JPH0386023A - 充電回路 - 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、例えば電気かみそりが備える蓄電池を充電す
るための充電回路に関する。

［従来の技術］ 蓄電池を充電するための充電回路として、例えばリンギ
ングチョークコンバータが知られており、その−例が第
４図に示される。

第４図において、ｌａ、ｌｂは充電の必要時に商用交流
電源に接続される充電用端子である。この端子１ａ、ｌ
ｂにはダイオードブリッジの整流回路２が接続され、そ
の整流回路の出力端には平滑コンデンサ３が接続されて
いる。

平滑コンデンサ３の両端には、スイッチング用トランジ
スタ４のコレクタ・エミッタ間を介してトランス５の一
次巻線５ａが接続されている。この一次巻線５ａには、
ダイオード６を介して抵抗７およびコンデンサ８が並列
接続されている。これらの部品６〜８はトランジスタ４
を保護するための回路をなしている。

トランジスタ４のベース・エミッタ間には、トランス５
の補助一次巻線５ｂが接続されている。

この補助一次巻線５ｂとトランジスタ４のベースとの間
には、抵抗９およびコンデンサ１０が夫々挿入されてい
るとともに、補助一次巻線５ｂとトランジスタ４のエミ
ッタとの間には、第１検出抵抗１１および第２検出抵抗
１２が夫々挿入されている。第２検出抵抗１２には開閉
スイッチ１３が並列接続されている。

トランジスタ４のベース・エミッタ間には、保護用のト
ランジスタ１４のベース・コレクタ間が接続され、この
トランジスタ１４のエミッタは補助一次巻線５ｂと第２
検出抵抗１２との相互接続点に接続されている。

トランジスタ４のベース・エミッタ間は、起動抵抗（バ
イアス抵抗）１５を介して平滑コンデンサ３の両端に接
続されている。

トランス５の二次巻線５Ｃには、整流器１６を介して蓄
電池１７が接続されている。蓄電池１７には主スイッチ
１８を介して内刃駆動用のモータ（つまり負荷）１９が
直列接続されている。主スイッチ１８に対して上記開閉
スイッチ１３は連動される。つまり、主スイッチ１８が
開いているときは開閉スイッチ１３も開いており、主ス
イッチ１８が閉じているときは開閉スイッチ１３も閉じ
るようになっている。

整流回路２の出力端には、この充電回路への電源投入後
の充電時間経過によりトランジスタ４をカットオフする
ためのタイマー回路２０が接続されている。この回路２
０は、定電圧電源回路２１と、この回路２１の出力端に
接続されたタイマー２２と、電源ラインに挿入された電
圧降下用の抵抗２３と、タイマー２２に接続された発振
用抵抗２４および発振用コンデンサ２５とから形成され
ている。

電源回路２１は、並列接続されたコンデンサ２６とツェ
ナーダイオード２７とからなる。タイマー２２は、発振
回路と、カウンタとを備えている。そして、このタイマ
ー２２の出力端Ｔには、上記トランジスタ４のベースが
ダイオード２８を順方向に介して接続されている。

なお、第４図中２９ａは整流回路２の電源ラインに挿入
された抵抗、２９ｂはコンデンサである。

次ぎに動作を説明する。

充電用端子１ａ、ｌｂに交流電源電圧が印加されると、
その電圧は整流回路２で整流され、かつ、平滑コンデン
サ３で平滑される。この平滑コンデンサ３に電圧が生じ
ると、それが起動抵抗（バイアス抵抗）１５を介してト
ランジスタ４のベース・エミッタ間に供給される。これ
により、トランジスタ４のベースに起動用の電流が流れ
、このトランジスタ４がオンする。

トランジスタ４がオンすると、トランス５の一次巻線５
ａに一次電流が流れ、その電流によって補助一次巻線４
ｂに電圧が誘起される。この誘起電圧によってもトラン
ジスタ４のベースに電流が流れ、同トランジスタ４のオ
ン状態が維持される。

