JPS6126435A - 充電回路 - Google Patents

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） この発明はインバータ回路を使用した充電回路。

特に充電率を切換えたり充電と並行して負荷駆動を可能
としたものに関する。

（従来の技術） 通當、充電中に負荷駆動をも可能とする充電回路におい
−ζ負荷−１の通電後も正常な充゛電を行わせるために
は、負荷駆動と連動して充電回路の出力を増加させる必
要がある。

また緊急の場合、充電を短時間に行うための充電率を１
例えば８時間率から１時間率に切換えるためにも充電回
路の出力を増加させる必要がある。

かかる場合、第５図の様なインバータ式の充電回路にお
いては、スイッチング用トランジスタ１８のベース回路
に挿入されたコンデンサ２４の放電用抵抗２５と並列に
抵抗５０を介装して該抵抗５０の値を減少させ、トラン
ジスタ１８かオフ時におけるコンデン′＋２４の放電時
定数を減少させてインバータ回路１５の発振周波数を上
昇させることにより出力が増加できる。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながらかかる方法にあっては、インバータ回路１
５の駆動電圧が変動するとコンデンサ２４の放電電流量
も変化し、その結果インバータ回路１５の発振周波数も
変動して安定した出力を得ることが困難となる。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであって、負
荷駆動時に充電出力を増大可能とした場合においても２
回路駆動電圧の変動にかかわらず充電池に対して安定し
た充電電流を供給可能とするものである。

（問題点を解決するための手段） すなわぢ本発明は第１図に示す如く、スイッチング用ト
ランジスタ１８のコレクタ側に一次コイル１９を介装す
るとともに、ベース端とエミッタ端の間には、一次コイ
ル１９と同一鉄心上に巻かれた帰還コイル２２．抵抗２
３およびコンデンサ２４を直列接続してなる帰還部２１
を接続し、更に一次コイル１９と同一鉄心上に巻かれた
二次コイル２６から整流用ダイオード２７を通じて充電
池１６に二次コイル２６の出力電圧を印加可能とするこ
とにより、従来と略同様にインバータ回路１５を構成す
る。

かかるインバータ回路１５において１本発明は。

充電池１６の両端にスイッチ４４を介してモーフ等の負
荷４１を接続可能とする。更に前記帰還部２１と並列に
トランジスタ等のスイッチング素子４３を繋ぐとともに
、該スイッチング素子４３の制御端を、スイッチ４４と
連繋して閉じるスイッチ４４ａを介して整流用ダイオー
ド２７のアノード側に繋ぎ、更に帰還部２１の両端には
、比較的大きな値の抵抗２５を介して入力電圧か印加さ
れている。

（作用） 上記構成において、充電回路に全波整流電圧を印加する
と、第２図ｆａ）に示す如く、抵抗２５を介して帰還部
２１のコンデンサ２４への充電■１を開始する。コンデ
ンサ２４の充電電圧がスイッチング用トランジスタ１８
のヘース・エミッタ間飽和電圧を越えると、該トランジ
スタ１８は従来と略同様に第２図（ｂｌの如くオンして
、コレクク電流Ｉ２が流れ始める。

スイッチング用トランジスタ１８がオンした後は、帰還
コイル２２に出力される電圧によりベース電流■３が維
持され、ヘース回路の時定数で規制される時間だけコン
デンサ２４を充電した後。

該コンデンサ２４の充電電圧によりスイッチング用トラ
ンジスタ１８のベース端に逆ハ・イアスを加え、該トラ
ンジスタ１８を急激にオフする。

オフと同時に、二次コイル２６の出力電圧により充電池
１６を充電するとともに、抵抗２５を介して帰還部２１
のコンデンサ２４の電荷を徐々に放電し２　ｌサイクル
を終える。

ここで第２図（Ｃ１の如く、スイッチ４４・４４ａを閉
じ、負荷４１を二次コイル２６からの充電出力により駆
動せんとする。この場合、コンデンサ２４の充電期間、
すなわちスイッチング用トランジスタ１８のオン期間に
はスイッチング素子４３はスイッチ４４ａの開路により
オフされ、負荷４１を使用しない場合と同様の動作を行
なう。

しかしスイッチング用トランジスタ１Ｂのオフと同時に
、第２図（Ｃ）の様に二次コイル２６に電圧Ｖ１が出力
され、スイッチング素子４３にベース電流Ｉ４が流れて
スイッチング素子４３はオンする。この時、抵抗４５の
値を十分小さく設定しておくことにより、コンデンサ２
４に充電された電荷は、第２図ｆｄｌの如くスイッチン
グ素子４３を通って急速に自己放電し、スイッチング用
トランジスタ１８のオフ期間を短縮して二次コイル２６
から出力される電圧のパルスレートを上昇さセることに
より、充電出力を増大させるのである。

