JPS6244032A - 二次電池充電制御回路 - 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 本発明は、二次電池を充電する充電器の充電制御回路の
うち、降下電圧検出回路を具備した充電制御回路に関す
るものである。

従来の技術 ニッケル・カドミウム電池のような二次電池を大電流に
より充電すると、第４図に示すような充電特性を示す。

この充電特性における充電末期の電圧のピーク点Ｐから
の降下電圧ΔＶを検知して充電を終了させることを目的
とした、降下電圧検出手段を具備する充電制御回路は、
近年、１台の充電器でセル数の異なる電池の充電制御が
可能であることや、製造工程において精密な電圧設定等
が不要であることなどから、ポータプルビデオ用充電器
やハンドヘールドコンピュータ用充電器に広く用いられ
ている。

以下図面を参照しながら、上述したような従来の降下電
圧検出手段を具備する充電制御回路について説明する。

第３図は従来の降下電圧検出回路を示すものである。第
３図において、１は電池電圧のピーク電圧を記憶する回
路を構成するダイオードでその順方向電圧をＶ、とする
。２はピーク電圧を記憶する回路を構成するコンデンサ
でその電圧をｖｏ　とする。３は、電圧比較を行なう演
算増幅器でこの入力オフセット電圧をＶ。ｆｒとする。

４は、コンデンサの記憶電圧を放電するためのスイッチ
、６は充電される二次電池、６はトランス、７は整流ダ
イオード、８は平滑用コンデンサで、１０．１２は演算
増器によって動作するスイッチトランジスタ、９，１１
．１３．１４はそれに付属する抵抗である。

まず、放電箇の電池６を第３図に示すように接続し、ス
イッチ４をシヲートしコンデンサ２の電荷を放電した後
スイッチ４はオープンにしておく。

そして、トランスｅの１次側に交流電源を接続して充電
を開始する。充電中は、電池端子６からダイオード１を
通してコンデンサ２に電流が流れコンデンサ２を充電す
る。この場合、Ｖ、＝Ｖ、＋Ｖ０・・・・・・１式の関
係が成立する。充電中の電池電圧は第４図に示す様に、
時間とともにゆっくり上昇する。従って、コンデンサ２
の電圧は、１式を満足する様電池電圧に追従して上昇す
る。この状態において演算増幅器３は、非反転入力の方
が反転入力に比較してダイオード１の順方向電圧分Ｖ、
たけ高くバイアスされている為、常にハイレベル“Ｈ′
を出力している。従って、スイッチトランジスタ１２．
１０も“ＯＮ″状態であり、充電を保持している。

電池電圧がそのピーク値ｖＢＰに達した場合、コンデン
サ２の電圧もピーク値ｖＣＰになり、この場合モｖａｐ
＝Ｖｙ”／ｃｐツ１すｖＣＰ　＝　ｖ８Ｐ　−ｖＦ　”
””２式の関係が成立する。やがて、電池電圧ｖＢは降
下を始めるがコンデンサ２の電圧はダイオード１によっ
て放電が阻止されたピーク電圧ｖＣＰを保持する。やが
て、電池５の電圧がコンデンサ２のピーク電圧ｖｃｐよ
り低下した場合、つまり２式より電池６の電圧値が電池
電圧のピーク値ｖＢＰから、ダイオード１の順方向電圧
７７以上低下した場合、演算増幅器３は反転入力の方が
非反転入力に比較して高くなり、ローレベル“Ｌｏ”　
を出力する。

従って１スイッチトランジスタ１０．１２は“ＯＮ”か
ら“ｏｙｙ”となり充電を終了する。このようにして、
降下電圧検出回路を具−偏する充電制御回路は動作し充
電を行なう。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、検出可能な最少降
下電圧は、ダイオード１の順方向電圧以上必要であり、
演算増幅器３へのオフセット電圧に影響され検出可能な
最少降下電圧がさらに大きく必要となり、セル数の少な
い電池の検出が不可能となる。また、逆にオフセット電
圧が反転入力側に大きく偏っている場合、ダイオード１
の順方向電圧でも“Ｈ”レベルを保持することができな
くなり、充電が不能となる場合もある。

