JPH0274128A - 電池充電装置 - Google Patents
電池充電装置Info
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- JPH0274128A JPH0274128A JP1188680A JP18868089A JPH0274128A JP H0274128 A JPH0274128 A JP H0274128A JP 1188680 A JP1188680 A JP 1188680A JP 18868089 A JP18868089 A JP 18868089A JP H0274128 A JPH0274128 A JP H0274128A
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- H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/90—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/971—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters
- H02J7/975—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature
- H02J7/977—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature of the battery
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S323/907—Temperature compensation of semiconductor
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- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は一般に電池充電装置に関し、より特定的には
、温度補償充電電圧を要する電池で使うための改良され
た電池充電装置に関する。
、温度補償充電電圧を要する電池で使うための改良され
た電池充電装置に関する。
背景技術
多くの電気および電子装置は電源として再充電可能また
は「２次」電池を使用する。ニッケルカドミニウム電極
または「Ｎ１ｃａｄＪ型電池を含む再充電可能電池の成
る形式は、密閉電池を要する環境および電池の保守が最
小化されなければならない環境で、可搬形の電源または
代替形の電源として使われている。Ｎ１Ｃａｄ電池は比
較的高価であるので、充電および再充電には比較的簡単
な定電流源が使われている。
は「２次」電池を使用する。ニッケルカドミニウム電極
または「Ｎ１ｃａｄＪ型電池を含む再充電可能電池の成
る形式は、密閉電池を要する環境および電池の保守が最
小化されなければならない環境で、可搬形の電源または
代替形の電源として使われている。Ｎ１Ｃａｄ電池は比
較的高価であるので、充電および再充電には比較的簡単
な定電流源が使われている。
電池の大きさおよびコストを最小化しなければならない
大電流需要応用では、鉛蓄電池がしばしば使われる。密
閉された鉛蓄電池を作る能力を含めて、構造の改良は、
低い保守環境および比較的低い電流需要を有する装置で
鉛蓄電池の使用を可能にした。密閉された鉛蓄電池の技
術的情報はジェネラル・エレクトリック・コーポレーシ
ョン（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｒｐｏ
ｒａｔｉｏｎ）によって出版された［密・閉鉛電池ハン
ドブックＪ （Ｔｈｅ ５ｅａｌｅｄＬｅａｄ Ｂａ
ｔｔｅｒｙ Ｈａｎｄｂｏｏｋ）のような出版物で入手
可能である。Ｎ１Ｃａｄ電池に比べて、鉛蓄電池は等価
なエネルギレベルでさらに経済的である。
大電流需要応用では、鉛蓄電池がしばしば使われる。密
閉された鉛蓄電池を作る能力を含めて、構造の改良は、
低い保守環境および比較的低い電流需要を有する装置で
鉛蓄電池の使用を可能にした。密閉された鉛蓄電池の技
術的情報はジェネラル・エレクトリック・コーポレーシ
ョン（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｒｐｏ
ｒａｔｉｏｎ）によって出版された［密・閉鉛電池ハン
ドブックＪ （Ｔｈｅ ５ｅａｌｅｄＬｅａｄ Ｂａ
ｔｔｅｒｙ Ｈａｎｄｂｏｏｋ）のような出版物で入手
可能である。Ｎ１Ｃａｄ電池に比べて、鉛蓄電池は等価
