JPH07129255A

JPH07129255A - 差動増幅器の基準電圧源

Info

Publication number: JPH07129255A
Application number: JP5294102A
Authority: JP
Inventors: Kimisada Kobayashi; 公禎小林; Masahiro Sasaki; 正博佐々木; Kazuo Takano; 和夫高野; Tsutomu Ogata; 努尾形; Masaru Kono; 勝河野; Nobuo Inagaki; 伸夫稲垣; Yoshiya Yamano; 佳哉山野; Yukio Tada; 幸生多田
Original assignee: AFUTEI KK; Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd; Japan Storage Battery Co Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: AFUTEI KK; Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd; Japan Storage Battery Co Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1993-10-29
Publication date: 1995-05-19

Abstract

(57)【要約】【目的】定電流制御回路に入力する差動増幅器の基準
電圧を、緩やかに降下させることでバッテリ端子に発生
する過大なサージ電圧を防止する事を目的とする。又、
この回路をバッテリ試験装置に用いることにより、バッ
テリ試験装置がノイズにより誤動作や破損することを防
止することを目的とする。【構成】抵抗分圧回路の中点にコンデンサを接続し、
該中点電圧を回路時定数により充放電するようにした第
１の抵抗分圧回路と抵抗分圧回路の中点を定電流用差動
入力とする、第２の抵抗分圧回路が独立して構成され、
第１の抵抗分圧回路の中点電圧が第２の抵抗分圧回路の
中点電圧にスイッチＯＦＦの時のみ寄与するように構成
された差動増幅器の基準電圧源。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電流を定電流制御する
定電流制御回路における定電流用差動入力回路の基準電
圧源と前記基準電圧源を用いたバッテリ試験装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、例えばバッテリ充電電流、又は
放電電流等の電流を定電流制御する場合、定電流制御回
路へ設定する定電流値に見合った差動入力基準電圧を入
力し制御する方法が行われる。そして該差動入力基準電
圧には、通常、単純な抵抗分圧回路の中点電位を入力と
する基準電圧源が用いられる。しかし、動作時、該中点
電位の上昇、下降は急峻なものとなり、特に急峻な該立
ち下がりの際には、定電流制御されたバッテリ充電電
流、又は放電電流が瞬時に零に向かうためバッテリ電圧
端子に過大なサージ電圧が発生し、バッテリ及び周辺機
器に劣化や絶縁破壊等の悪影響を与えてしまう。そこで
改善のために該中点電位にコンデンサを接続し時定数に
より緩やかに前記中点電位の上昇、下降を行う基準電圧
源が使用される。該基準電圧源により、前記中点電位が
降下する時に発生する過大なサージ電圧を軽減する事が
可能となる。しかし該基準電圧源は前記中点電位が上昇
する時にも作用するため、結果として定電流の上昇が遅
れる原因を引き起こす。

【０００３】以上のことから、前記基準電圧源には、前
記基準電圧の上昇は瞬時に行われ、降下は緩やかに行わ
れるように構成された基準電圧源が要求されることにな
る。こうした経緯から、要求を満たすように構成された
基準電圧源を搭載した、電流を定電流制御し給電し得る
定電流給電回路を図３に示し、又、図４には各部動作波
形を示す。尚、ここではバッテリの特性試験を行う為に
用いる充電電流、又は放電電流を定電流制御する定電流
給電回路を例にあげて説明する。

【０００４】図３に於いて、１はスイッチ、２は直流電
源、３は基準電圧源、４，５は抵抗、６はコンデンサ、
７はダイオード、８，９は抵抗、１０はダイオード、１
１は定電流制御回路、１２は定電流用差動入力回路、１
３はバッテリ、１４は電流検出部、１５は定電流制御用
の半導体スイッチを示す。ただし図３，４は、定電流放
電時の例である。

【０００５】動作については、スイッチ１がＯＮする
と、直流電源２より基準電圧源３内の抵抗４，５、コン
デンサ６、ダイオード７より構成される第１の抵抗分圧
回路及び、抵抗８，９により構成される第２の抵抗分圧
回路に給電される。この時、第１の抵抗分圧回路の時定
数により充電されるコンデンサ６の電圧Ｖａは、ダイオ
ード１０をＯＮさせない電圧に抑えられている。そして
前記第２の抵抗分圧回路の分圧電圧である基準電圧Ｖｒ
ｅｆは、定電流制御回路１１内の定電流用差動入力回路
１２の基準電圧として入力され、バッテリ１３の充電電
流又は、放電電流は、電流検出部１４にて検出され、該
定電流用差動入力回路１２の他方に入力され、基準電圧
Ｖｒｅｆと比較することにより半導体スイッチ１５を制
御することで前記バッテリ１３の充電電流又は、放電電
流を定電流制御する。この模様は図４のバッテリ電流上
昇時、各部波形で示している。

