JPH06233474A - スイッチング型充電回路の電圧検出装置 - Google Patents

スイッチング型充電回路の電圧検出装置

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JPH06233474A
JPH06233474A JP5036093A JP3609393A JPH06233474A JP H06233474 A JPH06233474 A JP H06233474A JP 5036093 A JP5036093 A JP 5036093A JP 3609393 A JP3609393 A JP 3609393A JP H06233474 A JPH06233474 A JP H06233474A
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JP
Japan
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voltage
circuit
acoustic wave
surface acoustic
secondary battery
Prior art date
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Pending
Application number
JP5036093A
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English (en)
Inventor
Teruyoshi Mitsuoka
輝義 光岡
Tsutomu Igarashi
勉 五十嵐
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
Original Assignee
Toyo Communication Equipment Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は二次側回路に補助的電源を必要とせ
ず、簡易な構成で小型化及び低価格化を達成することが
できると共に高精度の電池電圧−周波数特性を得ること
ができるスイッチング型充電回路の電圧検出装置を提供
することを目的とする。 【構成】充電すべき二次電池電圧を可変容量ダイオード
を用いて容量に変換し、これを発振周波数として一次側
にて検出するプライマリ制御スイッチング型充電器にお
いて、発振ループ中に前記可変容量ダイオードと弾性波
表面素子とを備えると共に、前記弾性波表面素子の一方
の電極を一次側に、他方の電極を二次側に接続すること
により、発振部の電圧−周波数特性を高精度に安定させ
ると共に一次側と二次側とのアイソレーション用に用い
られていたアイソレーション用コンデンサの数を減ら
す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はスイッチング型充電器に
おいて、簡便な二次側の回路構成であって且つ高精度に
二次電池の電池電圧を検出することができるスイッチン
グ型充電回路の電圧検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】機器の小型化、低価格化の要求が高ま
り、充電器では電池の端子電圧に基づいてスイッチング
を制御するプライマリ制御方式が一般的に用いられてい
る。プライマリ制御方式を用いたスイッチング型充電器
の一般的な二次側構成を第7図に示す。二次電池充電の
ための電力は高周波出力トランスTを介して一次側より
供給され、二次側ではトランスT出力を整流・平滑化回
路1によって直流に変換した後、定電流回路2を介して
二次電池3に印加する。一方、二次電池3の状態検出に
は、電圧検出回路4を用いて二次電池3の端子電圧を測
定することにより電池の有無、充電状態及び充電終了等
の情報を一次側に設けられた充電制御系に伝達する。該
充電制御系では供給された二次電池電圧情報に基づいて
スイッチング回路をオン・オフし、充電電流を制御する
ものである。このようなスイッチング型充電器のうち、
一次側と二次側の高いアイソレーションを得る目的で電
圧検出回路4として電圧制御発振器等を含むICを使用
し、電圧−周波数変換を行うことにより二次電池電圧値
を周波数として一次側にコンデンサを介して伝送し、ス
イッチング回路を制御する方式がある。しかしながら、
上述したような電圧検出方式では二次側に設けられる電
圧検出回路4にてICを駆動するための補助的な電源を
必要とし、電源を供給する手段及び該電源電圧を安定化
するための手段等が必要となり、装置が大型化且つ高価
格になると云う問題点があった。また、二次側回路に電
源を要しない二次電池の電圧検出回路としては、第8図
に示すものが考えられる、これは電圧検出回路4として
抵抗R1及び可変容量ダイオードD1から成る電圧容量
変換回路5を二次側回路に設け、一方、発振部6及びコ
イルL1からなる容量検出回路7を一次側回路に設けた
構成となっており、電圧容量変換回路5は結合コンデン
サC1及びC2を介して容量検出回路7と接続してい
る。結合コンデンサC1、C2は可変容量ダイオードD
1の容量に対して十分に大きな容量値のものであって、
且つ必要なアイソレーションのための耐圧を有し、ま
た、商用周波数(50Hz〜60Hz)の周波数領域で
は無視できる程度に容量が小さいものを用いる。このよ
うな構成の容量変換型電圧検出回路では可変容量ダイオ