なエネルギレベルでさらに経済的である。
鉛蓄電池を完全に充電された状態に維持するには、電圧
源が電池に接続されて「浮動」または「トリクル」電荷
を供給する。第１図は鉛蓄電池のための簡単な電池充電
装置１０の概略図である。
源が電池に接続されて「浮動」または「トリクル」電荷
を供給する。第１図は鉛蓄電池のための簡単な電池充電
装置１０の概略図である。
電圧基準１２は入力抵抗器１４を介して演算増幅器１８
の反転入力に接、続されている。演算増幅器１８の非反
転入力はグラウンドを介して電圧基準１２の正の端子に
接続される。演算増幅器１８の出力は鉛蓄電池２０に接
続され、電池に充電電圧を与える。帰還抵抗器１６は、
負の帰還信号を出力から演算増幅器１８の反転入力端子
に戻して、増幅器の出力電圧を調整および安定させる。
の反転入力に接、続されている。演算増幅器１８の非反
転入力はグラウンドを介して電圧基準１２の正の端子に
接続される。演算増幅器１８の出力は鉛蓄電池２０に接
続され、電池に充電電圧を与える。帰還抵抗器１６は、
負の帰還信号を出力から演算増幅器１８の反転入力端子
に戻して、増幅器の出力電圧を調整および安定させる。
第１図で示されている演算増幅器１８の電圧利得は、入
力抵抗器１４の抵抗値によって除算される帰還抵抗器１
６の抵抗値に等しい。したがって、演算増幅器１８によ
る電池２０への充電電圧は、増幅器の電圧利得によって
乗算される電圧基準１２によって与えられる入力電圧に
等しく、次のように表現される； ここで電圧基準１２はＶｉｎｑ入力抵抗器１４はＲ１、
帰還抵抗器１６はＲ，ある。たとえば、電圧基準１２が
５ボルト、入力抵抗器１４が１０にΩの値、帰還レジス
タ１６は２０にΩの値であると、演算増幅器１８の電圧
利得は２ （２０に／１０Ｋ）となり、結果として下記
のように、電池２０１、：ｔ＃給される出力電圧が１０
ボルトとなる：０Ｋ ｖｏｕｔ ” −１０Ｋ （−５Ｖ） （
２）鉛蓄電池における問題は、電池の温度が上昇するに
つれ化学反応の増加によって起こり、反応度はおよそ１
０℃ごとに倍増する。電池の温度が上昇するにつれ、内
部抵抗は低下して電池はある与えられた充電電圧でより
大きい充？［［流を受取る。
力抵抗器１４の抵抗値によって除算される帰還抵抗器１
６の抵抗値に等しい。したがって、演算増幅器１８によ
る電池２０への充電電圧は、増幅器の電圧利得によって
乗算される電圧基準１２によって与えられる入力電圧に
等しく、次のように表現される； ここで電圧基準１２はＶｉｎｑ入力抵抗器１４はＲ１、
帰還抵抗器１６はＲ，ある。たとえば、電圧基準１２が
５ボルト、入力抵抗器１４が１０にΩの値、帰還レジス
タ１６は２０にΩの値であると、演算増幅器１８の電圧
利得は２ （２０に／１０Ｋ）となり、結果として下記
のように、電池２０１、：ｔ＃給される出力電圧が１０
ボルトとなる：０Ｋ ｖｏｕｔ ” −１０Ｋ （−５Ｖ） （
２）鉛蓄電池における問題は、電池の温度が上昇するに
つれ化学反応の増加によって起こり、反応度はおよそ１
０℃ごとに倍増する。電池の温度が上昇するにつれ、内
部抵抗は低下して電池はある与えられた充電電圧でより
大きい充？［［流を受取る。
増大した電流は電池のさらなる加熱を発生させ、さらに
その内部抵抗を低下させる。電池加熱のこのサイクルに
続く電池充電電流の増大は、電池を損傷させ機能しなく
させる無拘束状態を結果として招く。したがって、この
問題を避けるには、鉛蓄電池充電装置に温度補償を設け
、電池の過充電および熱暴走を避ける必要がある。した
がって、密閉鉛蓄電池を使った信頼のおけるおよび長い
寿命の電池／充電装置システムを得るために、電池充電
装置の浮動電圧またはトリクル電圧は、温度の上昇に伴
なって充電または浮動の電圧を減少させることによって
周囲電池温度のために補正されるべきである。
その内部抵抗を低下させる。電池加熱のこのサイクルに
続く電池充電電流の増大は、電池を損傷させ機能しなく
させる無拘束状態を結果として招く。したがって、この
問題を避けるには、鉛蓄電池充電装置に温度補償を設け
、電池の過充電および熱暴走を避ける必要がある。した
がって、密閉鉛蓄電池を使った信頼のおけるおよび長い
寿命の電池／充電装置システムを得るために、電池充電
装置の浮動電圧またはトリクル電圧は、温度の上昇に伴
なって充電または浮動の電圧を減少させることによって
周囲電池温度のために補正されるべきである。
温度に関する電圧の見地からの鉛蓄電池の補償範囲は典
型的に、セル温度および望ましい過充電率に依存して、
１セルあり１度（摂氏）ごとに−２，５ミリボルト（ｍ
Ｖ／度Ｃ／セル）から−７ｍＶ／度Ｃ／セルである。
