JPH11305855A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短絡や異常負荷による素子破壊を防止して装
置を保護でき、安定化動作が自動的に行われると共に、
装置の小型化が実現できる電源装置を得る。 【解決手段】 電池回路７から出力された電池出力を制
御信号に基づいて制御して出力端子３ａに出力する電圧
制御出力回路９と、基準電圧を発生する基準電圧発生回
路１１と、出力端子が短絡又は前記出力端子に低い負荷
が接続された場合に、基準電圧と出力端子３ａに出力さ
れた電池出力との比較に基づいて、電圧制御出力回路９
から予め定められた出力以下の電池出力を出力端子に出
力させる上記制御信号を発生する電圧制御信号発生回路
１２とを備えた。

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、例えば、化学プ
ラント、発電プラント等の防爆地域で使用される携帯電
話機、携帯無線機等に電源を供給する（連続制御型）電
源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は特開昭５５−７８３１４号公報に
掲載された従来の安定化電源装置としてのコレクタ出力
直流型定電圧電源回路の回路図である。この電源回路で
は、交流整流回路等の非安定化電源回路１０１と負荷１
０２との間に制御用トランジスタ１０３をコレクタ１０
３ｃを負荷１０２側にして接続している。

【０００３】また、制御用トランジスタ１０３を制御す
る誤差増幅用トランジスタ１０４を設け、コレクタ１０
４ｃを制御用トランジスタ１０３のベース１０３ｂ回路
に、エミッタ１０４ｅを抵抗１０５を介してアースに、
ベース１０４ｂを保護用の小抵抗１０６を介して出力電
圧分圧用の分圧抵抗１０７の分圧点にそれぞれ接続して
いる。

【０００４】また、誤差増幅用トランジスタ１０４のエ
ミッタ１０４ｅ回路と制御用トランジスタ１０３のコレ
クタ１０３ｃ回路との間に基準電圧作成用の定電圧ダイ
オード１０８を接続している。

【０００５】また、誤差増幅用トランジスタ１０４のベ
ース１０４ｂ回路と制御用トランジスタ１０３のコレク
タ１０３ｃ回路とすなわち出力回路との間に、この出力
回路がアースに短絡された時に導通するような極性にし
たダイオード１１６を接続している。

【０００６】また、誤差増幅用トランジスタ１０４のベ
ース１０４ｂ回路とアースとの間にはリップル除去用の
コンデンサ１０９を設けている。尚、１１０、１１１は
平滑用コンデンサ、１１２は起動用抵抗である。

【０００７】さらに、出力短絡時における制御用トラン
ジスタ１０３の破壊を防止する手段として、ダイオード
１１６によりコンデンサ１０９の放電経路を形成し、制
御用トランジスタ１０３のコレクタ１０３ｃ回路が線１
１３のようにアースに短絡された場合には、それまでコ
ンデンサ１０９に充電されていた電荷をダイオード１１
６を介して放電させる。

【０００８】こうして誤差増幅用トランジスタ１０４の
ベース１０４ｂ回路をダイオード１１６を介してアース
に落とし、誤差増幅用トランジスタ１０４が遮断状態に
なり、それにより制御用トランジスタ１０３も遮断され
コレクタ電流が流れなくなり、出力回路の短絡から回路
全体を保護する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように構成された
従来の電源装置では、以下の問題点がある。 （１）直流型定電圧電源回路は、出力側の短絡による制
御用トランジスタ１０３の破壊を防止するためにダイオ
ード１１６を必要とし、部品点数の増加を招く。

【００１０】（２）また、ダイオード１１６が導通する
直前の短絡に近い異常負荷が出力側の接続された場合の
制御用トランジスタ１０３の保護が考慮されていない。

【００１１】（３）加えて、入力側の電圧増加により、
制御用トランジスタ１０３のベース電流の増加と共に出
力電流及びコレクタ損失増加による制御用トタンジスタ
１０３の破壊や、温度変化による同様の破壊に対する保
護が考慮されていない。

【００１２】この発明は係る問題点を解決するためにな
されたもので、短絡や異常負荷による素子破壊を防止し
て装置を保護でき、安定化動作が自動的に行われると共
に、装置の小型化が実現できる電源装置の提供を目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明に係る電源装置
は、電池回路から出力された電池出力を制御信号に基づ
いて制御して出力端子に出力する電圧制御出力回路と、
基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、基準電圧と出
力端子に出力された電池出力とに基づいて前記制御信号
を発生する電圧制御信号発生回路とを備えたものであ
る。

【００１４】また、電圧制御信号発生回路は、出力端子
が短絡又は出力端子に低い負荷が接続された場合に、基
準電圧と電池出力との比較に基づいて、電圧制御出力回
路から予め定められた出力以下の電池出力を出力端子に
出力させる制御信号を発生するものである。

【００１５】また、電圧制御信号発生回路は、電圧制御
出力回路からの電池出力の出力電流及び出力電圧を瞬時
にゼロ又はゼロに近づかせる制御信号を発生するもので
ある。

【００１６】また、電圧制御信号発生回路は、出力端子
が開放された場合に、電圧制御出力回路から予め定めら
れた出力以上の電池出力を出力端子に出力させる制御信
号を発生するものである。

【００１７】また、入力信号に応じて電圧制御信号発生
回路の動作を制御する動作制御回路をさらに備えたもの
である。

【００１８】また、電池出力が予め定められた電圧より
大きくなった場合に電圧制御出力回路からの電池出力の
変動を減少させて一定の値に収める帰還回路を、電圧制
御出力回路と電圧制御信号発生回路との間に設けたもの
である。

【００１９】また、電池回路と電圧制御出力回路と基準
電圧発生回路と電圧制御信号発生回路と動作制御回路と
帰還回路を一体のユニットとし、このユニットを電池回
路と出力端子との間に１つ又は複数個直列に接続して配
設したものである。