この場合のコンデンサ２４からの放電は自己放電である
から、電流量は帰還部２１からスイッチング素子４３を
通って戻る放電路の時定数によってのみ決まり９回路駆
動電圧の変動に対しても一定周期を保持するのである。

スイッチング用トランジスタ１８がオフ時には。

第２図［ｄｌの如く、二次コイル２６の出力電圧が充電
池１６に印加されて所定の充電か行なわれるとともに、
入力電圧により帰還部２１のコンデンサ２４は充電され
、第２図（ａ）の初期状態に戻り上記動作を繰り返す。

（実施例） 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１１は、ダイオードブリッジを備えた整流回
路１２により全波整流された後。

電源ラインへの雑音障害を防止するフィルタ回路ｌ３を
通じ−ζ充電部１４に印加される。

〔充電部〕

充電部１４は、商用交流電圧１１より周波数が高いパル
ス電圧を発生するインバータ回路１５と。

該インハーク回路１５より発生されたパルス電圧を充電
池１６に印加して充電電流を流す出力回路１７とを備え
る。

インバータ回路１５は、スイッチング用トランジスタ１
８のコレクタ側に一次コイル１９と、該一次コイ、ル１
９の両端にスイッチング用トランジスタ１８のオフ時に
発生する衝撃電圧を吸収する衝撃吸収部２０を介装する
とともに、ベース側に帰還部２１を接続している。帰還
部２１は、一次コイル１９と同一鉄心上に巻かれた帰還
コイル２２、抵抗２３およびコンデンサ２４の直列接続
から構成され１両端を、スイッチング用トランジスタ１
８のベースおよびエミッタ端に各々接続するとともに、
ベース端には更に、抵抗２５を介して前記全波整流電圧
が印加される。

従って、インバータ回路１５への電圧印加と同時に、抵
抗２５を通じて帰還部２１のコンデンサ２４が充電され
てスイッチング用トランジスタ１８へベース電流が流れ
ると、該トランジスタ１８はオフ状態から能動状態に移
行しコレクタ電流が流れ始める。かかるコレクタ電流の
増加は、一次コイル１９から帰還コイル２２側ヘヘース
電圧を増加させる方向に帰還されてベース電流を更に増
やし、その結果スイッチング用トランジスタ１８は急激
にオン状態に移る。オン後は２一次コイル１９に流れる
コレクタ電流の増加により略一定の帰還電圧かベース端
に出力されてベース電流か維持され、スイッチング用ト
ランジスタ１８のオフ状態を保つ。しかし、コンデンサ
２４の充電が進むにつれてベース電流が減少し、トラン
ジスタ１８が再び能動領域に入ると一次コイル１９に流
れる電流の増加が止まって帰還電圧が減少するので。

コンデンサ２４の充電電圧が阻止電圧として働き。

トランジスタ１８は急激にオフ状態に戻る。更に。

オン時に一次コイル１９側に蓄えられたエネルギーは、
トランジスタ１８のオフ期間に出力回路１７の充電池１
６に向は充電電流として流れる。

出力回路１７は、前記一次コイル１９と同一鉄心上に巻
かれた二次コイル２６と、二次コイル２６に接続されて
スイッチング用トランジスタ１８のオフ時に二次コイル
２６に出力される電圧を選択的に取り出す整流用ダイオ
ード２７と、該ダイオード２７に接続されて１パルス状
の充電電流が供給される充電池１６とから構成される。

かかる充電池１６に供給される充電電流の平均値は、電
流制御部２８によって一次コイル１９に流れる電流値を
制御することにより、トランジスタ１８の各種定数のば
らつきあるいは入力電圧の多少の変動にかかわらず一定
に維持される。

〔電流制御部〕

電流制御部２８は、スイッチング用トランジスタ１８の
エミッタ電流検出部２９と、該検出部２９の検出動作と
連繋してオンし、帰還部２１の電流をバイパスしてトラ
ンジスタ１８のオン期間を規制する制御部３０とからな
る。

電流検出部２９は２スイツチング用トランジスタ１８の
エミッタ側にエミッタ電流検出用抵抗３１を挿入すると
ともに、該抵抗３１の両端にダイオード３２を介して第
１トランジスタ３３のエミッタおよびベース端を接続し
たものであって２電流検出用抵抗３１の両端電圧が設定
値を越え、一次コイル１９の電流が設定値に達したこと
を検出すると第１トランジスタ３３をオンし、制御部３
０を作動させる。

