JPS6331432A

JPS6331432A - 充電回路

Info

Publication number: JPS6331432A
Application number: JP17231086A
Authority: JP
Inventors: 前川　多喜夫; 宮内　義勝
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1986-07-22
Filing date: 1986-07-22
Publication date: 1988-02-10
Anticipated expiration: 2010-10-09
Also published as: JPH0793791B2

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）本発明は蓄電池を充電する充電回路に関する。

（従来技術）電気シェーバや携帯用カセットテープレコーダなどの小
型携帯用機器は、交流電源の無い所でも使用したいとい
う要望から蓄電池を電源として作動する充電式のものに
なってきている。しかし、このような充電式の携帯用機
器は屋外で使用することが多く、蓄電池の電池容量が無
くなれば交流電源がないので充電することもできず、使
用できなくなるという問題がある。

ところで、今日我々の生活に車は欠かせないものであり
、前述したように交流電源が無い屋外で携帯用機器を使
用しているときに蓄電池の電池容氾がなくなれば、車の
バッテリ電源（ＤＣｌ　２ＶまたはＤＣ２４Ｖ）を用い
て充電できれば非常に便利である。そこで、一般的には
ブロッキング発振を行なわせるためのブロッキングトラ
ンスを備えた充電器が使用されているが、このような充
電器を交流電源あるいは直流電源のどちらの入力電源で
も充電動作が行なえるようにするためには直流／交流変
換回路（コンバータ）が別途に必要となり、コストアッ
プとなる傾向がある。

（発明の目的）本発明は上述の技術的０１題を解決し、小型、軽量、安
価で使い易く、交流電源あるいは直流電源のどちらの入
力電源でも使用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）本発明は、−次巻線を制御半導体スイッチの順方向回路
の一方の端子に接続したトランスを含むブロッキング発
振回路を用い、入力電源の電圧に基づいて蓄電池への充
電電流を制御し、充電を行なう充電回路において、前記
トランスの二次巻線。

三次巻線にそれぞれ整流素子と切換手段とを接続し、前
記入力電源の電圧に応じて前記二次巻線または三次巻線
の一方を蓄電池に選択的に接続したものである。

この構成により、異なる電圧の入力電源が与えられると
、切換手段はその電圧に応じて第１整流素子の出力と第
２整流素子の出力とを選択し、この選択された出力は蓄
電池へ供給され、したがって蓄電池は入力電源の電圧に
応じた充電電流で充電される。

（実施例）第１図は本発明の第１実施例に係る充電回路の電気回路
図である。

第１図において、ダイオードＤ１は入力端子△１、Ａ２
に与えられた交流電源を整流する電源整流用素子である
。なお、この電源整流用素子は複数個のダイオードを用
いて全波整流を行なうように構成してもよい。トランス
Ｔは一次巻線Ｌ１、二次巻線Ｌ２および三次巻線Ｌ３を
有し、ブロッキング発振を行なわせるとともに電池Ｅに
与えられる出力電圧を取り出すためのものである。トラ
ンジスタＱ１は、トランスＴの一次巻線Ｌ１、二次巻線
１２、抵抗Ｒｔ、’Ｒｚ、およびコンデンサＣ１により
構成されたブロッキング発振回路の制御用半導体スイッ
チである。トランスＴの一次巻線Ｌ１の一方端は、トラ
ンジスタＱ１の順方向回路の一方端子、すなわちコレク
タに接続されている。

前記トランスＴの二次巻１；Ａ　ｌ−２には第１整流素
子としてのダイオードＤ４が接続されている。二次巻１
ｉ１Ｌ３の一端には第２整流素子としてのダイオードＤ
２が接続され、また、その他端には同じく第２整流素子
としてのダイオードＤ３が接続されている。

