルスでスイッチ部9をオン/オフして充電電流を2次
電池11に供給したりする。
A charging current detecting resistor 12 is inserted on the negative electrode side of the secondary battery 11, and the potential at this point is taken out by the charging control circuit 13 and supplied to the output control circuit 14 as a charging current signal. . The charge control circuit 13 controls the operation of the switch unit 9 according to the state of the secondary battery 11. For example, when the secondary battery 11 is not attached (non-charged state), the switch unit 9 for charging is turned off. Alternatively, the switching unit 9 is turned on / off with a pulse having a predetermined cycle to supply a charging current to the secondary battery 11.

【0006】出力制御回路14は主にエラーアンプなど
によって構成され、整流、平滑された2次側出力電圧お
よび出力電流を基準値と比較し、そのエラー出力をフォ
トカプラ回路15を経由してPWM制御回路6に出力す
る。これにより、整流、平滑された2次側出力情報がト
ランス4の1次側にフィードバックされてPWM制御
(電流フィードバック制御)され、図10に示すような
定電圧、定電流の充電出力特性が得られる。
The output control circuit 14 is mainly composed of an error amplifier or the like, compares the rectified and smoothed secondary side output voltage and output current with a reference value, and outputs the error output via the photo coupler circuit 15 to PWM. Output to the control circuit 6. As a result, the rectified and smoothed secondary side output information is fed back to the primary side of the transformer 4 and subjected to PWM control (current feedback control), and a constant voltage / constant current charging output characteristic as shown in FIG. 10 is obtained. To be

【0007】このような充電出力特性によると、例えば
未充電状態の2次電池11を充電器に装着した状態は充
電出力特性で定電流領域の点aであり、充電により電池
端子電圧が上昇すると、次いで、点bに移行し、次第に
充電電流が減少し、点cで満充電となる。
According to such a charging output characteristic, for example, a state where the uncharged secondary battery 11 is attached to the charger is point a in the constant current region in the charging output characteristic, and when the battery terminal voltage increases due to charging. Then, the process proceeds to point b, the charging current gradually decreases, and the battery is fully charged at point c.

【0008】また、内部ロスを含む充電特性は図11に
示すようになり、充電時間Tに対する各特性が表され
る。
Further, the charging characteristics including the internal loss are as shown in FIG. 11, and each characteristic with respect to the charging time T is shown.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の充電装置にあっては、フライバックコンバー
タ方式を採用し、定電圧、定電流特性を得るためにトラ
ンスの2次側出力の電圧、電流をそれぞれ出力制御回路
によりエラーアンプなどを用いて検出し、基準電圧と比
較して誤差出力を1次側にフィードバックする構成とな
っていたため、この方式では、これ以上の部品点数の削
減、ローコスト化が困難であるという問題点があった。
However, in such a conventional charging device, the flyback converter system is adopted and the voltage of the secondary side output of the transformer in order to obtain constant voltage and constant current characteristics. Since the current is detected by the output control circuit using an error amplifier, etc., and the error output is compared with the reference voltage and fed back to the primary side, this method further reduces the number of parts and lowers the cost. There was a problem that it was difficult to convert.

【0010】また、従来装置では定電圧、定電流で充電
を行っているため、充電エネルギーをこれ以上多くする
ことが困難で、充電時間の短縮や充電器のサイズを小さ
くするという要求に応えることができなかった。
Further, since the conventional device charges at a constant voltage and a constant current, it is difficult to increase the charging energy any more, and it is possible to meet the demand for shortening the charging time and reducing the size of the charger. I couldn't.

【0011】近年、例えばビデオカメラのような小型機
器用の充電器などの電源装置においても、回路構成のシ
ンプル化、部品点数の削減によるローコスト化が重要な
開発課題となっており、上記問題点の解決が望まれてい
る。
In recent years, even in a power supply device such as a charger for a small device such as a video camera, cost reduction by simplifying the circuit configuration and reducing the number of parts has become an important development subject, and the above-mentioned problems are caused. Is desired to be solved.

