KR0166361B1

KR0166361B1 - 전원 회로

Info

Publication number: KR0166361B1
Application number: KR1019900001675A
Authority: KR
Inventors: 에그베르트 알그라 요한네스; 브로우베르 게르리트
Original assignee: 프레데릭 얀 스미트; 필립스 일렉트로닉스 엔. 브이.
Priority date: 1989-02-14
Filing date: 1990-02-12
Publication date: 1999-04-15
Also published as: CN1024974C; ATE106630T1; JPH02250635A; EP0383383B1; KR900013686A; BR9000623A; CN1045316A; DE69009218D1; JP2730787B2; AR246823A1; US4965506A; CA2009738A1; ES2056361T3; HK44696A; CS65390A3; SU1729305A3; DE69009218T2; EP0383383A1

Abstract

내용 없음.

Description

전원 회로

제1도는 본 발명에 따른 전원 회로의 제1실시예를 나타내는 도시도.

제2a 및 2b도는 제1도에 도시된 회로의 동작을 표시하는 특성 곡선도.

제3도는 본 발명에 따른 전원 회로의 제2실시예를 나타내는 도시도.

제4도는 본 발명에 따른 전원 회로의 제3실시예를 나타내는 도시도.

제5도는 본 발명에 따른 전원 회로의 제4실시예를 나타내는 도시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 2 : 전원단자 9, 10 : 니켈-카드늄 셀

15 : 제1스위칭 수단

본 발명은 배터리를 충전 전류로 충전시키는 전원 회로에 관한 것으로, 상기 전원 회로는 제1 및 제2전원 단자사이에서 변압기의 1차 권선, 제어 입력을 갖는 제1트랜지스터 스위치, 제1저항의 제1직렬 회로와, 2차 권선 및 제1다이오드의 제2직렬 회로와, 2차 권선 및 제1다이오드의 노드와 제1트랜지스터 스위치의 제어 입력 사이의 정극성 피드백 통로와, 제1저항 양단의 특정 전압에서 제1트랜지스터 스위치를 턴 오프하는 제1스위칭 수단과, 특정 임계 전압 위에서 충전 전류로부터 트리클 충전 전류로 변환시키는 제2스위칭 수단을 구비하며, 상기 제2직렬 회로는 배터리를 접속하기 위한 단자를 가지며, 상기 정극성 피드백 통로는, 제2저항과 제1커패시터의 직렬 회로를 가지며, 상기 제2저항의 반대편에 있는 제1커패시터의 단자는 제너 다이오드의 캐소드에 접속되고, 상기 제1스위칭 수단은 제1트랜지스터 스위치에 가장 가까운 제1저항의 한 단에 접속된 제1입력과 제1트랜지스터 스위치에서 떨어져있는 제1저항의 한 단에 접속된 제2입력과, 제1트랜지스터 스위치의 제어 입력에 접속된 출력을 구비한다.

이러한 전원 회로는 정류된 교류 전압 또는 직류 전압일 수도 있는 입력 전압으로 배터리를 여기 시키거나 또는 부하에 전력을 공급하는데 사용될 수 있다. 특히, 상기 회로는 모터를 구동시키거나 배터리를 충전시키는 면도기에 사용 적합하다.

서두에 기술된 형태의 전원 회로는 유럽 특허출원 제226,253호에 공지되었다. 상기 회로에서, 전류는 이른바 순방향 기간동안 1차 권선을 통해 흐르며, 상기 결과로 에너지는 변압기에 저장된다. 1차 전류는 저항 양단에서 전압으로 변환된다. 상기 전압이 특정 값에 도달될 때, 제1스위칭 수단은 제1트랜지스터 스위치를 턴 오프하여, 1차 전류가 차단되도록 한다. 저장된 에너지는, 이른바 플라이백 기간동안 제1다이오드 및 2차 권선을 통해 선형으로 감소하는 충전 전류로써 배터리에 제공된다. 플라이백 후, 다음 순방향 기간은 제1스위치의 제어 입력과 2차 권선 사이의 정극성 피드백에 의해 시작된다. 상기 방법으로, 배터리는 비교적 큰 전류로 빠르게 충전된다.

과충전에 의해 배터리가 손상되는 것을 방지하기 위하여, 공지된 전원 회로는 배터리 전압이 임계값을 초과하면, 제1스위칭 수단을 통해 전원 회로를 턴 오프시키며, 배터리 전압이 특정 제2값 아래로 강하되는 시점에서 회로를 동작시키는 제2스위칭 수단을 구비한다. 상기 결과로써, 임계값이 처음으로 초과될 때 상기 전원 회로는 충전(charging)에서 트리클 충전(trickle charging)으로 변환된다.

그러나, 종래 기술에 따른 전원 회로의 제2스위칭 수단은 비교적 많은 소자로 구성되어서, 상기 전원 회로는 소자의 제조 오차에 영향을 받기 쉽다.