型的に、セル温度および望ましい過充電率に依存して、
１セルあり１度（摂氏）ごとに−２，５ミリボルト（ｍ
Ｖ／度Ｃ／セル）から−７ｍＶ／度Ｃ／セルである。
先行技術の電池充電装置は２つの技術のうちの１つを使
って電圧温度補償を達成した。第２図で示されている電
池充電装置回路は、演算増幅器１８の負帰還ループに負
係数サーミスタ３４を持つこのような充電装置回路を示
す。抵抗器３６および３８は負の温度係数サーミスタ３
４と組合わされて望ましい合計帰還抵抗値を与えるため
に選択されて望ましい増幅器電圧利得を生じる。サーミ
スタ３４はより高い周囲温度にさらされるにつれ、その
抵抗値は下がり、結果としてより低い合計帰還ループ抵
抗値となる。これは増幅器１８の電圧利得を低下させて
鉛蓄電池２０に与えられる電圧は比例して減少する。
って電圧温度補償を達成した。第２図で示されている電
池充電装置回路は、演算増幅器１８の負帰還ループに負
係数サーミスタ３４を持つこのような充電装置回路を示
す。抵抗器３６および３８は負の温度係数サーミスタ３
４と組合わされて望ましい合計帰還抵抗値を与えるため
に選択されて望ましい増幅器電圧利得を生じる。サーミ
スタ３４はより高い周囲温度にさらされるにつれ、その
抵抗値は下がり、結果としてより低い合計帰還ループ抵
抗値となる。これは増幅器１８の電圧利得を低下させて
鉛蓄電池２０に与えられる電圧は比例して減少する。
第２図の回路が負の充電電圧温度係数に帰着し、それに
よって鉛蓄電池２０を保護するが、補償ネットワークで
比較的高価なサーミスタを使う必要があるという不利点
を有する。さらに、適切なサーミスタは限定された範囲
の抵抗値で利用されまた限定された値の温度係数を有す
るので、望ましい充電装置電圧温度係数を得るにはいく
つかの充電装置構成要素を変更または調整する必要があ
る。
よって鉛蓄電池２０を保護するが、補償ネットワークで
比較的高価なサーミスタを使う必要があるという不利点
を有する。さらに、適切なサーミスタは限定された範囲
の抵抗値で利用されまた限定された値の温度係数を有す
るので、望ましい充電装置電圧温度係数を得るにはいく
つかの充電装置構成要素を変更または調整する必要があ
る。
第２の先行技術温度補償技術は第３図で概略的に示され
ているが、負の温度係数を有する基準電圧源を与え、電
圧源１２、抵抗器４０および温度補償電圧基準源を含む
トランジスタ４２を有する。
ているが、負の温度係数を有する基準電圧源を与え、電
圧源１２、抵抗器４０および温度補償電圧基準源を含む
トランジスタ４２を有する。
トランジスタ４２のベース・エミッタ電圧（Ｖつ８）が
負の電圧８度係数を示すので、演算増幅器１８への人力
基準電圧はそれに従って変化する。
負の電圧８度係数を示すので、演算増幅器１８への人力
基準電圧はそれに従って変化する。
しかし、シリコントランジスタは制限された範囲の温度
誘導特性を示し、０．６ボルトの範囲内での典型的なＶ
ｂｅ値を有し、また約−２，２ｍＶ／度Ｃの温度係数を
有する。したがって、増幅器利得は望ましい充電装置電
圧温度補償を得るために調整されなければならない。さ
らに、市場で入手可能な電圧レギュレータ回路の多くは
、単一の集積回路パッケージにおいて関連する演算増幅
器に直接接続されている自己充足の電圧基準源を含む。
誘導特性を示し、０．６ボルトの範囲内での典型的なＶ
ｂｅ値を有し、また約−２，２ｍＶ／度Ｃの温度係数を
有する。したがって、増幅器利得は望ましい充電装置電
圧温度補償を得るために調整されなければならない。さ
らに、市場で入手可能な電圧レギュレータ回路の多くは
、単一の集積回路パッケージにおいて関連する演算増幅
器に直接接続されている自己充足の電圧基準源を含む。
たとえば、スイッチングレギュレータのナショナル・セ
ミコンダクタのＬＭ１５７８シリーズは、集積回路パッ
ケージから外部的にアクセスできない固定内部電圧基準
を含む。したがって、オンチップ電圧源に対して異なる
電圧基準源または温度補償回路を設けることは可能でな
い。
ミコンダクタのＬＭ１５７８シリーズは、集積回路パッ
ケージから外部的にアクセスできない固定内部電圧基準
を含む。したがって、オンチップ電圧源に対して異なる
電圧基準源または温度補償回路を設けることは可能でな
い。
したがって鉛蓄電池に対して負の充電電圧温度係数を有
する充電装置の必要が存在する。
する充電装置の必要が存在する。
さらに充ｔＪ８電圧の負の温度係数を与えるために、高
価な部品を使うことなしに温度補償電池充電装置の必要
が存在する。
価な部品を使うことなしに温度補償電池充電装置の必要
が存在する。
