JPS61207140A - 充電回路 - Google Patents

充電回路

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JPS61207140A
JPS61207140A JP4675085A JP4675085A JPS61207140A JP S61207140 A JPS61207140 A JP S61207140A JP 4675085 A JP4675085 A JP 4675085A JP 4675085 A JP4675085 A JP 4675085A JP S61207140 A JPS61207140 A JP S61207140A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は充電回路、とくに満充電状態を検出すると充
電電流を制限して過充電を防止するものに関する。
〔従来の技術〕
従来この種充電回路における満充電制御は、シュミット
回路を利用して、二次電池の端子電圧が所定の上方制御
電圧に達したことを検出するとインバータ回路の発振を
停止し、自然放電の後に下方制御電圧に達すると発振を
再開することにより。
二次電池の過充電を防止するものが一般的であった(例
えば特開昭58−123333号公報)。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら上記制御はシュミット回路を用いている関
係上、電池電圧と上方制御電圧との差が必然的に大きく
なり、その結果、IC充電から電流絞り込みに移行する
までの時間が長く、満充電近くなってはじめて制御がか
かりはじめる。このため、充電を完了して一旦電源を切
ったのちに充電を再開すると、再度IC充電からスター
トすることは避けられず、これを繰り返すと過充電とな
る虞れがある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであって、安定
した満充電制御が行える充電回路を提供することを目的
とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明にかかる充電回路は、第1図に示す如く。
インバータ回路13と、スイッチング素子58を介して
二次電池16の両端に接続される比較電圧発生部79と
、該発生部79で形成された基準電圧v3と検出電圧■
4とを比較して所定の停止信号を発生する比較部60と
、停止信号の印加によりオンするスイッチング素子63
と、インバータ回路13への通電と連繋して制御電圧を
発生する電圧発生部32とから構成される。
比較電圧発生部79は、抵抗56・57を直列接続した
ものと、抵抗54とダイオード55を直列接続したもの
とを並列接続し、更に電圧発生部32から出力される制
御信号の入力によりオンするスイッチング素子58を介
して二次電池16の両端に繋いだものであって、ダイオ
ード55の定電圧作用を利用して基準電圧V3を、二次
電池16の端子電圧を抵抗56・57で分圧して、二次
電池16の端子電圧に比例した比較電圧■4を取り出し
可能とする。
比較部60は、比較電圧■4が基準電圧v3より低い間
は出力側61をアースしているが、比較電圧V4が基準
電圧v3を超えると抵抗値が増してオフ状態となるもの
であって、更に出力端61を抵抗62を介して電圧発生
部32に繋ぐとともに、定電圧ダイオード64を介して
スイッチング素子63に接続している。
〔作用〕
インバータ回路13に所定の駆動電圧を印加すると、従
来と略同様にインバータ回路13は発振して出力コイル
23から二次電池16にむけてパルス状の充電電流が供
給される。
それと同時に、電圧発生部32から制御信号が出力され
、スイッチング素子58をオンして比較電圧発生部79
に通電し、所定の基準電圧v3と比較電圧v4を比較部
60へむけて出力する。ここで充電初期で比較電圧v4
が基準電圧V 3より十分低い間は比較部60の出力端
61はアースされており、従って比較部60からは停止
信号は出力されず、インバータ回路13は通常の発振動
作を行う。
更に充電が進み、パルス状の充電電流が二次電池16に
