JPH0629347U - 充電用電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パルス幅変調制御回路が１つのみの簡単な回
路構成で、混変調の問題もない充電用電源回路を提供す
る。 【構成】 トランス４と、オン期間にトランス４の一次
側コイル５に直流電流を供給するためのスイッチ素子６
と、トランス４の第１の二次側コイル７に接続された整
流平滑回路１０と、整流平滑回路１０から二次電池１３
に供給される負荷電流を検出する電流検出回路１６と、
電流検出回路１６の出力と基準値とを比較しその誤差を
増幅する誤差増幅器１７と、誤差増幅器１７の出力に基
づいてパルス幅変調制御される制御パルスを発生し、ス
イッチ素子６のオン時間の幅を制御するＰＷＭ制御回路
１９と、トランス４の第２の二次側コイル８に接続さ
れ、電流検出回路１６およびＰＷＭ制御回路１９に電源
電圧を供給するフォワード方式コンデンサインプット型
補助電源２０とを有する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、二次電池の充電用電源回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

二次電池を充電するための充電用電源回路として、図２に示す回路が知られて いる。

【０００３】 図２において、商用交流電源（例えばＡＣ１００Ｖ）１にはフィルタ２を介し て一次側整流平滑回路３の入力端が接続されている。この一次側整流平滑回路３ の出力端は、トランス４の一次側コイル５にＭＯＳトランジスタ６を介して接続 されている。トランス４は二つの二次側コイル７，９を有し、一方の二次側コイ ル７には二次側整流平滑回路１０の入力端が接続されている。

【０００４】 二次側整流平滑回路１０の出力端は、電圧検出抵抗３１に接続されると共に、 バイポーラトランジスタ３２、フライホイールダイオード３３、インダクタ３４ 及びコンデンサ３５からなるスイッチング回路の入力端に接続されている。この スイッチング回路の出力端は、逆流防止ダイオード１１および電流検出抵抗１４ を介して出力端子１２ａ，１２ｂに接続されている。出力端子１２ａ，１２ｂの 間には、負荷である二次電池１３が接続される。

【０００５】 電圧検出抵抗３１で検出された電圧は誤差増幅器３７において基準電圧と比較 され、その差である誤差が増幅される。誤差増幅器３７から出力される誤差電圧 は、絶縁用であるフォトカップラ３８を介してＰＷＭ（パルス幅変調）制御回路 ３９に供給される。ＰＷＭ制御回路３９は、トランジスタ６のゲートに制御パル スを供給する。これにより、二次側整流平滑回路１０の出力電圧が一定となるよ うにトランジスタ６のオン時間が制御される。

【０００６】 一方、電流検出抵抗１４では二次電池１３に供給される負荷電流が電圧降下と して検出される。この電流検出抵抗１４の端子電圧は誤差増幅器４０において基 準電圧と比較され、その差である誤差が増幅される。誤差増幅器４０から出力さ れる誤差電圧は、ＰＷＭ制御回路４１に供給される。ＰＷＭ制御回路４１は、ト ランジスタ３２のベースに制御パルスを供給する。これにより、負荷電流が一定 となるようにトランジスタ３２のオン時間が制御される。

【０００７】 なお、トランス４の他方の二次側コイル９には整流平滑回路３６が接続されて いる。この整流平滑回路３６は、誤差増幅器３７，４０を動作させるための補助 電源として用いられる。

【０００８】 上述した充電用電源回路では、定電圧化のためにＰＷＭ制御回路３９、定電流 化のためにＰＷＭ制御回路４１と、二つのＰＷＭ制御回路を必要とする。このた め全体の回路構成が複雑化し、高価となる。 また、二つのＰＷＭ制御回路３９，４１の発振周波数によっては混変調（ビー ト）が発生することがあり、負荷電流が変動する要因ともなる。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

上述したように、従来の充電用電源回路では定電圧化と定電流化のために二つ のＰＷＭ制御回路を用いるため、回路が複雑化して高価となるばかりでなく、混 変調により負荷電流が変動するおそれがあるという問題があった。 本考案は、このような従来技術の問題点を解決し、回路構成が簡単で、また混 変調の問題もない充電用電源回路を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するため、本考案は一つのパルス幅変調制御回路を含むフラ イバック方式コンバータを用いて負荷電流の定電流化のみを行うと共に、フォワ ード方式コンデンサインプット型補助電源を設け、この補助電源により電流検出 回路およびパルス幅変調制御回路への電源電圧を供給する構成とするようにした ものである。

【００１１】 すなわち、本考案に係る充電用電源回路は、一次側コイルと第１および第２の 二次側コイルを有するトランスと、前記一次側コイルに直列に接続され、オン期 間に該一次側コイルに直流電流を供給するためのスイッチ素子と、前記第１の二 次側コイルに接続された整流平滑回路と、この整流平滑回路から前記二次電池に 供給される電流を検出する電流検出回路と、この電流検出回路の出力と基準値と を比較しその誤差電圧を増幅する誤差増幅器と、この誤差増幅器の出力に基づい てパルス幅変調制御される制御パルスを発生し、該制御パルスにより前記スイッ チ素子のオン時間の幅を制御するパルス幅変調制御回路と、前記第２の二次側コ イルに接続され、前記電流検出回路およびパルス幅変調制御回路に電源電圧を供 給するフォワード方式コンデンサインプット型補助電源とを備えたことを特徴と する。