그러므로, 본 발명의 목적은 트리클 충전 모드로 변환시키는 단순 스위칭 수단을 구비하는 전원 회로를 제공하는 것이다. 본 발명에 따라서, 서두에 기술된 형태의 전원 회로에 있어서, 제너 다이오드의 애노드는 제1저항의 한 단에 접속되며, 제2스위칭 수단은 스위칭 증폭기의 제1입력과 제2전원 단자 사이에서 제3저항, 제어 입력을 가지는 제2트랜지스터 스위치 및 제4저항의 직렬 회로를 구비하며, 상기 제2트랜지스터 스위치의 제어 입력은 제2저항 및 제1커패시터 사이의 노드에 접속되고 제3다이오드는 제2저항에 병렬로 배열된다. 상기 제2스위칭 수단에 필요되는 부가적인 소자는 단지 세 개의 저항과 하나의 트랜지스터를 구비하며 따라서 본 발명에 의한 전원 회로는 간단하게 실현할 수 있다. 플라이백 동안 커패시터 양단에 나타나며, 플라이백의 종료시 배터리 전압에 비례하는 전압은 플라이백의 종료시 제2트랜지스터 스위치를 턴온한다. 완전히 충전된 배터리의 경우에서, 제1커패시터 양단 전압이 감소하여 제3저항 양단 전압이 활성화된 제1스위칭 수단을 더 이상 유지하지 못하는 값으로 감소할 때까지, 제3저항의 양단에 나타나는 배터리 전압의 일부는 충분히 커 제1스위칭 수단을 활성화시키며 다음 순방향 기간을 금지한다. 상기와 같은 방법으로 플라이백 후 다수의 순방향 기간은 금지되며, 평균 충전 전류는 감소하고 회로는 정상적인 충전 모드에서 트리클 충전 모드로 변환된다.

정상적인 충전에서 트리클-충전으로 변환이 실행된 전압은 스위치에 의하여 배터리에 병렬로 접속되는 모터의 모터 전압과 동일하도록 선택된다. 그때 전원 회로는 모터 부하에 의존하여 트리클 충전 전류로부터 정상적인 충전 전류까지 변환하는 전류를 제공하는 정전압원을 구성한다. 본 발명에 따른 회로는 부하 변화에 매우 빠르게 응답하며, 모터 속도는 일정하며 부하에 무관하다.

본 발명에 따른 전원 회로의 제1실시예는 청구범위 제1또는 2항에 청구된 바와 같은 전원 회로를 특징으로 하며, 제5 및 제6저항의 직렬 회로는 제2저항과 제1커패시터 사이의 노드와 스위칭 증폭기의 제2입력 사이에 배열되며, 제2트랜지스터 스위치의 제어 입력은 제5 및 제6저항 사이의 노드에 접속되며, 제5저항은 가변 저항이다. 제2트랜지스터 스위치가 온으로 되는 전압은 제5 및 제6저항에 의하여 정확하게 한정된다.

본 발명에 따른 전원 회로의 제2실시예에서, 제4저항은 두 저항의 직렬 회로로 형성되고, 상기 두 저항 사이의 노드는 제7저항을 통해, 충전 전류에서 트리클 충전 전류로 변환이 실행되는 전압을 증가시키도록 제어 신호를 수신하는 제어 입력에 접속된다. 이것은 방전된 배터리를 빨리 재충전하는 것을 가능케 한다. 상기 실시예에서, 턴-오프 전압을 증가시키기 위하여, 제7저항은 정극성 배터리 단자에 접속되며, 또는 또다른 실시예에서, 두 저항사이의 노드는 제3트랜지스터의 베이스에 접속되고, 상기 트랜지스터의 콜렉터와 에미터는 상기 두 저항사이의 노드측과는 반대측 저항의 단부에 접속되며, 턴-오프 전압을 증가시키기 위하여, 제7저항은 제3트랜지스터의 에미터에 접속된다.

본 발명에 따른 전원 회로의 제3실시예에서, 스위칭 증폭기의 제2입력은 입력 전압이 증가할 때 감소하는 기준 전압을 제공하는 전압원에 의해 제1트랜지스터 스위치와 반대편에 위치하는 제1저항의 한 단에 접속된다. 이러한 단계는 입력 전압이 증가하는 스위칭 주파수 결과로 증가할 때 전원 회로의 출력이 증가하는 것을 방지한다.

본 발명에 따른 전원 회로의 제4실시예에서, 제1스위칭 수단은 제5트랜지스터를 구비하며, 상기 제5트랜지스터는 제1입력에 접속된 에미터, 제2입력에 접속된 베이스, 제11 및 12저항의 직렬 회로에 의하여 제2전원 단자에 접속된 콜렉터를 가지며, 제11 및 12저항 사이의 노드는 제6트랜지스터의 베이스에 접속되며, 제6트랜지스터의 콜렉터는 제1트랜지스터 스위치의 제어 입력에 접속되고, 제2커패시터를 통해 제1스위칭 수단의 제2입력에 접속된다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조로 하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

