JPS6126440A - 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） この発明はインハーク回路を使用した充電回路に関する
。

（従来の技術） 従来この種の充電回路として、第５図に示すごとくイン
パーク回路に備えたスイッチング用トランジスタ１８の
エミ、ツタ側に抵抗３１を介装して該抵抗３１に流れる
電流の大小を検出し、電流の大きさが設定値を越えると
制御用トランジスタ５０をオンさせて帰還コイル２２か
らスイッチング用トランジスタ１８のベース回路を介し
てコンデンサ２４へ向かう充電回路をバイパスしてタイ
・ノチング用トランジスタ１８を強制的にオフさせるこ
とにより、充電池１６に流す充電電流の平均値を電源電
圧の変動にもかかわらず一定とするものが知られている
。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記電流制御は、電流値が設定値に達した
ことを検出用トランジスタ５０が検出すると、該トラン
ジスタ５０で直接スイッチング用トランジスタ１８に流
れるベース電流をバイパスしてオフさせる構成であるた
め、検出用トランジスタ５０のオン特性ｄ悪さがそのま
まスイッチング用トランジスタ１８のオフ特性に影響す
る。

この発明はかかる問題に鑑みてなされたものであって、
電流値が設定値に達したのちのスイッチング用トランジ
スタのターンオフ特性を向上させんとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明では第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を構成している。帰還
部２１は、−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とを直列
接続している。

本発明は、上記スイッチング用トランジスタ１８のコレ
クタ電流、すなわち−次コイル１９に流れる電流を電流
制御部２８で制御することを特徴とする。

すなわち電流制御部２８は、スイッチング用トランジス
タ１８のエミッタ側に介装されてエミッタ電流を検出す
る電流検出部２９と、該検出部２９検出動作と連繋して
オンし、スイッチング用トランジスタ１８のオフ時期を
規制する制御部３０とを備える。

電流検出部２９は、スイッチング用トランジスタ１８の
エミッタ端に電流検出用抵抗３１を介装するとともに、
該抵抗３１の両端に第１トランジスタ３３のエミッタ端
とベース端をダイオード３２を介して接続する。

制御部３０は第２トランジスタ３４を備え、該トランジ
スタ３４のコレクタ端をダイオード３５を介してスイッ
チング用トランジスタ１８のベース端に接続するととも
に、エミッタ端を二次コイル２６と整流用ダイオード２
７の接続点に繋いでいる。

（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（ａ）に示すごとく抵抗２５を介して帰還部
２１のコンデンサ２４への充電１１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
のベース・エミッタ間飽和電圧を越えると、該トランジ
スタ１８は第２図（ｂｌの如くオンして、コレクタ電流
が流れ始める。

かかる電流■２は、−次コイル１９のインダクタンスに
規制されて略直線状に上昇するので、この電流変化によ
り帰還コイル２２に電圧が誘起され。

この電圧でスイッチング用トランジスタ１８のベース電
流Ｉ３を維持する。

入力電圧が小さい間は、スイッチング用トランジスタ１
８のオン期間は、帰還コイル２２からトランジスタ１８
のベース端、電流検出用抵抗３１からコンデンサ２４に
至る回路の時定数により規制される。しかしながら、電
流検出用抵抗３１の両端電圧がダイオード３２のオン電
圧および第１トランジスタ３３のベース・エミッタ間飽
和電圧の和を越えると、第２図（Ｃ１の如く第１トラン
ジスタ３３にベース電流■４が流れて該トランジスタ３
３をオンし、更に第１トランジス、７，３３のコレクタ
電流Ｉ５が第２トランジスタ３４のベース電流として流
れる。かかる第２トランジスタ３４に流れるベース電流
Ｉ５の大きさは、電流検出用抵抗３１に流れる電流の変
化を第１トランジスタ３３で増幅したものであるため比
較的大きく２　したがって電流検出部２９での設定電流
の検出と同時に制御部３０の第２トランジスタ３４は第
２図Ｆｄｌの如く安定してオンし、帰還コイル２２．ダ
イオード３５．第２トランジスタ３４から充電池１６を
通ってコンデンサ２４に戻る充電路が構成されて電流Ｉ
６が流れる。更にかかる充電路中には充電池１６が順方
向に介装されているので、コンデンサ２４に流れる電流
はただ単に短絡した場合よりも十分大きい電流が流れ、
従って電流検出部２９による設定電圧検出からスイッチ
ング用トランジスタ１８のオフに至るまでの時間が可及
的に短縮され、スイッチング用トランジスタ１８のオフ
特性の改善が図られる。

スイッチング用トランジスタ１８がオフした後は、第２
図（ｅ）の如く、二次コイル２６の出力電圧が充電池１
６に印加されて、所定の充電を行なうとともに、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ｆａ）の初期状態に戻って上記動作を繰り返す。

（実施例） 次に２本発明を充電と並行して負荷駆動を可能とした小
型電気機器に実施した例で説明する。

第３図において、電源プラグ等を介して入力された商用
交流電圧１１は、グイオート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１３を通して充電部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ハーク回路１５と。

