JPS62254630A - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば充電式ハンディ−形電気掃除機または
その他充電式機器の充電回路に関する。

（従来の技術） 一般に二次電池を充電する場合充電初期は二次電池内の
電荷が少ないので、ある程度大きな電流で充電すること
ができるが、充電完了に近づくと、二次電池内の電荷が
増加するので充電用の電流を小さくしないと電池の容量
および寿命の低下の原因となる。このため、二次電池の
充電状態を検出しながら、充電電流を制御しなければな
らない。そして、この充電状態を検出ゝする手段として
充電電流検出手段、充電中の充電用電池の電圧を検出す
る手段、充電中の二次電池の温度を検出する手段等があ
る。

そして充電中の電池電圧を検出する手段の従来の二次電
池の電圧を検出する回路について第４図を参照して説明
する。

図において、５１は例えばトランスおよび整流器よりな
る降圧整流回路部で、この降圧整流回路部５１の正側出
力端は保護抵抗５２が並列に接続された主サイリスタ：
Ｉ３のカソードに接続され、この主サイリスタ５３のア
ノードはダイオード５４のカソードにそして、このダイ
オード５４のアノードは二次電池５５に接続されており
、ダイオード５４と二次電池５５と並列にツェナダイオ
ード５６と抵抗５７が接続されている。また前記降圧整
流回路部５１の正側から負側にダイオード５８、抵抗５
９、補助サイリスタ６０が直列に接続され、また前記ダ
イオード５８から抵抗６１、ダイオード６２、発光ダイ
オード６３が直列に接続され、この抵抗６１、ダイオー
ド６２、発光ダイオード６３の直列回路と並列にコンデ
ンサ６４が前記降圧整流回路部５１の負側に接続されて
いる。前記抵抗５９と前記補助サイリスタ６０の中間か
らは、ダイオード６５、抵抗６６が前記主サイリスタ５
３と前記ダイオード５４の中間に接続され、ダイオード
６５のカソードが前記主サイリスタ５３のゲートに接続
されている。また、前記補助υイリスタロ０のゲートは
ツェナダイオード５６のアノードに抵抗６７を介して接
続されるとともに電解コンデンサ６８を介して前記降圧
整流回路部５１の負側に接続される。さらに前記抵抗６
１とダイオード６２の中間部から前記抵抗５９と補助サ
イリスタ６０の中間にダイオード６つが接続されている
。

そして、上記構成の回路の動作を説明する。

まず降圧整流回路部５１で商用交流を脈流に変換し、二
次電池５５の電圧が低いときは補助サイリスク６０はオ
フされており、主サイリスタにゲート電流が流れるので
主サイリスタ５３からダイオード５４を通じて、二次電
池５５に充電が行なわれる。そして、二次電池５５が充
電されて電圧が１臂すると、ツェナダイオード５６の逆
阻止電圧がツェナ電圧を越えツェナダイオード５６は導
通し、抵抗５７に流れるとともに、抵抗６７を通じて補
助サイリスタ６０にゲート電流を流す。そして補助サイ
リスタ６０がオンしこれに伴い、主サイリスタ５３が保
持できずにオフされ保護抵抗５２を通して充電電流が流
れる。このため充電電流は減少し、電池の過充電を防止
するととも発光ダイオード６３の電流がダイオード６９
、補助サイリスタ６０にバイパスされ、発光ダイオード
６３が消灯し充電完了を示す。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来の充電回路では、二次電池５５
により駆動される図示しない装置のスイッチを切り忘れ
、また【よ長期間充電しないで放置したりした場合は二
次電池５５が過放電し内部抵抗が高くなる。また、二次
電池５５の充電は脈流電圧により行なわれるので二次電
池５５の内部抵抗が高くなることによりツェナダイオー
ド５６に印加される電圧も脈流波形を形成し、この脈流
電圧の最大の瞬時値でツェナ電圧を越えてツェナダイオ
ード５６に電流が流れ補助１ノイリスタ６０をオン状態
にし、そして主サイリスタ５３をオフ状態にするので、
充電電流は主サイリスタ５３を通さず保護抵抗５２を通
して充電が行なわれるので、小さな電流によるため二次
電池５５の充電に長時間を要するとともに、発光ダイオ
ード６３も消灯し充電完了を示すものであった。

本発明は上記問題点に嵩みなされたもので、内部抵抗の
高くなった電池でも通常の場合と同様に充電することの
できる充電回路を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明の充電回路は、整流回路部に直列接続されたスイ
ッチング素子および二次電池を有する充電回路部に接続
し、この充電回路部に直列接続されたダイオードおよび
コンデンサを有する平滑回路部を並列に接続し、前記整
流回路部の電圧および前記平滑回路部の電圧を比較する
比較回路部の出力および前記二次電池の電圧を検出する
電圧検出回路部の出力により、前記スイッチング素子を
制御する制御回路部とを備えたしのである。

