JPS6022774Y2 - charger - Google Patents

charger

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JPS6022774Y2
JPS6022774Y2 JP12335177U JP12335177U JPS6022774Y2 JP S6022774 Y2 JPS6022774 Y2 JP S6022774Y2 JP 12335177 U JP12335177 U JP 12335177U JP 12335177 U JP12335177 U JP 12335177U JP S6022774 Y2 JPS6022774 Y2 JP S6022774Y2
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battery
voltage
diode
charger
collector
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JP12335177U
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Inventor
康人 竹内
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横河・ヒュ−レット・パッカ−ド株式会社
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ニッケルカドミウム電池あるいは鉛蓄電池な
どの二次電池を充電し、更に負荷を接続した状態で充電
可能な充電器の改良に係る。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to an improvement in a charger that can charge a secondary battery such as a nickel-cadmium battery or a lead-acid battery, and can also be charged with a load connected.

二次電池の充電法には、定電圧式、定電流式あるいはそ
れらの中間的なものの他多種な方式がある。
There are various methods for charging secondary batteries, including constant voltage, constant current, and intermediate methods.

いずれの方式にあっても、被充電々池の端子電圧もしく
は端子電流のいずれか又は両方を良く監視して電力の供
給をそれに応じて制御することが、過充電や充電不足の
防止および電池の有効寿命の保全の上で肝要なことであ
る。
Regardless of the method, it is important to closely monitor either or both of the terminal voltage and terminal current of the rechargeable battery and control the power supply accordingly to prevent overcharging or undercharging and to protect the battery. This is essential for preserving useful life.

また、このような二次電池と充電器とを1つの筐体の中
に収容した計測器、通信機等は周知である。
Further, measuring instruments, communication devices, etc. in which such a secondary battery and a charger are housed in one housing are well known.

それらにおいて多くは主たる電源スィッチ1を第1図に
示す如く電池2の後の利用回路3側におき、商用電源4
から充電器全体と電池までの間には特に電源スィッチを
もうけない構成が多く見られる。
In many of these, the main power switch 1 is placed on the side of the circuit 3 used after the battery 2, as shown in FIG.
There are many configurations that do not include a power switch between the entire charger and the battery.

これは、電源スィッチを直流回路と商用電源受入れ部と
の2ケ所も設けるのは紛られしいこともあり、また本質
的に過充電を起さないように充電器を設計しておけは商
用電源の方のスイッチは省略してもよいからである。
This is because it can be confusing to have a power switch installed in two places, one in the DC circuit and one in the commercial power receiving section, and it is also important to design the charger so that it does not cause overcharging. This is because the second switch may be omitted.

従ってこのような構成においては電池コードによより商
用電源4が接続されている限り整流回路5および充電制
御回路6を介して電池2が充電されつづける体制にあり
、またその状態にてスイッチ1が投入せられればいわゆ
るフローティング(浮動充電)動作の状態になり、利用
回路3が動作状態になる。
Therefore, in such a configuration, as long as the commercial power source 4 is connected to the battery cord, the battery 2 continues to be charged via the rectifier circuit 5 and the charging control circuit 6, and in this state, the switch 1 is turned off. When the battery is turned on, it enters a state of so-called floating (floating charging) operation, and the utilization circuit 3 becomes operational.

しかし一方電池2と充電制御回路6との間には逆流防止
用のダイオード7が不可欠であり、これがないと放電時
すなわち商用電源4のないとき、たとえば停電時とか電
池コードを抜いたときとかにおいては電池2から充電制
御回路6へ向けて電流が逆流し、電池が消耗してしまつ
O しかしこの逆止め用ダイオード7の存在は下記の如き問
題点を生ずる。
However, on the other hand, a diode 7 for backflow prevention is essential between the battery 2 and the charging control circuit 6, and without it, the diode 7 would be indispensable during discharging, that is, when there is no commercial power supply 4, such as during a power outage or when the battery cord is unplugged. In this case, the current flows backward from the battery 2 to the charging control circuit 6, and the battery is consumed.However, the existence of this check diode 7 causes the following problems.

すなわち、このダイオード7の順方向電圧降下はシリコ
ンパワーダイオードならほぼ0.6〜0.8V程度であ
るが、電流、温度、および個々のダイオードによって異
なる値をとる。
That is, the forward voltage drop of this diode 7 is approximately 0.6 to 0.8 V in the case of a silicon power diode, but it takes a different value depending on the current, temperature, and individual diode.