【００１２】

【作用】

このように本考案では、パルス幅変調制御回路は定電流化のためのみの１つで よいため、全体の回路構成が簡単化され、また二つのパルス幅変調制御回路を設 けることによる混変調の問題も生じない。

【００１３】 さらに、フォワード方式コンデンサインプット型補助電源を設けたことによっ て、フライバック方式コンバータで定電流化のみを行ったにもかかわらず、負荷 電圧である二次電池の電圧変動の影響を受けにくい安定化された電源電圧を電流 検出回路やパルス幅変調制御回路に供給することができ、これらの回路の安定し た動作が得られる。

【００１４】

【実施例】

以下、図面を参照して本考案の一実施例を説明する。図１は、本考案に係る充 電用電源回路の回路図である。

【００１５】 図１において、商用交流電源（例えばＡＣ１００Ｖ）１には、外部からの雑音 混入や外部からの雑音混入を防止するためのフィルタ２を介して一次側整流平滑 回路３の入力端が接続されいる。この一次側整流平滑回路３の出力端は、トラン ス４の一次側コイル５にスイッチ素子としてのＭＯＳトランジスタ６を介して接 続されている。

【００１６】 トランス４は、第１および第２の二次側コイル７，８を有し、第１の二次側コ イル７には二次側整流平滑回路１０の入力端が接続されている。二次側整流平滑 回路１０の出力端は、逆流防止ダイオード１１および電流検出抵抗１４を介して 出力端子１２ａ，１２ｂに接続されている。出力端子１２ａ，１２ｂの間には、 負荷である二次電池１３が接続される。

【００１７】 電流検出抵抗１４は増幅器１５と共に電流検出回路１６を構成している。すな わち、電流検出抵抗１４で二次電池１３に供給される負荷電流が電圧降下として 検出され、さらに増幅器１５で増幅される。

【００１８】 電流検出回路１６の出力つまり増幅器１５の出力電圧は、誤差増幅器１７にお いて基準電圧と比較され、その差である誤差が増幅される。誤差増幅器１７から 出力される誤差電圧は、絶縁用であるフォトカップラ１８を介してＰＷＭ（パル ス幅変調）制御回路１９に供給される。ＰＷＭ制御回路１９は、トランジスタ６ のゲートに制御パルスを供給する。 以上のような構成により、二次電池１３に供給される負荷電流が一定となるよ うに、トランジスタ６のオン時間が制御される。

【００１９】 一方、トランス４の第２の二次側コイル８には、フォワード方式コンデンサイ ンプット型補助電源２０が接続されている。この補助電源２０は、二次側コイル ８に並列に接続されたコンデンサ２１と、該コンデンサ２１に並列に入力端が接 続された定電圧回路２２および該定電圧回路２２の出力端に並列に接続されたコ ンデンサ２３からなり、定電圧化された直流電圧を出力する。この補助電源２０ から出力される直流電圧は、電流検出回路１６における増幅器１５と、誤差増幅 器１７に電源電圧として供給される。

【００２０】 次に、この実施例の充電用電源回路の動作を説明する。 商用交流電源１の出力はフィルタ２を介して一次側整流平滑回路３で直流化さ れ、トランジスタ６を介してトランス４の一次側コイル５に印加される。これに より一次側コイル５には、トランジスタ６のオン期間中に電流が流れ、エネルギ が蓄えられる。

【００２１】 トランス４の第１の二次側コイル７に接続された二次側整流平滑回路１０は、 トランジスタ６のオフ期間に導通する向きに接続された図示しない整流用ダイオ ードと平滑用コンデンサからなる。すなわち、トランジスタ６のオン期間にトラ ンス４の一次側コイル５に蓄えられたエネルギは、トランジスタ６のオフ期間に 二次側コイル７に逆起電力として生じ、二次側整流平滑回路１０によって直流化 される。この二次側整流平滑回路１０の出力は、逆流防止ダイオード１１を介し て二次電池１３に供給される。

【００２２】 このとき二次電池１３に流れる負荷電流は、電流検出抵抗１４で検出され、増 幅器１５を介して誤差増幅器１７に供給される。誤差増幅器１７は負荷電流に応 じた増幅器１５の出力電圧と基準電圧とを比較して、その誤差を増幅する。この 誤差増幅器１７から出力される誤差電圧は、フォトカップラ１８を介してＰＷＭ 制御回路１９に供給され、ＰＷＭ制御回路１９から誤差電圧に応じて増減する制 御パルスがトランジスタ６のゲートに供給される。 以上のようなフライバック方式コンバータの動作により、二次電池１３に供給 される負荷電流が一定となるようにトランジスタ６のオン時間が制御される。