（作用） そして、本発明はまず交流電源からの電流を整流回路部
で整流し二次電池が十分に充電されていない場合は、充
電回路部のスイッチング累子がオン状態であり大きな充
電電流により二次電池を充電する。その後二次電池が十
分に充電されてきた場合、二次電池の電圧を電圧検出回
路部で検出して信号を出力し、また、コンデンサにより
平滑された平滑電圧は、脈流電圧より低いので制御回路
部により充電回路部のスイッチング水子をオフ状態とし
、二次電池に流れる電流を制御する。

また、二次電池の電荷が少なく二次電池の内部抵抗が高
い場合、充電電圧も脈流となり、流派の瞬峙値の最大値
の部分では二次電池が一１分充電されていなくても電圧
検出回路部で二次電池が充電された旨の出力を制御部に
出すが、比較回路部で整流回路部からの脈流電圧と平滑
回路部のコンデンサによって平滑された平滑電圧とを比
較し、平滑電圧のｈが高くない場合のみ信号を出力し、
制御回路部は比較回路部および検出回路部の双方から同
時に信号があった場合にのみ充電回路部のスイッチング
素子をオフし、充−７５Ｊ、Ｍ流を制御する。

（実施例） 以下、本発明の充電回路の一実施例を図面を参照して説
明する。

１は商用交流電源で、この商用交流電源１は、降圧機能
を有づる整流回路部２の変圧器３の一次巻線に接続され
、二次巻線の両端にはダイオード４．５のアノード側が
接続され、このダイオード４．５のカソード側が共に接
続され正電圧側となり前記変圧器３の二次巻線の略中央
部は負電圧側となる。６は充電回路部で、この充電回路
部６は前記整流回路部２の正電圧側から、保護抵抗７が
並列に、またカソード・ゲート間に抵抗８が１１続され
た主サイリスタ９、ダイオード１０．二次電池１１が負
電圧側に直列に接続されている。１Ｇは平滑回路部でダ
イオード１７、コンデンサ１８が直列接続され、前記充
電回路部６と並列に接続されている。

前記主サイリスタ９からはツェナダイオード２０、抵抗
２１が負電圧端に６列に接続され、前記ツェナダイオー
ド２０と抵抗２１の間からは、抵抗２２、電解コンデン
サ２３が負電圧側に直列に接続され、これらで電圧検出
回路部２４を構成する。２６は比較器としてのオペアン
プ２１を有する比較回路部であり、このオペアンプ２７
の出力端には反転回路を有しオペアンプ２７の正入力端
は前記ダイオード１７に接続され、負入力端は、前記！
！！流回路部２の■−電圧側に接続され、前記オペアン
プ２１の基準電圧の回路は前記ダイオード１７と整流回
路部２の負電圧側に接続し、出力端と前記ダイオードの
間には抵抗ｆｕ＋の高い抵抗２８、出力端と前記ダイオ
ード１１の間にはコンデンサ２９が接続され、さらに制
御回路部３０の第１の補助サイリスタ旧のゲートに接続
されている。この制御回路部３０は、前記ダイオード１
７から抵抗３２、抵抗３３がゲート・カソード間に接続
された第１の補助サイリスタ３１、第２の補助サイリス
タ３４が直列に整流回路部２の負電圧側に接続されてお
り、抵抗３２と第１の補助サイリスタ３１との間からは
前記主サイリスタ９のゲートに、ダイオード３５が接続
され、前記第２の補助サイリスタ３４のゲートは、前記
抵抗２２と、電解コンデンサ２３の中間に接続されてい
る。また４０は、表示回路部で、この表示部４０は前記
ダイオード１７に、抵抗４１、ツェナダイオード４２、
発光ダイＡ”−ド４３が前記整流回路部２の負電圧端に
「１列に接続され、抵抗４１とツェナダイオード４２の
中間からダイオード４４が前記ダイオード３５に接続さ
れている。

次に上記回路の動作について説明する。まず商用交流電
源１から変圧器２で降圧され、ダイオード４．５で脈流
に整流される。そして、充電回路部６の主サイリスタ９
に電圧が印加されるとともに、ゲートにゲート電流が流
れ、この主サイリスタ９をオン状態にし、整流回路部２
からの脈流が、主サイリスタ９、ダイオード１０を介し
て二次電池１１を充電する。また、このときツェナダイ
オード４２がツェナ電圧を超え逆阻止状態から導通状態
となり発光ダイオード４３も点灯する。