【0012】そこで本発明は、部品点数の削減、ローコ
スト化を達成するとともに、充電時間の短縮やサイズを
小型にできる充電装置を提供することを目的としてい
る。
Therefore, an object of the present invention is to provide a charging device which can reduce the number of parts and cost and can shorten the charging time and the size.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の充電装置は、交流入力を整流してト
ランスの1次側に供給し、該トランスの1次側をスイッ
チング素子によりスイッチング制御して2次側に所定の
充電出力を発生するとともに、充電状態に応じて前記ス
イッチング素子の作動を制御する制御手段を有する充電
装置において、前記トランスの1次側に補助巻線を設け
るとともに、前記スイッチング素子に流れる電流を検出
する電流検出手段を設け、前記制御手段は、電流検出手
段の出力から充電電流を求め、前記補助巻線の出力から
トランスの2次側出力電圧を求めて充電状態を検出し、
該検出結果に応じて前記スイッチング素子の作動を制御
するようにしたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a charging device according to claim 1 rectifies an AC input and supplies it to a primary side of a transformer, and the primary side of the transformer is provided with a switching element. In a charging device having a control means for performing switching control to generate a predetermined charging output on the secondary side and controlling the operation of the switching element according to the charging state, an auxiliary winding is provided on the primary side of the transformer. At the same time, current detecting means for detecting the current flowing through the switching element is provided, and the control means obtains the charging current from the output of the current detecting means and obtains the secondary side output voltage of the transformer from the output of the auxiliary winding. Detects the state of charge,
The operation of the switching element is controlled according to the detection result.

【0014】また、好ましい態様として、前記トランス
の1次側に設けられた補助巻線からの出力を整流・平滑
する整流・平滑回路を設けたことを特徴とする。
In a preferred embodiment, a rectifying / smoothing circuit for rectifying / smoothing the output from the auxiliary winding provided on the primary side of the transformer is provided.

【0015】前記制御手段は、パルス幅変調制御回路か
らなり、前記スイッチング素子をPWM制御して、トラ
ンスの2次側出力で2次電池を定電力あるいは定電圧で
充電するように制御することを特徴とする。
The control means is composed of a pulse width modulation control circuit, and performs PWM control of the switching element to control the secondary side output of the transformer so that the secondary battery is charged with constant power or constant voltage. Characterize.

【0016】前記電流検出手段は、定電力特性の入力電
圧依存性を補償する抵抗を有することを特徴とする。
The current detecting means is characterized by having a resistor for compensating the input voltage dependence of the constant power characteristic.

【0017】[0017]

【作用】本発明では、電流検出手段の出力から充電電流
が求められ、またトランスに設けた補助巻線の出力から
トランスの2次側出力電圧が求められて充電状態が検出
される。そして、この検出結果に応じてスイッチング素
子の作動が制御(例えば、PWM制御)され、トランス
の2次側出力で2次電池が定電力あるいは定電圧で充電
される。
In the present invention, the charging current is obtained from the output of the current detecting means, and the secondary side output voltage of the transformer is obtained from the output of the auxiliary winding provided in the transformer to detect the charging state. Then, the operation of the switching element is controlled (for example, PWM control) according to the detection result, and the secondary battery is charged with constant power or constant voltage by the secondary side output of the transformer.

【0018】したがって、トランスの2次側からの信号
のフィードバックなしに1次側制御のみで、2次電池の
充電を制御でき、充電装置の回路構成がシンプル化さ
れ、部品点数の削減やローコスト化が達成される。ま
た、従来定電流にて充電を行っていた領域を定電力充電
するとことが可能で、充電エネルギーを短時間により多
く入れられるため、同一サイズではより短時間の充電が
可能になり、一方、同一充電時間であれば、充電装置を
より小型化できる。
Therefore, the charging of the secondary battery can be controlled only by controlling the primary side without feedback of the signal from the secondary side of the transformer, the circuit configuration of the charging device is simplified, the number of parts is reduced, and the cost is reduced. Is achieved. In addition, it is possible to charge the area that was previously charged with a constant current with constant power, and since more charging energy can be input in a short time, it is possible to charge for a shorter time with the same size, while the same size. With the charging time, the charging device can be made smaller.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は本発明に係わる充電装置の一実施例を示す
ブロック図であり、フライバックコンバータ方式を採用
した例である。この図の説明に当り、前述した従来例と
同一構成部分には同一番号を付して重複説明を省略す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a charging device according to the present invention, which is an example adopting a flyback converter system. In the description of this figure, the same components as those of the above-described conventional example are designated by the same reference numerals, and the duplicate description will be omitted.

【0020】図1において、20はトランスであり、ト
ランス20には1次巻線N1、2次巻線N2の他に補助
巻線として3次巻線N3が設けられている。また、各巻
線の極性の向きを表すために図面ではドットを付してい
る。この極性から明らかであるように、3次巻線N3は
2次側電圧を出力する2次巻線N2に対して相関するよ
うになっている。
In FIG. 1, reference numeral 20 denotes a transformer. The transformer 20 is provided with a tertiary winding N3 as an auxiliary winding in addition to the primary winding N1 and the secondary winding N2. Also, dots are added in the drawing to indicate the direction of the polarity of each winding. As is apparent from this polarity, the tertiary winding N3 is designed to correlate with the secondary winding N2 that outputs the secondary side voltage.