本発明は上記欠点に鑑み、ダイオード１の順方向電圧Ｖ
、および、演算増幅器３のオフセット電圧Ｖ。２．を補
償し、微少な降下電圧を検出できる降下電圧検出回路を
提供するものである。

問題点を解決するための手段 この目的を達成するために本発明の降下電圧検出回路は
、ダイオードとコンデンサで構成されたピーク電圧を記
憶する回路と、電圧比較を行なう演算増幅器とを備え、
ダイオードの順方向電圧および演算増幅器のオフセット
電圧を補償する回路とから構成したものである。

作用 この構成によってダイオードの順方向電圧と演算増幅器
のオフセット電圧等、構成部品のバラツキに影響される
事なく微少な電圧降下も検出可能となり、セル数の少な
い電池の充電制御も可能となる。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明の第１の実施例における降下電圧検出回
路を具備する充電制御回路の回路図を示すものである。

第１図において、１は電池電圧のピーク電圧を記憶する
回路を構成するダイオードで、その順方向電圧’ｋ　Ｍ
ｙ　としている。２はダイオード１とともにピーク電圧
を記憶する回路を構成するコンデンサでその電圧をｖｃ
　とする。３は、電圧比較を行なう演算増幅器でその入
力オフセント電圧をＶ。ｆｒとする。４は放電スイッチ
、６は電池で、その電圧をＶ、とする６はトランス、７
はダイオード、８はコンデンサ、９は抵抗、１０はトラ
ンジスタ、１１は抵抗、１２はトランジスタ、１３．１
４は抵抗である。第１図に示すように構成された降下電
圧検出回路について、以下その動作を説明する。

まず第１図に示す様に放電済の電池５を接続し、スイッ
チ４をシヲートシコンデンサ２の電荷を放電した後スイ
ッチ４はオープンにしておく、そして、トランス６の１
次側に交流電源を接続して充電を開始する。

充電中は電池６の一端から演算増幅器３の非反転入力側
に電池電圧ｙＢ　が印加される。演算増幅器３の反転入
力は、コンデンサ２に接続されている為、演算増幅器３
は両方の入力をバランスさせる様に働く。従って、演算
増幅器３の入力オフセット電圧をＶ。ｆｆ、ダイオード
１の順方向電圧をＶ２、コンデンサ２の電圧をｖｏ、電
池電圧をＶ。

とすると、ｖｏｆＴ　＝　ＶＢ　−ｖｃ・・・・・３式
が成立する。

また、演算増幅器３の出力電圧をｖＯｕｔとすればｖｏ
ｕｔ　＝　ｖ、　”　ｖｃ・・・・・・４式が成り立つ
。この状態は、電池充電中は保持されて演算増幅器３は
“Ｈ“レベルを出力している。従って、スイッチトラン
ジスタ１０．１２はＯＮ状態である。次に、電池６の充
電が完了に近づき第４図におけるピーク点Ｐ、ピーク値
ｖＢＰに達した場合、コンデンサ２の電圧もピーク値ｖ
ｃｐ　トｆｚすｖｏｆｆ　＝　ｖＩＰ　−ｖＣＰ　”’
・・・５式が成立する。やがて、電池５の電圧が第４図
に示す様に降下を始める。演算増幅器３の反転入力はピ
ーク点Ｐにおいて、６式よりｖＯＦ”ｖＩＩＰ−Ｖ。ｒ
ｆ・・・・・・６式に保持されている。また、非反転入
力はＶ、であり、（非反転入力）−（反転入力）−（入
カオ７セッ）電圧）＝Ｖｓ−ｖｏｐ−ｖｏｆＴ＝ｖ！ｌ
　−（ｖＢＰ−ｖｏｆｆ　）　−Ｖらｆ　ｆ　＝ｖｓ−
ｖａｐ　−・・・７式となる。６式は、演算増幅器３の
出力条件式であり、この値が負となるのは、電池電圧Ｖ
。

が電池電圧のピーク値ｖＢＰより低下した場合である。

従って、電池６の電圧が降下しはじめるとすぐに演算増
幅器３の出力は“Ｌｏ”　となり、同時にスイッチトラ
ンジスタ１０．１２はオフとなり充電を終了させる。

以上のように本実施例によれば、ダイオードとコンデン
サで構成されたピーク電圧を記憶する回路と、電圧を比
較する演算増幅器のオフセット電圧補償する回路を用い
た構成により、７式に示す様に検出動作は、ダイオード
１の順方向電圧や演算増幅器３のオフセット電圧に影響
されず、電池電圧に関するもののみとなり、微少な降下
電圧も検出する事ができる。