印加されて瞬間的に比較電圧■4が基準電圧■3を超え
ると、第2図(b)の如く、比較部60の出力端61は
抵抗値が上昇し、定電圧ダイオード64を通じてスイッ
チング素子63に停止信号を印加する。すると該素子6
3はオンしてインバータ回路13のスイッチング素子1
9のベース端をアースしてインバータ回路13の発振を
停止する。発振の停止により二次電池16の端子電圧は
低下し、比較電圧■4が基準電圧V3を下回ると比較部
60からの停止信号は止まり、スイッチング素子63が
オフしてインバータ回路13はパルス発振する。かかる
発振により二次電池16は充電され、上記制御動作を行
うが、充電が進むにつれて1回のパルス電流が入力され
て比較電圧V。
が基準電圧■3を超えてから再度両型圧が一致するまで
の時間が延長し、その結果インバータ回路13の停止時
間が次第に長くなって、充電電流の平均値は急激に絞り
込まれ、過充電が防止・されるのである。
〔実施例1〕 次に本発明を、充電と並行してモータ駆動を可能とする
電気かみそり等の小型電気機器に実施した例に基づいて
説明する。
第3図に示す如く、電源プラグ等を介して入力された商
用交流電圧10は、ダイオードブリフジを備えた整流回
路11によって全波整流された後。
充電部1?に印加される。入力される商用交流電圧10
は、200〜240vの上域の電圧を使用する国および
100〜120Vの下域電圧を使用する国を考慮して、
100〜240■の変化に対応する。
充電部12は、商用交流電圧10より周波数の高いパル
ス電圧を発生するインバータ回路13と該インバータ回
路13より発生されたパルス電圧を印加する負荷14と
、商用交流電圧1oの大小に応じてインバータ回路13
からの出力を増減する出力制御回路15と、二次電池1
6が満充電になったことを検出するとインバータ回路I
3の出力を規制する満充電制御回路17と、充電状況の
表示を行う表示回路18とから構成される。
インバータ回路13は、スイッチング素子19として備
えたトランジスタのコレクタ側に、一次コイル20と該
一次コイル20の両端に接続されてスイッチング素子1
9のオフ時に発生する衝撃電圧を吸収する衝撃吸収部2
1とを介装するとともに、ベースとエミッタ間に帰還部
22を備え。
更に一次コイル20と同一鉄心上に出力コイル23を巻
いている。
帰還部22は、一次コイル20と同一鉄心上に巻かれた
帰還コイル24の一端をスイッチング素子19のベース
端に繋ぎ、帰還コイル24の他端とスイッチング素子1
9のエミッタ間にコンデンサ25を接続する。更に帰還
コイル24とコンデンサ25の接続点には、抵抗26を
介して定電圧ダイオード27で安定化させた電圧を印加
するとともに、スイッチング素子19のエミッタ端には
前記定電圧ダイオード27よりツェナー電圧の低い°定
電圧ダイオード28を接続して該エミッタ端を安定化す
る。従って、インバータ回路13への電圧印加と同時に
、定電圧ダイオード27の両端に安定化電圧が発生し、
かかる電圧によりコンデンサ25が充電される。コンデ
ンサ25の両端電圧がスイッチング素子19のターンオ
ン電圧を越えると、該素子19はオンして一次コイル2
oに電流が流れはじめ、かかる電流の増加により帰還コ
イル24に電圧が発生する。この電圧がスイッチング素
子19のベース・エミッタ間を通じてコンデンサ25を
上記と逆方向に急速に充電し、かかるコンデンサ25の
充電電圧が阻止電圧となってスイッチング素子19をオ
フする。スイッチング素子19のオフ後は定電圧ダイオ
ード27の両端電圧が抵抗26を通じてコンデンサ25
に印加され、コンデンサ25を正方向に充電して、上記
オンオフ動作を繰り返す。ここでオン時に一次コイル2
0側に蓄えられたエネルギーは、スイッチング素子19
のオフ期間に出力コイル23に接続された負荷14へ向
けて整流用ダイオード29により選択的に取り出される
。 負荷14は、出力コイル23に常時接続される二次
電池16と、スイッチ30を介して出力コイル23に接
続されるモータ31とから成り、スイッチ3oの切り換
えにより充電を単独で、あるいは充電とモータ31の駆
動を同時に並行して可能とする。
出力制御回路15は、基準電圧■1および回路駆動用の
