JPH03155341A - 充電回路の保護回路 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、鉛電池等の充電電池の充電回路に関し、特に
保護回路に係る。

（ロ）従来の技術 電源として太陽電池を使用する機器が開発されているが
、斯かる太陽電池は光が照射されているときのみ発電す
るので光が照射されていないときには使用出来ないこと
になる。そのため斯かる機器では、太陽電池より得られ
る電力を充電電池に充寛し、太陽電池からの電力が不足
したとき該充電電池に充電されていた電力を利用するよ
うに構成されている。太陽電池より得られるｔ流によっ
て充電電池を充電する技術としては、例えば特開昭６４
−３４１３７号公報に開示されたものがある。

（ハ）発明が解決しようとする課題 スイッチング素子のスイッチング動作に伴なってコイル
より誘起される電力を利用して充電電池の充電動作を行
なう回路において充電負荷が無くなるとコイルより出力
きれるエネルギーの放出光が無くなるため充電端子間に
異常に高い電圧が出力されることになり、感電等の事故
が発生するという問題がある。本発明は、斯かる問題を
解決した充電回路の保護回路を提供しようとするもので
ある。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明の保護回路は、太陽電池と充電電池との間の電源
供給路内に挿入接続きれているコイルと、該コイルの充
電電池側の端子と接地間に接続されているとともに導通
状態にあるとき該端子と接地間を短絡するスイッチング
素子と、前記太陽電池より出力される電圧を検出するべ
く接続きれているとともに前記スイッチング素子のスイ
ッチング動作を制御し、且つヒステリシス特性を備えた
第１ヒステリシスコンパレーターと、前記充電電池が接
続される充電端子間の電圧を検出するべく接続されてい
るとともにヒステリシス特性を備えた第２ヒステリシス
コンパレーターとより構成されている。

（＊）作用 本発明は、充電電池が接続される充電端子間の電圧が上
昇したとき第２ヒステリシスフンバレーターの反転動作
を利用してスイッチング素子のスイッチング動作を制御
するべく設けられている第１ヒステリシスフンバレータ
ーの反転動作を阻止するようにしたものである。

（へ）実施例 第１図に示した回路は、本発明の保護回路の一実施例で
ある。（１）は太陽電池、（２）は電源スィッチ、（３
）は充電電池であり、充電端子＜４）（５）間に接続さ
れている。（６）及び（７）は前記太陽電池〈１〉と充
電端子（４）即ち充電電池（３）との間の電源供給路（
８）内に挿入接続されているフィル及びダイオードであ
る。（９）は出力端子（１０）及びヒステリシス端子（
１１）を有する第１ヒステリシスコンパレーターであり
、前記電源供給路（８）と接地線路（１２）間に直列接
続きれている第１抵抗（１３〉と第２抵抗（１４）によ
る分圧点（Ａ）に接続されている第１入力端子（１５）
及び基準電圧素子（１６）を介して接地きれている第２
入力端子（１７）を有している。（１８）ハ前記第１ヒ
ステリシスコンパレーター（９）のヒステリシス特性を
設定するヒステリシス抵抗であり、ヒステリシス出力端
子り１１）と第１入力端子（１５）との間に接続きれて
いる。斯かる構成において、第１入力端子（１５）に入
力される電圧が第２入力端子（１７）に入力されている
基準重圧より低い場合には、出力端子（１０）はオーブ
ン状態にあり、ヒステリシス出力端子（１１）の出力レ
ベルはＬ（低い）にある。そして、第１入力端子り１５
）に入力される電圧が第２入力端子（１７）に入力され
ている基準電圧より高い場合には、出力端子（１０）の
出力レベルはＬとなり、ヒステリシス出力端子（１１）
はオーブンになるように構成されている。従って、斯か
る構成によればヒステリシス出力端子（１１）の出力レ
ベルがＬにあるときヒステリシス抵抗（１８）が第２抵
抗（１４）に並列接続された状態になり、ヒステリシス
出力端子（１１）がオーブンの状態にあるときにはヒス
テリシス抵抗（１８）は回路に対して同等作用しない状
態になる。それ故第１ヒステリシスコンパレーター（９
）の電源供給路（８）の入力電圧と出力端子（１０）の
出力電圧との関係は第３図に示すようになる。　（１９
）はコレクタが抵抗（２０）を介して電源供給路（８）
に接続されているとともにエミッタが接地されている第
１スイツチングトランジスターであり、そのベースは前
記第１ヒステリシスコンパレーター（９）の出力端子（
１０）に接続されているとともに抵抗（２１）を介して
電源供給路（８）に接続されている。　（２２）及び（
２３）はエミッタが互いに共通接続きれているとともに
コレクタが夫々電源供給路（８）及び接地線路（１２）
に接続されている第２及び第３のスイッチングトランジ
スターであり、そのベースは各々前記第１スイツチング
トランジスター（１９）のコレクタに接続されている。