このトランジスタ４のオンに際しては整流器１６の阻止
作用により、蓄電池１７に電圧が加わることはなく、励
磁エネルギはトランス５に蓄えられる。

そして、トランジスタ４が飽和してそのコレクタ電流が
増加しなくなると、補助一次巻線５ｂに誘起する電圧が
減少する。すると、トランジスタ４のベース電流が減少
し、それによって一次巻線５ａに流れる電流が減少する
。この正帰還作用により、トランジスタ４はカットオフ
する。

このトランジスタ４のオフ時、トランス５に蓄えられて
いた励磁エネルギが整流器１６を通して蓄電池１７に加
えられる。こうして、トランジスタ４がオン◆オフを繰
り返すことにより、蓄電池１７が充電される。

一方、充電用端子１ａ、ｌｂに交流電源電圧が印加され
ると同時に生じる整流回路２の出力は、タイマー回路２
０にも供給されるから、この回路２０の抵抗２４および
コンデンサ２５からなる時定数回路は、その抵抗２４と
コンデンサ２５の積で決まる発振時定数にしたがって充
放電を繰り返す。それにより、タイマー２２の発振回路
が発振動作を開始するとともに、この発振回数はタイマ
ー２２のカウンタによりカウントされる。

そして、ある一定数をタイマー２２がカウントすると、
換言すれば、タイマー回路２０の発振周波数とそのカウ
ント数で決まるある充電時間が経過すると、このタイマ
ー２２は、その出力ＴをグランドＧＮＤに接続する。そ
のため、トランジスタ４のベース電圧が下がって、この
トランジスタ４のベースがエミッタと同電位となり、ト
ランジスタ４はカットオフされる。したがって、充電回
路の充電動作が停止する。

また、以上の充電中に主スイッチ１８を手動で閉じた場
合には、充電回路の出力は蓄電池１７に供給され蓄電池
１７を充電すると同時に、モータ１つにも供給されて、
このモータ１９を駆動する。

そして、この場合に、主スイッチ１８に連動して開閉ス
イッチ１３が閉じるから、充電回路の出力は増加する。

つまり、第１、第２の検出抵抗１１．１２はトランス５
の一次電流を検出しており、これら第１、第２の検出抵
抗１１．１２の両端の電圧はトランス５の一次電流に比
例するので、開閉スイッチ１３が閉じて第２検出抵抗１
２が短絡されることにより、一次電流を多く流すことが
できる。それによってトランス５の二次巻ｔ１５ｃに発
生する充電電流を大きくできる。なお、雨検出抵抗１１
゜１２の抵抗値により例えば雨検出抵抗１１．１２の両
端間電圧が約ｏ、８　Ｖになると、トランジスタ１４が
オンされる、それにより、トランジスタ４のベース電位
をエミッタ電位と等しくして、このトランジスタ４をカ
ットオフさせる。

また、以上の従来例の他に、充電回路としてリンギング
チョークコンバータを用いた例として、特開昭６４−４
７２３４号公報に示すものがある。

この公報に記載の技術は、蓄電池への充電中に充電電流
によってモータを交流駆動できるようにした充電回路に
おいて、タイマー回路によって電源投入からの時間をカ
ウントして、蓄電池に充電している間にモータが駆動さ
れた時は、タイマー回路のカウント動作を中断すること
により、・タイマーに設定された所定の充電時間を確保
して、充電不足にならないようにしたものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、第４図の従来例によれば、タイマー回路による
充電時間が一定であるために、充電中にモータが駆動さ
れた場合には、この駆動期間中は充電回路の出力の大半
がモータの駆動に費やされ、その結果、タイマー回路、
に定められた時間では蓄電池への充電が不足するという
問題があった。なお、この様子は第２図中２点鎖線で示
される。同図中Ｔｌ〜Ｔ２の期間はモータ駆動期間、Ｔ
３は充電終了時間であり、Ｓａに示す面積性が充電中の
モータで費やされた充電量であり、この充電量Ｓａが満
充電に対する不足分である。

