JPH06335176A - Charge/discharge power supply apparatus - Google Patents

Charge/discharge power supply apparatus

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Publication number
JPH06335176A
JPH06335176A JP11839493A JP11839493A JPH06335176A JP H06335176 A JPH06335176 A JP H06335176A JP 11839493 A JP11839493 A JP 11839493A JP 11839493 A JP11839493 A JP 11839493A JP H06335176 A JPH06335176 A JP H06335176A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power supply
voltage
transformer
battery
charging
Prior art date
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Pending
Application number
JP11839493A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiko Shinozuka
政彦 篠塚
Kazuo Akiyama
一男 秋山
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.)
Kikusui Electronics Corp
Original Assignee
Kikusui Electronics Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Kikusui Electronics Corp filed Critical Kikusui Electronics Corp
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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a charge/discharge power supply apparatus which is small in size but can cope with a wide variety of battery characteristics. CONSTITUTION:As a switching device TSW is provided on the primary side of a transformer T1 for PWM control, the secondary output voltage V1 of the transformer can be varied linearly. Therefore, a constant power type power supply can be realized by monitoring the output voltage V1, so that a dynamic range as a charge/discharge power supply can be expanded even if the size is small. Further, as a minimum necessary voltage can be superposed upon a battery voltage by reducing the ON-period of the switching device TSW at the time of discharge, an additional transformer which is necessary in a conventional constitution can be eliminated and, moreover, unnecessary power consumption in a constant current controller (TR, RX, AMP and VREF) can be 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、バッテリの充電時には
充電用電源として、またバッテリの放電時には電子負荷
として使用する充放電電源装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charging / discharging power source device used as a charging power source when charging a battery and as an electronic load when discharging a battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から知られている充放電電源装置の
ひとつとして、図3に示すような回路構成が知られてい
る。
2. Description of the Related Art As one of conventionally known charging / discharging power supply devices, a circuit configuration shown in FIG. 3 is known.

【0003】図3において、2つの変圧器T1,T2の
1次巻線にはACラインが接続されている。そして、制
御素子(例えばMOS FETバイポーラトランジス
タ,電子管等の能動素子)TRと、電流検出用抵抗RX
と、基準電圧電源VREFと、差動増幅器AMPから成
る定電流制御回路によって、バッテリBATTに流れる
電流を一定値に制御している。この定電流制御回路は、
充電時のみならず、放電時においても作動する。
In FIG. 3, an AC line is connected to the primary windings of the two transformers T1 and T2. Then, a control element (for example, a MOS FET bipolar transistor, an active element such as an electron tube) TR, and a current detection resistor RX
The constant current control circuit including the reference voltage power supply VREF and the differential amplifier AMP controls the current flowing through the battery BATT to a constant value. This constant current control circuit
It works not only during charging but also during discharging.

【0004】ただし、放電時においてバッテリBATT
の出力電圧が所定の電圧以下に降下すると上記定電流制
御回路のMOSトランジスタTRが作動しなくなってし
まうので、第2の変圧器T2の2次側から得られる直流
電圧ΔVをバッテリBATTの出力電圧に加え合わせる
回路構成としてある。
However, when discharging, the battery BATT
Since the MOS transistor TR of the constant current control circuit does not operate when the output voltage of the battery drops below a predetermined voltage, the DC voltage ΔV obtained from the secondary side of the second transformer T2 is changed to the output voltage of the battery BATT. In addition, the circuit configuration is added.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の充放電
電源装置においては、充電時および放電時にバッテリB
ATTに印加される電圧が変圧器T1,T2の巻線比に
よって固定的に決定されてしまう。
In the above-mentioned conventional charge / discharge power supply device, the battery B is charged and discharged.
The voltage applied to the ATT is fixedly determined by the turns ratio of the transformers T1 and T2.