さらに異なる電池電圧および電圧温度係数に適応するた
めに簡単に適合できる温度補償充電装置の必要が存在す
る。
めに簡単に適合できる温度補償充電装置の必要が存在す
る。
さらに従来の電圧基準源を使って電池充電装置での電圧
温度補償の必要が存在する。
温度補償の必要が存在する。
さらに充ｍＷ圧の負の電圧温度係数を与えるために最小
の数の部品を使った電圧温度補償電池充電装置の必要が
存在する。
の数の部品を使った電圧温度補償電池充電装置の必要が
存在する。
したがって、この発明の目的は従来の電圧基準源を使っ
て、種々の電池充電電圧および電圧温度係数で使うため
に簡単に適合できる、電池に使うための温度補償充電装
置を提供することである。
て、種々の電池充電電圧および電圧温度係数で使うため
に簡単に適合できる、電池に使うための温度補償充電装
置を提供することである。
この発明の他の目的は安価で簡単に入手できる部品を使
って電池に使うための温度補償充電装置を提供すること
である。
って電池に使うための温度補償充電装置を提供すること
である。
発明の開示
この発明の１つの局面に従って、電圧の望ましい温度係
数を有する出力電圧を与えるための電池充電装置は、加
算接続点と電池に充電電位を与えるために接続された出
力とを有する演算増幅器を含む。基帛電流発生器は加算
接続点に基ｆｉ雷電流与え、Ｖｂｅ乗算器回路が演算増
幅器の出力と加算接続点との間に接続されている。Ｖ、
ｅ乗算器はバイポーラトランジスタおよびバイポーラト
ランジスタを活性領域にバイアスする手段を含んで、そ
こで増幅器によって与えられた充電電圧はバイポーラト
ランジスタの電圧作動特性の負の温度係数に従って温度
補償される。
数を有する出力電圧を与えるための電池充電装置は、加
算接続点と電池に充電電位を与えるために接続された出
力とを有する演算増幅器を含む。基帛電流発生器は加算
接続点に基ｆｉ雷電流与え、Ｖｂｅ乗算器回路が演算増
幅器の出力と加算接続点との間に接続されている。Ｖ、
ｅ乗算器はバイポーラトランジスタおよびバイポーラト
ランジスタを活性領域にバイアスする手段を含んで、そ
こで増幅器によって与えられた充電電圧はバイポーラト
ランジスタの電圧作動特性の負の温度係数に従って温度
補償される。
この発明の他の局面に従って、帰還抵抗器（ＲＦ）はＶ
ｂｅ乗算器回路と直列に接続され、基準電流源は抵抗器
と直列の電圧源を含む。
ｂｅ乗算器回路と直列に接続され、基準電流源は抵抗器
と直列の電圧源を含む。
この発明の他の局面に従って、バイアス手段はトランジ
スタのベースとコレクタの間に接続されているベース・
コレクタ抵抗器（Ｒｃ）だけでなく、トランジスタのベ
ースおよびエミッタの間に接続されているベース・エミ
ッタ抵抗器（Ｒｅ）も含む。ベース・コレクタ抵抗器の
抵抗値は、ベース・エミッタ抵抗器（Ｒｅ）の抵抗値を
望ましい電圧温度係数とトランジスタの電圧温度係数と
の差によって乗算しトランジスタの電圧温度係数によっ
て除算されたものと実質的に等しい値を有する。
スタのベースとコレクタの間に接続されているベース・
コレクタ抵抗器（Ｒｃ）だけでなく、トランジスタのベ
ースおよびエミッタの間に接続されているベース・エミ
ッタ抵抗器（Ｒｅ）も含む。ベース・コレクタ抵抗器の
抵抗値は、ベース・エミッタ抵抗器（Ｒｅ）の抵抗値を
望ましい電圧温度係数とトランジスタの電圧温度係数と
の差によって乗算しトランジスタの電圧温度係数によっ
て除算されたものと実質的に等しい値を有する。
この発明の他の局面に従って、電圧源は望ましい温度係
数（ＴＣ）を有する出力電圧を有し、入力端子および電
池に充電電圧を与えるために接続されている出力を有す
る電圧レギュレータを含む。
数（ＴＣ）を有する出力電圧を有し、入力端子および電
池に充電電圧を与えるために接続されている出力を有す
る電圧レギュレータを含む。
基準電圧源は電圧レギュレータ入力に接続され、ベース
・エミッタ電圧（■。ｅ）乗算器回路が電圧レギュレー
タ入力と電圧レギュレータの出力との間で接続される。
・エミッタ電圧（■。ｅ）乗算器回路が電圧レギュレー
タ入力と電圧レギュレータの出力との間で接続される。
Ｖｂｅ乗算器回路はバイポーラトランジスタとトランジ
スタバイアス手段を含み、電圧レギュレータによって与
えられた充電電圧はトランジスタの負の電圧温度係数作
動特性に従って温度補償される。
スタバイアス手段を含み、電圧レギュレータによって与
えられた充電電圧はトランジスタの負の電圧温度係数作
動特性に従って温度補償される。
本発明のさらに他の目的および利点は当業者にとって以
下の詳細な説明から簡単に明らかになり、ここではこの