また、特開昭６４−４７２３４号公報の従来例によれば
、以下の問題がある。

一般に交流によりモータ（負荷）を駆動する際の充電回
路の出力は、モータの最大消費電力が供給できるように
設計される。例えば電気かみそりの場合には、モータの
起動時やトリマーと通称される際剃り用のカッターを駆
動するときなどに消費電力が最大となり、その値は通常
のモータ駆動時の２倍から３倍に達する。そのため、充
電中における通常のモータ駆動時（タイマー回路のタイ
マー動作中断期間中）に生じる余剰電力は、蓄電池に供
給されて、この蓄電池を充電する。

ところで、蓄電池に対する正規の充電電流の大きさは、
モータの消費電流とは無関係に蓄電池の容量によって決
定されるので、充電中におけるモータ駆動時の余剰電力
が正規の充電電流よりも大きい場合には充電過剰となる
。

この様子は第３図中２点鎖線で示される。同図中Ｔ１〜
Ｔ２の期間はモータ駆動期間、Ｔ３は充電終了時間であ
り、ｓｂに示す面積性が上記余剰電力による蓄電池への
充電量であり、この余剰充電量ｓｂが満充電に対する過
剰分である。

本発明の目的は、充電中において負荷を駆動しても、蓄
電池への充電が不足したり、過充電となることを防止で
きる充電回路を得ることにある。

［！！！題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の充電回路において
は、人力される交流電圧を整流する整流回路と、この整
流回路の出力端にトランジスタを介して一次巻線が接続
されるとともに、上記トランジスタのベース・エミッタ
間に補助一次巻線が接続されたトランスと、このトラン
スの二次巻線に整流器を介して接続された蓄電池と、こ
の蓄電池に主スイッチを介して接続された負荷と、上記
整流回路の出力端に接続され電源投入後の充電時間経過
後に上記トランジスタをカットオフするタイマー回路と
を備え、このタイマー回路が、その発振周波数を、上記
蓄電池への充電のみをするときと、上記蓄電池への充電
中に上記負荷を駆動するときとで変化させるタイマー制
御手段を有したものである。

また、上記タイマー制御手段の構成を簡単にするために
、タイマー制御手段を、上記蓄電池への充電のみをする
ときに使用される第１時定数回路をなす第１抵抗および
コンデンサと、上記蓄電池への充電とともに上記負荷を
駆動するときに使用される第２時定数回路を上記コンデ
ンサとともに形成する第２抵抗と、上記主スイッチに連
動して上記第１、第２の時定数回路のいずれかを選択す
る切替えスイッチとから形成するとよい。

Ｃ作用コ 整流回路の整流出力はトランジスタのベース・エミッタ
間に供給され、これにより、トランジスタがオンする。

トランジスタがオンすると、トランスの一次巻線に電流
が流れ、その電流によって補助一次巻線に電圧が誘起さ
れる。この誘起電圧により、トランジスタのオン状態が
維持される。

トランジスタが飽和すると、補助一次巻線に誘起する電
圧が減少してトランジスタがカットオフする。こうして
、トランジスタがオン・オフを繰り返すことにより、ト
ランスの二次巻線から放出される出力により整流器を通
して蓄電池が充電される。

そして、充電開始と同時にタイマー回路は、その発振周
波数をカウントしてタイマー動作を開始する。また、充
電中において主スイッチは通常開かれているが、このス
イッチが充電中に閉じられると、二次巻線から放出され
る出力により負荷が駆動される。同時に、この駆動期間
中は主スイッチに連動してタイマー制御手段が、タイマ
ー回路の発振周波数を、充電のみを行っている場合に比
べて変化させる。

このタイマー制御手段による発振周波数の制御は、負荷
駆動時において蓄電池に充電される充電量が、充電のみ
を行っている場合における単位時間あたりの充電量より
も多い場合には、発振周波数を高くなるように変化させ
、逆に少ない場合には発振周波数を低くするように変化
させる。

したがって、負荷の駆動により充電不足となる場合には
、充電時間が長く確保されて充電不足を補う。また、充
電過剰となる場合には、充電時間が短くなって充電過剰
を防止する。

また、請求項２においては、タイマー制御手段が時定数
が異なる一対の時定数回路によりなるが、これらの回路
のコンデンサが共通部品となっているので、このタイマ
ー制御手段の構成が簡単である。