【０００６】次に、スイッチ１がＯＦＦすると、基準電
圧Ｖｒｅｆは瞬時に降下しようとする。この時、スイッ
チＯＮ時に第１の抵抗分圧回路により電圧Ｖａまで充電
されたコンデンサ６は、基準電圧Ｖｒｅｆがダイオード
１０の順方向ドロップ分だけ電圧降下した時、抵抗９と
の時定数により放電状態となり基準電圧Ｖｒｅｆはこの
時定数の傾斜と共に緩やかに下降するため、前記定電流
制御回路により制御される電流値は、該基準電圧Ｖｒｅ
ｆに制御されながら緩やかに減少する。この模様は図４
のバッテリ電流降下時各部波形で示している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術の基
準電圧源には以下に掲げる問題点がある。１．基準電圧源内で使用するダイオードは、コンデンサ
の充電電圧値及び、放電のタイミングを決定する重要な
構成部品である。しかしダイオードの特性上、順電圧に
はバラツキや、周囲温度に対する変動もあり基準電圧源
の電圧レベルが不安定となる。２．スイッチ１がＯＦＦし基準電圧Ｖｒｅｆが降下する
際、ダイオード１０の順方向ドロップ分だけ基準電圧Ｖ
ｒｅｆが降下した時、ダイオード１０はＯＮし、従って
基準電圧Ｖｒｅｆは瞬時に降下してしまい、バッテリ内
部の配線インダクタンス等により結果的にバッテリ端子
に発生するサージ電圧を軽減できない。この時、ダイオ
ードに順電圧降下の小さいショットキーバリアダイオー
ドを使用する方法もあるが逆電流値が大きくなり不向き
である。

【０００８】従って、本発明は、前記問題点を解決する
ため特性上不安定であるダイオードの替わりに、スイッ
チＯＦＦの時のみ作用するように構成された差動アンプ
回路を使用した、部品定数設定が容易かつ動作的に安定
な基準電圧源である。基準電圧の降下をスイッチＯＦＦ
の時点より穏やかに行うことで、バッテリ充電電流又
は、放電電流給電終了時にバッテリ端子に発生する過大
なサージ電圧を軽減することを目的とする。又、前記基
準電圧源をバッテリ試験装置に搭載することで、より安
定な試験を行うことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は上記
目的に対応して、次の様な手段を有している。本発明の
差動増幅器の基準電圧源は、電流を定電流制御するため
の定電流制御回路において定電流用差動入力回路の基準
電圧源を、２組の抵抗分圧回路で構成し、第１の抵抗分
圧回路の中点にはコンデンサ及び差動アンプ回路が接続
され、該抵抗分圧回路の両端に印加される電圧がＯＮ，
ＯＦＦする時、該抵抗分圧回路の中点電位は前記コンデ
ンサと前記抵抗の時定数により、上昇及び降下の傾斜を
持ち、さらに前記中点電位は差動アンプ回路に入力さ
れ、第２の抵抗分圧回路の中点電位は、前記電圧がＯＮ
の時、瞬時に分圧電圧まで上昇し、該電圧がＯＦＦの
時、前記コンデンサと第１の抵抗分圧回路抵抗との放電
時定数により、その降下の電圧傾斜が依存され、かつ第
２抵抗分圧回路の中点から前記差動アンプ回路への給電
を阻止する方向にダイオードを備え、前記第２の抵抗分
圧回路の中点より定電流用差動入力回路基準電圧を供給
するようにした事を特徴としている。

【００１０】さらに、バッテリ端子より、該バッテリ電
圧と該バッテリ充電電流又は、放電電流を検出し、バッ
テリの内部抵抗を算出して、内部抵抗から該バッテリの
残容量判定又は、劣化判定を行うバッテリ試験装置に於
いて、バッテリ充電電流又は、放電電流を定電流制御す
る定電流制御回路における定電流用差動入力回路の基準
電圧源を、前記差動増幅器の基準電圧源で構成した事を
特徴としている。

【００１１】

【作用】定電流制御回路内の差動増幅器の基準電圧源
を、入力電源ＯＦＦ時に安定動作させるものである。す
なわち、コンデンサ時定数を有する第１の抵抗分圧回路
と、時定数を有しない第２の抵抗分圧回路が差動アンプ
回路を介して接続されている。これにより第２の抵抗分
圧回路の中点電位は、電源ＯＮの時は瞬時に上昇し、電
源ＯＦＦの時は第１の抵抗分圧回路の時定数に依存さ
れ、傾斜をもって降下する。上記第２の抵抗分圧回路の
中点より差動増幅器基準電圧源を取り出すことにより、
電源ＯＦＦ時の前記差動増幅器基準電圧源の急峻な降下
をおさえようとするものである。