【0006】従って、充放電電源装置を設計する際に
は、使用が予測されるバッテリの最大電圧・最大電流を
考慮して、変圧器T1およびT2の定格,整流用ダイオ
ードD1およびD2の定格,制御素子TRの定格および
ヒートシンクの大きさ,電流検出用抵抗RXの値等を予
め決めなければならなかった。
Therefore, when designing the charging / discharging power supply device, the ratings of the transformers T1 and T2, the ratings of the rectifying diodes D1 and D2, and the maximum voltage / current of the battery expected to be used are taken into consideration. The rating of the control element TR, the size of the heat sink, the value of the current detection resistor RX, etc. had to be determined in advance.

【0007】そのため、実際に必要とされる電力容量を
上回った設計をしなければならないことから、製造コス
トの増加のみならず、装置の外形も大型化してしまうと
いう欠点がみられた。
For this reason, the design must exceed the actually required power capacity, which causes the drawback that not only the manufacturing cost increases but also the external size of the device increases.

【0008】よって本発明の目的は上述の点に鑑み、小
型でありながら広汎なバッテリ特性に対処し得る充放電
電源装置を提供することにある。
Therefore, in view of the above points, an object of the present invention is to provide a charging / discharging power supply device which is compact and can cope with a wide range of battery characteristics.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、バッテリの充電時には充電用電源とし
て、またバッテリの放電時には電子負荷として使用する
充放電電源装置において、変圧器の1次巻線と直列にス
イッチング素子を接続し、該スイッチング素子のオン/
オフ時間を制御することにより該変圧器の2次巻線にリ
ニアな可変電圧を発生する電力供給手段と、前記電力供
給手段の出力を平滑する整流手段と、前記整流手段の後
段に接続され、前記バッテリに流れる電流を制御する定
電流制御手段と、前記バッテリの放電時には、前記スイ
ッチング素子のオン/オフ時間を制御することにより前
記変圧器の2次巻線に所定値の電圧を発生させ、当該バ
ッテリの出力電圧に対して当該所定値の電圧を加え合わ
せるオフセット電圧付加手段とを具備したものである。
In order to achieve such an object, the present invention provides a transformer for a charging / discharging power supply device used as a charging power source when charging a battery and as an electronic load when discharging a battery. A switching element is connected in series with the next winding to turn on / off the switching element.
The power supply means for generating a linear variable voltage in the secondary winding of the transformer by controlling the off time, the rectifying means for smoothing the output of the power supply means, and the rectifying means are connected to the latter stage, Constant current control means for controlling the current flowing through the battery, and generating a voltage of a predetermined value in the secondary winding of the transformer by controlling the on / off time of the switching element when the battery is discharged, An offset voltage adding means for adding the voltage of the predetermined value to the output voltage of the battery is provided.

【0010】[0010]

【作用】本発明に係る充放電電源装置では、変圧器の1
次側にスイッチング素子を設けてPWM制御を行ってい
るので、変圧器の2次側出力電圧をリニアに可変するこ
とができる。従って、出力電圧をモニタすることにより
定電力型の電源を実現することができ、小型でありなが
ら充放電電源としてのダイナミックレンジを拡大するこ
とが可能となる。
In the charging / discharging power supply device according to the present invention, the transformer 1
Since the PWM control is performed by providing the switching element on the secondary side, the secondary side output voltage of the transformer can be linearly varied. Therefore, a constant power type power supply can be realized by monitoring the output voltage, and the dynamic range as a charging / discharging power supply can be expanded while being compact.

【0011】また、放電時には上記スイッチング素子の
オン/オフ時間を制御することにより、必要最小限の電
圧をバッテリ電圧に重畳させることが可能となるので、
従来例に比べて余分な変圧器(T2:図3参照)が不要
となるばかりでなく、定電流制御回路での不要な電力消
費を無くすことができる。
Further, by controlling the on / off time of the switching element at the time of discharging, it becomes possible to superimpose a necessary minimum voltage on the battery voltage.
As compared with the conventional example, not only an extra transformer (T2: see FIG. 3) is unnecessary, but also unnecessary power consumption in the constant current control circuit can be eliminated.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described in detail below.

