JPH10327536A - 充電回路 - Google Patents

充電回路

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JPH10327536A
JPH10327536A JP15045697A JP15045697A JPH10327536A JP H10327536 A JPH10327536 A JP H10327536A JP 15045697 A JP15045697 A JP 15045697A JP 15045697 A JP15045697 A JP 15045697A JP H10327536 A JPH10327536 A JP H10327536A
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JP
Japan
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circuit
charging
constant voltage
voltage
current
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Pending
Application number
JP15045697A
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English (en)
Inventor
Michiya Kato
道哉 加藤
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.)
Pacific Industrial Co Ltd
Taiheiyo Kogyo KK
Original Assignee
Pacific Industrial Co Ltd
Taiheiyo Kogyo KK
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Publication date
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Publication of JPH10327536A publication Critical patent/JPH10327536A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、単一の充電回路において、充電電
圧の制御を容易にし、さらに発熱をおさえることで放熱
器を廃止し、小型化で複数の電池に対応できるなど、こ
とに携帯電話においては、無線への妨害や、通話性能に
害を与えない充電器器を提供することを目的とする。 【構成】 本発明の充電回路は、定電圧制御回路6で駆
動される制御素子4によって二次電池に定電圧を供給す
る定電圧回路1と、該定電圧回路1の電流を検出する電
流検出回路2と、前記定電圧回路1への入力電圧と出力
電圧を検出する電圧検出回路3を具備し、該電流検出回
路2、と該電圧検出回路3の出力から前記定電圧回路の
制御素子4の発熱量を発熱演算手段によって算出し、制
御素子4の発熱を抑えるように定電圧回路1のON・O
FF比を制御する充電制御回路5を有することを特徴と
するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、2次電池の充電
回路に係り、制御素子を不必要に発熱させない充電回路
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年では、小型、軽量化の中にあって、
充電器も例外でない。携帯電話の普及にともなって、車
利用中にも電話が使用できるようなハンズ・フリーセッ
トが多く製品化されつつある。携帯電話の電源は、ニッ
カド電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池など
多くの種類があり、使用電圧もまちまちで充電仕様につ
いても統一されていないのが現状である。車載器では、
その充電性能として、電池種類に多く対応できることの
みならず、スペース的な制約から小型・軽量化、と通話
中のノイズについても大きな性能要因の1つである。
【0003】図2は、従来の定電流充電回路である。図
2で12は抵抗、13はツェナーダイオードなど定電圧
素子、14は、定電流を電池に供給するトランジスタで
ある。図2の構成において、抵抗12の抵抗値をR、定
電圧素子の電圧をVZ とし、トランジスタ14のベース
・エミッタ間電圧をVBEとすると、充電電流はIはI*
R+VBE=VZ より(VZ −VBE)/Rで与えられる。
従って充電電流を変更するには抵抗値、または定電圧素
子の電圧VZ の変更が必要で、これには複数の定電流充
電回路を準備し、これを切り替えて行なっている。
【0004】充電中の電源電圧VB 、充電電流I、充電
電池の電圧をVとするとトランジスタは、(VB −I*
R−V)*Iなる電力消費をし、これによる発熱を抑え
ることが必要である。かりにVB =16V(車のバッテ
リーの最大電圧)、I=0.2A、R=20Ω、V=