【００１２】さらに、上記作用を呈する差動増幅器基準
電圧源をバッテリ試験装置に用いる事により、測定時、
特にＯＦＦ時に被測定用バッテリ端子にサージ電圧を発
生させる事なく、安定したバッテリ試験を行うことが出
来るものである。

【００１３】

【実施例】図１に本発明の一実施例を示す。又、図２は
本発明回路による各部動作波形を示す。図１に於いて、
１はスイッチ、２は直流電源、３ａは本発明で提案する
基準電圧源、４，５は抵抗、６はコンデンサ、８，９は
抵抗、１１は定電流制御回路、１２は定電流用差動入力
回路、１３はバッテリ、１４は電流検出部、１５は定電
流制御用の半導体スイッチ、１６は差動アンプ回路、１
７は差動アンプ、１８はボルテージフォロワ、１９はダ
イオードを示す。ただし、図１，２は定電流放電時の例
である。

【００１４】次に図１に基づき動作について説明する。
スイッチ１がＯＮした場合、直流電源２より基準電源３
ａ内の２組の抵抗分圧回路に給電される。第１の抵抗分
圧回路は、抵抗４，５及び、該抵抗の分圧点より接続さ
れたコンデンサ６で構成され、回路の時定数によりコン
デンサ６の電圧Ｖａは、抵抗４，５の分圧点まで充電さ
れる。又、該コンデンサ６の電圧Ｖａは基準電圧として
差動アンプ回路１６の差動アンプ１７のプラス端子に入
力されるため該プラス端子も又、前記時定数により上昇
する。そして第２の抵抗分圧回路は、抵抗８，９により
構成され、その分圧点Ｖｒｅｆは、定電流制御回路１１
内の定電流用差動入力回路１２の基準電圧として入力さ
れ、前記従来技術の図３に於いて説明したように定電流
制御を行なう。さらに基準電圧Ｖｒｅｆをコンデンサ電
圧Ｖａに従属制御させるために、基準電圧Ｖｒｅｆは、
差動アンプ回路１６のボルテージフォロワ１８を介し、
差動アンプ１７のマイナス端子に帰還入力される。尚、
Ｒａ，Ｒｂは差動アンプ１７のゲイン抵抗である。この
結果、電圧Ｖｒｅｆ＝Ｖａとなるように基準電圧Ｖｒｅ
ｆは制御されようとする。しかし、ダイオード１９の作
用により、スイッチ１がＯＮした時、電圧の関係がＶｒ
ｅｆ＞Ｖａの期間は、差動アンプ１７の出力は基準電圧
Ｖｒｅｆ以下の電圧となり、基準電圧Ｖｒｅｆは電圧Ｖ
ａに従属しない電圧、つまり第２の抵抗分圧回路の分圧
電圧まで瞬時に上昇する。

【００１５】スイッチ１がＯＦＦした場合、前記第１の
抵抗分圧回路に於いて電圧Ｖａはコンデンサ６と抵抗５
の放電時定数により低下するため、差動アンプ１７のプ
ラス入力端子の基準電圧も緩やかに低下を開始する。同
時に前記第２の抵抗分圧回路の基準電圧Ｖｒｅｆは瞬時
に降下しようとするが、この時、電圧の関係がＶｒｅｆ
＜Ｖａとなり、差動アンプ１７の出力はダイオード１９
を介して第２の抵抗分圧回路８，９の分圧点に給電さ
れ、基準電圧Ｖｒｅｆは電圧Ｖａに従属し緩やかに低下
するよう制御される。この制御により図２の降下波形に
示すようにバッテリ端子でのサージ電圧発生を防止でき
ることは言うまでもない。又、電圧Ｖｒｅｆ＝Ｖａとな
るように第１の抵抗分圧回路の定数を設定すればスイッ
チ１がＯＦＦした際、基準電圧Ｖｒｅｆを第２の抵抗分
圧点より緩やかに降下することは言うまでもない。さら
に差動アンプ１７のゲイン抵抗Ｒａ、Ｒｂにより決定す
るゲインを大きくすることで、ダイオード１９の電圧降
下のバラツキや温度ドリフトを補償できることは言うま
でもない。