ＦＪＪ換手段としてのスイッチＳＷ１．５Ｗ２は、ダイ
オードＤ４の出力とダイオードＤ２　、Ｄ３の出力とを
選択し蓄電ｆｔ！！Ｅへ充電電流を流すためのものであ
る。スイッチＳＷ１は共通接点Ｃと個別接点ａ、ｂとを
有する２極型スイツチであり、スイッチＳＷ２がオフの
ときスイッチＳ　Ｗ　１　の共通接点Ｃは個別接点すに
接続され、スイッチＳＷ２がオンのときスイッチＳＷ１
の共通接点Ｃは個別接点ａに接続される。

次に、この第１実施例の回路の動作を説明する。

まず、スイッチＳＷ１はその共通接点Ｃが個別接点すに
接続され、スイッチＳ　Ｗ　２はオフに設定されている
場合の動作について説明する。

入力電源としての交？＆電源が入力端子Ａ１．Ａ２に投
入されると、その交流電源はダイオードＤ１よって整流
され、その整流電圧は抵抗Ｒ１および三次巻線し３を介
してトランジスタＱ１のベースに与えられ、そのベース
電流が流れる。これにより、トランジスタＱ１にはコレ
クタ電流Ｉ　が流れ始める。すなわち、トランスＴの各
巻線Ｌ＋　。

Ｌ２．Ｌ３の極性を第１図に示されるように巻いておく
と、前記コレクタ電流Ｉ。により一次巻線し１の両端に
は電源側を正極にした電圧が発生し、その電圧が二次巻
Ｉｉ１！Ｌ３の両端にトランジスタＱ１のベースを順方
向にバイアスするように誘起され、さらにトランジスタ
Ｑ１のベース電流を増大させる。このような動作により
、トランジスタＱ１は一挙にターンオンすることになる
。

トランジスタＱ１がオンした後、前記コレクタ電流Ｉ。

は次の第（１）式で示されるように増加していく。

■ Ｉ　ｏ＝　−ｔ　　　　　　　　　　　　（１）Ｌａまただし、前記第（１）式においてＶは入力電圧、Ｌａ＋
　は−次巻線Ｌ１のインダクタンス、ｔは時間を示す。

トランジスタＱ１の増幅率をｈｒｅとすれば、コレクタ
電流ＩＣはＩｂ（ベース電流）ｘｈｆ８の値まで増加す
れば、それ以上増加しなくなるため、−次巻線Ｌ１の両
端電圧の極性が反転し、トランジスタＱ１のコレクタ側
が正極性となる。その時点のトランジスタＱ１のコレク
タ電流を１　とすｐれば、　　　■ Ｉｏ、−−ｔｌ−ＩＢｘｈ［ｅ−（２）となる。ただし
前記第（２）式のｔｌは一次巻線Ｌ１の両端電圧の極性
が反転するまでのトランジスタＱ１のオン時間を示す。

反転した一次巻ｌ１ｌＬ１の両端電圧は三次巻線「３に
も誘起されてこの三次巻線し３の両端電圧も反転してト
ランジスタＱ１のベースを逆バイアスすることになり、
−挙にトランジスタＱ１はターンオフする。この時に二
次巻線Ｌ２の両端にはダイオードＤ４のアノード側に正
園性の電圧が発生し、−次巻線Ｌ１に蓄えられた電磁エ
ネルギを二次巻線Ｌ２に誘起してダイオードＤ４で整流
してスイッチＳＷ１の接点す、ｃを介して負荷の電池Ｅ
に充電電流を供給する。

一方、スイッチＳＷ２がオンされ、スイッチＳＷ１の個
別接点ａが共通接点Ｃに接続されると、−次巻線Ｌ１に
蓄えられた電磁エネルギは三次巻線Ｌ３に誘起され、そ
の誘起電圧はダイオードＤ２、Ｄ３で整流されて電池Ｅ
に充電電流が供給される。