제1도는 본 발명에 따른 전원 회로의 제1실시예를 나타내는 회로도를 도시한다. 상기 회로는 입력 전압을 수신하는 두 개의 입력 단자(1, 2)를 구비하며, 상기 입력 전압은 정류된 교류 전압 또는 직류 전압일 수도 있다. 단자(1, 2)사이에 변압기의 1차 권선(n1), 트랜지스터(T1)의 콜렉터 에미터 통로, 저항(R1)으로된 직렬 회로와, 변압기의 2차 권선(n2), 정류기 다이오드(D1)로된 직렬 회로가 배열된다. 배터리(B)는 단자(4, 2)사이에 접속되고 상기 경우에서, 배터리는 두 개의 니켈-카드늄 셀(9, 10)의 직렬 회로로 형성된다. 예를 들면, 면도기의 모터(M)는 스위치(S1)에 의하여 배터리(B)와 병렬로 접속된다. 저항(R2), 커패시터(C1) 및 저항(R3)의 직렬 회로는 2차 권선(n2) 및 다이오드(D1) 접속점 노드(5)와 트랜지스터(T1)의 베이스사이에 배열된다. 제너 다이오드(D2)는 커패시터(C1) 및 저항(R3)의 노드(7)와, 단자(4)에 가장 가까운 저항(R1)의 한 단사이에 배열된다. 트랜지스터(T1)의 베이스는 초기(starting) 저항(R6)에 의하여 트랜지스터(T1)의 콜렉터에 접속된다. 상기 저항은 입력 단자(1)에 교호적으로 접속될 수도 있음에 유의해야 한다. 저항(R1)의 한 단(3, 4)은 제1스위칭 수단(15)의 입력(16, 17)에 접속되며, 상기 스위칭 수단은 트랜지스터(T1)의 베이스에 접속된 출력(18)을 가진다. 상기 예에서, 스위칭 수단(15)은 트랜지스터(T3)를 구비하며, 상기 트랜지스터(T3)는 두 개의 저항(R7, R8)의 직렬 회로를 통하여, 입력(16)에 접속된 에미터, 입력(17)에 접속된 베이스, 제2전원 단자(2)에 접속된 콜렉터를 구비한다. 상기 두 저항 사이의 노드는 트랜지스터(T4)의 베이스에 접속되며, 상기 트랜지스터는 제2전원 단자에 접속된 에미터, 커패시터(C2)를 통해 출력(18) 및 입력(17)에 접속되는 콜렉터를 구비한다. 저항(R7, R8) 및 커패시터(C2)와 트랜지스터(T3, T4)는 다이나믹 슈미트-트리거 회로(a dynamic schmitt-trigger circuit)를 구성한다. 저항(R4)트랜지스터(T2)의 콜렉터-에미터 통로, 저항(R5)의 직렬 회로는 제1입력원(16)과 전원 단자(2)사이에 배열된다. 트랜지스터(T2)는 저항(R2)과 커패시터(C1)시이의 노드(6)에 접속된 베이스를 구비한다. 다이오드(D3)는 저항(R2)과 병렬로 배열된다. 트랜지스터(T2)의 에미터는 제너 다이오드(D4)에 의하여 저항(R1)의 한 단에 접속된다. 다이오드(D4')는 제너 다이오드(D4)와 직렬로 배열되며 두 개의 애노드 또는 캐소드는 상호 마주본다.

회로 동작은 시간 주기동안 트랜지스터(T2), 저항(R5) 및 (D3)의 영향이 무시된다면, 다음과 같이 설명될 수 있다. 스위치(S1)가 열리고 회로가 단지 셀(9, 10)에 대해 충전 전류를 제공한다고 가정한다. 입력 전압이 단자(1, 2)양단에 존재할 때, 적은 전류는 초기 저항(R6)을 통해 트랜지스터(T1)의 베이스로 흘러, 상기 트랜지스터는 부분적인 도통 상태로 구동된다. 1차 권선(n1)을 통하는 전류는 2차 권선(n2)양단에서 전압을 증가시키며, 트랜지스터(T1)는 저항(R2), 커패시터(C1) 및 저항(R3)을 통하는 정극성 피드백의 결과로써, 도통 상태로 구동된다. 연속적인 정극성 피드백의 결과로써, 트랜지스터(T1)는 빠르게 포화된다. 2차 권선(n2)양단의 전압은 1차 권선(n1)양단의 전압과 입력 전압에 비례한다. 따라서, 트랜지스터(T1)의 베이스 전류는 입력 전압과 무관하다. 이것의 결과로 트랜지스터(T1)의 증가하는 턴-오프 지연(a turn-off delay)은 증가 입력 전압의 경우에는 늘어나고 상기 증가 입력 전압은 배터리(B)의 충전 전류의 불필요한 증가로 귀결된다. 그러나, 트랜지스터(T1)의 베이스 전류는 저항(R2)양단의 전압 강하를 발생시키며, 노드(7)에서의 전압은 제너 다이오드(D2)의 파괴 전압에 도달한다. 이것의 결과로 트랜지스터(T1)의 베이스 전류는 입력 전압과 무관하게 되어, 언제든지 트랜지스터(T1)는 동일한 양으로 포화되고 그에 따라 턴-오프 지연은 입력 전압에 무관하게 된다. 베이스 전류의 값은 저항(R3)에 의해 한정 된다. 선택적으로, 제너 다이오드(D2)의 애노드는 제1트랜지스터(T1)의 에미터에 직접 접속될 수도 있다. 그러나, 제1도의 구성은 순방향 기간의 시작시 트랜지스터에 대한 베이스 전류는 더 크게되여, 트랜지스터(T1)는 온으로 턴되고, 순방향 기간은 빠르게 되는 장점을 가진다. 이러한 구성에 있어서, 트랜지스터(T1)는 순방향 기간의 종료시 더 늦게 구동되며, 따라서 상기 트랜지스터는 더욱 빠르게 차단된다.