制御部３０ば、第２トランジスタ３４のコレクタ端とス
イッチング用トランジスタ１８のベース端とをダイオー
ド３５を介して接続し、エミッタ端を二次コイル２６と
整流用ダイオード２７の接続点に繋ぐとともに、ベース
端を第１トランジスタ３３のコレクタ端に繋いだもので
あって、第１トランジスタ３３のオンと同時に、スイッ
チング用トランジスタ１８のエミッタ側から第１トラン
ジスタ３３を介して第２トランジスタ３４にベース電流
を流して２該トランジスタ３４をオンする。

すると、それまでスイッチング用トラニ／ジスタ１８の
ベース側を一周する回路の比較的大きな特定数に規制さ
れながら徐々に充電されていたコンデンサ２４は、ダイ
オード３５．第２トランジスタ３４、二次コイル２６お
よび充電池１６を通るバイパス路が形成されることによ
りコンデンサ２４を含む回路の時定数が実質的に減少す
るとともに。

放電路中に二次コイル２６の出力電圧および充電池１６
の電圧か順方向に加わるので充電が急速に進み、その結
果スイッチング用トランジスタ１８のベース電流が急激
に減少して該トランジスタ１８を直ちにオフし、一次コ
イル１９に流れる電流。

ずなわぢトランジスタ１８のオン期間に一次コイル１９
に蓄えられるエネルギーを一定に保ち、充電池１６に流
入する充電電流を一定に保持する。

上記制御部３０は、電流変動の検知による制御Ｇこ加え
て、商用交流電圧１１の１００ないし２４０■程度の大
幅な変動に対しても、下記の電圧制御部３６の検出動作
と連繋して動作し、充電電流の平均値を一定に維持する
。

〔電圧制御部〕 電圧制御部３６は、出力回路１７の二次コイル２６にス
イッチング用トランジスタ１Ｂのオン期間中誘起される
電圧が入力電圧に比例することを利用し７電圧検出部３
７により二次コイル電圧を検出するとともに、該電圧値
が大きくなるほど短い時間遅れをもって電流制御部２８
の制御部３゛０を作動させる。

電圧検出部３７ば５コンデンサ３８を第２トランジスタ
３４のベース端と整流用ダイオ−１２７のアノード側に
接続するとともに、抵抗３９および定電圧ダイオード４
０を直列接続したものを第２トランジスタ３４のベース
端と整流用ダイオード２７のカソード側に接続している
。

かかる構成により、スイッチング用トランジスタ１８が
オンすると同時に二次コイル２６に発生する電圧および
充電池１６の電圧の和か定電圧クイオード４０のブレー
クオーバ電圧および第２トランジスタ３４の−、−ス・
エミッタ間飽和電圧の和を越えると、二次コイル２６．
充電池１６．定電圧ダイオード４０．抵抗３９およびコ
ンデンサ３８を一周するループに電流が流れてコンデン
サ３８を充電し、該ループの時定数および二次コイル２
６の出力電圧により規制される時間の経過後。

コンデンサ３８の端子電圧により第２トランジスタ３４
かオンする。すると、上記した電流制御部２８の場合と
同様、制御部３０か帰還部２１の充電ループをバイパス
してコンデンサ２４の充電を早め、もってスイッチング
用トランジスタ１８をオフする。従って、定電圧ダイオ
ード４０および第２トランジスタ３４により規制される
設定電圧を二次コイル２６の出力電圧、従って入力電圧
か越えると、該入力電圧が設定電圧より高（なるほどス
イッチング用トランジスタ１８のオン期間を短くして一
次コイル１９に流れるピーク電流を減少させるごとによ
り、入力電圧が増大するほど一サイクル期間中の設定電
圧を越える期間が増大することに起因する平均電流の増
大を補正し１例えば商用電圧１１として１００■使用地
域あるいは２４０■使用地域などにおける使用にかかわ
らず。

充電電流の平均値をほぼ一定に維持することを可能とす
る。

本発明は、負荷４１を充電池１６により直接駆動するの
に加えて１充電と並行して負荷駆動をｐＪ能とするため
の出力変更部４２を備えたことを特徴とする。

〔出力変更部〕

出力変更部４２ば、帰還部２１のコンデンサ２４の放電
時定数を変更することによりインハーク回路１５の発振
周波数を上げ、出力回路１７の出力を結果的に増加可能
とする。