前述したように、トランジスタＱ１とトランス王とを主
要素としてブロッキング発振動作が行なわれ、電池Ｅに
充電’Ｉｌｌが供給される。

第２図（ａ）　、　（ｂ）はトランジスタＱ１のコレク
タ電流Ｉ　と電池Ｅに与えられる出力電流Ｉ。との関係
を説明するための波形図である。トランジスタＱ１のコ
レクタ電流■。はオン時間ｔ１で第２図（ａ）に示すよ
うに時間経過に伴って増加していき、オフ時間で２に入
ると遮断される。また、出力型Ｒ１゜はトランジスタＱ
１のオン時間ｔ１では流れず、そのオフ時間ｔ２で第２
図（ｂ）に示すように流れる。

例えば、トランジスタＱ１の一定コレクタ電流ｌｏに対
して二次巻線Ｌ２のインダクタンスを２種類作成し、そ
れらのインダクタンスをそれぞれＬ２ａ、Ｌ２ｂとし、
’２ａ＜Ｌ２ｂと設定すると、二次巻線Ｌ２の各電流波
形は次に説明するようになる。

第３図（ａ）はトランジスタＱ１のコレクタ電流Ｉ。を
示し、第３図（ｂ）はインダクタンス’２ａのときの二
次巻１！Ｌ２の出力電流波形を示し、第３図（Ｃ）はイ
ンダクタンスＬ２＋）のときの二次巻線Ｌ２の出力電流
波形を示す。この第３図（ｂ）　、　（ｃｌに示すよう
にインダクタンス’２ａのときの方がインダクタンスＬ
２ｂのときに比ベニ次巻線Ｌ２の出力電流を発生してい
る時間（トランジスタＱ１のオフ時間ｔ２）が短くなる
。また、トランジスタＱ１のオン時間ｔ１は、同一の一
次巻１ｉ１Ｌ＋に蓄えられた電磁エネルギを放出するた
め、二次巻線し２のインダクタンスが変っても同じであ
る。このように、オン時間ｔ１は同じであってもオフ時
間ｔ２が短かくなる分だけ全体の周期が短かくなり、発
振周波数が高くなったことで二次巻線Ｌ２の出力が多く
取れることになり、したがって二次巻線Ｌ２のインダク
タンスを変化させることで、出力電流を可変することが
できる。

このような巻線特性をトランスＴの二次巻線Ｌ２と三次
巻線Ｌ３とに採用し、二次巻線Ｌ２のインダクタンスし
ａ２を三次巻線し３のインダクタンスＬａ３より大きく
すれば、同一入力端子のときは出力電流は三次巻線Ｌ３
の方が二次巻線し２より多く取ることができる。例えば
ｌａ２＞ｌ−ａ３とし、入力端子Ａ１．Ａ２　にＡＣｌ
　００Ｖが与えられた場合はスイッチＳＷ１を接点す側
に設定し、二次巻線し２から出力により電池Ｅを充電し
、一方、入力端子Ａ＋　、Ａ２に自動車の電源からのＤ
Ｃｌ　２ＶあるいはＤＣ２４Ｖが与えられ、この電源に
より電池Ｅを充電したい場合はスイッチＳＷ１を接点ａ
側に設定するとともにスイッチＳＷ２をオンし、出力の
呂い三次巻線し３の誘起電圧を用いて電池Ｅを充電する
。

このように、入力電圧が高い場合はインダクタンスの大
きい二次巻線Ｌ２の出力により充電を行ない、入力電圧
が低い場合はインダクタンスの小さい三次巻線し３の出
力により充電を行なうので電池Ｅには同じ程度の充電電
流が流れ、電池Ｅは破損することはない。

第４図は、第１図に示すスイッチＳＷ１およびスイッチ
ＳＷ２を入力電圧に応じて自動的に切換えるようにした
構成を説明するためのＤＣコードアタッチメントおよび
ＡＣプラグの斜視図である。

