JPS6146131A - 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。

特に充電状態を表示させるものに関する。

（従来の技術） 従来この種の充電状態表示は２例えばインバータ回路の
出力で発光ダイオードを発光表示させ。

あるいは専用の表示回路を設けるなどして行っていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしこれらは何れも８電力の無駄が多く、ａ切な表示
をさせようとすると構造が複雑となるなど問題が多い。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであって１表
示用に特別な回路を必要とすることなしに出力の切り換
え状態等が適切に表示できるとともに、電源電圧の変動
にかかわらず表示素子の破損が未然に防止され、安定し
た表示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） すなわち本発明は第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本発明は出力変更
部４２を備え、スイッチ４４の切り換え操作と連動して
インバータ回路１５からの出力を増減可能とするととも
に、出力切り換え時の表示をさせる。

出力変更部４２は、トランジスタ等のスイッチング素子
４３と、インバータ回路１５からの出力を切り換えるス
イッチ４４とから構成される。スイッチング素子４３は
、ベース端とコレクタ端をスイッチ４４を介して帰還部
２１の一端に選択的に接続可能とし、エミッタ端を抵抗
４５を介して帰還部２１の他端に接続するとともに、コ
レクタ端を負荷４１を介して充電池１６のマイナス極に
接続している。スイッチ４４は１例えば１回路３接点の
スイッチが使用され、切り換え動作と連繋して、開放状
態から帰還部２１の一端をスイッチング素子４３のベー
ス端およびコレクタ端に接続可能とする。

更にスイッチング素子４３のコレクタ端と負荷４１間に
は１発光ダイオードなどの表示素子４１を介装している
。

（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（ａ）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は従来と略同様に第２図（ｂｌの如くオンして
、コレクタ電流■２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・　スミ流Ｉ３
が維持され、ベ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のベース端に逆バイアスを加え、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からダイオード２７を通
じて充電池１６に充電を行うとともに。

高値の抵抗２５を通じて電源電圧の変動にかかわらず略
一定の時定数でコンデンサ２４中の電荷の放電を行ない
１次の充電サイクルに移る。この場合は、スイッチング
素子４３はオフ状態を続け。

表示素子４６は消燈し１通常の８時間充電中であること
を示す。

次に、第２図（Ｃ１の如くスイッチ４４を切り換え。

スイッチング素子４３のベース・エミッタ端間を帰還部
２１の両端に繋ぐ。するとスイッチング用トランジスタ
１日のオフと同時にスイッチング素子４３がオンし、コ
ンデンサ２４の両端は充電池１６から負荷４１を通る回
路により閉成される。

このとき負荷４１としてモータを使用すると、放電路に
介装されたモータの電機子コイルがリアクタンスとして
働き、比較的大きな時定数でコンデンサ２４から放電電
流■４が流れる。放電がすすみ、コンデンサ２４の両端
電圧が充電池１６の端子電圧と等しくなるとかかる閉回
路による放電は終り、その後は抵抗２５を通じて放電し
１次のサイクルへと移る。この時のコンデンサ２４の放
電時定数は、出力変更部４２を作動させない場合に比し
て小さく、従って二次コイル２６からの充電電流のパル
スレートが上昇して、結果的に充電池１６の充電率が例
えば８時間率から１時間率への変更が可能となる。この
場合、スイッチング素子４３がオンしているので２表示
素子４６が発光し。

急速充電中であることを表示する。

ここで第２図（ｄｌの如く、スイッチ４４を更に切り換
えると、インバータ回路１５の二次コイル２６の両端に
負荷４１が直結され、インバータ回路１５の出力で充電
と同時に負荷４１が駆動可能となる。同時にスイッチン
グ素子４３がオンするので、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２４に充電された
電荷は、スイ・ノチング素子４３を通って急速に自己放
電１５し、スイッチング用トランジスタ１８のオフ期間
を更に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せることにより、充電出力を更に増
大させ、充電と負荷駆動を同時に可能とする。

この場合１表示素子４６は前記状態より速いパルスレー
トで発光し、負荷４１へ通電中であることを表示するの
である。

（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１３を
通じて充電部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バータ回路１５と。

該インバータ回１１１５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の直列接続が
ら構成され１両端を、スイッチング用トランジスタ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１１８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側へベー
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、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−決心上に巻
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、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２日によって一次コイルエ９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３ｏ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のエミッ・り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、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
３０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、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
の電圧が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１すなわちトランジスタ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に加えて
、商用交流電圧１１の１００ないし２４ＯＶ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を作動させる。

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のべ゛−
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の電圧の和が定電圧ダイオード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２６
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
がオンする。°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
圧が越えると、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１００Ｖ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１充電電流の平均値をほぼ一定に継持することを
可能とする。

本発明は、二次コイル２６からの出力を変更可能とする
とともに、変更状態の表示をさせることを特徴とする特 〔出力変更部〕 出力変更部４２は、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バータ回路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、帰還部２１と充電電工６の接続点に
繋ぐとともに、エミッタ端を抵抗４５を介して帰還部２
１に接続し、コレクタ端をモータ等の負荷４１を介して
、充電池１６のマイナス極に繋ぐ。更に、スイッチング
素子４３のコレクタ端と負荷４１間には表示素子４６と
して発光ダイオードを備える。

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４４をオンする前は負荷を通る比較的大きな値
の時定数放電されていたコンデンサ２４の電荷は、スイ
ッチ４４からトランジスタ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１８のオフ期間
が短縮して平次コイル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。

それと同時に１表示素子４６の点滅周期が変ねり、出力
が切り換えられていることを表−示するのである。

なお表示素子４６の介装位置は上記の様な共通路に限ら
れず、スイッチ４４と負荷４１間等３通宜変更できる。

この場合には１表示素子４６が点燈しているか否かによ
って、前記と同様な表示を行う。

（発明の効果） 本発明は上記の如く、インバータ回路１５のコンデンサ
２４と並列に放電路を設け、かかる放電路中に表示素子
４６を介装して充電回路の出力変更状態を表示するよう
にしたので１表示素子４６は電源電圧の変動にもかかわ
らず、略一定の電圧　　　　　１が印加されて過電圧に
よる破損が未然に防止される。

更に表示素子４６の駆動用に専用の電源を必要とせず、
構造が簡単でしかも無駄な電力の消費もない。又、出力
の変更切り換えに対応して１表示素子４６の点滅周期が
変化するなど、適切な表示が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ｄｌ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である。 １５・・・・インバータ回路。 １８・・・・スイッチング用トランジスタ。 １９・・・・一次コイル、２４・・・コンデンサ。 ２６・・・・二次コイル、４２・・・出力変更部。 ４６・・・・表示素子。 発　　　明　　　者　　　　溝　　　１）　　富　　　
保第２図（ａ） 第２図（ｃ） 第２図（ｂｌ 第２図（ｄ）

Claims (3)

【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と並列接続された
   放電路と、 該放電路中に介装された表示素子４６とを備えた充電回
   路。
2. （２）上記放電路は、スイッチ４４の切り換え操作と連
   動してコンデンサ２４の放電時定数を変える出力変更部
   ４２により構成される特許請求の範囲第１項記載の充電
   回路。
3. （３）表示素子４６には、発光ダイオードが使用されて
   いる特許請求の範囲第１項または第２項記載の充電回路
   。