JPH0721068Y2 - インバ−タ充電装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本考案は充電式の電気かみそり等の充電回路に使われて
いるインバータ回路に関するものである。

（ロ）従来の技術 例えば実開昭58-11935号公報には、トランジスタインバ
ータを用いた充電装置が示されている。この充電装置は
電池Ｂの充電を制御するためにプログラマブルユニジャ
ンクショントランジスタＰを用いている。このトランジ
スタＰのゲートは電池の＋側に接続され、アノードは基
準電圧を形成する分圧点に接続され、カソードは発振ト
ランジスタＱのベース電流を制御するように接続されて
いる。

この充電装置は、充電の進行に伴って電池電圧が上昇す
ると、前記トランジスタＰのゲート電圧がアノード電圧
を上回ることによって、このトランジスタＰを非導通状
態にして、前記発振トランジスタＱの発振を制御するよ
うになっている。

この公報において、商用電源の整流回路の次段に雑音防
止機能を有する平滑コンデンサC1を介挿しているが、イ
ンバータ回路部の出力を増大させるには大容量の平滑コ
ンデンサC1を使用しトランスへの通電量を大きくすれば
よい。またインバータ回路部に発生する雑音（例えば放
射雑音、雑音端子電圧）を低減させるためにも前記コン
デンサC1を大容量にすればよい。

一方、前記トランジスタＰは一旦導通すると入力をゼロ
にしない限り、導通状態を保持し続ける素子である。と
ころが、平滑コンデンサC1を接続すると商用交流が平滑
されるために、前記トランジスタＰの入力を完全にゼロ
にすることができないので、コンデンサC1からトランジ
スタＰの向きに電流が流れないように逆流防止用ダイオ
ードD2が接続されている。

しかしながら、インバータ回路部の出力を増大させるた
めに前記コンデンサC1の容量を大きくすると、商用交流
の半サイクルごとにコンデンサC1の蓄積電荷が完全に放
電されずに電荷が多少残存し、この残存電荷が逆流防止
用ダイオードを逆流する現象げ起こってしまうことがあ
る。その結果、前記トランジスタＰの入力はゼロになら
ないので、電池電圧が上昇してゲート電圧がアノード電
圧を上回っても、トランジスタＰは非導通にならない。
このため、前記発振トランジスタＱの発振を制御するこ
とができずに、電池Ｂは過充電になってしまうという問
題点があった。

（ハ）考案が解決しようとする問題点 本考案が解決しようとする問題点は、大容量の平滑コン
デンサを用いてインバータ回路の出力を増大させると共
に、商用交流の入力半サイクルごとにコンデンサの蓄積
電荷を放電させることによって、プログラマブルユニジ
ャンクショントランジスタの入力がゼロになる状態をつ
くりだすことである。

（ニ）問題点を解決するための手段 商用交流の全波整流回路D1と、全波整流回路D1と並列に
接続された平滑コンデンサC1と、平滑コンデンサC1と並
列に接続されて、１次コイルN1と２次コイルN2を備えた
発振トランスＴ及び発振トランジスタTR1から構成され
たインバータTIと、前記２次コイルN2に接続された被充
電電池Ｂと、ゲートが前記被充電電池Ｂの＋側に接続さ
れ、アノードが全波整流回路D1の出力によってつくられ
る基準電圧部に接続され、カソードが前記発振トランジ
スタTR1のベース電流を制御するように接続されたプロ
グラマブルユニジャンクショントランジスタPUTとを備
えたインバータ充電装置において、前記平滑コンデンサ
C1の両端に抵抗R6を接続する。

（ホ）作用 平滑コンデンサC1の両端に接続された抵抗R6が、商用交
流の半サイクルごとにコンデンサC1の蓄積電荷を放電す
る。このため、インバータ回路部の出力を増大させるた
めに、平滑コンデンサC1の容量を大きくしても、従来の
ように逆流防止用ダイオードを逆流してトランジスタPU
Tの入力がゼロにならないという現象が起こらない。即
ち、トランジスタPUTの入力がゼロになる状態をつくり
だすことができ、電池電圧が基準電圧を上回ったとき
に、トランジスタPUTを非導通にすることができる。そ
の結果、電池が満充電になると、トランジスタPUTを非
導通にして発振トランジスタTR1の発振を制御すること
ができ、電池の過充電を防止することができる。