発明の好ましい実施例のみがこの発明を実施するために
考えられる最良のモードの実例として示されて説明され
る。理解されるように、この発明は他のまたは異なる実
施例が可能であり、そのいくつかの詳細はすべてこの発
明から離れることなく、種々の明らかな点において修正
が可能である。したがって、図面および説明は本質的に
実例であり、限定されるものではないとみなされる。
下の詳細な説明から簡単に明らかになり、ここではこの
発明の好ましい実施例のみがこの発明を実施するために
考えられる最良のモードの実例として示されて説明され
る。理解されるように、この発明は他のまたは異なる実
施例が可能であり、そのいくつかの詳細はすべてこの発
明から離れることなく、種々の明らかな点において修正
が可能である。したがって、図面および説明は本質的に
実例であり、限定されるものではないとみなされる。
この発明を実施するための最良のモード固体素子のため
のエバースモール（Ｅｂｅｒｓ−Ｎｏ Ｉ Ｉ ）等式
はコレクタ電流とトランジスタのｖｂ ｅの間の関係を
次のように示す： ここでｑは電子電荷（１，６０Ｘ１０− ”クーロン）
、ｋはボルツマン定数（１，３８Ｘ１０−２１ジユール
／’ Ｋ） 、Ｔは度ケルビンにおける絶対温度（’
Ｋ−’Ｃ＋２７３．１６） 、Ｉ、はＴに依有する特定
トランジスタの飽和電流である。
のエバースモール（Ｅｂｅｒｓ−Ｎｏ Ｉ Ｉ ）等式
はコレクタ電流とトランジスタのｖｂ ｅの間の関係を
次のように示す： ここでｑは電子電荷（１，６０Ｘ１０− ”クーロン）
、ｋはボルツマン定数（１，３８Ｘ１０−２１ジユール
／’ Ｋ） 、Ｔは度ケルビンにおける絶対温度（’
Ｋ−’Ｃ＋２７３．１６） 、Ｉ、はＴに依有する特定
トランジスタの飽和電流である。
■、の温度依存により、Ｖｂｅは約２．２ｍＶ／℃の割
合で低下してＶｂｅは温度に対して逆に関係があるよう
にする。ＩＣ＝ｈＦ Ｅ Ｉｌｌなので、コレクタ電
流はベース電流と比例し、ｖｂ、の値の乗算となる。こ
うしてトランジスタの電流増幅特性は望ましい温度依存
出力を得るためにＶ、 ｅ乗算器回路で使われる。Ｖ、
ｅ乗算器回路では、トランジスタは望ましいコレクタ電
流を得るためにバイアスされる。トランジスタの温度が
上がるにつれ、Ｖｂｅは減少し、結果としてコレクタ電
流も対応して低下する。
合で低下してＶｂｅは温度に対して逆に関係があるよう
にする。ＩＣ＝ｈＦ Ｅ Ｉｌｌなので、コレクタ電
流はベース電流と比例し、ｖｂ、の値の乗算となる。こ
うしてトランジスタの電流増幅特性は望ましい温度依存
出力を得るためにＶ、 ｅ乗算器回路で使われる。Ｖ、
ｅ乗算器回路では、トランジスタは望ましいコレクタ電
流を得るためにバイアスされる。トランジスタの温度が
上がるにつれ、Ｖｂｅは減少し、結果としてコレクタ電
流も対応して低下する。
Ｖｅ＋１！乗算器回路は柾々の動作温度で出力トランジ
スタの適切なバイアスを与えるためにオーディオ増幅器
で使われる。Ｖｂｅ乗算器回路は出力トランジスタの静
止したコレクタ電流が変わらないように増幅器バイアス
回路で使われ、出力トランジスタの消散を最小化する。
スタの適切なバイアスを与えるためにオーディオ増幅器
で使われる。Ｖｂｅ乗算器回路は出力トランジスタの静
止したコレクタ電流が変わらないように増幅器バイアス
回路で使われ、出力トランジスタの消散を最小化する。
しかし、Ｖｂｅ乗算器で使われている原理は、電池の温
度を補償するために充電電圧を調整および修正するため
に充電装置で今までは使イつれたことがなかった。
度を補償するために充電電圧を調整および修正するため
に充電装置で今までは使イつれたことがなかった。
この発”明に従って、第４図で示されているように、温
度補償充電電圧を与えるためにＶｂｅ乗算器を実現する
電池充電装置３０は、加算接続点および充電電位を電池
に与えるために接続される出力を有する演算増幅器１８
を含む。電圧基準１２および直列抵抗器１４を含む基準
電流源は、演算増幅器１８の加算接続点に接続される。
度補償充電電圧を与えるためにＶｂｅ乗算器を実現する
電池充電装置３０は、加算接続点および充電電位を電池
に与えるために接続される出力を有する演算増幅器１８
を含む。電圧基準１２および直列抵抗器１４を含む基準
電流源は、演算増幅器１８の加算接続点に接続される。
Ｖ、ｅ乗算器３２は演算増幅器１６の出力と加算接続点
との間に接続され、バイポーラトランジスタ２６を含む
。エミッタ抵抗器２２とおよびコレクタ抵抗器２４はト
ランジスタ３２を活性領域にバイアスするために電圧分
割器を形成して、演算増幅器１８によって与えられた充