それ故に、電池の充電を打切るべき電圧(もしくは永久
に印加しつづけてもよい電圧)を正しく設定せんとする
と、たとえば第2図に示す如く充電制御回路の出力電圧
を分圧器により分圧などして検出し、フィードバック制
御を行うことが不可欠となる。
Therefore, if you want to correctly set the voltage at which charging of the battery should be stopped (or the voltage that can continue to be applied forever), for example, as shown in Figure 2, it is necessary to divide the output voltage of the charging control circuit using a voltage divider. It is essential to detect and perform feedback control.

本来ならば電池2の正極端子(この場合)の電位を直接
観測することが望ましいが、図示の分圧回路(もしくは
ポテンショメーター)の上端を電池2の正極端子に直結
してしまったのでは充電中でない時には必ず電池がどん
どん消耗するという不都合な結果におち入る。
Normally, it would be desirable to directly observe the potential of the positive terminal of battery 2 (in this case), but if the top end of the voltage divider circuit (or potentiometer) shown in the diagram is directly connected to the positive terminal of battery 2, it may be difficult to observe the potential during charging. If not, you will inevitably end up with the inconvenient result of the battery draining rapidly.

それ故に第2図の例においてはダミーのダイオード7′
をもう1つもうけ、これと、前記逆止めダイオード7と
は常に略同−の電位降下を与えると仮定して打切電圧の
設定を行っている。
Therefore, in the example of FIG. 2, the dummy diode 7'
The cutoff voltage is set on the assumption that this and the reverse check diode 7 always give approximately the same potential drop.

しかしながらこの構成においてもなお両タイオードの接
合の大きさにかんがみて電流密度は大力の場合において
異り、また充電々流自身も電池の充電状態に応じて10
0対1以上も変化し、また両ダイオードの接合温度も一
致する保証はなく、従ってすこぶる不統一な充電打切り
の制御(すなわち実効的な充電打切り、もしくは印加し
赦しの電圧)が実施されるおそれが大である。
However, even in this configuration, the current density differs in the case of large forces due to the size of the junction between both diodes, and the charging current itself also varies depending on the state of charge of the battery.
There is no guarantee that the junction temperature of both diodes will match, and therefore there is a risk that extremely inconsistent control of charging termination (i.e., effective charging termination or applied voltage) may be implemented. is large.

本考案は上記欠点を除去するためになされたものであり
、端子電圧の監視を正確に行う充電回路を提供せんとす
るものである。
The present invention has been made in order to eliminate the above-mentioned drawbacks, and it is an object of the present invention to provide a charging circuit that accurately monitors the terminal voltage.

すなわち本考案においては充電が(フローティング動作
を含む)行われている時に逆止めダイオードに流れる電
流を検出腰該検出に呼応して充電状態監視用の分圧回路
を電池に接続し、該分圧器およびそれにつづく電圧比較
器の威すフィールドパックループを閉成することにより
、充電中においては正しく電池の端子電圧が監視せられ
、しかし充電中でないときには電池から充電器側への放
電は発生しないようにしたものである。
That is, in the present invention, when charging (including floating operation) is performed, the current flowing through the non-return diode is detected, and in response to this detection, a voltage dividing circuit for monitoring the charging state is connected to the battery, and the voltage dividing circuit is connected to the battery. By closing the field pack loop using the subsequent voltage comparator, the terminal voltage of the battery can be accurately monitored during charging, but no discharge from the battery to the charger occurs when not charging. This is what I did.

第3図は本考案の一実施例による充電器のプロダック図
である。
FIG. 3 is a product diagram of a charger according to an embodiment of the present invention.

図において、一例として電池2は3AH程度のゲル型密
閉式鉛蓄電池とする。
In the figure, as an example, the battery 2 is a gel-type sealed lead-acid battery of approximately 3AH.

逆止めダイオード7に流れる電流は、電池2の放電状態
や周囲温度、負荷(利用回路)が接続されているか否か
などに応じて約I QmAからの近くまで広範囲に亘っ
て変化する。
The current flowing through the non-return diode 7 varies over a wide range from about IQmA depending on the discharge state of the battery 2, the ambient temperature, whether a load (utilizing circuit) is connected, etc.