（ヘ）実施例 以下本考案インバータ回充電装置を図面の充電式電気か
みそりの一実施回路図に沿って詳細に説明する。

同図において（D1）は全波整流回路にしてその交流入力
端は商用電源（AC）（100〜240V、50〜60Hz）に電流フ
ューズ（RF）を介して接続され、その直流出力端には逆
流阻止ダイオード（D2）及び雑音防止兼平滑コンデンサ
（C1）の直列回路が雑音防止用チョークコイル（Ｌ）を
経て接続され、前記平滑コンデンサ（C1）の両端には該
コンデンサ（C1）の蓄積電荷を速やかに放電するための
放電抵抗（R6）が接続される。（ZNR）はサージ吸収用
のコンデンサであり、前記全波整流回路（D1）と商用電
源（AC）との間に並列接続されている。

（TI）はトランジスタインバータにして前記平滑コンデ
ンサ（C1）の両端にサーマルフューズ（TF）と、発振ト
ランス（Ｔ）の１次コイル（N1）と、発振トランジスタ
（TR1）のコレクタ・エミッタ及び抵抗（R14）の直列回
路が接続され、前記トランジスタ（TR1）のベース・エ
ミッタ間には自動電圧切換制御部（IC）を介して発振ト
ランス（Ｔ）の帰還コイル（N3）及びコンデンサ（C4）
が、また該帰還コイル（N3）と前記制御部（IC）の入力
ピン間にコンデンサ（C2）が接続されている。自動電
圧切換制御部（IC）は前記発振トランジスタ（TR1）の
ベースに出力ピンを介して接続された充電停止用トラ
ンジスタ（TR2）のエミッタ・コレクタ、抵抗（R7）、
制御トランジスタ（TR4）のコレクタ・エミッタ、及び
基準電圧素子としてのツェナダイオード（ZD4）から成
る直列回路と、前記帰還コイル（N3）に接続された抵抗
（R8）を介して該直列回路と並列に接続される抵抗（R
9）、基準電圧素子としてのツェナダイオード（ZD2）及
び抵抗（R10）から成る直列回路と、前記ツェナダイオ
ード（ZD4）の両端に接続される抵抗（R13）と、入力ピ
ンを介して前記発振トランジスタ（TR1）のエミッタ
に、そのベースに接続された抵抗（R11）及びツェナダ
イオード（ZD3）を接続してなる過電流検出用トランジ
スタ（TR3）、前記トランジスタインバータ（TI）のコ
ンデンサ（C4）の両端にに介挿された該コンデンサ（C
4）の放電抵抗（R12）とによって構成されるものであ
り、前記制御トランジスタ（TR4）のベースは前記ツェ
ナダイオード（ZD2）と抵抗（R10）との接続点（P1）に
接続される。また前記過電流検出用トランジスタ（TR
3）のコレクタは前記充電停止用トランジスタ（TR4）の
エミッタに接続され、一方エミッタは出力ピンを介し
てアースされる。

また前記トランジスタインバータ（TI）の１次コイル
（N1）の両端にはスパイク電圧吸収用の抵抗（R15）及
びダイオード（D4）の直列回路が接続されている。

（N2）は前記発振トランス（Ｔ）の２次コイルであり、
該２次コイル（N2）は整流用ダイオード（D3）を介して
被充電電池（Ｂ）とこれに並列なモータ（Ｍ）及び始動
スイッチ（Ｓ）からなる直列回路に接続されている。即
ち前記モータ（Ｍ）は始動スイッチ（Ｓ）の閉成により
前記２次コイル（N2）の整流出力または被充電電池
（Ｂ）の起電力の何れかによって駆動される。また前記
２次コイル（N2）の整流出力はモータ（Ｍ）の駆動中で
あっても前記被充電電池（Ｂ）へ供給され、該電池
（Ｂ）は浮動充電される。