ＤＣコードアタッチメント４１は自動車の至内などに装
備され、自動車電源を取り出すためのものである。この
ＤＣコードアタッチチメント４１には栓刃挿入孔４２と
スイッチ押圧用突起４３とが設けられている。一方、Ａ
Ｃプラグ４４は第１図に示す充電回路に電源を供給する
ためのものである。このＡＣプラグ４４には栓刃４５と
、内部に第１図のスイッチＳＷ１．ＳＷ２に相当するス
イッチＳＷとが設けられている。また、ＡＣプラグ４４
の栓刃４５はＡＣコード４６を介して第１図の入力端子
Ａ１．Ａ２に接続され、スイッチＳＷの出力はリード線
４７に接続される。

このリード線４７は、例えば第１図に示すスイッチＳＷ
１の各接点およびスイッチＳＷ２の各接点が接続されて
いるラインに接続される。

ここで、第４図に示すスイッチＳＷの作動について説明
する。充電回路をＡＣ１００Ｖ電源で使用する場合は、
ＡＣプラグ４４は例えば家庭内に備えられる商用交流電
源のコンセントに差し込まれる。このときはスイッチＳ
Ｗは作動しないので、充電回路の接続状態は第１図に示
すようにスイッチＳＷ１の接点すと接点Ｃとが接続され
たのと同じになり、蓄電池ＥはＡ’Ｃ１００Ｖ電源によ
り充電されることになる。

一方、蓄電池Ｅを自動車電源で充電する場合は、ＡＣプ
ラグ４４の栓刃４５をＤＣコードアタッチメント４１の
栓刃挿入孔４２に差し込む。これにより、ＤＣコードア
タッチメント４１に設けられたスイッチ押圧用突起４３
は、ＡＣプラグ４４側のスイッチＳＷの操作子４８を押
圧し、スイッチＳＷのスイッチング状態が第１図に示す
ようにスイッチＳＷ１の接点ａと接点Ｃとが接続される
とともにスイッチＳ　Ｗ　２がオンされた状態と同じ接
続状態となる。したがって、トランスＴの三次巻線［３
の出力により蓄電池Ｅは充電される。

このように、入力電源に応じてスイッチＳＷのスイッチ
ング状態が自動的に切換えられるので、切換ミスがなく
なる。

第５図は本発明の第２実施例に係る充電回路の電気回路
図である。

第５図において、第１図に示す構成要素に対応するもの
には同一の参照符を付し、その同一の構成要素について
は説明を省略する。

この第２実施例の特徴は、入力端子Ａｓ　、　Ａ２に与
えられた異なる入力電圧、つまり交流電源からの入力電
圧あるいは自動車電源からの入力電圧を検知する入力電
圧検知回路Ｂが設けられたことである。入力電圧検知回
路Ｂは、スイッチＳＷ２を駆動させるリレーコイルＬ４
と、スイッチＳｗ１を駆動させるリレーコイルＬ５と、
前記リレーコイルし４．Ｌ５をオン／オフ駆動させるト
ランジスタＱ２と、このトランジスタＱ２にベース電圧
を与える抵抗Ｒ３、Ｒ４と、そのベース電圧を平滑する
コンデンサＣ２とを有する。ここで、コンデンサＣ２で
平滑されたベース電圧をＶＲ３とし、トランジスタＱ２
のベース・エミッタ間電圧ヲｖ、Ｅトスレバ、例、？−
ハＤ　Ｃ１２Ｖ　マタハＤ　Ｃ２４ｖの入力時にＶＲ３
＜ＶＢ、となるように設定し、また、ＡＣ１００Ｖ入力
時ニＶ　Ｒ３≧Ｖ　ＢＥ　トナルように設定する。それ
により、ＤＣｌ　２ＶまたはＤＣ２４Ｖの入力電圧では
トランジスタＱ２はオンしないため、リレーコイルし４
．Ｌ５は通電されずスイッチＳＷ１は接点ａ、Ｃ間が接
続され、スイッチＳＷ２はオンされ、三次巻線し３から
電池Ｅに充電電流が供給される。