そのためダイオード7の両端電圧は、トランジスタ21
のベース電流を供給するに十分な大きさである。
Therefore, the voltage across the diode 7 is the voltage across the transistor 21.
is large enough to supply a base current of

なお抵抗器23は、過大電流に対する保護のためのもの
である。
Note that the resistor 23 is for protection against excessive current.

ここではこのトランジスタ21は正規のコレクタをエミ
ッタとして、またエミッタをコレクタとして使用してい
る。
Here, this transistor 21 uses a regular collector as an emitter and an emitter as a collector.

これは一般にプレーナ技術で作られる汎用シリコントラ
ンジスタの両ジャンクションの内、正規のベース・エミ
ッタ間はいちじるしく送対圧が低く、また常に逆バイア
スで使用されるベース・コレクタ間は良い耐圧を有する
からであり、この場合正規の使い方ではこの回路部分の
逆止め能力が有効に生じ得ないのみならず、電流電池に
よっては直ちにこのトランジスタの破壊に至るからであ
る。
This is because, of the two junctions in general-purpose silicon transistors made using planar technology, the normal base-emitter has a significantly lower transmission voltage, and the base-collector, which is always reverse-biased, has a good withstand voltage. In this case, if the circuit is used normally, not only will the reverse check ability of this circuit part not be effectively produced, but depending on the current battery, this transistor will immediately be destroyed.

一般に電池2の公称電池が4〜5V程度までならばトラ
ンジスタ21として汎用の小信号シリコンプレーナージ
ャンクショントランジスタ(たとえは2N 2222A
)を正規な使い方で使ってよい。
Generally, if the nominal voltage of the battery 2 is about 4 to 5V, the transistor 21 is a general-purpose small signal silicon planar junction transistor (for example, a 2N 2222A
) may be used in the normal way.

が、一般に公称電池が6V以上の場合は“逆用゛せねば
危険である。
However, in general, if the nominal battery voltage is 6V or higher, it is dangerous to use it incorrectly.

しかしバイポーラ型接合トランジスタは本質的に動作原
理が正規、逆用の区なく保証されるからこの場合エミッ
タ・コレグクタの区別は本質的な問題ではない。
However, since the principle of operation of bipolar junction transistors is essentially guaranteed regardless of normal or reverse use, the distinction between emitter and collector is not an essential problem in this case.

すなわち、逆止めダイオード7を流れる電流がトランジ
スタ21に分流してこれをオンとせしめる結果、分圧回
路25の上端の電圧は被充電電池2の端子電圧に一致す
る。
That is, as a result of the current flowing through the check diode 7 being shunted to the transistor 21 and turning it on, the voltage at the upper end of the voltage dividing circuit 25 matches the terminal voltage of the battery 2 to be charged.

分電圧および基準電圧27を比較制御回路29によって
比較することにより、未安定化電圧31から主制御回路
33の安定化出力電圧で行われる電池2の正確な充電過
程が監視できる商用電源を接続しないときにはダイオー
ド7とトラ、ンジスタ21の正規のベース・コレクタ間
も耐圧およびもれ電流が十分良好であることから前記の
“°逆止め゛効果は十分に実現される。
By comparing the divided voltage and the reference voltage 27 by the comparison control circuit 29, the accurate charging process of the battery 2 carried out with the stabilized output voltage of the main control circuit 33 from the unregulated voltage 31 can be monitored.No commercial power source is connected. Sometimes, the withstand voltage and leakage current between the diode 7 and the normal base-collector of the transistor 21 are sufficiently good, so that the above-mentioned "reverse check" effect can be fully realized.

また充電が完了した状態もしくは故意をもしくは事故に
より電池2が取外されたか、この電池に直列に挿入され
ている防御用ヒユーズ37が飛んでしまった状態におい
ても、充電器の出力電圧は予定された値より0.7V程
度以上に高くはならない。
Furthermore, even when charging is completed or when the battery 2 is removed intentionally or by accident, or when the protective fuse 37 inserted in series with this battery is blown, the output voltage of the charger remains unchanged. It will not be higher than the value by about 0.7V.

その場合においても、万一負荷電流が極く少い場合にも
逆止めダイオード7と、トランジスタ21の正規のベー
ス・エミッタ間ジャンクションが、あたかも第2図の従
来例と同様な動作状態を実現するのみである。
Even in that case, even if the load current is extremely small, the reverse check diode 7 and the normal base-emitter junction of the transistor 21 will realize the same operating state as in the conventional example shown in Figure 2. Only.