【0021】3次巻線N3の出力は整流・平滑回路21
に入力され、ここで整流(例えば、脈流)、平滑された
後、PWM制御回路22に供給される。また、パワーM
OSFET5のエミッタには抵抗7が介挿されており、
この抵抗7を流れる電流Isは充電電流信号として検出
され、PWM制御回路22に入力される。
The output of the tertiary winding N3 is a rectifying / smoothing circuit 21.
To the PWM control circuit 22 after being rectified (for example, pulsating flow) and smoothed. Also, power M
A resistor 7 is inserted in the emitter of the OSFET 5,
The current Is flowing through the resistor 7 is detected as a charging current signal and input to the PWM control circuit 22.

【0022】さらに、PWM制御回路22には入力補正
回路23の出力が入力されており、入力補正回路23は
入力電圧による定電力特性の依存を補正するための抵抗
43を有している(後述の図2参照)。
Furthermore, the output of the input correction circuit 23 is input to the PWM control circuit 22, and the input correction circuit 23 has a resistor 43 for correcting the dependence of the constant power characteristic on the input voltage (described later). (See FIG. 2).

【0023】図2は、整流・平滑回路21および入力補
正回路23の具体的回路例を示すもので、本実施例の特
徴部分である。この図に示す整流・平滑回路21は、ト
ランス20の3次巻線N3に接続されて、その3次巻線
N3の出力を整流するダイオード31と、平滑用のコン
デンサ32と、3次巻線N3の出力を分圧する抵抗33
および可変抵抗34とによって構成され、3次巻線N3
の出力を整流・平滑した後、抵抗33および可変抵抗3
4により分圧してPWM制御回路22に出力する。なお
抵抗33にはダイオード53を介して抵抗35が接続さ
れており、抵抗35はPWM制御回路22におけるPW
M制御用IC22aの起動抵抗としての機能を有する。
また、ダイオード53は起動を容易にする逆流防止機能
を有しており、コンデンサ44は平滑用のものである。
FIG. 2 shows a concrete circuit example of the rectification / smoothing circuit 21 and the input correction circuit 23, which is a characteristic part of this embodiment. The rectifying / smoothing circuit 21 shown in this figure is connected to the tertiary winding N3 of the transformer 20, and rectifies the output of the tertiary winding N3 by a diode 31, a smoothing capacitor 32, and a tertiary winding. A resistor 33 that divides the output of N3
And a variable resistor 34, and a tertiary winding N3
After rectifying and smoothing the output of, the resistance 33 and the variable resistance 3
The voltage is divided by 4 and output to the PWM control circuit 22. A resistor 35 is connected to the resistor 33 via a diode 53, and the resistor 35 is connected to the PW in the PWM control circuit 22.
It has a function as a starting resistance of the M control IC 22a.
The diode 53 has a backflow prevention function that facilitates starting, and the capacitor 44 is for smoothing.

【0024】一方、パワーMOSFET(スイッチング
素子)5のドレインを流れる電流Isは、抵抗7の両端
に介挿された抵抗41、42の分圧値として取り出さ
れ、充電電流信号として検出されてPWM制御回路22
に供給される。また、抵抗41、42の接続点には抵抗
43およびコンデンサ44が接続されており、これらは
入力補正回路23を構成している。抵抗43は入力電圧
による定電力特性の依存を補正するためのものである。
上記抵抗7、抵抗41、42、抵抗43およびコンデン
サ44は電流検出手段50を構成する。
On the other hand, the current Is flowing through the drain of the power MOSFET (switching element) 5 is taken out as a divided voltage value of the resistors 41 and 42 inserted at both ends of the resistor 7, detected as a charging current signal, and PWM controlled. Circuit 22
Is supplied to. Further, a resistor 43 and a capacitor 44 are connected to the connection point of the resistors 41 and 42, and these constitute the input correction circuit 23. The resistor 43 is for correcting the dependence of the constant power characteristic on the input voltage.
The resistor 7, the resistors 41, 42, the resistor 43, and the capacitor 44 constitute a current detecting means 50.