【0013】図1は、本発明の一実施例による充放電電
源装置を示す回路図である。本図において、図3に示し
た従来例と同一の要素には、同一の符号を付してある。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a charging / discharging power supply device according to an embodiment of the present invention. In this figure, the same elements as those in the conventional example shown in FIG. 3 are designated by the same reference numerals.

【0014】図1に示した本実施例と、図3に示した従
来例との相違は、以下に列挙する通りである。
The differences between the present embodiment shown in FIG. 1 and the conventional example shown in FIG. 3 are as listed below.

【0015】(i) AC入力ラインに接続されている変圧
器は1個のみであり、第2の変圧器T2は不要である。
(I) Only one transformer is connected to the AC input line and the second transformer T2 is unnecessary.

【0016】(ii)変圧器T1の1次側に、スイッチング
用トランジスタTSW、上記トランジスタTSWのON
/OFF時間を制御するスイッチング制御回路CNTを
備えることにより、変圧器T1の2次側出力電圧をリニ
アに変化させることができる。
(Ii) On the primary side of the transformer T1, the switching transistor TSW and the transistor TSW are turned on.
By providing the switching control circuit CNT that controls the ON / OFF time, the secondary side output voltage of the transformer T1 can be changed linearly.

【0017】(iii) 整流用ダイオードD1および平滑コ
ンデンサC1によって得られる直流電圧V1を整流電圧
検出回路DETによりモニタし、スイッチング制御回路
CNTへ帰還することにより、定電力型電源とすること
ができる。
(Iii) The DC voltage V1 obtained by the rectifying diode D1 and the smoothing capacitor C1 is monitored by the rectified voltage detection circuit DET and fed back to the switching control circuit CNT, whereby a constant power type power supply can be obtained.

【0018】(iv)放電時には、スイッチング制御回路C
NTに対して“放電モード”にあることを指示すること
により、上述した直流電圧V1を5ボルト程度に固定す
ることができる。このことにより、バッテリBATTの
出力電圧が0ボルトに達したとしても、上記5ボルト程
度の電圧が常に加算されることになるので、定電流制御
回路(TR,RX,AMP,VREFより成る)の作動
が停止することはない。また、ボタン電池など出力電圧
が1.3V程度の低い電池の試験等に対しても、充分対
応できる。
(Iv) During discharge, the switching control circuit C
By instructing NT to be in the "discharge mode", the above-mentioned DC voltage V1 can be fixed at about 5 volts. As a result, even if the output voltage of the battery BATT reaches 0 volt, the voltage of about 5 volt is always added, so that the constant current control circuit (consisting of TR, RX, AMP, and VREF). It does not stop working. In addition, it is possible to sufficiently cope with a test of a battery having a low output voltage of about 1.3 V such as a button battery.

【0019】放電時において、上記直流電圧V1を5ボ
ルト程度とする理由は、図2に示す通りである。
The reason why the DC voltage V1 is set to about 5 volts during discharging is as shown in FIG.

【0020】すなわち、図1に示したMOSトランジス
タTRは1個のトランジスタとして描いてあるが、実際
には所要の電流容量を得るために、例えば複数のパワー
MOS FETを並列に接続することになる。従って、
That is, although the MOS transistor TR shown in FIG. 1 is drawn as one transistor, in order to obtain a required current capacity, for example, a plurality of power MOS FETs are connected in parallel. . Therefore,

【0021】[0021]

【外1】 [Outer 1]

【0022】各パワーMOS FETに接続されたConnected to each power MOS FET

【0023】[0023]

【外2】 [Outside 2]

【0024】[0024]

【外3】 [Outside 3]

【0025】バッテリBATTの出力端子に接続された
2本のケーブルにおいて生じる
Occurs in two cables connected to the output terminals of the battery BATT

【0026】[0026]

【外4】 [Outside 4]

【0027】全体として約5ボルト程度の電圧(オフセ
ット電圧)をバッテリ出力に重畳させることが必要とな
る。
It is necessary to superimpose a voltage (offset voltage) of about 5 V on the battery output as a whole.