一方、ＡＣ１００■が端子Ａ１．Ａ２に入力されると、
トランジスタＱ２がオンし、リレーコイルＬ４．Ｌ５が
通電され、スイッチＳＷｔは接点す、ｃ間が接続され、
スイッチＳＷ２はオフされる。これにより、入力に見合
った出力が二次巻線Ｌ２から発生し、電池Ｅに充電電流
が供給される。

この第２実施例によれば入力電圧を検知し、スイッチＳ
Ｗ１およびスイッチＳＷ２を切り換え、入力電圧に見合
った充電を行なう。

第６図は本発明の第３実施例に係る充電回路の電気回路
図である。第６図において、第５図に示す構成要素に対
応するものには同一の参照符を付し、その構成要素の説
明を省略する。

この第３実施例の特徴は、第５図に示した第２実施例と
同様な入力電圧検知回路Ｂを有し、蓄電池パックＦの端
子に１．に２が接続される端子Ｈ１、Ｈ２と端子ｆｖｈ
　、Ｍ２とが設けられたことである。

ここで、入力端子Ａ＋　、Ａ２にＡｏｌ　００Ｖの入力
電圧が与えられ、蓄電池Ｅを充電する場合を説明する。

ＡＣｌ　００Ｖを用い蓄電池Ｅを充電する場合は、蓄電
池Ｅの蓄電池バックＦの端子に＋　。

Ｋｚを第６図に示すように端子Ｈ１，Ｈ２に接続する。

入力端子Ａ１．Ａ２にＡＣＩ　ＯＯＶが与えられると、
第５図において説明した動作により、トランジスタＱ２
がオンされ、リレーコイルＬ４゜Ｌ５が通電される。こ
れにより、スイッチＳＷ２はオフされ、スイッチＳＷ３
はオンされる。したがって、トランス■の二次巻線Ｌ２
がらの出力がダイオードＤ４およびスイッチＳＷ３を介
して蓄電池Ｅに与えられ、蓄電池Ｅは充電される。

一方、自動車電源を用いて蓄電池Ｅを充電する場合は、
蓄電池バックＦの端子に１．Ｋｚを第７図に示すように
端子Ｍ１．Ｍ２に接続する。入力端子Ａ１．Ａ２に自動
車電源からのＤＣＩ　２ＶまたはＤＣ２４Ｖが与えられ
ると、トランジスタＱ２はオフし、リレーコイルＬ４　
、Ｌ５には電流が流れず、スイッチＳＷ２はオンされ、
スイッチＳＷ３はオフされる。これにより、トランスＴ
の三次巻線Ｌ３からの出力がダイオードＤ２　、Ｄ３を
介して与えられ、蓄電池Ｅが充電される。

なお、第６図に示すように入力端子Ａ１．Ａ２に与えら
れる電源がＡＣＩ　ＯＯＶの場合は、トランスＴの二次
側出力端が露出するため、感電防止対策を行なわなけれ
ばならない。そのため、第８図に示すようにトランスＴ
の一次巻線Ｌ１と二次巻線し２間を絶縁構造としている
。すなわち、中心部にコアＴ１が設けられたコイルボビ
ンＴ２には第８図に示すように巻線Ｌ１．Ｌ２　、Ｌ３
が巻回され、特に巻線Ｌ１と巻線Ｌ２とは互に絶縁され
た状態で巻回されている。これにより、トランスＴの二
次側出力端は感電防止対策が施されることになる。