　（２４）はドレインが前記コイル（６）の充電電池（
３）側の端子（Ｂ）に接＊ｇれているとともにソースが
接地線路（１２）に接続きれているＭＯＳ）−ランシス
ターであり、そのゲートは抵抗（２５）を介して前記第
２スイツチングトランジスター（２２）のエミッタ及び
第３スイツチングトランジスター（２３）のエミッタに
接続きれている。　（２６）は前記第１ヒステリシスコ
ンパレーター（９）の第１入力端子（１５）に接続され
ている出力端子（２７）及びヒステリシス出力端子（２
８）を有する第２ヒステリシスコンパレーターであり、
前記充電端子（４）（５）間に直列接続されている第３
抵抗（２９）と第４抵抗（３０〉による分圧点（Ｃ）に
接続されている第１入力端子（３１）及び基準電圧素子
（１６）を介して接地されている第２入力端子（３２）
を有している。（３３）は前記第２ヒステリシスコンパ
レーター（２６）のヒステリシス特性を設定するヒステ
リシス抵抗であり、ヒステリシス出力端子（２８）と第
１入力端子（３１）との間に接続されている。斯かる構
成において、第１入力端子（３１）に入力される電圧が
第２入力端子（３２）に入力きれている基準電圧より低
い場合には、出力端子（２７）はオーブン状態にあり、
ヒステリシス出力端子（２８）の出力レベルはＬ（低い
）にある、そして、第１入力端子（３１）に入力きれる
電圧が第２入力端子（３２）に入力されている基準電圧
より高い場合には、出力端子（２７）の出力レベルはＬ
となり、ヒステリシス出力端子（２８）はオーブン状態
になるように構成きれている。従って、斯かる構成によ
ればヒステリシス出力端子〈２８〉の出力レベルがＬに
あるときヒステリシス抵抗（３３）が第４抵抗（３０）
に並列接続された状態になり、ヒステリシス出力端子（
２８）がオーブンの状態にあるときにはヒステリシス抵
抗（３３）は回路に対して何等作用しない状態になる。

それ故第２ヒステリシスコンパレーター（２６）の充電
端子（４）（５）間より入力される電圧と出力端子（２
７）の出力電圧との関係は第４図に示すようになる。斯
かる回路構成において、太陽電池（１）が最大電力を出
力する電圧をＶｓ、第１ヒステリシスコンパレーター（
９）が反転動作する動作電圧点をｖ８及びＶＬとしたと
きＶＬ＜Ｖｓ＜Ｖｕになるように設定されている。また
、第３抵抗（２９）と第４抵抗（３０）の分圧点（Ｃ）
より入力される電圧によって反転動作するべく設けられ
ている第２ヒステリシスコンパレーター（２６）の反転
動作は充電端子（４）（５）間に充電負荷である充電電
池（３）が接続されていないことによって充電端子（４
）（５）間の電圧が異常に高くなった場合に行なわれる
ように設定されている。従って、通常状態では、第２ヒ
ステリシスコンパレーター（２６）の出力端子（２７）
はオーブン状態にあって第１ヒステリシスコンパレータ
ー（９）に対して何等作用することはない。

以上の如く本発明は、構成されており次に斯かる回路の
動作について説明する。

電源−スイッチ（２）が閉成されると太陽電池（１）よ
り発電された電力が電源供給路（８）に出力きれるが、
太陽電池（１）の開放電圧は高いため第１ヒステリシス
コンパレーター（９）の出力端子（１０〉の出力信号は
Ｌレベルになる。それ故、該出力端子（１０）にベース
が接続されている第１スイツチングトランジスター（１
９）はバイアスきれることはなく非導通状態にある。従
って、該第１スイツチングトランジスター（１９）のコ
レクタは高電位となり、そのコレクタにベースが接続さ
れている第２スイツチングトランジスター（２２）がバ
イアスきれて導通状態になる。前記第２スイツチングト
ランジスター（２２）が導通状態にあるときそのコレク
タ・エミッタ間を通してＭＯＳトランジスター（２４）
のゲートにバイアス電圧が印加されるため該ＭＯＳトラ
ンジスター（２４）は導通状態になる。前記ＭＯＳトラ
ンジスター（２４）が導通状態になるとコイル（６〉の
端子（Ｂ）が接地されるためコイル（６）に電流が流れ
、その電流値が時間とともに大きくなる。