3.6Vでは、(16−4−3.6)(V)*0.2
(A)=1.68Wの電力をトランジスタ14で消費
し、このために必要な放熱器を東芝パワートランジスタ
(1990年)のマニュアルを参考に計算すると、一般
的なTO−220パッケージのトランジスタ2SB83
4では、1mm厚のアルミ板15cm2 が必要で小型化
という要求に反し、またケースを放熱に使ったとして
も、ケースに組み付けられたトランジスタの配線にリー
ド線を使うなどの手作業が必要で、構造上コストアップ
となってしまう。また放熱した熱は、ケース内にこもっ
てしまうなど、極力発熱させないようにするのが理想と
いえる。
【0005】発熱を抑える手段としては、トランジスタ
を高速にスイッチング動作させ、コイルと組み合わせ出
力電圧を制御することもできるが、携帯電話等無線機器
への充電では、充電ケーブルや、輻射によってスイッチ
ングノイズが電話機内部に混入し、妨害を与え通話性能
や、受信、発信に大きな影響を与えることもある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる問題
に対して、単一の充電回路において、充電電圧の制御を
容易にし、さらに発熱をおさえることで放熱器を廃止
し、小型で複数の電池に対応できるなど、ことに携帯電
話においては、無線への妨害や、通話性能に害を与えな
い充電回路を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】図1は、本発明の充電回
路の原理図である。図1において、定電圧制御回路6で
駆動される制御素子4によって二次電池に定電圧を供給
する定電圧回路1と、該定電圧回路1の電流を検出する
電流検出回路2と、前記定電圧回路1への入力電圧と出
力電圧を検出する電圧検出回路3を具備し、該電流検出
回路2、と該電圧検出回路3の出力から前記定電圧回路
の制御素子4の発熱量を発熱演算手段によって算出し、
制御素子4の発熱を抑えるように定電圧回路1のON・
OFF比を制御すると同時に、設定した電圧を読み出し
て出力する充電制御回路5を備え、さらに定電圧回路1
には、電流検出回路2の出力で、充電電流を設定値以下
に制限する電流制限回路11により制御することで問題
解決の手段とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図1は、本発明の充電回路を示す回路
図である。電流検出回路2は、抵抗10で構成され、電
池への充電電流が流れる。電流制限回路11は、電流検
出回路2からの抵抗による発生電圧を入力とし、充電電
流が0.2A以上になると出力電圧は低下し、定電圧回
路1の定電圧制御端子1aに入力された電圧を低下させ
るように構成されている。さらに定電圧回路1は、定電
圧制御端子1aの入力電圧によって制御素子4の出力電
圧を同位相で制御し、充電電池への出力電圧が制御でき
るようになっている。
【0009】充電制御回路5は、アナログ・デジタル変
換器を3個とデジタル・アナログ変換器を持ったマイコ
ンで、それら入力端子は、1A/D、2A/D、3A/
D、1D/Aである。電流検出回路2の抵抗10の両端
は、前記充電制御回路5の1A/D端子、2A/D端子
に入力され、電圧検出回路3でもある2A/D端子、3
A/D端子からの入力で制御素子4の両端の電圧が検出
出来るようになっている。
【0010】マイコンで構成された充電制御回路5は、
1A/D、と2A/Dの変換値より、充電電流を演算
し、また2A/D、3A/Dの変換値の乗算により制御
素子4の消費電力を演算すると共に発熱温度を計算し規
定値以上にならないように、出力電圧を台形的にオン・
オフのデューティ比によって制御し、発熱を抑えるマイ
コンの充電発熱制御手段によって制御されるように構成
されている。
【0011】
【発明の作用】このように構成された充電回路の充電発
熱制御手段を図3のフローチャートを基に説明する。ま
ず、電池の定格電圧が外部から与えられると、充電電圧
に応じて1D/Aから出力する電圧のデータとデューテ
ィ比が準備され、続いて1D/A端子から出力される。
このとき電池が満充電状態でないと、電池には多くの電
流が流れ込もうとするが、電流検出回路の2抵抗10に
よる発生電圧が電流制限回路11の働きで定電圧回路1
の定電圧制御端子1aに加わる電圧値を下げる様に作用
するため、出力電圧は低下するように制御される。
【0012】マイコンの次のステップでは、電流検出回
路2の抵抗10の両端の電圧を1A/D、2A/Dポー
トから読み込み、抵抗値は概知であるから電流値を正確
に算出する。このとき電流値が≒0であれば充電完了で
充電を停止する。充電電流があれば、次に制御素子4に
印加されている電圧を電圧検出回路3により、2A/
D、3A/Dポートから読み込み算出する。次に得られ
た電流値と電圧値を乗算処理すれば消費電力であり、こ
の消費電力より先メーカのカタログに見られる計算アル
ゴリズムから、発熱を求めることが出来る。先の発熱計
算から、TO−220タイプのトランジスタでは、放熱
器なしで使用できるのは、温度上昇30度として約0.