【0028】なお、5V以下の電圧では回路が正常に動
作せず、また5V以上の電圧を印加した場合にはMOS
トランジスタTRに加わる電圧がTR自体の不要な消費
電力を上昇させ、効率が極めて悪くなることになる。
The circuit does not operate normally at a voltage of 5 V or less, and when the voltage of 5 V or more is applied, the MOS
The voltage applied to the transistor TR increases unnecessary power consumption of the TR itself, resulting in extremely poor efficiency.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したとおり本発明によれば、変
圧器の1次側にスイッチング素子を設けてPWM制御を
行っているので、変圧器の2次側出力電圧をリニアに可
変することができるほか、出力電圧をモニタすることに
より定電力型の電源を実現することができる。このこと
により、小型でありながら広汎なバッテリ特性に対処し
得る充放電電源装置を得ることができる。
As described above, according to the present invention, since the switching element is provided on the primary side of the transformer to perform the PWM control, the secondary side output voltage of the transformer can be linearly varied. Besides, a constant power type power supply can be realized by monitoring the output voltage. As a result, it is possible to obtain a small-sized charge / discharge power supply device capable of coping with a wide range of battery characteristics.

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

【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】本実施例における放電時の動作を示す説明図で
ある。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an operation during discharging in the present embodiment.

【図3】従来技術の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

T1 変圧器 CNT スイッチング制御回路 DET 整流電圧検出回路 RX 電流検出用抵抗 T1 Transformer CNT Switching control circuit DET Rectification voltage detection circuit RX Current detection resistor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H02M 7/217 9180−5H ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location H02M 7/217 9180-5H

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 バッテリの充電時には充電用電源とし
て、またバッテリの放電時には電子負荷として使用する
充放電電源装置において、 変圧器の1次巻線と直列にスイッチング素子を接続し、
該スイッチング素子のオン/オフ時間を制御することに
より該変圧器の2次巻線にリニアな可変電圧を発生する
電力供給手段と、 前記電力供給手段の出力を平滑する整流手段と、 前記整流手段の後段に接続され、前記バッテリに流れる
電流を制御する定電流制御手段と、 前記バッテリの放電時には、前記スイッチング素子のオ
ン/オフ時間を制御することにより前記変圧器の2次巻
線に所定値の電圧を発生させ、当該バッテリの出力電圧
に対して当該所定値の電圧を加え合わせるオフセット電
圧付加手段とを具備したことを特徴とする充放電電源装
置。
1. A charging / discharging power supply device used as a charging power source when charging a battery and as an electronic load when discharging a battery, wherein a switching element is connected in series with a primary winding of a transformer,
Power supply means for generating a linear variable voltage in the secondary winding of the transformer by controlling the on / off time of the switching element; rectifying means for smoothing the output of the power supply means; and the rectifying means. A constant current control unit connected to a latter stage of the transformer to control a current flowing through the battery, and a predetermined value in the secondary winding of the transformer by controlling an on / off time of the switching element when the battery is discharged. Charging / discharging power supply device, comprising: an offset voltage adding means for generating the voltage of 1. and adding the voltage of the predetermined value to the output voltage of the battery.
JP11839493A 1993-05-20 1993-05-20 Charge/discharge power supply apparatus Pending JPH06335176A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6518803B2 (en) 2000-11-08 2003-02-11 Denso Corporation Output circuit
WO2009146064A3 (en) * 2008-04-01 2010-01-21 William Baker Multiple bay battery chargers and circuitry
JP5843953B1 (en) * 2014-12-24 2016-01-13 菊水電子工業株式会社 Electronic load device

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