電圧発生部32と、大刀電圧検出用の検出電圧発生部3
3と、基準電圧Vlと検出電圧V2とを比較して、所定
の制御信号を発生する制御部34とから構成される。
電圧発生部32は、一次コイル2oと同一鉄心上に巻い
た四次コイル35がら充電期間中に出力される電圧を大
容量のコンデンサ36.定電圧ダイオード37およびト
ランジスタ38で安定化したものであって、かがる電圧
を更に定電圧ダイオード39で安定化したのち、抵抗4
o・41で分圧して制御部34に基準電圧■1として印
加する。
検出電圧発生部33は、出力コイル23の両端に、ダイ
オード42を介して抵抗43およびコンデンサ44から
成る積分回路を接続するとともに。
コンデンサ44の両端の電圧を抵抗45・46で分圧し
たものであって、商用交流電圧IOが100〜240v
程度の範囲内で変化した場合、かかる電圧の変化に対応
して出力コイル23から二次電池16に供給される充電
電流量の平均値に比例した検出電圧■2を取り出し、該
検出電圧V2の上下変動に対応したインバータ回路13
における出力制御を制御部34により行わせる。
制御部34は、第1および第2の2組の比較器47・4
8を備える。両比較器47・48はオーブンコレクタタ
イプのものが使用され、プラス側入力端に基準電圧v1
を、マイナス側入力端に検出電圧v2を印加し、V2の
値が■1より充分低い間は出力端49・50はオープン
状態を維持するが、v2がVlと略等しい間は抵抗を介
して接地され、更に■2がvlを充分越えると出力端4
9・50は直接接地される。
第1比較器47は、出力端49を、インバータ回路13
における抵抗26と定電圧ダイオード27の接続点に繋
ぎ、入力電圧が上昇して検出電圧■2が基準電圧v1を
充分越えると、比較器47の出力側がオンして出力端4
9を接地することによりインバータ回路13の発振を強
制的に停止するものであって、使用する商用交流電圧が
設定値を越えて上昇した場合に二次電池16に過大な充
電電流が流れるのを防止する。
第2比較器48は、出力端5oを抵抗51を介して電圧
発注部32に繋ぐとともに、抵抗52を介してスイッチ
ング素子19のベース端に各々接続している。従って、
検出電圧v2が基準電圧V1を充1分下回るとき、第2
比較器48の出方端5゜はオーブン状態となり、スイッ
チング素子19のベース端に、電圧発生部32の電圧が
抵抗51・52を通じて印加され、スイッチング素子1
9のオフ期間に帰還部22のコンデンサ25に流入する
電流量を増大してオフ期間を短縮し、充電時に出力コイ
ル23から出力される電圧のパルスレートを上げて、入
力電圧が低電圧時において充電電流が減少するのを防止
する。なお、スイッチ30をオンしてモータ31を駆動
した際、モータ31に大電流が流れて検出電圧発生部3
3に供給される電流量が減少する結果、検出電圧■2の
上昇が抑えられ、入力電圧が高くなっても制御部34が
低電圧時の制御を行い、スイッチング素子19に過大な
電流が流れて、該素子19を破損する虞れがある。そこ
で第2比較器48の出力端50を抵抗53を介してスイ
ッチ30に接続することにより、電圧発生部32から出
力される電圧を抵抗51および53で分圧し、スイッチ
ング素子19のベース端に印加する電圧値を下げて1発
振周波数の上昇を抑えている。
本発明は、満充電制御回路17の構成に特徴を有する。
満充電制御回路17は、二次電池16の充電が進んで満
充電状態なった時、該二次電池16への充電を停止して
、IC充電時における過充電を防止せんとする。本実施
例においては、二次電池16の両端に抵抗54およびダ
イオード55を直列接続したものを並列につないで、ダ
イオード55の定電圧作用を利用して基準電圧V3を形
成する一方、抵抗56・57で二次電池工6の両端電圧
に比例した比較電圧v4を取り出して比較部60におい
て基準電圧■3とその値を比較する。
なお両型圧v3・V4の発生部79は、常時二次電池1
6に接続すると、二次電池16は過度に放電してしまう
。そこでスイッチング素子58として比較器を利用し、
前記ダイオード55および抵抗57のアース側を比較器
58の出力端59に繋ぎ、電圧発生部32の出力電圧を
オン電圧として使用することにより、インバータ回路1