【００２０】また、電圧制御出力回路は、第１の抵抗と
ｐｎｐ型バイポーラトランジスタとの並列接続体であっ
て、第１の抵抗の一端側がｐｎｐ型バイポーラトランジ
スタのエミッタ領域に、第１の抵抗の他端側がｐｎｐ型
バイポーラトランジスタのコレクタ領域にそれぞれ接続
されており、電圧比較制御回路は、ｎｐｎ型バイポーラ
トランジスタと第２乃至第４の抵抗との接続体であっ
て、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタのエミッタ領域が
第２の抵抗の一端側に、ｎｐｎ型バイポーラトランジス
タのベース領域が第３及び第４の抵抗の各々の一端側に
それぞれ接続されており、基準電圧発生回路は、ツェナ
ーダイオードであって、ツェナーダイオードのカソード
側をｐｎｐ型バイポーラトランジスタのコレクタ領域
に、ツェナーダイオードのアノード側をｎｐｎ型バイポ
ーラトランジスタのエミッタ領域にそれぞれ接続されて
おり、さらに、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタのコレ
クタ領域をｐｎｐ型バイポーラトランジスタのベース領
域に、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタのエミッタ領域
をｐｎｐ型バイポーラトランジスタのエミッタ領域にそ
れぞれ接続し、第３の抵抗の他端側をｐｎｐ型バイポー
ラトランジスタのコレクタ領域に接続したものである。

【００２１】また、第２の抵抗には、ｐｎｐ型バイポー
ラトランジスタの熱による電流増幅率変化の温度補償を
行う温度補償素子が直列に接続されたものである。

【００２２】また、電池回路を構成する電池が、予め定
められた温度以上になった場合に電池回路からの出力を
遮断し、予め定められた温度以下になった場合に電池回
路からの出力を可能にするスイッチを電池と直列に接続
したものである。

【００２３】また、電池回路を充電するための充電端子
と電池回路との間及び電池回路と出力端子との間にそれ
ぞれ逆流防止回路を設けたものである。

【００２４】また、基準電圧発生回路は、互いに直列接
続された複数個のダイオードのしきい値電圧の総和で基
準電圧を定めるものである。

【００２５】また、出力端子が短絡したこと又は出力端
子に低い負荷が接続されたことを表示する表示回路をさ
らに設けたものである。

【００２６】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は実施の形態
１に示す連続制御型の電源装置の回路構成図である。図
１に示す電源装置は電池パック本体１内に収容される。
電池パック本体１は自在に携帯でき、防爆地域において
携帯電話機、携帯無線機の電源となる電池パックとして
着脱が自由に行える。

【００２７】即ち、電池パック内の電池が放電して所要
の出力電圧以下になると、予備電池として電池を充電し
ておいた他の電池パックと容易に交換できる。

【００２８】図１に示すように、電池パック本体１は連
続制御型の電源装置を構成する連続制御型電源ユニット
４、逆流防止回路６、電池回路７を備える。

【００２９】また、電池パック本体１には充電端子２
ａ、２ｂ、出力端子３ａ、３ｂ及び制御端子１４が配設
される。連続制御型電源ユニット４の出力端子は電池パ
ック本体１の出力端子３ａ、３ｂに接続され共用され
る。

【００３０】逆流防止回路６は逆流防止用ダイオードＤ
１で構成される。逆流防止用ダイオードＤ１のアノード
領域は充電入力端子２ａに接続され、カソード領域は入
力端子５ａに接続される。

【００３１】電池回路７は直流電源電圧の入力により充
電が行え、かつ放電が可能であって、直列に接続された
複数個の電池ＢＴで構成される。

【００３２】電池ＢＴの陽極側は逆流防止回路６の逆流
防止用ダイオードＤ１のカソード領域、入力端子５ａに
各々接続され、陰極側は充電入力端子２ｂ、入力端子５
ｂに各々接続される。尚、入力端子５ｂは接地電位に接
続される。

【００３３】連続制御型電源ユニット４は電圧制御出力
回路９、電圧比較制御回路（電圧制御信号発生回路）１
０、基準電圧発生回路１１、帰還回路１２及び動作制御
回路１３を備える。

【００３４】電圧制御出力回路９は、電池回路７から放
電される電池出力を後述する制御信号に基づいて制御し
て出力できるものであって、ｐｎｐ型バイポーラトラン
ジスタＴＲ１、スタートバイアス抵抗Ｒ１を備える。

【００３５】バイポーラトランジスタＴＲ１のエミッタ
領域は入力端子５ａに接続され、コレクタ領域は出力端
子３ａに接続され、ベース領域は電圧比較制御回路１０
に接続される。

【００３６】スタートバイアス抵抗Ｒ１は、一端側がバ
イポーラトランジスタＴＲ１のエミッタ領域に接続さ
れ、他端側がバイポーラトランジスタＴＲ１のコレクタ
領域に接続される。

【００３７】電圧比較制御回路１０は、電圧制御出力回
路９から出力される電池出力と基準電圧発生回路１１か
ら出力される基準電圧との比較に基づいて、出力端子３
ａに正常領域の負荷８が接続された場合は、電圧制御出
力回路９から出力端子３ａに予め定められた出力以上の
一定の電池出力を出力させ、また、出力端子３ａが短絡
した場合又は出力端子３ａに異常負荷が接続された場合
は、電圧制御出力回路９から出力端子３ａに予め定めら
れた出力以下の一定の電池出力が出力させるための制御
信号を発生するものであって、ｎｐｎ型バイポーラトラ
ンジスタＴＲ２、出力電圧検出用抵抗Ｒ３、Ｒ４及び出
力電流設定用抵抗Ｒ２を備える。