以下本発明の第２の実施例について図面を参照しながら
説明する。

第２図は本発明の第２の実施例を示す降下電圧検出回路
を具備する充電制御回路の回路図である。

第２図において、１から１４までは第１図と同じで、１
５．１６はほぼ同一の特性をもったＦＩＴトランジスタ
で、１７．１８は同一の抵抗値をもった抵抗である。４
ｇ１図の構成と異なるのは、演算増幅器３の入力インピ
ーダンスが不足している場合、前記ＦＩＴ　）ランジス
タ１５．１６および抵抗１７．１８で構成した入力イン
ピーダンス変換回路を設けた点である。

上記のように構成された降下電圧検出回路について、以
下その動作を説明する。

Ｊ−ＦＫＴトランジスタを図に示す様にンースフォロワ
ーにて構成した場合、１７．１８の抵抗値を大きくして
おけば、ゲート電圧はソース電圧と等しい値となる。従
って、ＦＩＴ）ランジスタ１６のゲート電圧は演算増幅
器３の反転入力と等しくなり、ＦＩＴ：Ｔ）ランジスタ
１６のゲート電圧は演算増幅器３の非反転入力と等しく
なる。従って、ＦＩＣＴトランジスタ１５．１８および
抵抗１７．１８．演算増幅器３をまとめて、１つの高入
力インピーダンスの演算増幅器と見なす事ができ、ＦＫ
Ｔ）ランジスタ１６のゲートを演算増幅器の反転入力、
ＦＩＴ）ランジスタ１６のゲートを演算増幅器の非反転
入力、また、これらの構成部品のバラツキによって生ず
る誤差電圧を演算増幅器の入力オフセット電圧とすれば
、第２図の回路は第１図に示す回路と全く等価となる。

従って、回路動作および効果も同一である。

なお、第２の実施例において１５．１６にＦＥＴトラン
ジスタを用いたが、高入力が得られる素子であれば他の
ものでも十分である。

また、充電対象の電池はニッケル・カドミウム電池で述
べたが、充電完了時に電圧が降下するものであれば充電
制御が可能であることはいうまでもない。

発明の効果 以上のように本発明は、ダイオードとコンデンサとで構
成されたピーク電圧を記憶する回路と、電圧比較を行な
う演算増幅器とを備え、ダイオ−。

ドの順方向電圧および演算増幅器のオフセット電圧を補
償する回路を用いることにより微少な降下電圧の検出が
可能となり、セル数の少ない電池の充電制御も可能とな
る。また、演算増幅器のオフセット調整も不要となり、
その実用的効果は犬なるものがある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１の実施例における降下電圧検出回
路を具備した充電制御回路図、第２図は本発明の第２の
実施例における降下電圧検出回路を具備した充電制御回
路の回路図、第３図は従来の降下電圧検出回路を具備し
た充電制御回路の回路図、第４図はニッケル・カドミウ
ム電池を充電した場合の充電々正特性を示す図である。 １・・・・・・ダイオード、２・・・・・・コンデンサ
、３・・・・・・演算増幅器。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名― 第　４　図 Ｖ８Ｐ−−一電池ビー７宅三 Ｆ−ｍ−ピーク、そ、 充を吟聞

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）非反転入力側を検出側入力とする演算増幅器と、
   その出力に接続された整流器とこの整流器出力に接続し
   たコンデンサとからピーク電圧を記憶する回路を構成す
   るとともに、前記整流器からの出力を演算増幅器の反転
   入力に帰環する構成とし、入力電圧がその時点の記憶電
   圧より時間と共に上昇している場合は、ボルテージフォ
   ロワー回路として電池電圧にほぼ等しい電圧を出力し、
   入力電圧が記憶電圧より降下した場合は、コンパレータ
   として働きほぼＯＶを出力し、蓄電池の充電制御を可能
   とした二次電池充電制御回路。
2. （２）演算増幅器の前段にインピーダンス変換素子を有
   した特許請求の範囲第１項記載の二次電池充電制御回路
   。