【００１６】尚、図５にバッテリ残容量判定、又は、劣
化判定を行うバッテリ試験装置に上記の基準電圧源を適
用した時の実施例を示す。すなわち、図５のバッテリ試
験装置２１は、被測定用バッテリＢのバッテリ端子電圧
Ｖ_BATTと電流検出抵抗Ｒよりバッテリ電流Ｉ_BATTをそれ
ぞれ、電圧検出部１４′及び電流検出部１４により検出
して、マイコン例えばシングルチップマイコン２０によ
りＡＤ変換をしてデータ処理することによりバッテリの
内部抵抗を算出してバッテリの残容量判定又は、劣化判
定を行なうものである。この時、電流検出部１４より出
力された信号を、シングルチップマイコン２０内の定電
流用差動入力回路１２に入力したとき、該定電流用差動
入力回路１２の基準電圧源３ａを前述した本発明図３の
回路にすれば、バッテリ試験装置２１で試験終了時のサ
ージ電圧発生を防止できる。尚、説明はバッテリの充放
電時について行ったが、直流電源の特性試験を行う定電
流回路にも本発明が適用できることは言うまでもない。

【００１７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下に示すような効果を有する。差動アン
プ回路１６によって分離独立して動作する２組の抵抗分
圧回路により構成されている為、各々の抵抗分圧回路の
部品定数設定が容易であり、かつ動作は安定である。
又、スイッチがＯＦＦし基準電圧が降下する時のみ、瞬
時に動作する差動アンプ回路により緩やかに基準電圧を
低下するよう構成された基準電圧源であるので、バッテ
リ端子に発生する過大なサージ電圧が軽減出来る。さら
に、本発明の基準電圧源をバッテリ試験装置に用れば、
サージ電圧が軽減出来るから、バッテリ試験装置の誤動
作、破損を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基準電圧源を搭載したバッテリ定電流
給電回路。

【図２】本発明回路の場合の各部動作波形。

【図３】従来の基準電圧源を搭載したバッテリ定電流給
電回路。

【図４】従来回路の場合の各部動作波形。

【図５】本発明のバッテリ試験装置ブロック図。

【符号の説明】

１スイッチ２直流電源３従来の基準電圧源３ａ本発明の基準電圧源４抵抗５抵抗６コンデンサ７ダイオード８抵抗９抵抗１０ダイオード１１定電流制御回路１２定電流用差動入力回路１３バッテリ１４電流検出部１４′ 電圧検出部１５半導体スイッチ１６差動アンプ回路１７差動アンプ１８ボルテージフォロワ１９ダイオード２０シングルチップマイコン２１バッテリ試験装置Ｂ被測定用バッテリＲ電流検出抵抗Ｖｒｅｆ基準電圧Ｖａコンデンサ６の電圧Ｒａ差動アンプ１７のゲイン抵抗Ｒｂ差動アンプ１７のゲイン抵抗Ｉ_BATT バッテリ電流Ｖ_BATT バッテリ端子電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000004282 日本電池株式会社京都府京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町１番地 (72)発明者小林公禎埼玉県飯能市南町10番13号新電元工業株式会社工場内 (72)発明者佐々木正博埼玉県飯能市南町10番13号新電元工業株式会社工場内 (72)発明者高野和夫東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (72)発明者尾形努東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (72)発明者河野勝東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (72)発明者稲垣伸夫東京都武蔵野市緑町三丁目９番11号株式会社アフティ内 (72)発明者山野佳哉京都府京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町１番地日本電池株式会社内 (72)発明者多田幸生京都府京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町１番地日本電池株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電流を定電流制御する定電流制御回路に
於ける定電流用差動入力回路の基準電圧源を、２組の抵
抗分圧回路で構成し、第１の抵抗分圧回路の中点にはコ
ンデンサ及び差動アンプ回路が接続され、該抵抗分圧回
路の両端に印加される電圧がＯＮ、ＯＦＦする時、該抵
抗分圧回路の中点電位は前記コンデンサと前記抵抗の時
定数により、上昇及び降下の傾斜を持ち、さらに前記中
点電位は差動アンプ回路に入力され、第２の抵抗分圧回
路の中点電位は、前記電圧がＯＮの時、瞬時に分圧電圧
まで上昇し、該電圧がＯＦＦの時、前記コンデンサと第
１の抵抗分圧回路抵抗との放電時定数により、その降下
の電圧傾斜が依存され、かつ第２抵抗分圧回路の中点か
ら前記差動アンプ回路への給電を阻止する方向にダイオ
ードを備え、前記第２の抵抗分圧回路の中点より定電流
用差動入力回路基準電圧を供給するようにした事を特徴
とする差動増幅器の基準電圧源。
【請求項２】バッテリ端子より、該バッテリ電圧と該
バッテリ充電電流又は、放電電流を検出し、バッテリの
内部抵抗を算出して、内部抵抗から該バッテリの残容量
判定又は、劣化判定を行うバッテリ試験装置に於いて、
バッテリ充電電流又は、放電電流を定電流制御する定電
流制御回路における定電流用差動入力回路の基準電圧源
を、特許請求の範囲請求項１に記載の回路で構成した事
を特徴とするバッテリ試験装置における差動増幅器の基
準電圧源。