【００３８】バイポーラトランジスタＴＲ2のコレクタ
領域は、電圧制御出力回路９のバイポーラトランジスタ
ＴＲ１のベース領域に接続され、エミッタ領域は、出力
電流設定用抵抗Ｒ２の一端側、基準電圧発生回路１１及
び帰還回路１２に各々接続され、ベース領域は、出力電
圧検出用抵抗Ｒ３、Ｒ４の各々の一端側に接続される。

【００３９】出力電圧検出用抵抗Ｒ３の他端側は、電圧
制御出力回路９のバイポーラトランジスタＴＲ１のコレ
クタ領域、出力端子３ａに各々接続される。出力電圧検
出用抵抗Ｒ４の他端側は、接地電位に接続される。出力
電流設定用抵抗Ｒ２の他端側は、動作制御回路１３に接
続される。

【００４０】基準電圧発生回路１１は、基準電圧を発生
して電圧比較制御回路１０に出力するものであって、基
準電圧を生成するツェナーダイオードＤ２を備える。

【００４１】ツェナーダイオードＤ２のカソード領域
は、電圧制御出力回路９のバイポーラトランジスタＴＲ
１のコレクタ領域に接続され、アノード領域は、電圧比
較制御回路１０のバイポーラトランジスタＴＲ２のエミ
ッタ領域及び出力電流設定用抵抗Ｒ２の一端側に接続さ
れる。

【００４２】帰還回路１２は、電池出力が予め定められ
た電圧より大きく変動した場合に電池出力の変動を減少
させ一定の値に制御するものであって、抵抗Ｒ５を備え
る。

【００４３】抵抗Ｒ５の一端側は、電圧制御出力回路９
のバイポーラトランジスタＴＲ１のエミッタ領域及びス
タートバイアス抵抗Ｒ１の一端側に接続され、抵抗Ｒ５
の他端側は、電圧制御出力回路９のバイポーラトランジ
スタＴＲ１のベース領域、基準電圧発生回路１１のツェ
ナーダイオードＤ２のアノード領域、電圧比較制御回路
１０のバイポーラトランジスタＴＲ２のエミッタ領域及
び出力電流設定用抵抗Ｒ２の一端側に各々接続される。

【００４４】動作制御回路１３は、例えば、出力端子３
ａに負荷８が接続されていない場合にこの電源装置が消
費する電力を減少させることを可能にするものであっ
て、スイッチ動作を行うｎｐｎ型バイポーラトランジス
タＴＲ３及び抵抗Ｒ７を備える。

【００４５】バイポーラトランジスタＴＲ３のコレクタ
領域は、電圧比較制御回路１０の出力電流設定用抵抗Ｒ
２の他端側に接続され、エミッタ領域は接地電位に接続
され、ベース領域は抵抗Ｒ７の一端側に接続される。抵
抗Ｒ７の他端側は、制御端子１４に接続される。

【００４６】以上の回路構成を有する連続制御型の電源
装置としての電池パック本体１の出力端子３ａと３ｂと
の間には負荷８が接続される。

【００４７】図１中、符号Ｉは出力端子３ａから負荷８
に流れる出力電流である。符号Ｖは出力端子３ａと３ｂ
との間に発生する出力電圧である。出力電流Ｉ、出力電
圧Ｖはいずれも電池パック本体１から出力される電池出
力である。

【００４８】図２は電池パック本体１の出力端子３ａ、
３ｂから出力される電池出力の電流対電圧出力特性図で
ある。

【００４９】図２中、横軸は出力電流（Ａ）を示し、縦
軸は出力電圧（Ｖ）を示す。電池出力１５は電池パック
本体１の出力端子３ａ、３ｂに各々接続される負荷８の
大小によって変化し、かつ電池パック本体１に内蔵され
た電池回路７の電池ＢＴの残存電池容量によっても変化
する。

【００５０】電池出力１５上の点Ａは、出力端子３ａ、
３ｂに負荷８が接続されていない位置を示す。点Ｂは、
電池パック本体１から供給される電池出力として必要な
所要電圧と電池出力１５との交差位置を示す。点Ａから
点Ｂまでの間の範囲は負荷８が変動しても所要電圧以上
の出力電圧が得られる正常負荷領域である。

【００５１】電池出力１５上の点Ｃは降伏点の位置を示
す。点Ｄは、降伏点Ｃを過ぎて降伏点Ｃから瞬時に出力
電流及び出力電圧が限りなく、ゼロに近くなる点を近似
したものである。

【００５２】点Ｄは、電圧制御出力回路９のバイポーラ
トランジスタＴＲ１がＯＦＦ状態に制御され出力端子３
ａに電池出力が出力されない位置を示す。点Ｃから点Ｄ
までの間の範囲は出力端子３ａと３ｂとの間が短絡した
又は低負荷（異常負荷）が接続された短絡又は低負荷領
域である。

【００５３】このように構成された連続制御型の電源装
置では、電池パック本体１の出力端子３ａ、３ｂ間に正
常な負荷（適正な負荷）が接続されている場合、充電端
子２ａ、２ｂから電池回路７の電池ＢＴに充電が行われ
ると、電圧比較制御回路１０に正常バイアスが印加され
る。

【００５４】即ち、まず電圧制御出力回路９から出力端
子３ａに出力される電池出力（出力電圧Ｖ）が電圧比較
制御回路１０において検出され、この検出された電池出
力と基準電圧発生回路１１で生成される基準電圧とが電
圧比較制御回路１０において比較される。

【００５５】後述するように、この場合、出力電圧Ｖの
変化は、電圧比較制御回路１０の出力電圧検出用抵抗Ｒ
２、Ｒ３において電池出力の変化として検出される。

【００５６】電圧比較制御回路１０のバイポーラトラン
ジスタＴＲ２が基準電圧に対して順方向バイアスに印加
されている間は、バイポーラトランジスタＴＲ２のＯＮ
動作が維持できる。