第4図は本考案の別実施例の一部を示すブロック図であ
る。
FIG. 4 is a block diagram showing a portion of another embodiment of the present invention.

図において、逆止め作用は1個のトランジスタ41のみ
で得られている。
In the figure, the check effect is obtained by only one transistor 41.

すなわちこの場合、充電々流の全量が、第3図の場合の
如くに分流されることなくトランジスタ41をONする
ために利用される。
That is, in this case, the entire amount of the charging current is used to turn on the transistor 41 without being divided as in the case of FIG.

このような簡素化された実施例は特にあまり電力や容量
の大きくない電池と負荷とに適しているが、勿論10ア
ンペア級程度以上の大電流トランジスタを用いれば前記
の例の程度の電池と負荷とを扱うことは十分安全に行い
得る。
Such a simplified embodiment is particularly suitable for batteries and loads that do not have much power or capacity, but of course, if a large current transistor of about 10 ampere class or more is used, batteries and loads of the size of the above example can be used. It is quite safe to handle.

また、電池の電圧が4vないし5V程度以下ならば多く
の場合特に前記の如くトランジスタのコレクタ・エミッ
タ回路を逆に使用しなくても、正規のベース・エミッタ
間の逆耐圧特性で十分に逆止め効果を発揮させることが
できる。
In addition, if the battery voltage is less than 4V or 5V, in many cases, the regular base-emitter reverse withstand voltage characteristics will be sufficient to prevent the reverse, especially without using the collector-emitter circuit of the transistor in reverse as described above. It can be effective.

而して第5図は本考案の一実施例の、非常に具体的な実
例を示すものである。
FIG. 5 shows a very specific example of one embodiment of the present invention.

これにおいて、もし点線の箱の中のQ6が存在せず、そ
こに入る3本の線がただ1点で接続されているのみなら
ば、此所より左方の回路は単なるシリースレギュレータ
ーでしかなく、ZDIの電圧(6,19V)をたよりに
約14V程度(RV lで調節可)の、最高IA程度ま
で(R7で決る)の直流電力を供給することができるま
でである。
In this case, if Q6 inside the dotted line box does not exist and the three wires that enter there are only connected at one point, then the circuit to the left of here is just a series regulator. , depending on the ZDI voltage (6,19V), it is possible to supply DC power of about 14V (adjustable with RVl) up to the maximum IA (determined by R7).

しかるに、そのような状態が等価的に実現せられるのは
、Q6が実在する場合にはそのベースコレクタ間に順方
向電流が流れている(Q6は前記の如<゛逆用゛されて
いることに注目されたい)場合のみであり、ACIQQ
V入力がない場合には主としてR1の作用によりR7お
よびC1より左方の回路はすべて0電位になるので、Q
6はベース電流を完全に失い、ただそのコレクタ(本来
の)の電池の電圧が常に印加されているのみでそれ以上
は何もおこらず、前記の逆止めという目的が達せられる
However, such a state can be equivalently realized if Q6 exists, and a forward current flows between its base and collector (Q6 is used in reverse as described above). Please note that ACIQQ
When there is no V input, all circuits to the left of R7 and C1 are at 0 potential mainly due to the action of R1, so Q
6 completely loses the base current, only the voltage of its collector (original) battery is always applied and nothing else happens, thus achieving the purpose of reverse check mentioned above.

なお上記qすなわち点線の箱の中味は第6の如き回路で
おきかえてもよく、全体としての作用効果が同様である
ことはすでにのべたとおりであり、この方が部品点数は
増えるが、大電流トランジスタは多少とも高価であるこ
とから部品費はかえって低減されて実際的である。
Note that the contents of the box q, indicated by the dotted line, may be replaced with a circuit like the 6th one, and the overall effect is the same as described above, and although this increases the number of parts, it is Since these are more or less expensive, it is practical to reduce the cost of parts.