트랜지스터(T1)가 상기 기술된 바와 같이 기저 상태로 된 후, 1차 권선(n1)을 통하는 전류는 순방향 기간동안 시간의 선형 함수로서 증가한다. 순방향 기간 동안, 노드(5)상의 전압은 정극성이고, 다이오드(D1)는 차단된다. 1차 전류는 저항(R1)양단에서 전압으로 변환되고, 상기 전압은 트랜지스터(T3) 및 제너 다이오드(D4)의 베이스-에미터 접합부의 직렬 회로에 인가된다. 제너 다이오드(D4)의 파괴 전압에 도달될 때, 트랜지스터(T3)의 베이스(17)상의 전압은 일정하게 유지된다. 1차 전류가 더 증가할 때, 트랜지스터(T3)의 임계 전압에 도달되고 트랜지스터(T3)가 온으로 턴 될 때까지 저항(R4)양단의 전압은 증가한다. 트랜지스터(T3)의 콜렉터 전류는 저항(R7, R8)을 통해 트랜지스터(T4)를 도통 상태로 구동하여, 베이스 전류는 트랜지스터(T1)로부터 인출된다. 트랜지스터(T4)의 콜렉터상에 나타나는 전압 스텝은 커패시터(C2)를 통해 트랜지스터(T3)의 베이스에 전달되고, 최종 언급된 트랜지스터는 완전한 도통 상태로 빠르게 구동된다. 따라서, 트랜지스터(T3)는 충분히 온으로 턴되고 트랜지스터(T1)는 빠르게 차단된다.

1차 전류가 없으므로, 2차 권선(n2)양단의 전압 극성이 반전되어 다이오드(D1)는 온으로 턴된다. 순방향 기간동안 변압기에 저장된 에너지는 이른바 플라이백 동안 충전 전류의 형태로 배터리(B)에 제공된다. 상기 전류는 시간의 선형 함수로서 제로로 감소한다. 플라이백 동안, 2차 권선(n2)의 한 단에서의 전압은 음극성이 되며, 다이오드(D1)양단의 전압과 동등하다. 플라이백의 종료시, 권선(n2)양단의 전압은 제로 볼트로 되어, 노드(5)상의 전압은 배터리 전압과 동일하게 된다. 노드(5)상의 정극성 전압 스텝은, 임의의 시간 후 다음 순방향 기간이 R2, C1, R3를 통해 정극성 피드백으로된 시간에서 시작된다.

상기 기술된 방법에서, 셀(9, 10)은 비교적 큰 전류, 예를 들면, 각 1.2V인 두 개의 1C NiCd 재충전 가능한 셀에서 1.2A의 2C전류로 비교적 빠르게 충전될 수 있다.

셀(9, 10)이 과충전의 결과로써 손상을 입지 않도록 전원 회로는 매우 단순한 스위칭 수단을 구비하는데, 상기 스위칭 수단은 셀이 완전히 충전된 상태에 도달할 때 정상적인 충전 전류로부터 트리클-충전 전류(a trickle-charging current)로 변환을 행한다. 상기 스위칭 수단은 트랜지스터(T2), 저항(R4, R5, R11), 저항(R2)과 일체인 다이오드(D3), 커패시터(C1) 및 제너 다이오드(D2)를 구비한다. 그리고 상기 스위칭 수단은 아래와 같이 동작한다.

셀(9, 10)이 충전될 때, 트랜지스터(T3)의 에미터상의 전압은 순방향 기간 동안 배터리 전압과 적어도 동일하다. 트랜지스터(T2)의 베이스상의 전압은 배터리 전압과, 제너 다이오드(D2)의 파괴 전압과 커패시터(C1)양단 전압의 합이며, 순방향 기간동안 정극성인 권선(n2)의 단자(5)에 가장 가까운 곳에 위치된 단자(6)는 단자(7)에 대해 정극성이다. 그러므로, 트랜지스터(T3, T2)의 에미터-베이스 전압의 합은 음극성이며, 트랜지스터(T2)는 순방향 기간동안 차단된다. 이러한 상황에서 전류가 트랜지스터(T2)의 베이스로 흐르지 않기 때문에 저항(R11)양단에서 전압 강하가 발생하지 않는다. 플라이백의 시작시, 2차 권선(n2)양단에서의 전압 극성이 반전되어, 다이오드(D1)는 온으로 턴되고 노드(5)상의 전압은 음극성 전원 전압(대지)에서 하나의 다이오드 전압을 뺀 값과 동일하게 된다.

이것의 결과로써, 커패시터(C1)는 제너 다이오드(D2) 및 다이오드(D3)를 통해 재충전된다. 저항(R11)을 통해 트랜지스터(T2)의 베이스에 접속된 노드(6)상의 전압은 제로 볼트가 된다. 커패시터(C1)의 단자(7)상의 전압은 플라이백 동안 다이오드로 동작되는 제너 다이오드(D2)에 의하여 배터리 전압에서 하나의 다이오드 전압을 뺀 값과 동일한 값으로 클램프된다. 트랜지스터(T3)의 에미터(16)상의 전압은 배터리 전압과 동일하다. 트랜지스터(T3)의 에미터(16)와 노드(6)사이의 전압차는 배터리 전압과 동일하다. 저항(R11)은 트랜지스터(T2)의 베이스 전류에 대하여 전류 제한 저항으로 작용하여, 두 베이스-에미터 전압의 합은 매우 크게 되지 않는다. 특히, 플라이백의 시작시, 배터리 양단 전압은 충전 전류에 의한 배터리의 내부 저항 양단에서 발생된 전압의 결과로서 실제의 배터리 전압보다 더 높다. 정상적인 상태하의 플라이백 시작시, 트랜지스터(T2, T3)의 베이스-에미터 접합부의 양단 전압은 두 개의 베이스-에미터 전압보다 더 높다. 따라서 트랜지스터(T2, T3)는 도통한다. 트랜지스터(T2)가 충분히 전류를 도통하는 동안, 저항(R4)은 트랜지스터(T3)양단에서 적절한 베이스-에미터 전압을 유지하여 상기 트랜지스터(T3)를 도통상태로 유지하고, 상기 트랜지스터(T2)를 경유하여 스위칭 트랜지스터(T1)를 차단 상태로 유지한다. 이것은 트랜지스터(T1)가 차단 후 다시 온으로 턴되는 것을 방지한다.