【００５７】従って、電圧制御出力回路９のバイポーラ
トランジスタＴＲ１には制御信号としてベース電流が流
れて順方向にバイアスが印加され、バイポーラトランジ
スタＴＲ１のＯＮ動作が維持できるので、電圧制御出力
回路９から負荷８に対応した電池出力（出力電流Ｉ）が
出力できる。

【００５８】このように正常な（適正な）負荷８が出力
端子３ａ、３ｂ間に接続されている場合は、図２に示す
ように、電池出力１５は正常負荷領域（点Ａ〜点Ｂ間）
の範囲にあり、所要電圧以上の電圧が確保できる。

【００５９】一方、電池パック本体１の出力端子３ａ、
３ｂ間が短絡した場合又は出力端子３ａ、３ｂ間に極低
い付加負荷（異常な負荷）８が接続された場合は、電圧
制御出力回路９から出力端子３ａに出力される電池出力
（出力電圧Ｖ）が低下する。

【００６０】この電池出力は前述と同様に電圧比較制御
回路１０において検出され、この検出された電池出力と
基準電圧発生回路１１で生成される基準電圧とが電圧比
較制御回路１０において比較される。

【００６１】後述するように、この場合、出力電圧Ｖの
変化は、電圧比較制御回路１０の出力電圧検出用抵抗Ｒ
２、Ｒ３において電池出力の変化として検出される。

【００６２】電圧比較制御回路１０のバイポーラトラン
ジスタＴＲ２のベース電圧がこの基準電圧に対しほぼ等
しくなる状態に達すると、バイポーラトランジスタＴＲ
２のベース電流はほとんど流れず、バイポーラトランジ
スタＴＲ２がＯＦＦ動作になる。

【００６３】従って、電圧制御出力回路９のバイポーラ
トランジスタＴＲ１には制御信号としてのベース電流が
流れず、バイポーラトランジスタＴＲ１はＯＦＦ動作に
なるので、電圧制御出力回路９から電池出力（出力電圧
Ｖ）が出力されず、出力端子３ａから電池出力（出力電
圧Ｖ）が得られない。

【００６４】この場合、図２に示すように、電池出力１
５は短絡又は低負荷領域の範囲にあり、出力電流Ｉ、出
力電圧Ｖはいずれもほぼゼロとなり、この状態が維持さ
れる。

【００６５】さらに、出力端子３ａ、３ｂ間の短絡状態
が開放されるか、又は出力端子３ａ、３ｂ間から低負荷
８が外され、出力端子３ａ、３ｂ間に正常負荷８が接続
されると、正常な動作に自動的に復旧できる。

【００６６】従って、出力端子３ａ、３ｂ間からの負荷
８の取り外しにより、電流電圧の双方が瞬時にゼロに限
りなく近くなりその状態を維持している場合に、負荷８
の取り外しにより瞬時に所要電池出力を出しうる状態に
復帰できる。

【００６７】このように構成された連続制御型の電源装
置の詳細な回路動作について、図１及び図２を参照して
さらに説明する。ただし、制御端子１４は、正の電圧が
印加され動作制御回路１３がＯＮしている状態とする。

【００６８】（１）電池ＢＴへの充電動作 まず、この連続制御型の電源装置において、電池パック
本体１の充電端子２ａ、２ｂから直流の電力が入力さ
れ、逆流防止回路６の逆流防止用ダイオードＤ１を介し
て電池回路７の電池ＢＴが充電される。電池ＢＴに充電
された電力は連続制御型電源ユニット４の入力端子５
ａ、５ｂ間に印加される。

【００６９】（２）出力端子３ａ、３ｂ間に負荷８が接
続されていない場合の動作 電池パック本体１の出力端子３ａ、３ｂ間に負荷８が接
続されていない場合は、入力端子５ａに入力された電力
は電圧制御出力回路９のスタートバイアス抵抗Ｒ１を介
して出力端子３ａに出力される。

【００７０】出力端子３ａ、３ｂ間には負荷８が接続さ
れていないので、この場合、電圧比較制御回路１０の出
力電圧検出用抵抗Ｒ３、Ｒ２、バイポーラトランジスタ
ＴＲ２のベース領域、エミッタ領域、基準電圧発生回路
１１のツェナーダイオードＤ２のカソード領域、アノー
ド領域の各々を介して接地電位に電流が微量に流れる。

【００７１】これにより、電圧比較制御回路１０のバイ
ポーラトランジスタＴＲ２がＯＮし、電圧制御出力回路
９のバイポーラトランジスタＴＲ１がＯＮし、図２に示
すように、電池出力１５の点Ａの位置の出力電流Ｉ及び
出力電圧Ｖが得られる。

【００７２】また、この場合の出力電圧Ｖの最大値は、
基準電圧発生回路１１のツェナーダイオードＤ２のツェ
ナー電圧と、出力電圧検出用抵抗Ｒ３、Ｒ４との比によ
って決定される。

【００７３】（３）出力端子３ａ、３ｂ間に正常負荷領
域の負荷８が接続された場合の動作 電池パック本体１の出力端子３ａ、３ｂ間に正常負荷領
域（点Ａ〜点Ｂ間の領域）の負荷８が接続された場合
は、入力端子５ａ、５ｂ間に印加された電力は、電圧制
御出力回路９のバイポーラトランジスタＴＲ１のエミッ
タ領域、コレクタ領域を介して出力端子３ａに出力され
る。

【００７４】この場合、電池出力の出力電流Ｉは、出力
電圧検出用抵抗Ｒ２において決定される電圧制御出力回
路９のバイポーラトランジスタＴＲ１のベース領域の電
流により決定される。

【００７５】即ち、出力電流Ｉの最大値はバイポーラト
ランジスタＴＲ１の電流増幅率倍であり、負荷による出
力電流がバイポーラトランジスタＴＲ１のベース領域の
電流の電流増幅率倍の範囲内にある場合は、図２に示す
ように、点Ａから点Ｂまでの範囲である電池出力１５の
出力電流Ｉ、出力電圧Ｖが得られる。