【００２３】 ここで、負荷である二次電池１３は放電された後には電圧が低下しており、ま た充電完了後には電圧が回復するというように大きく変動する。すなわち、フラ イバック方式コンバータの負荷が二次電池１３である場合、負荷電圧が大きく変 化するため、それに伴いＰＷＭ制御回路１９からトランジスタ６のゲートに供給 される制御パルスのパルス幅、つまりトランジスタ６のオン時間は大幅に変化す ることになる。

【００２４】 従って、仮にトランス４の二次側電圧をフライバック方式で整流・平滑して、 増幅器１５や誤差増幅器１７を動作させるための補助電源電圧として用いたとす ると、トランジスタ６のオン時間の変動がそのまま補助電源電圧の変動となって 現れる。また、トランス４の二次側電圧を単にフォワード方式で整流・平滑して 補助電源電圧を得るようにしても同様に変動が大きい。

【００２５】 そこで、本考案ではフォワード方式コンデンサインプット型補助電源２０を用 いて、電圧変動のない補助電源電圧を得ている。すなわち、このフォワード方式 コンデンサインプット型補助電源２０では、トランジスタ６のオン期間・オフ期 間の両期間でトランス４からエネルギが取り出され、しかも入力側に比較的大容 量のコンデンサ２２を有するため、トランジスタ６のオン時間にはあまり影響さ れず、オン時の尖頭値電圧によってほぼ決定された安定な補助電源電圧を得るこ とができる。

【００２６】 このようにフライバック方式コンバータにより負荷電流の定電流化のみ行い、 負荷電圧の定電圧化を行わない構成でありながら、フォワード方式コンデンサイ ンプット型補助電源２０によって安定化された補助電源電圧を得ることができ、 この補助電源電圧により電流検出回路１６や誤差増幅器１７を安定に動作させる ことが可能となる。

【００２７】 従って、ＰＷＭ制御回路としては定電流化のためのＰＷＭ制御回路１９のみで よく、全体の回路構成が簡単となる。また、ＰＷＭ制御回路が一つであるため原 理的に混変調の問題がなく、負荷電流が変動するおそれはない。

【００２８】 なお、図１では充電用電源回路の出力端子１２ａ，１２ｂに二次電池１３を直 接接続しているが、出力端子１２ａ，１２ｂと二次電池１３との間に充電制御回 路を付加し、例えば充電中の電池電圧を検出して電圧制御、電池温度を検出して 温度制御、充電時間を検出して時間制御などを行ってもよい。 その他、本考案はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可 能である。

【００２９】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によればフライバック方式コンバータを用いて負 荷電流の定電流化のみを行うと共に、フォワード方式コンデンサインプット型補 助電源を設け、この補助電源により電流検出回路およびパルス幅変調制御回路へ の電源電圧を供給する構成としたことにより、パルス幅変調制御回路は定電流化 のためのみの１つでよいため、全体の回路構成が簡単化され、混変調の問題も生 じないという利点がある。

【００３０】 また、フォワード方式コンデンサインプット型補助電源を設けたことにり、フ ライバック方式コンバータが定電流化のみを行っているにもかかわらず、二次電 池の電圧変動の影響を受けない安定な補助電源電圧が得られるので、電流検出回 路や誤差増幅器などを安定に動作させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る充電用電源回路の回路
図

【図２】従来の充電用電源回路の回路図

【符号の説明】

１…商用交流電源 ３…一次側整流
平滑回路 ４…トランス ５…一次側コイ
ル ６…トランジスタ ７…第１の二次
側コイル ８…第２の二次側コイル １０…二次側整流
平滑回路 １１…逆流防止ダイオード １２ａ，１２…
出力端子 １３…二次電池 １４…電流検出
抵抗 １５…増幅器 １６…電流検出
回路 １７…誤差増幅器 １８…フォトカ
ップラ １９…ＰＷＭ制御回路 ２０…フォワー
ド方式コンデンサイン プット型補助電源

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】一次側コイルと第１および第２の二次側コ
   イルを有するトランスと、 前記一次側コイルに直列に接続され、オン期間に該一次
   側コイルに直流電流を供給するためのスイッチ素子と、 前記第１の二次側コイルに接続された整流平滑回路と、 この整流平滑回路から前記二次電池に供給される電流を
   検出する電流検出回路と、 この電流検出回路の出力と基準値とを比較しその誤差電
   圧を増幅する誤差増幅器と、 この誤差増幅器の出力に基づいてパルス幅変調される制
   御パルスを発生し、該制御パルスにより前記スイッチ素
   子のオン時間の幅を制御するパルス幅変調制御回路と、 前記第２の二次側コイルに接続され、前記電流検出回路
   およびパルス幅制御回路に電源電圧を供給するフォワー
   ド方式コンデンサインプット型補助電源とを備えたこと
   を特徴とする充電用電源回路。