【0025】PWM制御回路(制御手段)22は内部に
PWM制御用IC22aを有しており、PWM制御用I
C22aは過電流保護機能を発揮するパルスバイパルス
保護回路として作動する。そして、整流・平滑回路21
の出力からトランス20の2次側出力電圧を間接的に求
めてパワーMOSFET5をPWM制御することによ
り、トランス20の2次側出力を制御し、2次電池11
を定電力、定電圧にて充電する。
The PWM control circuit (control means) 22 has a PWM control IC 22a inside, and has a PWM control IC 22a.
C22a operates as a pulse-by-pulse protection circuit that exerts an overcurrent protection function. Then, the rectifying / smoothing circuit 21
Secondary output voltage of the transformer 20 is indirectly obtained from the output of the transformer 20, and the power MOSFET 5 is PWM-controlled to control the secondary output of the transformer 20 to control the secondary battery 11
Is charged with constant power and constant voltage.

【0026】トランス20の1次側に配置された整流・
平滑回路3はダイオード51およびコンデンサ52によ
って構成されている。
A rectifier arranged on the primary side of the transformer 20.
The smoothing circuit 3 is composed of a diode 51 and a capacitor 52.

【0027】動作説明 以上の構成において、2次電池11を充電装置に装着し
てAC入力を供給すると、充電制御回路13によりスイ
ッチ部9がオンして充電電流が2次電池11に供給さ
れ、充電が開始される。ここで、充電制御回路13は主
に充電電流の減少を確認して充電を終了させたり、また
後述するパルス充電の制御を行う。そして、充電の過程
では2次側出力電圧および出力電流が、トランス20の
3次巻線N3の出力およびパワーMOSFET5のドレ
インに介挿された抵抗7を流れる電流からそれぞれ検出
され、フィードバックなしに1次側制御のみにて充電の
制御が行われる。
Description of Operation In the above configuration, when the secondary battery 11 is mounted on the charging device and AC input is supplied, the charging control circuit 13 turns on the switch unit 9 to supply the charging current to the secondary battery 11. Charging starts. Here, the charging control circuit 13 mainly confirms the decrease of the charging current and terminates the charging, or controls the pulse charging described later. Then, in the process of charging, the secondary side output voltage and the output current are respectively detected from the output of the tertiary winding N3 of the transformer 20 and the current flowing through the resistor 7 inserted in the drain of the power MOSFET 5, and 1 is detected without feedback. Charging is controlled only by the secondary control.

【0028】すなわち、詳述すると、トランス20の2
次側出力電圧は3次巻線N3と2次側出力巻線N2との
相関を利用して検出され、3次巻線N3の出力として表
れる。3次巻線N3の出力はダイオード31およびコン
デンサ32によって整流・平滑された後、抵抗33およ
び可変抵抗34により分圧されてPWM制御回路22に
入力される。
That is, in detail, the transformer 20-2
The secondary output voltage is detected by utilizing the correlation between the tertiary winding N3 and the secondary output winding N2, and appears as the output of the tertiary winding N3. The output of the tertiary winding N3 is rectified and smoothed by the diode 31 and the capacitor 32, divided by the resistor 33 and the variable resistor 34, and input to the PWM control circuit 22.

【0029】また、パワーMOSFET5のドレインを
流れる電流Isが抵抗7の両端に介挿された抵抗41、
42の分圧値として取り出され、充電電流信号として検
出されてPWM制御回路22に入力される。
A current Is flowing through the drain of the power MOSFET 5 is inserted between both ends of the resistor 7 to form a resistor 41,
It is taken out as a divided voltage value of 42, detected as a charging current signal, and inputted to the PWM control circuit 22.

【0030】PWM制御回路22では、PWM制御用I
C22aをエラーアンプとして作動させ、トランス20
の2次側出力電圧が一定となるようにパワーMOSFE
T5を制御する。また、充電出力電流はPWM制御用I
C22aの過電流保護機能を利用して図3に示すような
充電出力が得られる。
In the PWM control circuit 22, the PWM control I
C22a is operated as an error amplifier, and transformer 20
Power MOSFE so that the secondary side output voltage of
Control T5. Also, the charging output current is I for PWM control.
Using the overcurrent protection function of C22a, a charging output as shown in FIG. 3 can be obtained.