【００７６】（４）出力端子３ａ、３ｂ間に接続された
負荷８が正常負荷領域よりも低い値になった（低負荷が
接続された）場合の動作 電池パック本体１の出力端子３ａ、３ｂ間に接続された
負荷８が正常負荷領域よりも低い値になった（低負荷が
接続された）場合は、出力電流Ｉが電圧制御出力回路９
のバイポーラトランジスタＴＲ１の電流設定値を越え、
バイポーラトランジスタＴＲ１のエミッタ領域、コレク
タ領域間に電圧降下が生じ、出力電圧Ｖが低くなる。

【００７７】この場合、出力電圧Ｖの変化は、電圧比較
制御回路１０の出力電圧検出用抵抗Ｒ３、Ｒ２において
電池出力の変化として検出され、電圧比較制御回路１０
において基準電圧発生回路１１のツェナーダイオードＤ
２のツェナー電圧と比較される。

【００７８】そして、常にツェナーダイオードＤ２のツ
ェナー電圧以上、つまり負荷８が正常負荷領域（点Ａ〜
点Ｂ間の領域）、異常負荷領域（点Ｃ〜点Ｄ間の領域）
にあることが監視される。

【００７９】（５）出力端子３ａ、３ｂ間に接続される
負荷８が低負荷又は短絡に近い状態になった場合の動作 さらに、電池パック本体１の出力端子３ａ、３ｂ間に接
続される負荷８が低負荷又は短絡に近い状態になった場
合は、出力端子３ａ、３ｂ間の出力電圧Ｖはほぼゼロと
なり出力電流Ｉもほぼゼロとなる。

【００８０】この電池出力の変化は、前述と同様に電圧
比較制御回路１０の出力電圧検出用抵抗Ｒ３、Ｒ２にお
いて電池出力の変化として検出され、電圧比較制御回路
１０において基準電圧発生回路１１のツェナーダイオー
ドＤ２のツェナー電圧と比較される。

【００８１】検出された電池出力の変化がツェナーダイ
オードＤ２のツェナー電圧以下となった場合は、電圧比
較制御回路１０のバイポーラトランジスタＴＲ２のベー
ス電流がゼロに近くなり、バイポーラトランジスタＴＲ
２がＯＦＦの状態となる。

【００８２】従って、電圧制御出力回路９のバイポーラ
トランジスタＴＲ１には制御信号としてのベース電流が
流れず、バイポーラトランジスタＴＲ１はＯＦＦ動作に
なるので、電圧制御出力回路９から電池出力が出力され
ず、出力端子３ａ、３ｂ間の出力電圧Ｖはゼロ又はゼロ
近くになり、出力電流Ｉもゼロ又はゼロ近くとなる。

【００８３】即ち、電圧制御出力回路９から出力される
電池出力の電流電圧特性が、所要電池出力以上において
電流の増加とともに電圧が徐々に減少し、所要電池出力
以下において電流と電圧の双方が瞬時にゼロまたはゼロ
に限りなく近づく状態が保持される。

【００８４】この電池出力の変化は、図２の電池出力１
５上の点Ｃから点Ｄに至る急激な変化となる。

【００８５】出力端子３ａ、３ｂ間の低負荷又は短絡に
近い状態が解消された場合又は出力端子３ａ、３ｂ間に
正常な負荷が接続された場合は、前述した正常負荷領域
における正常な動作に自動的に復旧できる。

【００８６】即ち、出力端子３ａ、３ｂ間の低負荷又は
短絡に近い状態が解消し、正常負荷が接続され自動的に
安定化動作に復旧され、保守が簡単になる効果がある。

【００８７】このように、連続制御型の電源装置の出力
端子３ａ、３ｂ間が短絡した場合又は出力端子３ａ、３
ｂ間に異常な低負荷が接続された場合は、出力端子３ａ
から異常な出力電流が流れず、出力端子３ａ、３ｂ間の
出力電圧Ｖはゼロ又はゼロ近くになるので、出力電力
（出力電力Ｐ＝出力電流Ｉ×出力電圧Ｖ）もゼロ又はゼ
ロ近くとなる。

【００８８】従って、負荷８の過熱による損傷といった
短絡や異常負荷による素子破壊を回避できると共に、連
続制御型の電源装置自体の損傷が回避できる効果があ
る。

【００８９】また、このような簡易な回路構成により装
置を小型に構成することができる。

【００９０】尚、実施の形態１においては、逆流防止回
路６、電池回路７及び連続制御型電源ユニット４が電池
パック本体１に内蔵された一体型の連続制御型の電源装
置について説明したが、逆流防止回路６及び電池回路７
を電池回路ユニットとして電池回路装置を構成し、連続
制御型電源ユニット４と組み合わせて相互に着脱可能に
しても本発明の連続制御型の電源装置を構成することが
できる。

【００９１】この場合、相互に着脱可能な構成とするこ
とで、保守が簡単に行える。

【００９２】このように上記実施の形態１によれば、ま
ず、連続制御型の電源装置の電圧制御出力回路９から出
力端子３ａ、３ｂに出力される電池出力と基準電圧発生
回路１１の基準電圧とが比較される。

【００９３】次に、出力端子３ａ、３ｂ間が短絡した場
合又は出力端子３ａ、３ｂ間に異常な低負荷が接続され
た場合は、短絡又は異常負荷により変化する電池出力と
基準電圧発生回路１１の基準電圧とが電圧制御比較回路
１０において比較され、この比較された電圧差が電圧制
御出力回路９に制御電圧として帰還回路１２を介して帰
還できる。