内部抵抗が低い通常の状態の二次電池１１を充電する場
合は、二次電池電圧は第４図に示すように略直線に近い
状態で上背され、この二次電ｉｔ！！１１の充電電圧が
充電制御電圧に達すると、ツェナダイオード２０のツェ
ナ電圧となるように設定しておぎ、二次電池１１の電圧
が充電制御電圧に達したとき、ツェナダイオード２０が
逆阻止状態から導通状態どなり第２の補助サイリスタ３
４のゲートに電圧が印加される。このとき、二次電池１
１の電圧が第４図に示ずように略平滑されており、オペ
アンプ２７の正入力側には、二次電池１１の電圧に→ノ
イリスタ９およびダイオード１０の電圧を加えた直流電
圧となっており、負入力側は、正入力側の電圧よりダイ
オード１７の電圧降下のため低くなり、オペアンプ２７
は正側が低くなるがオペアンプ２７内に反転回路を有し
ているので正出力が第１の補助サイリスタ３１のゲート
に電圧が印加されることになる。

そして第１の補助サイリスタ３１および第２の補助サイ
リスタ３４がオン状態となり、主サイリスタ９にグー１
〜電流が流れなくなり、主り°イリスタ９【よオフする
。これにより、主サイリスタ９に流れていた電流は保護
抵抗７にバイパスされ充電電流は微少電流となり二次電
池１１は、過充電されることがない。また、このとき、
発光ダイオード４３らツェナダイオード４２が逆阻止状
態となり消灯Ｊる。

また、スイッチの切り忘れ、長時間の放置等で過放電と
なり内部抵抗の高くなった二次電池１１を充電する場合
は、整流回路部２からの脈流電圧により、二次電池１１
の電圧も第５図に示ずように、脈流波形となり、脈流の
最大瞬時値では充電制御電圧より高くなりツェナダイオ
ード２０のツエプ電圧を超え逆阻止状態から導通状態と
なる。このため第２の補助サイリスタ３４にゲート電流
が流れる。

しかしながら、第３図に示すようにオペアンプ２７の正
入力側の電圧波形ａは脈流であり、このオペアンプ２７
の負入力側に入力される平滑コンデンサ１８により平滑
された電圧すは、正入力側の脈流電圧の低い電圧値より
高く反転回路を有するオペアンプ２７の出力は負出力と
なり第１の補助サイリスタ３１にはゲート電流を与えな
い。このため第１の補助サイリスタ３１はオンすること
ができず主サイリスタ９のゲートに電流を流すこととな
るので、主サイリスタ９はオン状態を保持し、二次電池
１１には大ぎな電流を与え続けることになり、二次電池
１１を充電し内部抵抗が低くなり、オペアンプ２７の正
入力側の入力電圧は、直流に近づく。

そして、オペアンプ２７の正入力側の電圧が負入力側の
電圧より常に高くなると、オペアンプ２７内の反転回路
を通じて正出力し、高抵抗２８およびコンデンサ２９に
より、平滑コンデンサ１８の電圧が上昇すると第１の補
助サイリスタ３１のゲートに電流が流される。

この状態で二次電池１１の電圧が上昇し充電制御電圧に
なると、ツェナダイオード２０がツエブ電圧を超え、逆
阻止状態から導通状態となり第２の補助サイリスタ３４
にゲート電流を加える。そして、第１の補助サイリスタ
３１および第２の補助サイリスタ３４がオンすることと
なり、主サイリスタ９のゲート電流は、第１の補助サイ
リスタ３１および第２の補助サイリスタ３４にバイパス
され、主サイリスタ９はオフし、充電電流は保護抵抗７
を通して微少電流となって流れるとともに、ツェナダイ
オード４２が逆阻止状態どなり、発光ダイオード４３は
消灯し、充電終了を示す。

上記実施例によれば、二次電池１１の内部抵抗が高く充
電電流が脈流となったときも通常の場合と同じ充電電流
で二次電流を充電することができ、時間が短縮できる。

また、二次電池１１が」分に充電されると微少電流とな
ることにより、二次電池１１を過充電することなく充電
でき、二次電池１１の劣化の防止が図れる。

〔発明の効果〕

本発明の充電回路によれば、内部抵抗の高くなった電池
でも通常の電池と同様に充電することができ、また、安
価に回路を構成できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の充電回路のブロック図、第
２図は同上回路図、第３図は同上オペアンプの正電圧側
および負電圧側の電圧波形図、第４図は同上通常時の二
次電池の電圧波形図、第５図は過放電時の電圧波形図、
第６図は従来の充電回路の回路図である。 ２・・整流回路部、６・・充電回路部、９・・スイッヂ
ング素子としての主サイリスタ、１１・・二次電池、１
６・・平滑回路部、１７・・ダイオード、１８・・コン
デンサ、２６・・比較回路部、３０・制御回路部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）整流回路部と、 この整流回路部に直列に接続されスイッチング素子およ
   びこのスイッチング素子に直列接続された二次電池を有
   する充電回路部と、 この充電回路部と並列に接続されダイオードおよびコン
   デンサが直列に接続された平滑回路部と、 前記二次電池の電圧を検出する電圧検出回路部と、 前記整流回路部の電圧および前記平滑回路部の電圧を比
   較する比較回路部と、 この比較回路部の出力および前記電圧検出回路部の出力
   により、前記スイッチング素子を制御する制御回路部と
   を備えることを特徴とする充電回路。