배터리 전압상의 내부 저항 영향을 제거하기 위하여, 배터리가 적절하게 충전되고 트리클 충전으로 변환될 필요가 있는가 없는가의 검출은, 충전 전류가 제로일 때 플라이백의 종료시 배터리 전압을 검출함으로써 실행된다. 플라이백의 종료시 2차 권선(n2)의 양단 전압은 제로 볼트가 되며, 2차 권선과 다이오드(D1)사이 노드(5)상의 전압은 제로 볼트에서 배터리 전압으로 상승한다. 상기 전압 스텝은 커패시터(C1)와 저항(R2)사이 노드(6)에 의하여 즉시 이행되지 않도록, 트랜지스터(T2)의 베이스상의 전압은 플라이백의 종료시 직접 변화하지 않는다. 따라서, 커패시터(C1)양단 전압과 동일한 전압은 트랜지스터(T3)의 에미터와 트랜지스터(T2)의 베이스 사이에서 나타난다. 플라이백 동안 상기 커패시터는 배터리 전압에서 다이오드(D2)양단 전압을 뺀 값으로 충전되고, 상기 커패시터(C1)양단의 전압은 배터리 전압에 비례한다. 셀이 적절하게 충전되었을 때, 커패시터(C1)양단 전압은 트랜지스터(T2, T3)가 도통하도록 크게된다.

제너 다이오드(D2)가 다이오드로 동작되어 도통 상태를 유지할 때, 제너 다이오드(D2)에 가장 가까이 위치된 커패시터(C1)의 단자 전압은 제너 다이오드(D2)의 양단 전압과 배터리 전압의 차이와 동일하게 유지한다. 스위칭 트랜지스터(T1)가 오프를 유지하는 동안, 노드(5)는 배터리 전압으로 유지된다. 노드에 가장 가까운 커패시터(C1)단자는 점진적으로 상기 전압으로 되고 이 시정수는 R2 및 C1를 구비하는 회로의 RC시정수로 표시된다. 전압이 충분히 높은 동안, 트랜지스터(T2, T3)는 도통 상태를 유지한다. 이것의 결과로 트랜지스터(T1)는 차단 상태가 되며, 다음 순방향 기간의 시작을 금지한다. 트랜지스터(T2)는 적정한 크기의 도통 상태로 유지된다. 저항(R1)양단의 적은 전압 강하와 트랜지스터(T2)양단의 콜렉터-에미터 전압이 무시된다면, 저항(R4, R5)양단 전압은 배터리 전압과 동일하게 된다. 트랜지스터(T3)가 차단되며 저항(R4)양단 전압이 너무 작려 트랜지스터(T3)의 도통 상태를 유지하여, 커패시터(C1)양단 전압이 감소할 때까지, 트랜지스터(T3)는 도통 상태를 유지한다. 그때 다음 순방향 기간이 시작될 수 있다. 최소한 하나의 베이스-에미터 전압은 C1에서 이용 가능하며, T1는 순방향 기간의 시작시 도통 상태로 구동된다. 그러므로, 특정 배터리 전압으로 도달하여 셀이 적절하게 충전될 때, 매 순방향 간격 다음 다수의 순방향 기간이 억압되어 평균 충전 전류를 감소시킨다. 상기 방법으로, 1.2A의 충전 전류를 0.12A의 트리클-충전 전류로 변환시키는 것은 가능하다.

제2a도는 억제된 순방향 기간이 파선으로 표시되는, 트리클-충전 모드에서의 1차 전류를 도시한다. 제2b도는 배터리 전압의 함수로써 평균 충전 전류를 도시한다.

제1도에 도시된 회로 배열에서, 정상적인 충전 전류로부터 트리클-충전 전류까지 변환점은 소정 전압 예를 들면 모터 전압의 상태로 위치될 수 있다. 상기 경우에서, 전원 회로는 스위치(S1)가 폐쇄될 때 정전압원으로 동작하며, 이 정전압원은 모터의 부하에 따라 트리클 충전 전류로부터 정상 충전 전류까지의 범위로 출력 전류를 제공할 수 있다. 이것은 부하가 증가할 때 모터의 전원 전압과 모터의 속도가 증가하는 것을 방지한다.

본원에 기술된 회로는 전달된 전류와 전압 사이의 의존성을 감소시키기 위해, 모터의 부하가 변화하는 경우, 모터에 제공된 전류는 0.12A와 1.2A사이에서 빠르게 변화하여 모터 속도는 일정하게 유지된다.