【0031】いま、トランス20の2次側出力に未充電
状態の2次電池11を装着したとすると、2次側の出力
電圧は図3にAで示す電池電圧まで低下する。このと
き、2次側出力巻線N2と3次巻線N3の相関から3次
巻線N3の出力電圧も低下する。そのため、3次巻線N
3の分圧出力が入力されているPWM制御回路22のP
WM制御用IC22aはエラーアンプとして作動してい
るために、不平衡状態となり、出力OUTのオンデュー
ティ期間を最大限に広げようとする。
Now, assuming that the secondary battery 11 in the uncharged state is mounted on the secondary output of the transformer 20, the output voltage on the secondary side drops to the battery voltage indicated by A in FIG. At this time, the output voltage of the tertiary winding N3 also drops due to the correlation between the secondary output winding N2 and the tertiary winding N3. Therefore, the tertiary winding N
P of the PWM control circuit 22 to which the divided voltage output of 3 is input
Since the WM controlling IC 22a operates as an error amplifier, it is in an unbalanced state and tries to maximize the on-duty period of the output OUT.

【0032】出力OUTのオンデューティ期間の拡大に
より、パワーMOSFET5に流れる電流Isのピーク
も高くなり、図4に示すように、ある設定値(例えば、
図4に示す200mV)に達すると、IC内部のラッチ
回路が起動して出力OUTのオンデューティ期間が図4
に斜線部で示すように、制限される。
As the on-duty period of the output OUT is expanded, the peak of the current Is flowing through the power MOSFET 5 also becomes high, and as shown in FIG.
When the voltage reaches 200 mV shown in FIG. 4, the latch circuit inside the IC is activated and the on-duty period of the output OUT is as shown in FIG.
As indicated by the shaded area,

【0033】ここで、パワーMOSFET5のスイッチ
ング制御によりトランス20の2次側に伝達されるエネ
ルギーPEは次の式1によって与えられる。 PE=(1/2)×(LI2・f) =[(Vin2・Ton2)/2L]×f…………(式1) ただし、L:1次側インダクタス I:1次側に流れる電流 f:周波数
Here, the energy PE transmitted to the secondary side of the transformer 20 by the switching control of the power MOSFET 5 is given by the following equation 1. PE = (1/2) × (LI 2 · f) = [(Vin 2 · Ton 2 ) / 2L] × f (Equation 1) where L: primary side inductor I: primary side Current flowing in f: Frequency

【0034】式1よりフライバックコンバータは(1/
2)LIfのIを一定に制御すれば、出力Pが一定にな
ることがわかる。このように出力OUTのオンデューテ
ィ期間が制限されるため、トランス20の2次側に伝達
されるエネルギーPEが一定値に制限される。
From equation 1, the flyback converter is (1 /
2) It can be seen that the output P becomes constant if I of LIf is controlled to be constant. Since the on-duty period of the output OUT is thus limited, the energy PE transmitted to the secondary side of the transformer 20 is limited to a constant value.

【0035】つまり、充電によって2次電池11の端子
電圧が図3に示すBの部分に達するまで上述した過電流
保護機能(パルスバイパルスカレントリミット)によっ
て定電力充電が行われる。点Bに達すると、それ以降は
パルスバイパルスカレントリミットが解除され、点Cま
で定電圧充電が行われ、点Cに至ると、充電が終了す
る。
That is, constant power charging is performed by the above-described overcurrent protection function (pulse-by-pulse current limit) until the terminal voltage of the secondary battery 11 reaches the portion B shown in FIG. 3 by charging. When the point B is reached, the pulse-by-pulse current limit is released thereafter, constant voltage charging is performed up to the point C, and when the point C is reached, the charging ends.

【0036】なお、図3に示す一点破線、二点破線は充
電領域の幅に対応し、この範囲内で充電が行われる。す
なわち、抵抗43によりトランス20の入力電圧による
定電力特性の依存が補正され、例えば入力電圧が低いと
きには充電領域が図3の一点破線に沿った曲線となり、
入力電圧が高いときには充電領域が図3の二点破線に沿
った曲線となる。
The one-dot broken line and the two-dot broken line shown in FIG. 3 correspond to the width of the charging area, and charging is performed within this range. That is, the dependence of the constant power characteristic on the input voltage of the transformer 20 is corrected by the resistor 43, and for example, when the input voltage is low, the charging region becomes a curve along the dashed line in FIG.
When the input voltage is high, the charging area becomes a curve along the two-dot broken line in FIG.

【0037】抵抗43を入れることによってPWM制御
回路22の端子CLに、入力電圧に依存したバイアスが
加えられ、入力電圧が変化しても図3の実線の特性に成
るように制御される。
By inserting the resistor 43, a bias depending on the input voltage is applied to the terminal CL of the PWM control circuit 22, and even if the input voltage changes, it is controlled so as to have the characteristics shown by the solid line in FIG.