ードD1の容量が印加される電圧に依存することを利用
しており、可変容量ダイオードD1の容量を検出するこ
とにより二次電池3の電圧を測定するものであり、コイ
ルL1及び可変容量ダイオードD1による共振周波数で
発振部6が発振し、ダイオードD1の容量変化、即ち、
二次電池の電圧変化に伴って発振周波数が変動するの
で、発振部6の出力を測定することにより二次電池の状
態を一次側にて検知することができる。前記発振部6と
しては工業標準である555型タイマ集積回路のごとき
スイッチング型回路を使用することも可能であるが、状
態の変化によって発振部の入力インピーダンスが大幅に
変化するため可変容量ダイオードD1に印加される電圧
が大きく変動し、高精度の容量測定を行うことが困難で
ある。したがって、入力インピーダンスが変化しない正
弦波または概正弦波発振回路を用いてその周波数を測定
する方法が好ましいが、LC発振回路等を持ちいた場
合、コイルを使用することになり、素子の安定度、寸法
及び価格的な観点から小型化且つ低価格化を達成するこ
とが困難であると云う問題点があった。
【0003】
【発明の目的】本発明は上述した問題点に鑑みなされた
ものであって、補助的電源を必要とせず、簡易な構成で
小型化及び低価格化を達成することができると共に高精
度の電池電圧−周波数特性を得ることができるスイッチ
ング型充電回路の電圧検出装置を提供することを目的と
する。
【0004】
【発明の概要】この目的を達成するために本発明にかか
る電圧検出装置は、充電すべき二次電池電圧を可変容量
ダイオードを用いて容量に変換し、これを発振周波数と
して一次側にて検出するプライマリ制御スイッチング型
充電器において、発振ループ中に前記可変容量ダイオー
ドと弾性表面波素子とを備えると共に、前記弾性波表面
素子の一方の電極を一次側に、他方の電極を二次側に接
続することにより、発振部の電圧−周波数特性を高精度
に安定させると共に一次側と二次側とのアイソレーショ
ン用に用いられていたアイソレーション用コンデンサを
用いずに回路を構成したことを特徴とする。
【0005】
【実施例】以下、図面に示した実施例に基づいて本発明
を詳細に説明する。第1図は本発明にかかるスイッチン
グ型充電回路の電圧検出方法を実施するための一実施例
を示す図である。二次電池10は図示しないトランス、
整流・平滑回路及び定電流回路を介して充電される。一
方、二次電池電圧検出回路は抵抗R1、可変容量ダイオ
ードD1からなる電圧容量変換回路11と発振部12と
を2端子対弾性表面波素子Y1によって結合した構成と
なっている。このように構成した二次電池電圧検出回路
では二次電池10の端子電圧の変化を可変容量ダイオー
ドD1の容量変化として検出し、該容量変化を発振部1
2にて発振周波数の変化として捉えると共に、従来発振
部に用いられていたコイルの代わりに弾性表面波素子Y
1を用いることにより安定度の高い電圧−周波数変換を
行うことができる。また、従来用いられていた一次側と
二次側とのアイソレーション用コンデンサC1及びC2
の代わりに弾性表面波素子Y1を用いているが、弾性表
面波素子に用いられる圧電材料は本来優れた絶縁性を有
しており、とりわけ、結合係数の小さな弾性表面波素子
を用いれば、交流等価回路に影響を与えることなくアイ
ソレーションを取ることができる。さらには電極指の形
状を適切に設計することにより端子対間の絶縁耐圧電圧
を得ることが可能となり、発振用誘導器と二個のアイソ
レーション用容量器を一個の弾性表面波素子に置き換え
ることによりスイッチング型充電回路の部品点数を減ら
し、装置の小型化且つ低価格化を実現することが可能で
ある。
【0006】第2図は本発明の他の実施例を示す図であ
って、第1図に示した実施例と異なる点は電圧容量変換
回路11の抵抗を可変抵抗分圧器RV1とした点であ
る。即ち、第1図に示した二次電池電圧検出回路では構
成素子の電気特性のばらつきにより電圧−周波数変換特
性が変動する点を考慮したものである。電気特性のばら
つきは一次側及び二次側にも存在するが、通常の設計で
は二次側構成素子のばらつきが主要因であり、特に可変
容量ダイオードのばらつきが主である。このように二次
電池電圧検出回路を構成することにより、可変抵抗分圧
器RV1に周波数変換の感度を調整する機能を持たせ、
小型、低価格であって且つ高精度に二次電池の電池電圧
を監視することができる。また充電回路にマイクロコン
ピュータ等を使用した制御回路を用いれば、感度を調整
する際に充電電流の供給を中断させることが可能であ
り、感度調整中は可変抵抗分圧器RV1の両端に基準電
圧源を接続して、所定の電圧値変化で所望の周波数変化
率となるように可変抵抗分圧器RV1を調整すればよ
い。
【0007】一方、一次側回路構成素子のばらつきによ
る電圧−周波数変換特性のばらつきに対しては第3図に
示す如く周波数オフセットを調整するように回路を構成
すればよい。即ち、同図に示す如く可変容量ダイオード
D1の一端に可変容量器CV1及び抵抗R2を並列に設
け、周波数オフセット調整中は二次電池の代わりに基準
電圧源を接続し、所定の電圧にて所定の周波数となるよ
うに前記可変容量器CV1を調整すればよく、また、電
圧容量変換回路11の抵抗R1を第2図に示したように
可変抵抗分圧器とすることにより、一次側及び二次側構
成素子の電気的特性のばらつきによる電圧−周波数変換
特性を一定の値とすることが可能であり、高精度に二次
電池の電圧を検出することができる。