제3도는 본 발명에 따른 전원 회로의 제2실시예를 도시한다. 제1도와 동일한 부분에는 동일한 참조 번호를 표시한다. 상기 실시예에서, 주 전압은 두 단자(20, 21)를 통해 브릿지 정류기(G)에 인가된다. 정류된 전압은 코일(L1)과 두 개의 커패시터(C3, C4)를 구비하는 필터(22)에 의해 평활화되며, 그 다음 입력 단자(1)에 인가된다. 제너 다이오드(D5) 및 다이오드(D6)의 직렬 회로는 1차 권선과 병렬로 배열되며 1차 권선을 통하는 전류가 스위치 오프될 때 전압 서지를 억압한다.

저항(R10, R11)을 구비하는 전압 분배기는 트랜지스터(T2)의 베이스와 에미터 사이에 배열되며, 저항(R10)은 적절하게는 가변 저항이다. 상기 전압 분배기는 트랜지스터(T2)가 도통 상태로 구동되는 전압, 따라서 정상적인 충전 전류로부터 트리클 충전 전류까지의 변환이 실행되는 전압을, 정확하게 조정할 수 있다.

특히, 양호한 실시예에서 저항(R5)은 두 개의 저항(R5a, R5b)으로 나누어지며, 상기 저항사이의 노드는 저항(R12)에 의하여 제어 입력(25)에 접속된다. 상기 입력(25)이 배터리의 정극성 단자에 접속될 때, 배터리 전압의 일부 예를 들면, 상기 전압의 반은 저항(R12)양단상에 나타난다. 트랜지스터(T2)가 플라이백 동안 기저상태에 있을 때, 저항(R4, R5a)을 구비하는 전압 분배기는 저항(R12)양단의 전압 일부가 저항(R4)양단에 나타나도록 한다. 저항(R4, R5a)을 적절한 크기로 하는 것에 의하여 트랜지스터(T3)는 트랜지스터(T3)가 신호 입력(25)상의 신호 부재시 온으로 턴되는 것보다 더 높은 2배의 배터리 전압에서 온으로 턴될 수 있다. 트리클-충전 전류로의 이러한 변환은 정상적인 사용동안 보다도 더 높은 배터리 전압에서 가능하다. 이러한 가능성은 드레인된 배터리를 매우 빠르게 재충전하는데 이용될 수 있다. 또한 본 발명의 실시예는 배터리의 정극성 단자(4)와 트랜지스터(T1)의 베이스 사이에 직렬로 배열된 발광 다이오드(D7)와 저항(R9)을 구비한다. 충전 모드에서, 다이오드(D7)는 연속 리트(lit)다이오드를 표시하는 주파수에서 명멸한다. 그러므로 다이오드(D7)는 배터리 충전표시기로 작동한다.

제4도는 본 발명에 따른 전원 회로의 제3실시예를 도시하며, 제3도와 동일한 부분에는 동일한 참조 번호를 표시한다. 1차 전류가 순방향 기간동안 시간의 선형 함수로 증가하는 속도는 입력 전압에 비례한다. 따라서 입력 전압이 증가하는 경우, 트랜지스터(T1)가 오프로 턴되는 1차 전류값은 더욱 빠르게 도달된다. 이 결과 전원 회로의 스위칭 주파수가 높게되며, 입력 전압이 증가할 때 평균 충전 전류가 증가한다. 가능한 충전 전류를 일정하게 유지하기 위하여, 입력 전압이 증가할 때, 상기 회로는 입력 전압 보상 회로를 구비한다. 이러한 목적을 위하여, 제3도에 도시된 회로의 제너 다이오드(D4)는 기준-전압 회로로 대치되며, 상기 기준 전압은 입력 전압이 증가할 때 감소한다. 상기 기준-전압 회로는 저항(R13, R14)의 직렬 회로를 구비하며, 이 직렬 회로는 트랜지스터(T2)의 에미터와 저항(R1)의 한 단(4)사이에 배열되며, 저항(R13 및 R14)간의 노드는 트랜지스터(T6) 의 베이스에 접속되며, 이 트랜지스터의 콜렉터는 저항(R13)에 접속되며, 에미터는 저항(R14)에 접속되며, 베이스는 저항(R15)에 의해 2차 권선(n2)의 단자(5)에 접속된다. 순방향 기간동안 저항(R1)양단의 전압 일부는 전압 분배기(R4, R13, R14)를 통해 저항(R14)양단에서 나타나며, 2차 권선(n2)양단의 전압 일부는 전압 분배기(R15, R14)를 통해 상기 저항(R14)양단에서 나타낸다. 저항(R14)양단의 전압이 트랜지스터(T6)의 임계 전압에 도달할 때, 상기 트랜지스터는 온으로 턴된다. 콜렉터-에미터 전압은 저항(R13, R14)의 저항 값으로 표시된 팩터에 의해 승산되는 트랜지스터(T6)의 베이스-에미터 전압과 동일하다. 상기 전압은 저항(R1)양단의 전압이 증가할 때 증가하지 못한다. 입력 전압이 증가할 때, 2차 권선(n2)의 양단 전압은 증가하며, 저항(R14)의 양단 전압도 증가한다. 이러한 방법으로, 입력 전압이 증가하는 경우, 저항(R14)의 양단 전압은 1차 전류의 감소하는 값에서 트랜지스터(T6)의 베이스 에미터 임계 전압에 도달하며, 입력 전압이 증가하는 경우, 트랜지스터(T1)는 1차 전류의 증가하는 값에서 오프로 턴된다. 이것의 결과로써 회로의 평균 출력 전류는 실질적으로 입력 전압과 무관하게 된다.