太陽電池（１）より出力される電流が増大すると第２図
に示した太陽電池の特性図より明らかなように出力電圧
が低下し、その電圧値が所定値即ちＶＬより低くなると
第１ヒステリシスコンパレーター（９）が反転動作し、
その出力端子（１０）の出力がオーブンになる。その結
果、抵抗（２１）を通して第１スイツチングトランジス
ター（１９）のベースにバイアス電流が供給されて該ト
ランジスターフ１９〉が導通状態に反転するため該第１
スイツチングトランジスター（１９）のコレクタにベー
スが接続されている第３スイツチングトランジスター（
２３）がバイアスきれて導通状態に反転する。前記第３
スイッチンブトランジスター（２３）が導通状態に反転
するとＭＯＳトランジスター（２４）のゲートが接地さ
れるため該ＭＯ８Ｉ−ランシスター（２４）は非導通状
態に反転せしめられる。前記ＭＯＳトランジスター（２
４）が導通状態より非導通状態に反転するとフィル（６
）に誘起電圧ＶＣが発生するとともにダイオード（７）
を通して充電電池（３）に充電電圧Ｖａが供給きれるが
、斯かるＶａの値はＶａ＝ＶＬ＋ＶＣ−ＶＦとなる。た
だし、■、はダイオード（７）の順方向重圧である。こ
のように充電電池（３）に供給される充電電圧は太陽電
池（１〉より発電された電圧を昇圧した電圧となる。前
記太陽電池（１）より出力される電流の減少に伴なって
出力電圧が上昇し、その電圧が所定値即ちｖＨより高く
なると第１ヒステリシスフンバレーター（９）が反転動
作し、その出力端子（１０）の出力信号がＬレベルにな
る。その結果、第１スイツチングトランジスター（１９
）の非導通状態への反転に伴なって第２スイツチングト
ランジスター（２２）及びＭＯＳトランジスター（２４
）が導通状態に反転する。前記ＭＯ３Ｉ−ランシスター
（２４）が導通状態に反転するとコイル（６）の端子（
Ｂ）が接地されることになり、該コイル（６）にエネル
ギーが蓄積される。そして、前述した動作によってＭＯ
Ｓトランジスター（２４）が非導通状態に反転すると前
記コイル（６）に誘起される電圧ｖｃと太陽電池（１）
より得られる電圧とが加算されて充電電池（３）に供給
されることになって充電動作が行なわれることになる。

即ち、太陽電池（１）より出力される重圧がｖＨとＶＬ
との間を変化する毎にＭＯＳトランジスター（２４）の
導通・非導通動作が繰返し行なわれて充電電池（３）の
充電動作が行なわれるため、太陽電池（１）より出力詐
れる最大電力を利用して充電動作が行なわれることにな
る。

以上の如く本実施例の充電回路の充電動作は行なわれる
が、次に保護回路の動作について説明する。充電端子（
４）（５）間に充電電池（３）が接続された通常の状態
では、充電端子（４）（５）間の電圧が異常に高くなる
ことはなく第２ヒステリシスコンパレーター（２６）の
第１入力端子（３１）には基準電圧より低い電圧が印加
された状態にあり、該第２ヒステリシスコンパレーター
（２６）の出力端子（２７）はオーブン状態にある。斯
かる状態にあるときに充電電池（３）が充電端子（４）
（５）間より外されると該充電端子（４）（５）間の電
圧が異常に高くなる。前記充電端子（４）（５）間の電
圧が高くなると第２ヒステリシスコンパレーター（２６
）の第１入力端子（３１）ｔ：＝入力きれる電圧も高く
なり、その電圧が設定値Ｖｈになると該第２ヒステリシ
スフンパレータ−（２６）が反転動作する。前記第２ヒ
ステリシスコンパレーター（２６）が反転動作すると出
力端子（２７）にＬレベルの信号が出力されるとともに
ヒステリシス出力端子（２８）がオーブン状態になる。