【００９４】電圧制御出力回路９においては制御電圧に
基づき電池出力を制御し、出力端子３ａには所要電池出
力以下の減少された電池出力が出力される。

【００９５】従って、第１に、出力端子３ａ、３ｂ間に
接続される負荷８が過熱状態にならないので、この連続
制御型の電源装置及び出力端子３ａ、３ｂ間に接続され
る負荷８の損傷、破壊が防止でき、この連続制御型の電
源装置、負荷８の双方が保護できる。

【００９６】第２に、電池出力の変化に応じこの電池出
力の基づいて電圧比較制御回路１０において生成された
制御電圧により電圧制御出力回路９が自動的に電池出力
を制御できるので、電池出力の制御精度が高い連続制御
型の電源装置が実現できる。

【００９７】また、出力端子３ａ、３ｂ間が短絡した場
合又は出力端子３ａ、３ｂ間に異常な低負荷が接続され
た場合は、出力端子３ａ、３ｂ間にはほとんど電流が流
れず、また電圧が発生しないので回路特に電圧制御出力
回路９の過熱が防止でき、連続制御型の電源装置、負荷
８の双方が保護できる。

【００９８】また、出力端子３ａ、３ｂ間の負荷８の開
放した場合は、自動的に出力が回復でき、出力端子３
ａ、３ｂ間の短絡等の事故が生じた場合の復旧作業を容
易にする。

【００９９】また、制御端子１４から動作制御回路１３
への信号入力（正の電圧の印加）の有無により、出力端
子３ａ、３ｂ間の負荷８の開放の状態に関係無く、連続
制御型の電源装置の出力を強制的に遮断して自己消費電
流の制御ができるので、出力端子３ａ、３ｂ間の負荷８
の開放開放時に電池回路の放電を防止できる。

【０１００】また、電池回路７、電圧制御出力回路９、
基準電圧発生回路１１、電圧比較制御回路１０、帰還回
路１２及び動作制御回路１３は、電池パック１として一
体的に収納され携帯できるようにすることで、電源装置
の小型化が実現できる。

【０１０１】実施の形態２．図３は実施の形態２に示す
連続制御型の電源装置の回路構成図である。図３に示す
連続制御型の電源装置は、電圧比較制御回路１０に正の
温度特性を持つ温度補償素子Ｔを備える。

【０１０２】温度補償素子Ｔは一端側がバイポーラトラ
ンジスタＴＲ２のエミッタ領域、基準電圧発生回路１１
のツェナーダイオードＤ２のアノード領域、帰還回路１
２の抵抗Ｒ５の他端側に各々接続され、他端側は動作制
御回路１３のバイポーラトランジスタＴＲ3のコレクタ
領域に接続される。

【０１０３】このよう構成された連続制御型の電源装置
では、温度補償素子Ｔにおいて、電圧制御出力回路９の
バイポーラトランジスタＴＲ１の温度による電流増幅率
変化を抑制する。即ち、温度の変化に対して安定した出
力電流Ｉが得られる効果がある。

【０１０４】このように上記実施の形態２によれば、ｎ
ｐｎ型のバイポーラトランジスタＴＲ２のエミッタ領域
と基準電圧発生回路１１、帰還回路１２に接続される出
力電圧検出抵抗Ｒ２には、ｐｎｐ型のバイポーラトラン
ジスタＴＲ１の熱による電流増幅率変化の温度補償を行
う正の温度特性を持つ温度補償素子Ｔが接続される。

【０１０５】その結果、温度補償素子Ｔが電圧制御出力
回路９のｐｎｐ型のバイポーラトランジスタＴＲ１にお
いて電流増幅率の温度補償が行えるので、温度の変化に
影響を受けることがなく一定の電池出力が得られる。

【０１０６】実施の形態３．図４は実施の形態３に示す
連続制御型の電源装置の回路構成図である。図４に示す
連続制御型の電源装置は電池回路７にバイメタルスイッ
チ（ポリスイッチ）Ｓを備える。

【０１０７】バイメタルスイッチＳは電池回路７の複数
個直列に接続された電池ＢＴ間に電気的に直列に接続さ
れる。

【０１０８】このよう構成された連続制御型の電源装置
では、バイメタルスイッチＳにおいて、特定の温度以上
に電池回路７の温度が上昇した場合に、電池ＢＴ間が遮
断され、電池回路７の充電動作、放電動作がいずれも停
止し、電池回路７の異常な温度上昇が防止できる。

【０１０９】また、バイメタルスイッチＳにおいて、逆
に特定の温度よりも電池回路７の温度が低下した場合
は、電池ＢＴ間の接続が自動的に回復し、電池回路７の
充電動作、放電動作がいずれも回復する。

【０１１０】即ち、バイメタルスイッチＳは異常充電に
おける電池回路７の損傷及び電圧制御出力回路９、負荷
８等の異常な過熱等による損傷を防止できる効果があ
る。

【０１１１】このように実施の形態３によれば、電池回
路７は直列接続された複数の電池ＢＴで構成され、電池
回路７の複数の電池ＢＴ間には、電池回路７が特定の温
度に上昇した場合に電池ＢＴ間の接続が遮断され、特定
の温度に低下した場合に電池間の接続が回復できるバイ
メタルスイッチ（ポリスイッチ）Ｓが配設される。

【０１１２】その結果、バイメタルスイッチ（ポリスイ
ッチ）Ｓにより電池回路７の異常な温度上昇が防止で
き、特定の温度に達した場合には電源装置に流れる電
流、負荷に流れる電池出力がいずれも遮断できる。従っ
て，連続制御型の電源装置、負荷８の各々異常な過熱に
よる損傷が防止できる。

【０１１３】実施の形態４．図５は実施の形態４に示す
連続制御電源装置の回路構成図である。図５に示す連続
制御型の電源装置は、逆流防止回路６を充電出力端子２
ａと電池回路７との間に備えるだけでなく、出力端子３
ａと電池回路７との間にも逆流防止回路１６を備える。