제5도는 본 발명에 따른 전원 회로의 제4실시예를 도시하며, 제4도와 동일한 부분에는 동일 부호를 표시한다. 상기 실시예에서 저항(R15)은 순방향 기간동안 2차 권선(n2)의 정극성 단자에 비접속되나 1차 권선(n1)의 정극성 단자에는 접속된다. 저항(R15)은 입력 전압에 비례하는 전압에서 회로의 다른 포인트에 접속될 수도 있음에 유의해야 한다. 상기 실시예에서 저항(R5a, R5b)사이의 노드는 트랜지스터(T7)의 베이스에 접속되며, 상기 트랜지스터(T7)의 에미터는 베이스와 반대편에 위치하는 저항(R5b)의 한 단에 접속되며 콜렉터는 베이스와 반대편에 위치하는 저항(R5a)의 한 단에 접속된다. 또한 트랜지스터(T7)의 베이스는 저항(R12)에 의하여 제어 입력(25)에 접속된다. 트랜지스터(T2)가 도통할 때, 저항(R5b)양단에서 발생된 전압은 트랜지스터(T7)의 임계 전압보다 더 크게 되며 상기 트랜지스터는 도통한다. 상기 트랜지스터의 콜렉터-에미터 전압은 트랜지스터(T7)의 베이스 에미터 전압과 저항(R5a, R5b)의 저항값에 의해 결정된 팩터의 적(a product)에 동일한 값으로 고정된다. 트랜지스터(T7)의 양단 전압과 배터리 전압사이의 차이는, 저항(R4)양단에 나타나며, 트리클 충전으로의 변환이 실행되는지 어떤지를 결정한다. 단자(25)에 트랜지스터(T7)의 에미터를 접속함으로써, 저항(R5b, R12)은 병렬로 배열된다. 저항(R12)의 값이 저항(R5b)값에 대해 적절하게 선택될 때, 트랜지스터(T7)의 양단 전압은 증가된다. 이것은 저항(R4)양단에 나타나는 배터리 전압의 부분이 단자(25)가 신호를 전달하지 않은 경우보다 작지 않은 것을 의미한다. 상기 결과로서 트리클 충전으로의 변환이 실행된 배터리 전압은 최초에 언급된 경우보다 더 높다.

본 발명은 본원에 도시된 실시예에 제한받지 않는다. 종래 기술에 익숙한 사람은 본 발명의 범위 내에서 다양한 수정이 가능하다. 예를 들면 제1 및 제2트랜지스터 스위치는 선택적으로 합성 트랜지스터 또는 다른 반도체 스위칭 소자를 구비할 수도 있다. 더욱이, 제1스위칭 수단은 도시된 것과 다른 방법으로 구성될 수도 있으며, 입력 전압 보상 수단은 도시된 것과 다른 방법으로 구성될 수도 있다.