電電圧がトランジスタ１８の電圧作動特性の負の温度係
数に従って温度補償される。
との間に接続され、バイポーラトランジスタ２６を含む
。エミッタ抵抗器２２とおよびコレクタ抵抗器２４はト
ランジスタ３２を活性領域にバイアスするために電圧分
割器を形成して、演算増幅器１８によって与えられた充
電電圧がトランジスタ１８の電圧作動特性の負の温度係
数に従って温度補償される。
第１図の充電装置１０のように、演算増幅器１８は加算
接続点を形成する反転入力端子を有し、そこに基準およ
び帰還電流が通常の態様で与えられる。しかし、電池充
電装置３０の演算増幅器１８の出力からの帰還電流の量
は、Ｖ５ｅ乗算器回路３２と直列の帰還抵抗器２８によ
って調整される。Ｖｂｅ乗算器（Ｖｍ ）にかかる電圧
はトランジスタ２６の温度が増加するにつれ下がり、結
果としてより低い効率的な合計帰還抵抗となる。演算増
幅器１８の電圧利得が合計効率帰還抵抗と直接比例する
ので、電池２０に与えられる電池充電装置３０の出力電
圧は負の電圧温度係数を示す。
接続点を形成する反転入力端子を有し、そこに基準およ
び帰還電流が通常の態様で与えられる。しかし、電池充
電装置３０の演算増幅器１８の出力からの帰還電流の量
は、Ｖ５ｅ乗算器回路３２と直列の帰還抵抗器２８によ
って調整される。Ｖｂｅ乗算器（Ｖｍ ）にかかる電圧
はトランジスタ２６の温度が増加するにつれ下がり、結
果としてより低い効率的な合計帰還抵抗となる。演算増
幅器１８の電圧利得が合計効率帰還抵抗と直接比例する
ので、電池２０に与えられる電池充電装置３０の出力電
圧は負の電圧温度係数を示す。
トランジスタ２６は活性領域で作動するように抵抗器２
２および２４によってバイアスされ、■１がトランジス
タ２６のＶｂｅと比例する。トランジスタ２６のベース
・エミッタ電圧、またはＶ。８が電圧の負の温度係数を
有するので、■□は以下のように電圧特性の増幅した負
の温度係数をここでエミッタ抵抗器２２はＲ８に対応し
、コレクタ抵抗器２４はＲｃに対応する。この割合は望
ましい電圧温度係数（ＴＣｍ）を得るために調整され、
ここでＶ、ｅは典型的に−２，２ｍＶ／度Ｃの範囲にあ
る、既知の電圧温度係数（Ｔ（、ｖ。８）を示す。した
がって望ましいＴＣＩ、ｌは以下によって与えられる： 等式４および５からエミッタ抵抗器２２の値は、コレク
タ抵抗器２４の値、トランジスタ電圧温度係数、望まし
い電圧温度係数の値の関数として、以下のように表わす
ことができる： と実質的に等しい。したがって ここで帰還抵抗器２８はＲ，に対応し、入力抵抗器１４
はＲ，ｎに対応し、基準電源１２はＶ。
２および２４によってバイアスされ、■１がトランジス
タ２６のＶｂｅと比例する。トランジスタ２６のベース
・エミッタ電圧、またはＶ。８が電圧の負の温度係数を
有するので、■□は以下のように電圧特性の増幅した負
の温度係数をここでエミッタ抵抗器２２はＲ８に対応し
、コレクタ抵抗器２４はＲｃに対応する。この割合は望
ましい電圧温度係数（ＴＣｍ）を得るために調整され、
ここでＶ、ｅは典型的に−２，２ｍＶ／度Ｃの範囲にあ
る、既知の電圧温度係数（Ｔ（、ｖ。８）を示す。した
がって望ましいＴＣＩ、ｌは以下によって与えられる： 等式４および５からエミッタ抵抗器２２の値は、コレク
タ抵抗器２４の値、トランジスタ電圧温度係数、望まし
い電圧温度係数の値の関数として、以下のように表わす
ことができる： と実質的に等しい。したがって ここで帰還抵抗器２８はＲ，に対応し、入力抵抗器１４
はＲ，ｎに対応し、基準電源１２はＶ。
。に対応する。
たとえば、第４図で示されているＶｂｅ乗算器回路を使
用する電池光８装置が、０，６ボルトのｖｂ ｅを有す
るシリコントランジスタおよび２゜２ｍＶ／度Ｃの負の
電圧温度係数（Ｔｖ６．）を使ッテ、−５ｍＶ／度Ｃ（
ＴＣＬｌｌ）の電圧温度係数を有することが必要なら、
結果としてＶｂｅの２゜２７倍である電圧温度係数を有
するＴＣｍ／ＴＶｂｅとなる。したがって： Ｖｌｌｌが一旦決められると、帰還抵抗器２８の値は計
算することができる。帰還抵抗器２８にかかる電圧は■
。ｕｔマイナスＶＬ１１と等しく、帰還抵抗器２８を通
る電流は入力抵抗器１４を通る電流Ｒｅは、帰還経路を
流れる電流のほとんどがトランジスタ２６を通るように
十分大きくなるように選択される。１５にオームのＲ８
の値を与えられると、Ｒｃは以下のように計算される：
適当なＴＣＩＩｌを決定する際、電池と直列であるかも
しれない他の要素も考慮するべきである。たとえば、負
の電圧温度係数を有するスイッチングダイオードが電池
と直列に置かれると、これらの１直はバッテリだけに相