【０１１４】逆流防止回路１６は同様に逆流防止用ダイ
オードＤ３を備え、この逆流防止用ダイオードＤ３のカ
ソード領域は電池回路７に接続され、アノード領域は出
力端子３ａに接続される。

【０１１５】このよう構成された連続制御型の電源装置
では、逆流防止回路６において充電入力端子２ａ、２ｂ
から電池回路７に充電が行え、これに加えて逆流防止回
路１６において出力端子３ａから電池回路７に充電が行
える。

【０１１６】即ち、図５に示す連続制御型の電源回路に
おいて、充電入力端子２ａ、２ｂ、出力端子３ａの双方
から充電が行える効果がある。

【０１１７】前述した実施の形態において説明した連続
制御型の電源装置と同様に、電圧制御出力回路９からの
電池出力は出力端子３ａに出力される。

【０１１８】このように上記実施の形態４によれば、電
池回路７と出力端子３ａとの間に逆流防止回路１６を、
電池回路７と充電端子２ａとの間に電池回路７に充電が
行える逆流防止回路６をそれぞれ設けることにより、出
力端子３ａ又は充電端子２ａの２以上の複数の端子から
電池回路７の充電を行なうことができ、複数の充電を行
う端子の電気的な短絡から電池回路を保護が出来る。

【０１１９】実施の形態５．図６は実施の形態５に示す
連続制御型の電源装置の回路構成図である。図６に示す
連続制御電源装置は、基準電圧発生回路１１に電圧調整
用ダイオードＤ４を備える。

【０１２０】電圧調整用ダイオードＤ４のカソード領域
はツェナーダイオードＤ２のアノード領域、カソード領
域は電圧比較制御回路１０のバイポーラトランジスタＴ
Ｒ２のエミッタ領域及び出力電流設定用抵抗Ｒ２の一端
側に各々接続される。

【０１２１】図６おいては、電圧調整用ダイオードＤ４
は１個であるが、必要に応じて複数個直列に接続でき
る。

【０１２２】このよう構成された連続制御型の電源装置
では、電圧調整用ダイオードＤ４には、しきい値電圧
（Ｓｉ半導体の場合、約０．６Ｖ）が通常あるから、こ
のしきい値電圧により基準電圧が調整できる。電圧調整
用ダイオードＤ４が直列に接続される場合には、各々の
しきい値電圧の総和により基準電圧が決定される。

【０１２３】即ち、ツェナーダイオードの電圧以外にダ
イオードとの組合せの総和により基準電圧を微少に調整
できる効果がある。

【０１２４】このように実施の形態５によれば、基準電
圧発生回路１１は、互いに直列接続された複数個のダイ
オードのしきい値電圧の総和で基準電圧を制御するの
で、基準電圧発生回路１１で生成される基準電圧の調整
が行える。

【０１２５】実施の形態６．図７は実施の形態６に示す
連続制御電源装置の回路構成図である。図７に示す連続
制御電源装置は、電池パック本体1に表示回路１７が搭
載される。表示回路１７は表示器の発光ダイオードＤ５
及び抵抗Ｒ６を備える。

【０１２６】発光ダイオードのカソード領域は、電圧制
御出力回路９のバイポーラトランジスタＴＲ１のコレク
タ領域に接続され、アノード領域は、抵抗Ｒ６の一端側
に接続される。抵抗Ｒ５の他端側はバイポーラトランジ
スタＴＲ１のエミッタ領域に接続される。

【０１２７】このよう構成された連続制御型の電源装置
では、表示回路１７において負荷８が低負荷又は短絡に
近い状態となり、前述した異常負荷領域におけるバイポ
ーラトランジスタＴＲ１がＯＦＦ時、エミッタ領域、コ
レクタ領域間に発生する電圧にて点灯する。

【０１２８】このように実施の形態６によれば、表示回
路１７の点灯により、連続制御型の電源装置の状態、例
えば遮断状態であることが表示できる効果がある。

【０１２９】実施の形態７．図８は実施の形態７に示す
連続制御電源装置の回路構成図である。図８に示す連続
制御電源装置は、複数個（図８では２段）直列接続され
た逆流防止回路６を備えると共に、複数個（図８では２
段）直列に接続された電圧制御回路９を備える。

【０１３０】このように構成された連続制御型の電源装
置では、冗長性が向上できる効果がある。

【０１３１】尚、本発明はこのように説明された実施の
形態に限定されない。例えば、本発明においては、実施
の形態１〜７で説明した各々の連続制御型の電源装置を
組み合せるを行なうことで同様な効果を秦する。

【０１３２】

【発明の効果】この発明によれば、短絡又は異常負荷に
よる素子の過熱を防止し、装置が保護でき安定化動作が
自動的に行われると共に、装置の小型化を実現した連続
制御型の電源回路が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１に示す連続制御型の電源装置の
回路構成図である。