3が作動して二次電池16の充電中、すなわち満充電制
御回路17における制御を必要とする期間中のみ電圧V
3.V、を比較部6oに印加する。
比較部60は、その出力端61を抵抗62を介して電圧
発生部32に接続する一方、トランジスタ63のベース
端に定電圧ダイオード64を介して繋ぐ。トランジスタ
63は、コレクタ端を低値の抵抗65を介してスイッチ
ング素子19のベース端に接続する一方、ベースエミフ
タ間に抵抗66を接続することにより、比較電圧V4が
基準電圧■3を下回る間は比較部60の出力端61がア
ースされてトランジスタ63はオフ状態を維持してイン
バータ回路13は通常の充電動作を行うが。
比較電圧■4が基準電圧■3を瞬間的にでも越えたこと
を検出すると、比較部6oの出力端61はオープンし、
電圧発生部32からの出力電圧が定電圧ダイオード64
と抵抗66の両端に印加されて該ダイオード64が導通
する。するとトランジスタ63にベース電流が流れてオ
ンし、スイッチング素子19のベース端をアースしてイ
ンバータ回路13の発振を停止して次のパルスの発生を
遅らせ、二次電池16への充電電流の平均値を急激に絞
って過充電を防止する。
表示回路18は出力コイル23の両端に1発光ダイオー
ド67、電流制限用の抵抗68および発光ダイオード6
7の保護用ダイオード68aを誓いだものであって、満
充電制御回路17における制御が行われていない期間は
出力コイル23から十分な電力が取り出されて発光ダイ
オード67は正常に点灯するが、満充電制御回路17の
作動期間が長くなってインバータ回路13の停止期間が
長くなると9発光ダイオード67は点・滅をはじめて満
充電状態となったことを表示する。
〔実施例2〕 第4図は本考案の第2実施例であって、基本的には第1
実施例と構成を同じくするが、下記の点で相違する。す
なわちインバータ回路13において、スイッチング素子
19のエミッタ端に二次電池16を繋いでエミッタ端の
電位の安定化を図っている。
又、電圧発生部32における四次コイル35からの出力
は特に安定化処理を施すことなく取り出され、従って基
準電圧発生用ではなく各部の駆動用としてのみ使用され
る。なおこの場合、基準電圧v1は満充電制御回路17
における基準電圧v3と同様に、ダイオード69の両端
から取り出される。また二次電池16は、1セル当り3
〜4mV/℃程度の温度特性を有するが、ダイオード6
9として順方向電圧が0.6V、ダイオード55は1゜
5v付近で且つ同程度の温度特性のものを各々使用し、
抵抗70・70aの抵抗値を変化することにより温度係
数を調整して二次電池16の電圧変動をキャンセルして
十分安定化された基準電圧V1・■3を取り出すことが
できる。
ところで定電圧充電においては、低電圧で充電を行うと
充電時間が長くなったり、充電不足になる虞れもある。
一方、高電圧で充電すると、充電時間は短いが、充電初
期に大電流が流れる。そこで本実施例における満充電制
御回路17は、比較部60の出力端61にコンデンサ7
1を接続して抵抗62とともに積分回路が構成され、従
って満充電制御回路17の制御がかかる以前は、低電圧
による安定した定電圧充電を行い、制御がかかり始める
とパルス状の停止信号を積分し、前記実施例では基準電
圧v3を比較電圧■4が越える毎に小刻みに行っていた
制御を遅らせて実行することにより、実質的に高電圧に
よる定電圧充電に移行させ、短時間で充電電流のしぼり
込みが行われる様にしている。
更にまた表示回路18は、赤、緑等の2色の発光ダイオ
ード72・73を点滅させて充電表示をさせる。すなわ
ち、第1トランジスタ74のエミッタ端を二次電池16
のプラス極に繋ぎ、ベース端をコンデンサ44と抵抗4
3の接続点に繋ぐとともに、コレクタ端に発光ダイオー
ド72を介装する。第1トランジスタ74のエミ7り・
コレクタ端には、第2トランジスタ75のエミッタ・ベ
ース端を繋ぎ、該トランジスタ75のコレクタ端に発光
ダイオード73を繋ぐ。更に両売光ダイオード72・7
3のカソード側を第3トランジスタ76のコレクタ端に
繋ぎ、該トランジスタ76のベース端を電圧発生部32
に接続し、更にベース・エミッタ間にスイッチ30と連