前記出力端子（２７）にＬレベルの信号が出力されると
第１ヒステリシスコンパレーター（９）の第１入力端子
（１５）に入力される信号がＬレベルに保持きれるため
出力端子（１０）はオーブン状態になり、第１スイツチ
ングトランジスター（１９）が導通状態にせしめられる
。前記第１スイツチングトランジスター（１９）が導通
状態になると前述したように第３スイツチングトランジ
スター（２３〉がバイアスされて導通状態になり、ＭＯ
Ｓトランジスター（２４）のゲートを接地するため該Ｍ
ＯＳトランジスター（２４）は非導通状態にせしめられ
る。従って、コイル（６）より誘起される電圧が無くな
り、充電端子（４）（５）間に出力きれていた異常な電
圧の上昇が抑えられることになる。斯かる状態において
、充電端子（４）（５）間の重圧が低下し、その電圧値
が設定値Ｖｔになると第２ヒステリシスフンパレータ−
（２６）が反転動作しその出力端子（２７）がオーブン
状態になる。その結果、第１ヒステリシスフンバレータ
ー（９）の通常状態における検出反転動作が前述したよ
うに行なわれることになり、ＭＯＳ）ランシスター（２
４）のスイッチング動作によるフィル（６）の誘起重圧
発生動作が再び開始されることになる。そして、このと
き充電端子（４）（５）間に充電電池（３）が接続きれ
ておれば充電動作が開始され、充電電池（３）が接続諮
れていない場合には電圧の異常上昇に伴なう前述した第
２ヒステリシスコンパレーター（２６）の反転動作によ
る保護動作が行なわれることになる。従って、第２ヒス
テリシスコンパレーク−（２６）が保護動作のために反
転する動作点は、感電や充電端子（４バ５〉間に接続さ
れるコンデンサー等の回路部品の耐圧等を考慮して設定
されることｊこなる。

尚木実施例では、フィル（６）の充電電池側の端子と接
地間を短絡するスイッチング素子としてＭＯＳ）−ラン
シスター（２４〉を使用したが他のスイッチング素子を
使用することは勿論可能である。

（ト）発明の効果 本発明の保護回路は、充電電池が接続される充電端子間
の電圧が上昇したときフィルより誘起電圧を発生させる
べくスイッチング動作をするスイッチング素子のスイッ
チング動作を停止せしめるようにしたので充電端子の電
圧を安全な電圧に抑えることが出来る。また、充電端子
間の電圧上昇を検出する手段としてヒステリシスコンパ
レーターを使用したためスイッチング停止動作に伴なっ
て電圧が下降した場合に直ちに元の状態に復帰すること
はなくヒステリシス特性によってその動作幅だけスイッ
チング素子のスイッチング動作を停止させることが出来
、本発明は簡単な回路によって安定した保護動作を行な
うことが出来るという利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図に示した回路は、本発明の保護回路の一実施例、
第２図は太陽電池の特性図、第３図及び第４Ｉ５０はヒ
ステリシスコンパレーターの特性図である。 主な図番の説明 （１）・・・太陽電池、　（３）・・・充電電池、　（
４）（５）・・・充電端子、　（６）・・・コイル、　
（８）・・・電源供給路、（９）・・・第１ヒステリシ
スフンパレータ−（１２）・・・接地線路、　（１９）
・・・第１スイツチングトランジスター　　（２２）・
・・第２スイツチングトランジスター　　（２３）・・
・第３スイツチングトランジスター　　（２４）・・・
ＭＯＳ）−ランシスター　　（２６）・・・第２ヒステ
リシスコンパレーター

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）太陽電池と充電電池との間の電源供給路内に挿入
   接続されているコイルと、該コイルの充電電池側の端子
   と接地間に接続されているとともに導通状態にあるとき
   該端子と接地間を短絡するスイッチング素子と、前記太
   陽電池より出力される電圧を検出するべく接続されてい
   るとともに前記スイッチング素子のスイッチング動作を
   制御し、且つヒステリシス特性を備えた第１ヒステリシ
   スコンパレーターと、前記充電電池が接続される充電端
   子間の電圧を検出するべく接続されているとともにヒス
   テリシス特性を備えた第２ヒステリシスコンパレーター
   とより成り、前記充電端子間の電圧が上昇したとき前記
   第２ヒステリシスコンパレーターの反転動作により前記
   第１ヒステリシスコンパレーターの反転動作を阻止せし
   め、以って前記スイッチング素子のスイッチング動作を
   停止せしめるようにしたことを特徴とする充電回路の保
   護回路。