次に（FC）は充電制御部にして基準電圧素子としてのツ
ェナダイオード（ZD1）、（ZD5）の直列回路を前記全波
整流回路（D1）の直流出力端に抵抗（R5）及び前記雑音
防止用コイル（Ｌ）を介して接続して、前記ツェナダイ
オード（ZD5）の両端間に定電圧を得、この電圧を抵抗
（R2）（R3）（R3A）（R4）により分圧している。また
前記抵抗（R5）には商用電源（AC）の変動を一部吸収す
るコンデンサ（C3）が接続されている。この分圧点（P
2）はプログラマブルユニジャンクショントランジスタ
（PUT）のアノード電圧となる。また前記トランジスタ
（PUT）のゲートは抵抗（R1）を介して前記被充電電池
（Ｂ）の正極に接続される。そしてこのトランジスタ
（PUT）のカソードは前記自動電圧切換制御部（IC）の
トランジスタ（TR2）のベースに接続される。

更に（D5）（D6）（D7）は前記抵抗（R4）と並列に前記
抵抗（R3）及び（R3A）に接続された３つのダイオード
により構成する温度補償用ダイオードであり、前記被充
電電池（Ｂ）の電圧の周囲温度による影響をこのダイオ
ード（D5）（D6）（D7）の抵抗値の温度変化によって補
償し、前記分圧点（P2）の電圧を調整するものである。

（N4）は前記トランジスタインバータ（TI）の３次コイ
ルであり、抵抗（R6）を介して充電表示用の発光ダイオ
ード（LED1）が接続され、該発光ダイオード（LED1）は
前記電池（Ｂ）の充電中点灯して使用者に知らせる。

以上の構成を有する充電装置において充電開始時の前記
被充電電池（Ｂ）の電池電圧は、商用電源（AC）からの
入力の各半サイクルにおける電圧を検出するため発振ト
ランジスタ（TR1）のベースにトランジスタ（TR2）を介
して接続されるトランジスタ（PUT）のゲートに印加さ
れ、そのアノード側の分圧点（P2）に生じる基準電圧と
比較される。従って分圧点（P2）の電圧が電池電圧より
も低くなるとトランジスタ（PUT）は導通状態から非導
通となり、トランジスタ（TR2）を非導通とし、逆に高
いときは導通してトランジスタ（TR1）にベース電流が
流れ該トランジスタ（TR1）が導通する。この動作を前
記半サイクル毎に繰り返すことによりインバータ（TI）
が発振する。またコンデンサ（C2）の働きでその発振周
期が増大される。即ちトランジスタ（PUT）は一旦導通
するとその保持電流に低下するまで導通するが、各半サ
イクルの終了時点で保持電流以下になるため、トランジ
スタ（PUT）が遮断することになりインバータ（TI）は
各半サイクル毎に発振する。

而して充電が充分に進行し、前記電池（Ｂ）の電圧が基
準電圧を越えるとトランジスタ（PUT）は遮断した状態
を継続し、トランジスタ（TR2）及び（TR1）がともに非
導通となって充電は終了する。

上記電池（Ｂ）の充電時において前記インバータ（TI）
は商用電源（AC）の各半サイクル毎に発振するが、雑音
防止兼平滑コンデンサ（C1）の容量が大きい場合完全に
放電することができずに各半サイクルで残存電荷が蓄積
されたままとなり、トランジスタ（PUT）が遮断しにく
くなって、充電制御が不可能になることがある。即ち、
正常状態ではトランジスタ（PUT）は半サイクル毎に遮
断するが、コンデンサ（C1）の容量が大きくて残存電荷
が蓄積されたままであると、それがダイオード（D2）を
漏れてトランジスタ（PUT）に流入し、該トランジスタ
が遮断しなくなる。従って充電制御部（FC）の動作が不
安定となって正確に電池（Ｂ）の満充電状態を検出でき
ない。前記放電抵抗（R6）はこのため前記各半サイクル
毎のコンデンサ（C1）の放電を完全に行ない前記電圧VC
1Lの値を一早く低下させるので大きな充電電流を得るた
め該コンデンサ（C1）を大容量のものにする場合には極
めて有効である。