すなわち、スイッチング素子４３として備えたトランジ
スタのベース端を２負荷４１の駆動スイッチ４４のオン
動作と連繋して閉じるスイッチ４４ａを介して二次コイ
ル２６と整流用ダイオード２７の接続点に繋くとともに
、コレクタとエミッタ端を抵抗４５を介して帰還部２１
と並列に接続している。

従って充電中にスイッチ４４をオンして負荷４１に給電
すると２　スイッチング用ｌ・ランジスク１８のオフ期
間の開始と同時にトランジスタ４３にベース電流が流れ
て該トランジスタ４３がオンし。

スイッチ４４ａをオンする前は比較的大きな値の抵抗２
５を通じて流入される電流によってのみ放電されていた
コンデンサ２４の電荷はトランジスタ４３を通じて急速
に放電され１その結果スイッチング用トランジスタ１８
のオフ期間が短縮して二次コイル２６に出力される電圧
のパルスレートが上昇し、充電池１６および負荷４１に
給電できる電流容量も増加する。

なお出力変更部４２は上記に限られず、第４図ｔａ＋の
如くスイッチング素子４３のコレクタ端を充電池１６の
マイナス極に接続し、あるいは第４図（ｂｌの如く、帰
還コイル２２の出力電圧でスイッチング素子４３のオン
動作をさせることも可能である。第４図（ａｌの実施例
では、放電路中に充電池１６が介装されるためにコンデ
ンサ２４に電圧が残る。その他、スイッチング用トラン
ジスタ１８のオフ時を検出すると、帰還部２１のコンデ
ンサ２４の両端を短絡できるものであれば、適宜変更し
て実施できることは勿論である。

勿論これは負荷４１がモータのような、充電池１６と別
体のものに限るのではなく１充電池１６の充電率を例え
ば８時間率から急速充電のための１時間充電率に切換え
る場合にもこの出力変更部は機能するものであって、こ
の場合前記スイッチ４４ａは負荷４１側のスイッチ４４
と連動せず。

第３トランジスタ４３のベース側のスイッチ４４ａだけ
を充電のための電流容量として増加させることができる
。

更にトランジスタ４３を通る放電路中には１発光ダイオ
ード４６が介装されており、充電中に負荷使用すると該
ダイオード４６か発光し、スイッチ４４ａがオンされて
いることを表示する。

この放電路中に発光ダイオード４６を介装することによ
り、出力変更部が作動していること力＜＃１忍識できる
が、この発光ダイオード４６の順方向降下電圧により、
制御範囲が制約される場合は、特に必要とするものでは
ない。またこの位置での介装に代え、二次コイル２６に
並列でかつ整流用ダイオード２７と逆向きに接続した場
合にも点灯し。

負荷使用中であることが認識できる。

（発明の効果） 本発明は上記の如く、スイッチング用トランジスタ１８
がオフしたことを検出すると、帰還部２１のコンデンサ
２４の両端を短絡してインバータ回路１５の発振周波数
を変更し、充電中に負荷駆動をする場合の出力増加を図
ったので９回路駆動用電圧の変動にかかわらず、安定し
′た充電と負荷駆動を行える利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる充電回路の電気回路図。 第２図＋ａ＋ないしくｄ）は回路の動作状況を示す説明
図である。 第３図は本発明を充電と負荷駆動を同時に行える小型電
気機器に実施した一例を示す電気回路図。 第４図（ａｌおよび（ｂｌは本発明の他の実施例を示す
電気回路図である。 第５図は従来例を示す電気回路図である。 １１・・・・商用交流電圧。 Ｉ４・・・・充電部１ １５・・・・インバータ回路。 １６・・・・充電池。 １８・・・・スイッチング用トランジスタ。 １９・・・・一次コイル。 ２１・・・・帰還部。 ２４・・・・コンデンサ。 ２５・・・・抵抗。 ４１・・・・負荷。 ４２・・・・出力変更部。 ４３・・・・スイッチング素子。 ４４・　・　・　・スイッチ。 発　　　明　　　者　　　　溝　　　１）　　冨　　　
保第１図 第５図 第　２　図ｔａ） 第　２　図（１コ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一次コイル１９に流れる電流をスイッチング用ト
   ランジスタ１８でオンオフ規制して二次コイル２６の出
   力を制御するＣＲ阻止形インバータ回路１５と、 インバータ回路１５のコンデンサ２４と並列接続され、
   負荷への通電量切換えと連繋してスイッチング用トラン
   ジスタ１８のオフ時にオン可能としたスイッチング素子
   ４３とを備えた充電回路。