［実施例］ 本発明の第１実施例を第１図を参照して説明する。この
説明にあたり、第４図で説明した従来例と同様な構成に
ついては、同一符号を付してその説明を省略し、同従来
例と異なる構成、つまりタイマー回路の構成について以
下説明する。

タイマー回路３０は整流回路２の出力端に接続され、こ
の充電回路への電源投入後の適正な充電時間経過により
トランジスタ４をカットオフするためものである。この
タイマー回路３０は、定電圧電源回路３１と、この回路
・３１の出力端に接続されたタイマー３２と、電源ライ
ンに挿入された電圧降下用の抵抗３３と、タイマー制御
手段３４とから形成されている。

電源回路３１は、並列接続されたコンデンサ３５とツェ
ナーダイオード３６とからなる。タイマー３２は、発振
回路と、カウンタとを備えている。そして、このタイマ
ー３２の出力端Ｔには、上記トランジスタ・４のベース
がダイオード２８を順方向に介して接続されている。

タイマー制御手段３４は、タイマー３２の発振周波数を
、上記主スイッチ１８に連動して、上記蓄電池１７への
充電のみをするときと、蓄電池１７への充電とともにモ
ータ１９を駆動するときとで、変化させるために設けら
れている。そして、本実施例では、第１抵抗３７と、第
２抵抗３８と、コンデンサ３９と、切替えスイッチ４０
とで形成されている。

コンデンサ３９は、切替えスイッチ４０により第１抵抗
３７または第２抵抗３８に対して選択的に接続される。

コンデンサ３９と第１抵抗３７とが接続された時には第
１時定数回路が形成され、コンデンサ３９と第２抵抗３
８とが接続された時には第２時定数回路が形成される。

第１時定数回路は蓄電池１７への充電のみをするときに
選択され、第２時定数回路は蓄電池１７への充電中にモ
ータ１９を駆動するときに選択される。そして、両時定
数回路に定められた発振時定数は夫々異なっている。こ
の実施例においては、第２抵抗３８の抵抗値を第１抵抗
３７より大きく設定しである。したがって、各抵抗３７
．３８とコンデンサ３つとの積で夫々決定される時定数
は、第２時定数回路の方が第１時定数回路よりも大きく
なっている。

切替えスイッチ４０は、上記主スイッチ１８の開閉に連
動するものであり、主スイッチ１８が開いているときに
は第１抵抗３７が接続された第１端子４０ａを閉じてお
り、また、主スイッチ１８が開いているときには第２抵
抗３８が接続された第２端子４０ｂを閉じるようになっ
ている。

上記構成の充電回路の動作を説明する。

この充電回路で、蓄電池１７への充電のみを行う場合の
動作は、第４図により説明した従来例と同じであるので
、その説明は省略する。なお、この充電状態においては
、主スイッチ１８は開いているから、切替えスイッチ４
０の第１端子４０ａが閉じている。よって、第１時定数
回路による充放電に基づいてタイマー３２が所定数の発
振周波数をカウントすると、蓄電池１７への適正な充電
が実施される。このときの充電完了時は従来例と同じく
第２図においてＴ３の時点である。

この充電中に主スイッチ１８を閉じてモータ１９を交流
駆動した場合には、それに連動して切替えスイッチ４０
が第１端子４０ａを開いて第２端子４０ｂを閉じるから
、タイマー３２には第２時定数回路が接続される。

そうすると、モータ１９が駆動される期間（第２図中Ｔ
１〜Ｔ２）は、タイマー３２が第２時定数回路による充
放電に基づいて発振周波数をカウントする。この第２時
定数回路の時定数は第１時定数回路の時定数よりも大き
く、したがって第２時定数回路の発振周波数は第１時定
数回路よりも遅くなるから、それに応じて充電時間を長
く確保できる。

そのため、モータ１９の駆動により充電電流が消費され
るにも拘らず、その分を長時間充電によって補って蓄電
池１７を適正に充電でき、また、従来のようにタイマー
３２のカウントを中断する必要もない。この様子は第２
図中実線で示され、実際にタイマー３２がトランジスタ
４をカットオフした時点を７３’　とすると、充電延長
期間はＴ３〜Ｔ３’　である。