ところで商用電源（AC）の電圧が変化した場合には自動
電圧切換制御部（IC）の分圧点（P1）の電圧が上昇す
る。制御トランジスタ（TR4）はこの分圧点（P1）の電
圧（ベース電圧）とツェナダイオード（ZD4）の基準電
圧とを比較し、例えば商用電源が240Vのときにツェナダ
イオード（ZD4）がオンすることにより、ベース電圧が
ツェナダイオード（ZD4）の閾値電圧を越えると制御ト
ランジスタ（TR4）の導通期間が長くなり、該トランジ
スタ（TR4）の導通により発振トランジスタ（TR1）のベ
ース電流を限流するため、該トランジスタ（TR1）の導
通期間が短くなる。このように該トランジスタ（TR4）
による発振トランジスタ（TR1）の制御によって入力電
圧が幅広く変化してもインバータ（TI）の出力電圧を一
定に保つ。

ツェナダイオード（ZD2）は抵抗（R9）及び（R10）より
成る分圧回路の分圧効果を高め、入力電圧に対するイン
バータ（TI）の出力変化をさらに減少させるものであ
る。即ち帰還コイル（N3）への誘起電圧が高くなった場
合に、抵抗（R10）の両端に分圧される電圧を、インバ
ータ（TI）の出力分に相応して増加させ、発振トランジ
スタ（TR1）を導通させる。

また万一インバータ（TI）の一次側に過大電流が生じ、
サーマルフューズ（TF）が働かない場合は、トランジス
タ（TR1）を流れる電流により自動電圧切換制御部（I
C）のツェナダイオード（ZD3）が導通し、抵抗（R11）
を介してトランジスタ（TR3）へベース電流が供給され
る。これによりトランジスタ（TR3）が導通し、トラン
ジスタ（TR2）からトランジスタ（TR1）へ流れる電流が
側路され、該トランジスタ（TR1）の導通期間が短かく
なって流れる電流量が抑制される。

（ト）考案の効果 本考案は以上の説明の如く、平滑コンデンサC1の両端に
抵抗R6を接続することによって、商用交流の入力半サイ
クルごとにコンデンサの蓄積電荷を放電させる。このた
め、インバータ回路部の出力を増大させるために、平滑
コンデンサC1の容量を大きくしても、従来のように逆流
防止用ダイオードを逆流してトランジスタPUTの入力が
ゼロにならないという現象が起こらない。即ち、トラン
ジスタの入力がゼロになる状態をつくりだすことができ
る。このため、電池電圧が基準電圧を上回ったときに、
トランジスタPUTを非導通にすることができる。その結
果、電池が満充電になると、トランジスタPUTを非導通
にして発振トランジスタTR1の発振を制御することがで
き、電池の過充電を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案インバータ充電装置の一実施回路図を示
す。 （AC）……商用交流、（D1）……全波整流器、（TR1）
……発振トランジスタ、（Ｔ）……トランス、（N1）…
…１次コイル、（N2）……２次コイル、（D3）……整流
用ダイオード、（Ｂ）……電池、（C1）……平滑コンデ
ンサ、（R6）……抵抗。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】商用交流の全波整流回路D1と、全波整流回
   路D1と並列に接続された平滑コンデンサC1と、平滑コン
   デンサC1と並列に接続されて、１次コイルN1と２次コイ
   ルN2を備えた発振トランスＴ及び発振トランジスタTR1
   から構成されたインバータTIと、前記２次コイルN2に接
   続された被充電電池Ｂと、ゲートが前記被充電電池Ｂの
   ＋側に接続され、アノードが全波整流回路D1の出力によ
   ってつくられる基準電圧部に接続され、カソードが前記
   発振トランジスタTR1のベース電流を制御するように接
   続されたプログラマブルユニジャンクショントランジス
   タPUTとを備えたインバータ充電装置において、前記平
   滑コンデンサC1の両端に抵抗R6が接続されたことを特徴
   とするインバータ充電装置。