【0038】このように、本実施例では従来と異なり、
トランス20の2次側からの信号のフィードバックなし
に1次側制御のみで、2次電池11の充電(それも急速
充電)を容易に制御することができる。したがって、充
電装置の回路構成がシンプル化され、それに伴い2次側
での出力制御回路が不要になる。よって、部品点数の削
減やローコスト化を達成することができる。
As described above, in this embodiment, unlike the conventional case,
The charging of the secondary battery 11 (which is also rapid charging) can be easily controlled only by the primary side control without feedback of the signal from the secondary side of the transformer 20. Therefore, the circuit configuration of the charging device is simplified, and accordingly, the output control circuit on the secondary side becomes unnecessary. Therefore, the number of parts can be reduced and the cost can be reduced.

【0039】また、従来、定電流にて充電を行っていた
領域を定電力充電することが可能となり、充電エネルギ
ーを短時間により多く入れられるため、同一サイズでは
より短時間の充電が可能になる。一方、同一充電時間で
あれば、充電装置をより小型化することができる。
Further, it becomes possible to perform constant power charging in a region which has been conventionally charged with a constant current, and a larger amount of charging energy can be put in a shorter time, so that it is possible to charge in a shorter time with the same size. . On the other hand, if the charging time is the same, the charging device can be made smaller.

【0040】図5は本実施例の充電特性を示すものであ
る。この充電特性を前述した従来の特性と比較して説明
すると、まず従来の特性では図11に示すように、内部
ロスの変化は、電池の端子電圧Vが徐々に上昇するにつ
れて増加を始め、定電流充電領域から定電圧充電領域に
切り換わる時点でピークを迎える。そして、定電圧モー
ド(定電圧充電領域)に入った後、充電電流Iの低下と
ともに、充電出力(出力Pout)も低下し始める。
FIG. 5 shows the charging characteristics of this embodiment. This charging characteristic will be described in comparison with the above-mentioned conventional characteristic. First, as shown in FIG. 11 in the conventional characteristic, the change of the internal loss starts to increase as the terminal voltage V of the battery gradually rises and becomes constant. It reaches a peak at the time of switching from the current charging area to the constant voltage charging area. Then, after entering the constant voltage mode (constant voltage charging region), the charging output (output Pout) starts to decrease as the charging current I decreases.

【0041】これに対して、本実施例では図5に示すよ
うに定電流領域において、内部ロスが一定になるように
定電流値が制御される。言い換えれば、パワーロス(内
部ロス)を変えずにより多くの充電電流を流すことがで
きる。
On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 5, the constant current value is controlled so that the internal loss becomes constant in the constant current region. In other words, more charging current can be flowed without changing the power loss (internal loss).

【0042】したがって、本実施例の回路により定電流
領域での内部ロスを平均化することが可能になり、充電
電流を内部ロスのピーク値を変えることなく、2次電池
11に供給することができ、効率の良い充電出力が得ら
れてより短時間で充電を行うことができる。一方、同一
の充電時間であると、充電器をより小型化することがで
きることになる。
Therefore, the circuit of this embodiment makes it possible to average the internal loss in the constant current region and supply the charging current to the secondary battery 11 without changing the peak value of the internal loss. As a result, efficient charging output can be obtained, and charging can be performed in a shorter time. On the other hand, if the charging time is the same, the charger can be made smaller.

【0043】なお、PWM制御回路22ではパルスバイ
パルスカレントリミットが連続したらある一定時間後
(例えば、T1後)に、完全ラッチに至るようにする。
また、例えばPWM制御回路22がパルスバイパルス保
護回路を利用したタイマラッチ機能(時限ラッチ機能)
を有する場合、最低、定電力領域において、2次側の充
電制御回路13にスイッチ部9をオン/オフするタイマ
を設け、T1以下のオンパルスで充電することも可能で
ある。
In the PWM control circuit 22, if the pulse-by-pulse current limit continues, the complete latch is reached after a certain period of time (for example, after T1).
Further, for example, the PWM control circuit 22 uses a pulse-by-pulse protection circuit as a timer latch function (timed latch function).
In the minimum constant power region, the secondary side charging control circuit 13 may be provided with a timer for turning on / off the switch unit 9, and charging may be performed with an ON pulse of T1 or less.