該インバータ回路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」５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５該−次コイル１９
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ｆｆｆｉ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、−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５両端を、スイッチング用）・ランジ
スタ１８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１？＆’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、ランシスタ１８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、−次コイル１９により帰還コイル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２　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が
ベース端に出力されてベース電流が維持され、スイッチ
ング用トランジスタ１８のオン状態を保つ。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１
９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１６
に向は充電電流として流れる。

出力回路１７は、前記−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１日のオフ隆に二次コイル
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、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９本
考案にかかる電流制御部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からスイッチング用トラン
ジスタ１８へベース電流として流入する電流をバイパス
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、スイッ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７夕およびベース端を接続し
たものであって、電流検出用抵抗３１の両端電圧が設定
値を越え、−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は、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の接続点に繋くとともに、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ンジスタ１８のベ
ース側を一周する回路の比較的大きな時定数に規制され
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を通ってコンデンサ２４に戻るバイパス路
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。本実施例においては、放電路
中に充電池１６の電圧ばかりでなく、二次コイル２６の
出力電圧が順方向に加わるので充電が更に急速に進み、
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、
−次コイル１９に流れる電流、すなわちトランジスタ１
８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。

なお、電流制御部２８は上記に限ず、第４図に示す様に
、電流検出用抵抗３１を充電池１６のマイナス極側に介
装して電流検出部２９における電流検出を行ってもよい
。

上記制御部３０は電流変動の検知による制御に加えて、
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１８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、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３０を作動さ雀る。

電圧検出部３７は、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ード２７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に発生ずる電圧および
充電池１６の電圧の和が定電圧ダイオード４０のツェナ
ー電圧および第２トランジスタ３４のベース・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１
６．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２６の出力
電圧に比例する時間の経過後、コンデンサ３８の端子電
圧により第２トランジスタ３４がオンする。すると、上
記した電流制御部２８の場合と同様２制御部３０が帰還
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く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ことにより、入力電圧
が増大するほど−サイクル期間中の設定電流量を越える
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
２例えば商用電圧として１ｏｏｖ使用地域あるいは２４
０■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。

本実施例においては、更に負荷４１を充電池１６により
直接駆動するのに加えて、充電と並行して負荷駆動を可
能とするための出力変更部４２を備えている。

〔出力変更部〕

出力変更部４２は、帰還部２１のコンデン毎２４の放電
時定数を変更することによりインバータ回路１５の発振
周波数を上げ、出力回路１７からの出力を結果的に増加
可能とする。

すなわち第３トランジスタ４３のベース端を。

負荷４１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、スイッチング用トランジスタ１８のオフ期間の
開始と同時に二次コイル２６からの出力電圧により第３
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をオンする前は抵抗２５
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の電荷は第３トランジスタ４３を通じて急
速に放電され、その結果スイッチング用トランジスタ１
８のオフ期間が短縮して二次コイル２６に一出力される
電圧のパルスレートが上昇し、充電池１６および負荷４
１に給電できる電流容量も増加する。

もちろん、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、充電池１６
の充電率を例えば８時間充電率から、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、この場合の前
記スイッチ４４ａは負荷４１例のスイッチ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
だけを独立して閉成すれば充電のための電流容量として
増加させることができる。

更に第３トランジスタ４３を通る放電路中には。

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が発光し、スイッチ４４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２出力変更部が作動していることが認識できるが、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２負荷使用中であることが認識できる。

（発明の効果） 以上説明したように９本発明では電流制御部２８を電流
検出部２９と制御部３０とから構成することによって、
制御部３０のオン時の立ち上がりを急峻とし、更に制御
部３０による分路中に充電池１６を順方向に介装するこ
とによりコンデンサ２４への充電電流を増やし、スイッ
チング用トランジスタ１８のオフ時の立ち下がり特性が
改善できるとともに、かかる制御時に充電池１６に順方
向の電流をパルス状に流しているのでデンドライト現象
に起因する充電池１６の劣化を未然に防止できる利点を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る充電回路の電気回路図。 第２図ｆａ）ないしくｅｌ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。 １４・・・・充電部。 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・・・・−次コイル。 ２１・・・・帰還部。 ２４・・・・コンデンサ。 ２６・・・・二次コイル。 ２８・・・・電流制御部。 ２９・・・・電流検出部。 ３０・・・・制御部。 ３１・・・・電流検出用抵抗。 発　　　明　　　者　　　　溝　　　１）　　富　　　
保第１図 第４図 ３′３ 第Ｓ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一次コイル１９の電流値を電流制御部２８で検出
   し、該制御部２８の検出動作と連繋して一次コイル１９
   への通電回路中に介装されたスイッチング用トランジス
   タ１８のオン期間を制御することにより二次コイル２６
   側の出力を制御するインバータ式の充電回路であって、 上記電流制御部２８を、通電電流値を検出する電流検出
   部２９と、該検出部２９の検出動作と連繋してオンする
   制御部３０とから構成し、該制御部３０のオン動作でス
   イッチング用トランジスタ１８のベース電流を分路可能
   とするとともに、分路中に充電池１６を順方向に介装し
   たことを特徴とする充電回路。