【図２】 連続制御型の電源装置の電流電圧特性図であ
る。

【図３】 実施の形態２に示す連続制御型の電源装置の
回路構成図である。

【図４】 実施の形態３に示す連続制御型の電源装置の
回路構成図である。

【図５】 実施の形態４に示す連続制御型の電源装置の
回路構成図である。

【図６】 実施の形態５に示す連続制御型の電源装置の
回路構成図である。

【図７】 実施の形態６に示す連続制御型の電源装置の
回路構成図である。

【図８】 実施の形態７に示す連続制御型の電源装置の
回路構成図である。

【図９】 従来の安定化電源装置の回路構成図である。

【符号の説明】

１ 電池パック本体、２ａ、２ｂ 充電端子、３ａ、３
ｂ 出力端子、４ 連続制御型電源ユニット、５ａ、５
ｂ 入力端子、６ 逆流防止回路、７ 電池回路、８
負荷、９ 電圧制御出力回路、１０ 電圧比較制御回
路（電圧制御信号発生回路）、１１ 基準電圧発生回
路、１２ 帰還回路、１３ 動作制御回路、１４ 制御
端子、１６ 逆流防止回路、ＢＴ 電池、Ｄ１、Ｄ３
逆流防止用ダイオード、Ｄ２ ツェナーダイオード、Ｄ
４ 電圧調整用ダイオード、Ｄ５ 発光ダイオード、Ｒ
１ スタートバイアス抵抗、Ｒ２ 出力電流設定用抵
抗、Ｒ３、Ｒ４ 出力電圧検出用抵抗、Ｒ５〜Ｒ６ 抵
抗、Ｓ バイメタルスイッチ（ポリスイッチ）、Ｔ 温
度補償素子、ＴＲ１ ｐｎｐ型バイポーラトランジス
タ、ＴＲ２、ＴＲ３ ｎｐｎ型バイポーラトランジス
タ。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池回路から出力された電池出力を制御
   信号に基づいて制御して出力端子に出力する電圧制御出
   力回路と、基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、前
   記基準電圧と前記出力端子に出力された前記電池出力と
   に基づいて前記制御信号を発生する電圧制御信号発生回
   路とを備えたことを特徴とする電源装置。
2. 【請求項２】 電圧制御信号発生回路は、出力端子が短
   絡又は前記出力端子に低い負荷が接続された場合に、基
   準電圧と電池出力との比較に基づいて、電圧制御出力回
   路から予め定められた出力以下の電池出力を出力端子に
   出力させる制御信号を発生することを特徴とする請求項
   １に記載の電源装置。
3. 【請求項３】 電圧制御信号発生回路は、電圧制御出力
   回路からの電池出力の出力電流及び出力電圧を瞬時にゼ
   ロ又はゼロに近づかせる制御信号を発生することを特徴
   とする請求項２に記載の電源装置。
4. 【請求項４】 電圧制御信号発生回路は、出力端子が開
   放された場合に、電圧制御出力回路から予め定められた
   出力以上の電池出力を前記出力端子に出力させる制御信
   号を発生することを特徴とする請求項３に記載の電源装
   置。
5. 【請求項５】 入力信号に応じて電圧制御信号発生回路
   の動作を制御する動作制御回路をさらに備えたことを特
   徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電源装置。
6. 【請求項６】 電池出力が予め定められた電圧より大き
   くなった場合に電圧制御出力回路からの前記電池出力の
   変動を減少させて一定の値に収める帰還回路を、前記電
   圧制御出力回路と電圧制御信号発生回路との間に設けた
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電
   源装置。
7. 【請求項７】 電池回路と電圧制御出力回路と基準電圧
   発生回路と電圧制御信号発生回路と動作制御回路と帰還
   回路を一体のユニットとし、このユニットを前記電池回
   路と出力端子との間に１つ又は複数個直列に接続して配
   設したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記
   載の電源装置。
8. 【請求項８】 電圧制御出力回路は、第１の抵抗とｐｎ
   ｐ型バイポーラトランジスタとの並列接続体であって、
   前記第１の抵抗の一端側が前記ｐｎｐ型バイポーラトラ
   ンジスタのエミッタ領域に、前記第１の抵抗の他端側が
   前記ｐｎｐ型バイポーラトランジスタのコレクタ領域に
   それぞれ接続されており、電圧比較制御回路は、ｎｐｎ
   型バイポーラトランジスタと第２乃至第４の抵抗との接
   続体であって、前記ｎｐｎ型バイポーラトランジスタの
   エミッタ領域が前記第２の抵抗の一端側に、前記ｎｐｎ
   型バイポーラトランジスタのベース領域が前記第３及び
   第４の抵抗の各々の一端側にそれぞれ接続されており、
   基準電圧発生回路は、ツェナーダイオードであって、前
   記ツェナーダイオードのカソード側を前記ｐｎｐ型バイ
   ポーラトランジスタのコレクタ領域に、前記ツェナーダ
   イオードのアノード側を前記ｎｐｎ型バイポーラトラン
   ジスタのエミッタ領域にそれぞれ接続されており、さら
   に、前記ｎｐｎ型バイポーラトランジスタのコレクタ領
   域を前記ｐｎｐ型バイポーラトランジスタのベース領域
   に、前記ｎｐｎ型バイポーラトランジスタのエミッタ領
   域を前記ｐｎｐ型バイポーラトランジスタのエミッタ領
   域にそれぞれ接続し、前記第３の抵抗の他端側を前記ｐ
   ｎｐ型バイポーラトランジスタのコレクタ領域に接続し
   たことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の
   電源装置。
9. 【請求項９】 第２の抵抗には、ｐｎｐ型バイポーラト
   ランジスタの熱による電流増幅率変化の温度補償を行う
   温度補償素子が直列に接続されたことを特徴とする請求
   項８に記載の電源装置。
10. 【請求項１０】 電池回路を構成する電池が、予め定め
    られた温度以上になった場合に前記電池回路からの出力
    を遮断し、前記予め定められた温度以下になった場合に
    前記電池回路からの出力を可能にするスイッチを前記電
    池と直列に接続したことを特徴とする請求項１乃至９の
    いずれかに記載の電源装置。
11. 【請求項１１】 電池回路を充電するための充電端子と
    電池回路との間及び電池回路と出力端子との間にそれぞ
    れ逆流防止回路を設けたことを特徴とする請求項１乃至
    １０のいずれかに記載の電源装置。
12. 【請求項１２】 基準電圧発生回路は、互いに直列接続
    された複数個のダイオードのしきい値電圧の総和で基準
    電圧を定めることを特徴とする請求項１乃至１１のいず
    れかに記載の電源装置。
13. 【請求項１３】 出力端子が短絡したこと又は出力端子
    に低い負荷が接続されたことを表示する表示回路をさら
    に設けたことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか
    に記載の電源装置。