【0044】この例を図6〜図8に示す。図6はタイマ
ラッ機能を有する場合の充電特性を示し、図中の点A〜
Cの意味は前述した図3に示す場合と同様である。ま
た、図7は充電時間に対する充電電圧と、充電電流との
関係を示す。さらに、図8はパルス充電の波形を示し、
同図の斜線部は充電期間を示し、この充電期間は数秒あ
るいは数10秒サイクルとなっている。
An example of this is shown in FIGS. FIG. 6 shows the charging characteristics when the timer has the time delay function.
The meaning of C is the same as that shown in FIG. Further, FIG. 7 shows the relationship between the charging voltage and the charging current with respect to the charging time. Furthermore, FIG. 8 shows the waveform of pulse charging,
The shaded area in the figure shows the charging period, which is a cycle of several seconds or several tens of seconds.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トランスの2次側からの信号のフィードバックなしに1
次側制御のみで、2次電池の充電を容易に制御すること
ができ、充電装置の回路構成をシンプル化して、部品点
数の削減やローコスト化を達成することができる。
As described above, according to the present invention,
1 without feedback of the signal from the secondary side of the transformer
It is possible to easily control the charging of the secondary battery only by the secondary side control, simplify the circuit configuration of the charging device, and reduce the number of parts and cost.

【0046】また、従来、定電流にて充電を行っていた
領域を定電力充電することが可能となり、充電エネルギ
ーを短時間により多く入れられるため、同一サイズでは
より短時間の充電を行うことができ、一方、同一充電時
間であれば、充電装置をより小型化することができる。
Further, it becomes possible to perform constant power charging in a region which has been conventionally charged with a constant current, and more charging energy can be input in a short time, so that charging can be performed in a shorter time with the same size. On the other hand, if the charging time is the same, the charging device can be made smaller.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る充電装置の一実施例を示すブロッ
ク図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a charging device according to the present invention.

【図2】同実施例における整流・平滑回路および入力補
正回路の詳細な回路図である。
FIG. 2 is a detailed circuit diagram of a rectification / smoothing circuit and an input correction circuit in the same embodiment.

【図3】同実施例における充電特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a charging characteristic in the example.

【図4】同実施例におけるパワーMOSFETのデュー
ティ波形を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a duty waveform of a power MOSFET in the example.

【図5】同実施例における充電特性の内部ロスを説明す
る図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating internal loss of charging characteristics in the example.

【図6】同実施例における充電特性の変形例を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing a modified example of charging characteristics in the same embodiment.

【図7】同実施例におけるタイマラッチ機能を有する場
合の充電時間に対する充電電圧と、充電電流との関係を
示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a charging voltage and a charging current with respect to a charging time when the timer latch function is provided in the embodiment.

【図8】同実施例におけるパルス充電の波形を説明する
図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a waveform of pulse charging in the example.

【図9】従来の充電装置のブロック図である。FIG. 9 is a block diagram of a conventional charging device.

【図10】従来の充電装置の充電モードを説明する図で
ある。
FIG. 10 is a diagram illustrating a charging mode of a conventional charging device.

【図10】従来の充電装置の充電特性の内部ロスを説明
する図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating an internal loss of charging characteristics of a conventional charging device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 入力フィルタ 3、8 整流・平滑回路 5 パワーMOSFET(スイッチング素子) 9 スイッチ部 10 逆流防止ダイオード 11 2次電池 12 充電電流検出抵抗 13 充電制御回路 20 トランス 21 整流・平滑回路 22 PWM制御回路(制御手段) 23 入力補正回路 50 電流検出手段 N3 3次巻線(補助巻線) 2 Input filter 3, 8 Rectification / smoothing circuit 5 Power MOSFET (switching element) 9 Switch part 10 Reverse current prevention diode 11 Secondary battery 12 Charging current detection resistor 13 Charge control circuit 20 Transformer 21 Rectification / smoothing circuit 22 PWM control circuit (control Means) 23 input correction circuit 50 current detection means N3 tertiary winding (auxiliary winding)

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年2月24日[Submission date] February 24, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Name of item to be corrected] Brief description of the drawing

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る充電装置の一実施例を示すブロッ
ク図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a charging device according to the present invention.

【図2】同実施例における整流・平滑回路および入力補
正回路の詳細な回路図である。
FIG. 2 is a detailed circuit diagram of a rectification / smoothing circuit and an input correction circuit in the same embodiment.

【図3】同実施例における充電特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a charging characteristic in the example.

【図4】同実施例におけるパワーMOSFETのデュー
ティ波形を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a duty waveform of a power MOSFET in the example.

【図5】同実施例における充電特性の内部ロスを説明す
る図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating internal loss of charging characteristics in the example.

【図6】同実施例における充電特性の変形例を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing a modified example of charging characteristics in the same embodiment.