また、この実施例の構成において、第１時定数回路の時
定数を第２時定数回路の時定数よりも大きくした場合に
は、充電中にモータ１９を駆動している期間は、第２時
定数回路の発振周波数が第１時定数回路よりも早くなる
から、それに応じて充電時間を短くできる。

そのため、蓄電池１７の容量により充電中にモータ１９
を駆動している期間に、蓄電池１７に余剰電力が充電さ
れるような製品の場合には、充電時間の短縮により蓄電
池１７の過充電を防止して適正に充電できる。この様子
は第３図中実線で示され、実際にタイマー３２がトラン
ジスタ４をカットオフした時点をＴ３’　とすると、充
電短縮期間はＴ３〜Ｔ３’である。

なお、本発明は上記一実施例に制約されない。

例えば、第１、第２時定数回路は、切替えスイッチによ
り選択される第１、第２のコンデンサと、これらに共通
して使用される抵抗とで形成しても良い。また、第１、
第２時定数回路は、抵抗およびコンデンサの直列回路に
より夫々形成しても良い。

〔発明の効果］ 以上説明した請求項１の発明によれば、電源投入後の充
電時間経過後に発振動作を生じさせるトランジスタをカ
ットオフして、蓄電池への充電を停止させるタイマー回
路が、その発振周波数を、蓄電池への充電のみをすると
きと、蓄電池への充電とともに上記負荷を”駆動すると
きとで変化させるタイマー制御手段を有するから、この
制御手段により、負荷駆動時において蓄電池に充電され
る充電量が、充電のみを行っている場合における単位時
間あたりの充１！量よりも多い場合には、発振周波数を
高くなるように変化させ、または、逆に少ない場合には
発振周波数を低くするように変化させて、凄；それによ
り充電の途中で負荷を駆動しても、充電不足や充電過剰
となることを防止して、蓄電池を適正に充電できる。

また、請求項２の発明によれば、タイマー制御手段に形
成される時定数が異なる第１、第２の時定数回路のコン
デンサが共通部品となっているので、タイマー制御手段
の構成を簡単にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る充電回路の構成を示す
回路図、第２図は同回路の動作を示し、時間と電池容量
と充電電流および負荷電流との相互関係を示す図、第３
図は他の充電回路における上記第２図相当図、第４図は
従来の充電回路の構成を示す回路図である。 ２・・・整流回路、４・・・トランジスタ、５・・・ト
ランス、５ａ・・・一次巻線、５ｂ・・・補助一次巻線
、５Ｃ・・・二次巻線、１６・・・整流器、１７・・・
蓄電池、１８・・・主スイッチ、１つ・・・モータ（負
荷）、３０・・・タイマー回路、３４・・・タイマー制
御手段、３７・・・第１抵抗、３８・・・第２抵抗、３
つ・・・コンデンサ、４０・・・切替えスイッチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入力される交流電圧を整流する整流回路と、この整
   流回路の出力端にトランジスタを介して一次巻線が接続
   されるとともに、上記トランジスタのベース・エミッタ
   間に補助一次巻線が接続されたトランスと、このトラン
   スの二次巻線に整流器を介して接続された蓄電池と、こ
   の蓄電池に主スイッチを介して接続された負荷と、上記
   整流回路の出力端に接続され電源投入後の充電時間経過
   後に上記トランジスタをカットオフするタイマー回路と
   を備え、このタイマー回路が、その発振周波数を、上記
   蓄電池への充電のみをするときと、上記蓄電池への充電
   中に上記負荷を駆動するときとで変化させるタイマー制
   御手段を有したことを特徴とする充電回路。 ２、上記タイマー制御手段は、上記蓄電池への充電のみ
   をするときに使用される第１時定数回路をなす第１抵抗
   およびコンデンサと、上記蓄電池への充電とともに上記
   負荷を駆動するときに使用される第２時定数回路を上記
   コンデンサとともに形成する第２抵抗と、上記主スイッ
   チに連動して上記第１、第２の時定数回路のいずれかを
   選択する切替えスイッチとから形成されていることを特
   徴とする請求項１に記載の充電回路。