この第３実施例のように、蓄電池パックＦは充電回路に
対して取付は自在になるので、持ち運びが容易となり、
蓄電池Ｅの充電回路への接続も簡単に行なうことができ
る。例えば、ラジオコントロール等で動くおもちやなど
の蓄電池バックを充電する場合、交流電源のある所であ
ればもちろん簡単に充電でき、また、交流電源のない所
で使用する場合も、蓄電池パックを充電回路にセットし
、自動車の電源（バッテリ）から充電することができる
。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、トランスの二次巻線に接
続された第１整流素子と、その三次巻線に接続された第
２整流素子との出力を入力電源の電圧に応じて切換えて
蓄電池に与え、蓄電池を充電するので、小型、軽量、安
価で使い易く、交流電源あるいは直流電源のどちらの入
力電源でも使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る充電回路の電気回路
図、第２図（ａ）　、　（ｂ）は前記第１実施例におけ
るトランジスタのコレクタ電流と出力電流との関係を説
明するための波形図、第３図（ａ）。（ｂ）　、　（Ｃ）は前記第１実施例におけるトランジ
スタのコレクタ電流とトランスの二次巻線のインダクタ
ンスを変えた場合の出力電流との関係を説明するための
波形図、第４図（ａ）は第１図に示すスイッチを駆動さ
せる他の実施例を説明するためのＤＣコードアタッチメ
ントおよびＡＣプラグの斜視図、第４図（ｂ）は第４図
（ａ）に示す切断線ａ−ａから見たＡＣプラグの断面図
、第４図（Ｃ）は第４図（ａ）に示すＡＣプラグがＤＣ
コードアタッチメントに差し込まれた状態を示す断面図
、第５図は本発明の第２実施例に係る充電回路の電気回
路図、第６図は本発明の第３実施例に係る充電回路の電
気回路図、第７図は前記第３実施例に係る充電回路にお
いて蓄電池がＤＣ電源により充電されるときの接続状態
を示す電気回路図、第８図は前記第３実施例におけるト
ランスの構造断面図である。Ｂ・・・入力電圧検知回路（入力電圧検知手段）、Ｄ２
　、Ｄ３・・・ダイオード（第２整流素子）、Ｄ４・・
・ダイオード（第１整流素子）、Ｅ・・・蓄電池、Ｆ・
・・蓄電池バンク、Ｌｌ・・・−次巻線、［２・・・二
次巻線、Ｌ３・・・三次巻線、Ｌ４　、Ｌ５・・・リレ
ーコイル（切換手段）、Ｑｌ・・・トランジスタ（Ｌ制
御半導体スイッチ）、Ｔ・・・トランス、ＳＷ、ＳＷ＋
〜ＳＷ３・・・スイッチ（切換手段）、４１・・・ＤＣ
コードアタッチメント、４３・・・スイッチ押圧用突起
、４４・・−ＡＣプラグ。特許出願人　　　　　松下電工株式会社代　理　人　　
　　　弁理士　小谷悦司同　　　　　　　弁理士　長１
）正向　　　　　　　弁理士　板谷康夫ｔｊｓ１図第２図Ｔｏ：ｔ＋ｊｔｚ；綺閉第　　３　　図第　　４　　図（ＣＩ）第　　７　　図第８図

Claims

【特許請求の範囲】１、一次巻線を制御半導体スイッチの順方向回路の一方
の端子に接続したトランスを含むブロッキング発振回路
を用い、入力電源の電圧に基づいて蓄電池への充電電流
を制御し、充電を行なう充電回路において、前記トラン
スの二次巻線、三次巻線にそれぞれ整流素子と切換手段
とを接続し、前記入力電源の電圧に応じて前記二次巻線
または三次巻線の一方を蓄電池に選択的に接続したこと
を特徴とする充電回路。２、入力電源電圧を検知するとともに、異なる電圧のと
き前記切換手段を切換える入力電圧検知手段を設けたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の充電回路。３、入力電源供給用のＡＣプラグに前記切換手段を設け
、直流電源供給用のＤＣコードアタッチメントに前記Ａ
Ｃプラグを差し込んだとき前記切換手段が作動されるよ
うに構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の充電回路。４、前記蓄電池を充電回路の出力端から切り離し可能と
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の充電
回路。