繋して開閉するスイッチ接点30aを接続している。か
かる構成により、スイッチ接点30aの開放時すなわち
モータ31の停止時において装置を作動させると。
インバータ回路13が作動して充電を開始するとともに
、電圧発生部32から電圧が出力されてトランジスタ7
6をオンする。この時、検出電圧発生部33から第1ト
ランジスタ74のベース端に印加される電圧は高く、従
って該トランジスタ74はオフ状態を保つ。そこで二次
電池16のプラス極から第2トランジスタ75のベース
、発光ダイオード72.第3トランジスタ76を通って
第2トランジスタ75にベース電流が流れ、該トランジ
スタ75をオンして発光ダイオード73に電流を流して
点灯させる。
ここで二次電池16の充電がすすみ、満充電状態に近づ
くと、t4充電制御回路17が働き、インバータ回路1
3の発振動作は間欠的となる。それに伴い検出電圧発生
部33から第1トランジスタ74のベース端に印加され
る電圧値も徐々に下がり、第1トランジスタ74にコレ
クタ電流が流れ。
発光ダイオード72を点灯しはじめる。それと同時に第
2トランジスタ75のベース・エミッタ間電圧が低下し
てベース電流が減少して発光ダイオード73に流れるコ
レクタ電流も減少し9発光ダイオード73の照度を下げ
て満充電状態に達したことを表示する。
更に充電が進むと1発光ダイオード73は完全に消灯し
て発光ダイオード72のみが点灯して充電が終了したこ
とを表示するのである。
〔発明の効果〕
本発明は上記の如く、インバータ回路13への通電時に
のみ二次電池16の両端に繋がれる比較電圧発生部79
から二次電池16の端子電圧に比例した比較電圧■4を
出力可能とするとともに。
該比較電圧■4が基準電圧■3を超えるとインバータ回
路13の発振を直ちに停止して次のパルスの発生を遅ら
せる様にしたので、充電電流の絞り込みが確実かつ短時
間に行われるとともに、電源のオンオフの繰り返しに対
しても安定な満充電制御が行われ、過充電が未然に防止
される利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本構成を示す概略図、第2図(a+
および(b)は回路の動作状態を示す説明図、第3図は
第1実施例を示す電気回路図、第4図は第2実施例を示
す電気回路図である。 13・・・・インバータ回路。 16・・・・二次電池。 17・・・・満充電制御回路。 19・・・・スイッチング素子。 20・・・・一次コイル。 22・・・・帰還部。 23・・・・出力コイル。 32・・・・電圧発生部。 60・・、・・比較部、− 79・・・・比較電圧発生部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一次コイル20と直列接続されたスイッチング素
    子19をオンオフ規制して、スイッチング素子19のオ
    フ時に出力コイル23から二次電池16へパルス状の充
    電電流を供給するインバータ回路13を備えた充電回路
    であって、 二次電池16の両端に、二次電池16の端子電圧に比例
    した比較電圧V_4を出力可能とする比較電圧発生部7
    9をインバータ回路13への通電と連繋して閉じるスイ
    ッチング素子58を介して接続し、比較電圧発生部79
    から出力された比較電圧V_4と基準電圧V_3とを比
    較部60で比較して、比較電圧V_4が基準電圧V_3
    を上回るとインバータ回路13に停止信号を送り発振を
    停止することを特徴とする充電回路。
JP4675085A 1985-03-09 1985-03-09 充電回路 Granted JPS61207140A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS529551U (ja) * 1975-07-07 1977-01-22

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JPS529551U (ja) * 1975-07-07 1977-01-22

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