5Wに消費電力を抑えればよい。一方消費電力による部
品の上昇温度は、その通電時間に比例し、通電デューテ
ィ比をD(D≦1)とすると消費電力は、D倍となり温
度上昇を通電時間で自由に制御できる。従って、消費電
力を算出し、温度上昇上限以上であれば、通電デューテ
ィ比を減じ、以上でなければ、そのままオン時間の経過
を過ごせば良い。
【0013】出力オン時間経過すると出力電圧を徐々に
0にし、次に電池電圧を検出して、充電状態を観る。充
電未完了であれば、オフ時間待って再び元の動作に戻り
出力オンとし、充電完了であればそのまま元の動作に戻
り、繰り返す。以後同様な動作によって、電池を充電制
御する。図中では、出力オン、オフと表現したが、D/
Aポートより出力設定するから、出力電圧を徐々に0に
したり、徐々に上昇させることで、出力電圧を台形的に
制御でき、電流の急激なオン、オフがないためスイッチ
ングノイズを発生させることはない。またこの出力を徐
々に変化させる動作は、マイコンにとっては、ソフトウ
エアー的にデータのインクリメント、デクリメント処理
で容易に達成でき、ほとんどのマイコンに備わっている
機能である。請求項には記載しないが、この出力の徐々
に変化させる動作は、1D/Aポートからの出力を抵抗
とコンデンサを使った、ローパスフィルタ(図示せず)
を通すことでも同様の効果が得られる。
【0014】図4は、本発明による充電回路からの充電
電圧波形で負荷を22オーム定抵抗としたときの波形
で、(電池を接続すると、電池の定電圧性で出力電圧
は、正しく観れない)電流制限値を0.13Aにし制御
素子としてパワーモールドタイプのトランジスタを使っ
た時、電源電圧を12V、電流検出抵抗20Ωで使用す
ると出力電圧は、2.9V(22*0.13)でデュー
ティー比は、約35%でトランジスタの温度上昇は約1
5度であり、本来であれば消費電力は、(12−0.1
3*20ー0.13*22)*0.13=0.7Wで約
40度の温度上昇が心配されるが、放熱器無しで基板パ
ターンによる放熱だけで使用することが出来た。
【0015】
【発明の効果】以上のように、本発明にかかる充電回路
は、単一の充電回路において、充電電圧の制御を容易に
し、さらに発熱をおさえることで放熱器を廃止し、小型
で複数の電池電圧に対応できるなど、ことに車載時の携
帯電話の電池充電では、無線への妨害や、通話性能に害
を与えないなど、よりその実用価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による充電回路
【図2】 従来の定電流充電回路
【図3】 本発明の実施例のフローチャート
【図4】 本発明の充電電圧波形
【符号の説明】
1 定電圧回路 1a 定電圧制御端
子 2 電流検出回路 3 電圧検出回路 4 制御素子 5 充電制御回路 6 定電圧制御回路 7 マイコン 8 出力端子 9 電源端子 10 抵抗 11 電流制限回路 12 抵抗 13 定電圧素子 14 トランジスタ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】定電圧制御回路6で駆動される制御素子4
    によって二次電池に定電圧を供給する定電圧回路1と、
    該定電圧回路1の電流を検出する電流検出回路2と、前
    記定電圧回路1への入力電圧と出力電圧を検出する電圧
    検出回路3を具備し、該電流検出回路2、と該電圧検出
    回路3の出力から前記定電圧回路の制御素子4の発熱量
    を発熱演算手段によって算出し、制御素子4の発熱を抑
    えるように定電圧回路1のON・OFF比を制御する充
    電制御回路5を有することを特徴とする充電回路。
  2. 【請求項2】定電圧回路1は、充電電流を設定値以下に
    制限する電流制限回路11を具備したことを特徴とする
    請求項1記載の充電回路。
  3. 【請求項3】電流検出回路2は、電源端子9と、制御素
    子4の間に直列に接続された抵抗10であり、制御素子
    4は、抵抗10と、電池への出力端子8の間に直列に接
    続され、充電制御回路5は、抵抗10の両端の電圧と、
    出力端子8の電圧をアナログ・デジタル変換する3個の
    アナログ・デジタル変換器と、当該アナログ・デジタル
    変換器の出力に応じてデジタル・アナログ変換器へ出力
    するデジタル信号を変化させる充電発熱制御手段を持っ
    たマイコンを備えることを特徴とする請求項1記載の充
    電回路。
  4. 【請求項4】デジタル・アナログ変換器を使用する代わ
    りにデジタルPWM信号で制御するようにしたことを特
    徴とする請求項1記載の充電回路。
JP15045697A 1997-05-23 1997-05-23 充電回路 Pending JPH10327536A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1037358A1 (en) * 1999-03-09 2000-09-20 Sony International (Europe) GmbH Charger for batteries
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US9509165B2 (en) 2011-10-25 2016-11-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for controlling charge current in portable terminal

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