【図7】同実施例におけるタイマラッチ機能を有する場
合の充電時間に対する充電電圧と、充電電流との関係を
示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a charging voltage and a charging current with respect to a charging time when the timer latch function is provided in the embodiment.

【図8】同実施例におけるパルス充電の波形を説明する
図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a waveform of pulse charging in the example.

【図9】従来の充電装置のブロック図である。FIG. 9 is a block diagram of a conventional charging device.

【図10】従来の充電装置の充電モードを説明する図で
ある。
FIG. 10 is a diagram illustrating a charging mode of a conventional charging device.

【図11】従来の充電装置の充電特性の内部ロスを説明
する図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating internal loss of charging characteristics of a conventional charging device.

【符号の説明】 2 入力フィルタ 3、8 整流・平滑回路 5 パワーMOSFET(スイッチング素子) 9 スイッチ部 10 逆流防止ダイオード 11 2次電池 12 充電電流検出抵抗 13 充電制御回路 20 トランス 21 整流・平滑回路 22 PWM制御回路(制御手段) 23 入力補正回路 50 電流検出手段 N3 3次巻線(補助巻線)[Explanation of Codes] 2 Input Filter 3, 8 Rectification / Smoothing Circuit 5 Power MOSFET (Switching Element) 9 Switch Section 10 Backflow Prevention Diode 11 Secondary Battery 12 Charging Current Detection Resistor 13 Charging Control Circuit 20 Transformer 21 Rectification / Smoothing Circuit 22 PWM control circuit (control means) 23 Input correction circuit 50 Current detection means N3 Third winding (auxiliary winding)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 交流入力を整流してトランスの1次側に
供給し、該トランスの1次側をスイッチング素子により
スイッチング制御して2次側に所定の充電出力を発生す
るとともに、 充電状態に応じて前記スイッチング素子の作動を制御す
る制御手段を有する充電装置において、 前記トランスの1次側に補助巻線を設けるとともに、 前記スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出
手段を設け、 前記制御手段は、電流検出手段の出力から充電電流を求
め、前記補助巻線の出力からトランスの2次側出力電圧
を求めて充電状態を検出し、該検出結果に応じて前記ス
イッチング素子の作動を制御するようにしたことを特徴
とする充電装置。
1. An AC input is rectified and supplied to the primary side of a transformer, the primary side of the transformer is switching-controlled by a switching element to generate a predetermined charge output on the secondary side, and the transformer is charged. In a charging device having a control means for controlling the operation of the switching element according to the above, an auxiliary winding is provided on the primary side of the transformer, and a current detection means for detecting a current flowing through the switching element is provided. Determines the charging current from the output of the current detecting means, detects the secondary side output voltage of the transformer from the output of the auxiliary winding, detects the charging state, and controls the operation of the switching element according to the detection result. Charging device characterized in that
【請求項2】 前記トランスの1次側に設けられた補助
巻線からの出力を整流・平滑する整流・平滑回路を設け
たことを特徴とする請求項1記載の充電装置。
2. The charging device according to claim 1, further comprising a rectifying / smoothing circuit for rectifying / smoothing an output from an auxiliary winding provided on the primary side of the transformer.
【請求項3】 前記制御手段は、パルス幅変調制御回路
からなり、前記スイッチング素子をPWM制御して、ト
ランスの2次側出力で2次電池を定電力あるいは定電圧
で充電するように制御することを特徴とする請求項1記
載の充電装置。
3. The control means comprises a pulse width modulation control circuit, PWM-controls the switching element, and controls the secondary side output of the transformer to charge the secondary battery with constant power or constant voltage. The charging device according to claim 1, wherein:
【請求項4】 前記電流検出手段は、定電力特性の入力
電圧依存性を補償する抵抗を有することを特徴とする請
求項1記載の充電装置。
4. The charging device according to claim 1, wherein the current detecting unit has a resistor that compensates for the input voltage dependency of the constant power characteristic.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100368907B1 (en) * 1999-12-22 2003-01-24 주식회사 셀라인텔레콤 Apparatus charging battery for Cellular Phone
JP2005354893A (en) * 2004-06-08 2005-12-22 Friwo Geraetebau Gmbh Battery charger having detection of primary-side charging status
US7453239B2 (en) 2003-10-29 2008-11-18 Makita Corporation Charging apparatus having a switching element for controlling charging power
WO2011132275A1 (en) * 2010-04-21 2011-10-27 キヤノン株式会社 Current resonance power source

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