いずれにせよ第5図中のRV lを調整して無電流ない
し極低電流(この場合10〜20mA程度まで)の負荷
状態の負荷状態にて出力電圧が14.0v前後になるよ
うに設定するならば(S+を断とし、また電圧かF2を
外して適当な抵抗を負荷として測定しつつ調整する)こ
こで一例として示す12V3AH(公称)のゲル式鉛蓄
電池を利用しつつ、先にのべた如く充電不足も生ずるこ
ともなく、また電源コードをつなぎ放しにしても過充電
による電池の損傷の生ずることもない利用形態が実現せ
られる。
In any case, adjust RV l in Fig. 5 to set the output voltage to be around 14.0 V under no current or extremely low current (in this case, up to about 10 to 20 mA) load condition. If so, (disconnect S+, remove voltage or F2, and measure and adjust the appropriate resistance as a load) Here, we will use the 12V3AH (nominal) gel type lead acid battery shown as an example, and use the method described above. Thus, a mode of use can be realized in which there is no shortage of charging, and the battery is not damaged due to overcharging even if the power cord is left unplugged.

以上の説明で明らかにされた如く、本考案に成る充電器
によれば逆止め作用を確保しつつ正確な充電打切電圧ろ
設定がなされるので実用に供して極めて効果大である。
As has been made clear from the above description, the charger according to the present invention is extremely effective in practical use, since it is possible to accurately set the charge termination voltage filter while ensuring a reverse check effect.

これは特に低い電圧の2次電池を使用する場合に著しい
This is particularly noticeable when using a low voltage secondary battery.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図および第2図は従来の充電回路を説明するための
ブロック図、第3図および第4図は本考案の各々の実施
例を示すブロック図である。 また第5図は本考案の一実施例を紹介する回路図であり
、第6図はその一部の改良を示す回路図である。 各部の名称は、2:被充電電池、7:逆止めダイオード
、21:トランジスタ、25:分圧回路、27:基準電
圧、29:比較制御回路、33:主制御回路である。
1 and 2 are block diagrams for explaining a conventional charging circuit, and FIGS. 3 and 4 are block diagrams showing respective embodiments of the present invention. FIG. 5 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a circuit diagram showing a partial improvement thereof. The names of the parts are 2: battery to be charged, 7: reverse check diode, 21: transistor, 25: voltage dividing circuit, 27: reference voltage, 29: comparison control circuit, 33: main control circuit.

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] (1)2次電池を充電し、また必要に応じてフローティ
ング動作を行う所の充電器において、被充電々池2と主
制御回路33との間に逆流防止用のダイオード(逆止め
ダイオード)7を有し、該ダイオードを通る順方向電流
である所の目的とする電池充電々流の一部を分流してそ
のベース・エミッタ(ベース・コレクタ)間の順方向電
流とする所のトランジスタ21を有し、而して雅該トラ
ンジスタは充電中においては上記分流電流によりそのコ
レクタ・エミッタ間がON状態になることにより上記被
充電々池の端子電圧を監視するための分圧回路25の一
端を上記逆流防止用のダイオード7と被充電々池2との
接続点に接続する如く構成せられ、もって充電中におい
ては電池の端子電圧が比較制御回路29により正しく観
測され、一方充電中でないときには本質的に電池から主
制御回路および分圧回路への逆電流が阻止せられる如く
構成せられることを特徴とする、充電器。
(1) In a charger that charges a secondary battery and performs floating operation as necessary, a diode (reverse check diode) 7 is installed between the rechargeable battery 2 and the main control circuit 33 to prevent backflow. A transistor 21 having a forward current passing through the diode, which is a forward current flowing through the diode, is shunted to form a forward current between its base and emitter (base collector). During charging, the collector and emitter of the transistor are turned on by the shunt current, thereby controlling one end of the voltage dividing circuit 25 for monitoring the terminal voltage of the rechargeable battery. It is configured to be connected to the connection point between the diode 7 for preventing backflow and the rechargeable battery 2, so that the terminal voltage of the battery can be correctly observed by the comparator control circuit 29 during charging, while when the battery is not being charged, the 1. A charger characterized in that the charger is configured such that reverse current from the battery to the main control circuit and the voltage divider circuit is blocked.
(2)実用新案登録請求の範囲第(1)に記載された充
電器において、前記逆止めダイオード7の機能を上記ト
ランジスタ21のベース・エミッタ(もしくはベース・
コレクタ)間接合の作用をもって兼用せしめたことを特
徴とする、前記充電器。
(2) Utility Model Registration In the charger described in Claim No.
The above-mentioned charger is characterized in that it has the function of connecting between the collector and the collector.
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