【0008】さらに前述したような可変容量器及び可変
抵抗分圧器を用いずに高精度の二次電池電圧検出回路を
構成することも可能である。即ち、可変容量器及び可変
抵抗分圧器は機械的にその値を変化させるものであり、
振動等の外部要因に対して不安定であるため、第4図に
示すように較正のためのメモリを制御部に具えた充電回
路としてもよい。第4図において13はスイッチング制
御部、14は書き込み可能型読み出し専用メモリ、例え
ばPROMや電池等でバックアップされたRAMであ
る。このように構成した充電回路において、制御部13
にモード指定信号を印加し、指定されたモード、例えば
Oボルト較正モードを指定した場合には二次側に設けら
れた可変容量ダイオードD1の両端に設定電圧0ボルト
を印加してその際に発振部12より出力される発振周波
数をメモリ14に書き込む。またVn 較正モードを指定
した場合には設定電圧としてVn を印加し、その際に発
振部12より出力される発振周波数をメモリ14に書き
込み記録する。制御部13に運用モード信号が入力され
ると、メモリ14に記録された発振周波数データ及び発
振部12より供給される信号に基づいて制御部13は電
圧−周波数変換特性を補正し、高精度に二次電池電圧を
検出することが可能であり、構成部品点数を増加させる
ことなく、高精度の電圧検出を行うことができる。第5
図は温度変化に伴う発振周波数の変動を考慮した弾性表
面波素子を示す図である。周知の如く、圧電素子を用い
た発振回路の発振周波数は、その材料と構造に起因する
固有の温度特性を有し、温度変化に伴って変動する発振
周波数が検出電圧の変動に対応する周波数の変動分に対
して無視できないほど大きくなると高精度の検出を行う
ことができなくなる。したがって、同図に示す如く圧電
材料上に全く同じ構造の電極指を対に配置し、一方の2
端子対共振器は電圧−周波数変換用に、他方の2端子対
共振器は単なる発振用として用い、2つの共振回路の周
波数差を周波数混合を用いて検出することにより温度変
化に基づく周波数の変動量を得、電圧検出回路の電圧−
周波数変換特性を補正することができる。第6図は第5
図で示した弾性表面波素子を用いた電圧検出回路の一実
施例を示す図であって、同一基板上に設けられた一対の
共振器YAは電圧−周波数変換用に、他方の一対の共振
器YBは温度補償用に用いられている。また、共振器Y
Bに設けられた一対の電極指はコンデンサC3にて終端
し、他方の電極指には発振部15が接続されている。発
振部12及び15からの出力は周波数混合器16に供給
し、周波数混合器16出力が制御部13に与えられる。
このように同一基板上に2組の2端子対共振器を設ける
ことにより、制御部に供給される信号は温度補償を施し
たものとなり、より一層高精度な二次電池の状態検出を
行うことが可能となる。
【0009】
【発明の効果】本発明は上述した如く構成し且つ機能す
るものであるから、スイッチング型充電回路の二次側に
おいて回路駆動用の電源を必要とせず、また発振回路に
誘導器(コイル)を用いる代わりに弾性表面波素子を用
いているために高安定度の電圧−周波数変換特性を得る
ことができ、さらには従来必要であった一次側及び二次
側アイソレーション用のコンデンサを用いることなく回
路を構成することができ、装置の小型化及び低価格化を
達成する上で著しい効果を発揮する。
【0010】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る二次電池電圧測定回路の一実施例
を示す図。
【図2】本発明に係る二次電池電圧測定回路の他の実施
例を示す図。
【図3】本発明に係る二次電池電圧測定回路の他の実施
例を示す図。
【図4】本発明に係る二次電池電圧測定回路の他の実施
例を示す図。
【図5】本発明に係る二次電池電圧測定回路に用いる弾
性表面波素子を示す図。
【図6】本発明に係る二次電池電圧測定回路の他の実施
例を示す図。
【図7】従来より用いられているプライマリ制御スイッ
チング型充電器の二次側の回路構成を示す図。
【図8】従来より用いられている電圧検出回路を示す
図。
【符号の説明】
1・・・整流・平滑回路 2・・・定電流発生回路 3、10・・・二次電池 4・・・電圧検出回路 5、11・・・電圧容量変換回路 6、12、15・・・発振部 7・・・容量検出回路 13・・・制御部 14・・・書き込み可能型読み出し専用メモリ 16・・・周波数混合器 C1、C2、C3・・・コンデンサ D1・・・可変容量ダイオード R1、R2・・・抵抗 Y1、YA、YB・・・弾性表面波素子 RV1・・・可変抵抗分圧器 CV1・・・可変容量器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】充電すべき二次電池電圧を可変容量ダイオ
    ードを用いて容量に変換し、これを発振周波数として一
    次側にて検出するプライマリ制御スイッチング型充電器
    において、発振ループ中に前記可変容量ダイオードと弾
    性表面波素子とを備えると共に、前記弾性表面波素子の
    一方の電極を一次側に、他方の電極を二次側に接続した
    ことを特徴とする二次電池電圧検出装置。
JP5036093A 1993-02-01 1993-02-01 スイッチング型充電回路の電圧検出装置 Pending JPH06233474A (ja)

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