当のＴＣｍに加えられるべきである。したがって、電池
に−１０ｍＶ／度Ｃの負の電圧温度係数が必要で、各々
が−２，２ｍＶ／度Ｃを有する２つのスイッチングダイ
オードが充電電流経路に含まれているのなら、合計−１
４，４ｍＶ／度Ｃが必要なＴＣｒｎを表わす。
用する電池光８装置が、０，６ボルトのｖｂ ｅを有す
るシリコントランジスタおよび２゜２ｍＶ／度Ｃの負の
電圧温度係数（Ｔｖ６．）を使ッテ、−５ｍＶ／度Ｃ（
ＴＣＬｌｌ）の電圧温度係数を有することが必要なら、
結果としてＶｂｅの２゜２７倍である電圧温度係数を有
するＴＣｍ／ＴＶｂｅとなる。したがって： Ｖｌｌｌが一旦決められると、帰還抵抗器２８の値は計
算することができる。帰還抵抗器２８にかかる電圧は■
。ｕｔマイナスＶＬ１１と等しく、帰還抵抗器２８を通
る電流は入力抵抗器１４を通る電流Ｒｅは、帰還経路を
流れる電流のほとんどがトランジスタ２６を通るように
十分大きくなるように選択される。１５にオームのＲ８
の値を与えられると、Ｒｃは以下のように計算される：
適当なＴＣＩＩｌを決定する際、電池と直列であるかも
しれない他の要素も考慮するべきである。たとえば、負
の電圧温度係数を有するスイッチングダイオードが電池
と直列に置かれると、これらの１直はバッテリだけに相
当のＴＣｍに加えられるべきである。したがって、電池
に−１０ｍＶ／度Ｃの負の電圧温度係数が必要で、各々
が−２，２ｍＶ／度Ｃを有する２つのスイッチングダイ
オードが充電電流経路に含まれているのなら、合計−１
４，４ｍＶ／度Ｃが必要なＴＣｒｎを表わす。
この発明の電池充電装置は、温度補償を含めた電気信号
を要する他の応用でも使用することができる。さらに、
この発明に従った充電装置はレギュレータ帰還ループと
直列に挿入される付加的部分を３つしか使わず、これは
安価で簡単に入手できるトランジスタおよび２つのバイ
アス抵抗器である。したがってｖｂ ｅ乗算器補償回路
のコストは等価のサーミスタ素子の約５分の１である。
を要する他の応用でも使用することができる。さらに、
この発明に従った充電装置はレギュレータ帰還ループと
直列に挿入される付加的部分を３つしか使わず、これは
安価で簡単に入手できるトランジスタおよび２つのバイ
アス抵抗器である。したがってｖｂ ｅ乗算器補償回路
のコストは等価のサーミスタ素子の約５分の１である。
その上、可変電圧基準を使う以前のレギュレータと違っ
て、Ｖｂ８温度補償回路は固定内部基準電圧源を有する
電圧レギュレータを適応させる。
て、Ｖｂ８温度補償回路は固定内部基準電圧源を有する
電圧レギュレータを適応させる。
この開示において、この発明の好ましい実施例のみが示
されまた説明されているが、前述のように、この発明は
種々の他の組合わせおよび環境で使用することができ、
またここにおいて示されているこの発明の概念の範囲内
において修正および変更が可能であることは理解される
べきである。
されまた説明されているが、前述のように、この発明は
種々の他の組合わせおよび環境で使用することができ、
またここにおいて示されているこの発明の概念の範囲内
において修正および変更が可能であることは理解される
べきである。
たとえば、演算増幅器の出力は充電電圧を電池に与える
ために直接接続されるように示されているが、充電装置
の電圧または電流出力を増加させるためにさらなる電圧
増幅器回路を含んでもよい。
ために直接接続されるように示されているが、充電装置
の電圧または電流出力を増加させるためにさらなる電圧
増幅器回路を含んでもよい。
第１図は先行技術の、凋整された電池充電”装置の概略
図である。 第２図は先行技術の第１の温度補償電池充電装置である
。 第３図は先行技術の第２の温度補償電池充電装置である
。 第４図はこの発明の電池充電装置である。 図において１２は電圧基準、１４は直列抵抗器、１８は
演算増幅器、２０は電池、２２はエミッタ抵抗器、２４
はコレクタ抵抗器、２６はトランジスタ、２８はＱ還抵
抗器、３０は電池充電装置、３２ ハＶｂ ｅ 乗３！
ＥＷ Ｔ！アロ。 ＦＩＧ、 ７ 特許出願人 ジョン・フルーク・ マニュファクチャリング・ カンパニー拳インコーボ し−Ｈ＋＋ Ｊ ＦＩＧ、 ２
図である。 第２図は先行技術の第１の温度補償電池充電装置である
。 第３図は先行技術の第２の温度補償電池充電装置である
。 第４図はこの発明の電池充電装置である。 図において１２は電圧基準、１４は直列抵抗器、１８は
演算増幅器、２０は電池、２２はエミッタ抵抗器、２４
はコレクタ抵抗器、２６はトランジスタ、２８はＱ還抵
抗器、３０は電池充電装置、３２ ハＶｂ ｅ 乗３！