Claims

제1 및 제2전원 단자사이에서 변압기의 1차 권선, 제어 입력을 갖는 제1트랜지스터 스위치, 제1저항의 제1직렬 회로와, 2차 권선 및 제1다이오드의 제2직렬 회로와, 2차 권선 및 제1다이오드의 노드와 제1트랜지스터 스위치의 제어 입력 사이의 정극성 피드백 통로와, 제1저항 양단의 특정 전압에서 제1트랜지스터 스위치를 턴 오프하는 제1스위칭 수단과, 특정 임계 전압 위에서 충전 전류로부터 트리클 충전 전류로 변환시키는 제2스위칭 수단을 구비하며, 상기 제2직렬 회로는 배터리에 접속하기 위한 단자를 가지며, 상기 정극성 피드백 통로는, 제2저항과 제1커패시터의 직렬 회로를 가지며, 상기 제2저항의 반대편에 있는 제1커패시터의 단자는 제너 다이오드의 캐소드에 접속되고, 상기 제1스위칭 수단은 제1트랜지스터 스위치에 가장 가까운 제1저항의 한 단에 접속된 제1입력과, 제1트랜지스터 스위치에 떨어져있는 제1저항의 한 단에 접속된 제2입력과, 제1트랜지스터 스위치의 제어 입력에 접속된 출력을 구비하여 배터리를 충전 전류로 충전시키는 전원 회로에 있어서, 제너 다이오드의 애노드는 제1저항의 한 단에 접속되며, 제2스위칭 수단은 스위칭 증폭기의 제1입력과 제2전원 단자 사이에서 제3저항, 제어 입력을 가지는 제2트랜지스터 스위치, 제4저항의 직렬 회로를 배열하며, 상기 제2트랜지스터 스위치의 제어 입력은 제2저항 및 제1커패시터 사이의 노드에 접속되고, 제3다이오드는 제2저항에 병렬로 배열되는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
제1항에 있어서, 상기 전원 회로는 배터리와 모터를 병렬로 접속시키는 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
제1또는 2항에 있어서, 제5 및 제6저항의 직렬 회로는 제2저항과 제1커패시터 사이의 노드와 스위칭 증폭기의 제2입력 사이에 배열되며, 제2트랜지스터 스위치의 제어 입력은 제5 및 제6저항 사이의 노드에 접속되는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
제3항에 있어서, 제5항은 가변 저항인 것을 특징으로 하는 전원 회로.
제3항에 있어서, 제4저항은 두 저항의 직렬 회로로 형성되고, 상기 두 저항의 노드는 제7저항을 통해 충전 전류에서 트리클 충전 전류로의 변환이 실행되는 전압을 증가시키기 위해 제어 신호를 수신하는 제어 입력에 접속되는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
제5항에 있어서, 턴 오프 전압을 증가시키기 위하여 제7저항은 배터리의 정극성 단자에 접속되는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
두 저항 사이의 노드는 제3트랜지스터의 베이스에 접속되며, 상기 제3트랜지스터의 콜렉터와 에미터는 상기 두 저항 사이의 노드측과는 반대측에 위치하는 저항의 한 단에 접속되며, 턴 오프 전압을 증가시키기 위하여 제7저항은 제3트랜지스터의 에미터에 접속되는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
제1, 2, 4 내지 7항중 어느 한 항에 있어서, 스위칭 증폭기의 제2입력은 입력 전압이 증가할 때 감소하는 기준 전압을 제공하는 전압원에 의해 제1트랜지스터 스위치와 반대편에 위치하는 제1저항의 한 단에 접속되는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
제8항에 있어서, 기준 전압원은 제8 및 제9저항의 직렬 회로를 구비하며, 상기 두 저항 사이의 노드는 제10저항에 의하여, 입력 전압에 비례하는 전압을 전달하도록 배열된 전압 단자에 접속되고 그리고 제4트랜지스터의 베이스에 접속되며, 상기 제4트랜지스터의 콜렉터 및 에미터는 제8 및 9저항 사이의 노드측과는 반대편에 위치하는 저항의 한 단에 각각 접속되는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
상기 전압 단자는 2차 권선 및 제1다이오드 사이의 노드인 것을 특징으로 하는 전원 회로.
제9항에 있어서, 상기 전압 단자는 1차 권선에 접속된 입력 단자인 것을 특징으로 하는 전원 회로.
제1, 2, 4 내지 7, 9 내지 11항중 어느 한 항에 있어서, 제1스위칭 수단은 제5트랜지스터를 구비하며, 상기 제5트랜지스터는 제1입력에 접속된 에미터, 제2입력에 접속된 베이스, 제11 및 제12저항의 직렬 회로에 의하여 제2전원 단자에 접속된 콜렉터를 가지며, 제11 및 12저항 사이의 노드는 제6트랜지스터의 베이스에 접속되며, 제6트랜지스터의 콜렉터는 제1트랜지스터 스위치의 제어 입력에 접속되고 제2커패시터를 통해 제1스위칭 수단의 제2입력에 접속되는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
제1, 2, 4 내지 7, 9 내지 11항중 어느 한 항에 있어서, 발광 다이오드는 제1트랜지스터 스위치의 제어 입력과 배터리의 정극성 단자사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
제12항에 있어서, 제13저항은 발광 다이오드와 직렬로 배열되는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
재충전 가능한 배터리(B), 모터(M), 상기 모터(M)를 재충전가능한 배터리(B)에 접속시키는 스위치(S1) 및 전원 회로를 구비하며, 제1 및 제2전원 단자사이에, 변압기의 1차 권선, 제어 입력을 갖는 제1트랜지스터 스위치, 제1저항의 제1직렬 회로와, 2차 권선 및 제1 다이오드의 제2직렬 회로와, 2차 권선 및 제1다이오드의 노드와 제1트랜지스터 스위치의 제어 입력사이의 정극성 피드백 통로와 제1저항 양단의 특정 전압에서 제1트랜지스터 스위치를 턴 오프하는 제1스위칭 수단과, 특정 임계 전압 위에서 충전 전류로부터 트리클 충전 전류로 변환시키키는 제2스위칭 수단을 구비하며, 상기 제2직렬 회로는 배터리에 접속하기 위한 단자를 가지며, 상기 정극성 피드백 통로는, 제2저항과 제1커패시터의 직렬 회로를 가지며, 상기 제2저항의 반대편에 있는 제1커패시터의 단자는 제너 다이오드의 캐소드에 접속되고, 상기 제1스위칭 수단은 제1트랜지스터 스위치에 가장 가까운 제1저항의 한 단에 접속된 제1입력과, 제1트랜지스터 스위치에 떨어져있는 제1저항의 한 단에 접속된 제2입력과, 제1트랜지스터 스위치의 제어 입력에 접속된 출력을 구비하여 배터리를 충전 전류로 충전시키는 전원 회로로서, 제너 다이오드의 애노드는 제1저항의 한 단에 접속되며, 제2스위칭 수단은 스위칭 증폭기의 제1입력과 제2전원 단자 사이에서 제3저항, 제어 입력을 가지는 제2트랜지스터 스위치, 제4저항의 직렬 회로를 배열하며, 상기 제2트랜지스터 스위치의 제어 입력은 제2저항 및 제1커패시터 사이의 노드에 접속되고, 제3다이오드는 제2저항에 병렬로 배열되는 것을 특징으로 하는 면도기.