ＥＷ Ｔ！アロ。 ＦＩＧ、 ７ 特許出願人 ジョン・フルーク・ マニュファクチャリング・ カンパニー拳インコーボ し−Ｈ＋＋ Ｊ ＦＩＧ、 ２
Claims (6)
- （１）望ましい電圧温度係数を有する出力電圧を電池に
与えるための電池充電装置であって、加算接続点および
そこから電池に充電電位を与えるように接続された出力
を有する演算増幅器と、前記加算接続点に基準電流を与
えるための手段と、 前記演算増幅器の出力と加算接続点との間に接続された
Ｖ＿ｂ＿ｅ乗算器手段とを含み、前記Ｖ＿ｂ＿ｅ乗算器
手段はバイポーラトランジスタおよび前記バイポーラト
ランジスタを活性領域にバイアスする手段を含み、前記
増幅器によって与えられた充電電圧が前記バイポーラト
ランジスタの電圧動作特性の負の温度係数に従って温度
補償される、電池充電装置。 - （２）前記Ｖ＿ｂ＿ｅ乗算器回路と直列の帰還抵抗器（
Ｒ＿Ｆ）をさらに含み、基準電流を与えるための前記手
段が抵抗器と直列の電圧源を含む、請求項１に記載の電
池充電装置。 - （３）前記バイアス手段が、前記バイポーラトランジス
タのベースとコレクタの端子との間に接続されたベース
・コレクタ抵抗器（Ｒ＿Ｃ）および前記バイポーラトラ
ンジスタの前記ベース端子とエミッタ端子との間に接続
されたベース・エミッタ抵抗器（Ｒ＿Ｂ）を含み、前記
ベース・コレクタ抵抗器は、前記ベース・エミッタ抵抗
器（Ｒ＿ｅ）の抵抗値に前記望ましい電圧温度係数と前
記トランジスタ電圧温度係数との差によって乗算し前記
トランジスタの電圧温度係数とによって除算されたもの
と実質的に等しい抵抗の値を有する、請求項２に記載の
電池充電装置。 - （４）望ましい温度係数（ＴＣ）を有する出力電圧を電
池に与えるための充電回路であって、入力端子と、充電
電圧を電池に与えるために接続されている出力とを有す
る電圧レギュレータと、前記電圧レギュレータ入力に接
続された基準電圧源と、 前記電圧レギュレータ入力と前記電圧レギュレータの出
力との間に接続されたベース・エミッタ電圧（Ｖ＿ｂ＿
ｅ）乗算器回路とを含み、前記Ｖ＿ｂ＿ｅ乗算器回路が
バイポーラトランジスタおよび前記トランジスタと回路
をなす前記トランジスタを活性領域で動作させるための
トランジスタバイアス手段を含み、前記電圧レギュレー
タによって与えられる充電電圧が前記トランジスタの動
作特性の負の電圧温度係数に従って温度補償される、充
電回路。 - （５）前記Ｖ＿ｂ＿ｅ乗算器回路と直列の帰還抵抗器（
Ｒ＿Ｆ）と、前記基準電圧源と前記第１の電圧レギュレ
ータ入力との間に接続されている入力抵抗器（Ｒ＿ｉ）
とをさらに含む、請求項４に記載の電源。 - （６）前記ベース・コレクタ抵抗器（Ｒ＿ｃ）の抵抗値
は、前記ベース・エミッタ抵抗器（Ｒ＿ｅ）の抵抗の値
が前記トランジスタの温度係数によって除算され、前記
望ましい温度係数と前記トランジスタ温度係数との間の
差によって乗算された値と実質的に等しい、請求項５に
記載の電源。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US222,009 | 1988-07-21 | ||
| US07/222,009 US4847547A (en) | 1988-07-21 | 1988-07-21 | Battery charger with Vbe temperature compensation circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0274128A true JPH0274128A (ja) | 1990-03-14 |
| JPH0614769B2 JPH0614769B2 (ja) | 1994-02-23 |
Family
ID=22830356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1188680A Expired - Lifetime JPH0614769B2 (ja) | 1988-07-21 | 1989-07-19 | 電池充電装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4847547A (ja) |
| EP (1) | EP0351941A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0614769B2 (ja) |
| CN (1) | CN1039683A (ja) |
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