JPH0449331B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は交流電源から充電回路を通して蓄電池
を充電し、蓄電池でモータの如き誘導性負荷を駆
動できると共に、蓄電池の容量がないときは交流
電源から充電回路を通して、充電電流とは異なる
出力電流で負荷を駆動することができる充電式電
気機器に関するものである。

（背景技術） 第５図はこの種の充電回路のブロツク図を、第
６図は具体的回路図を夫々示すものであり、第６
図の一点鎖線で囲まれたリンギング・チヨーク・
コンバータからなる充電器は充電回路１と出力電
流切替ブロツク２とから構成されている。

充電回路１は出力トランジスタQ₁、制御用ト
ランジスタQ₂、および巻線L₁，L₂，L₃を有する
発振用トランスＴ等から構成され、出力電流切替
ブロツク２はトランジスタQ₁のエミツタに一端
が接続されているエミツタ抵抗R_E、抵抗R_AC等か
ら構成されている。なお、本回路の動作を概略的
に説明すると次の如くである。つまり、スイツチ
SWをオフ（接点，，と接点とが非接
触）にし、交流電源（商用電源）ACを加えると、
充電回路１はトランジスタQ₁の発振動作により
電池３を充電する。また、交流電源ACを加えず
にスイツチSWをオン（接点，，と接点
とが接触）にすると、電池３からモータＭに電流
が流れ、モータＭが回転する。一方、電池３の容
量がなくなつたときに交流電源ACを加え、スイ
ツチSWをオンとすると、出力電流切替ブロツク
２が動作し、充電時とは異なる電流を出力し、モ
ータＭをドライブすることができるようになつて
いる。

ブロツキング発振についての動作を説明する
と、交流電源ACからの電圧はダイオード・ブリ
ツジDBにて整流され、充電回路１の入力端に印
加される。そして、ベース抵抗R₁，R₂を介して
トランジスタQ₁のベースに電流が流れ、トラン
ジスタQ₁を記動し始める。トランジスタQ₁へベ
ース電流が流れコレクタ電流が流れ出すと、発振
用トランスＴの巻線L₁の電流増加が同一トラン
スの巻線L₃に電圧を誘起させ、正帰還作用によ
りトランジスタQ₁は瞬時にオンとなる。そして、
トランジスタQ₁のオン時にトランスＴの１次巻
線L₁に蓄えられたエネルギーを、トランジスタ
Q₁のオフ時に出力巻線L₂を通して放出し、電池
３を充電する。一方、トランジスタQ₂は、トラ
ンジスタQ₁がオフするタイミングを決めるため
のものであり、トランジスタQ₁がオンしてエミ
ツタ電流が徐々に増加し、エミツタ抵抗R_Eの両
端電圧が上昇して一定値を越えるとトランジスタ
Q₂はオンし、トランジスタQ₁のベース電流をバ
イパスさせてトランジスタQ₁のコレクタ電流の
増加を飽和させ、発振用トランスＴの巻線L₁〜
L₃に発生する電圧の極性を反転させ、トランジ
スタQ₁を急速にオフに向かわせる働きをしてい
る。

しかして、トランジスタQ₁のオフとなるタイ
ミングは、トランジスタQ₂のベース・エミツタ
間電圧V_BEをエミツタ電流とエミツタ抵抗R_Eの値
の積が越える点となり、このようにして定まる電
流で、スイツチSWがオフの時は電池３を充電す
る。

ここで、スイツチSWは３つの固定接点を有
し、エミツタ抵抗R_Eと並列に接続されるべく抵
抗R_ACに接続される抵抗接点と、電池３および
出力巻線L₂に接続される電池接点と、負荷で
あるモータＭに接続されるモータ接点と、各接
点を接続する可動接点とから構成されて
いる。

スイツチSWがオンにされると、充電回路１の
負荷として電池３とモータＭとが接続され、電池
３の容量が充分な場合には電池３からの電力供給
によりモータＭは駆動される。また、スイツチ
SWの１つの接点、つまり抵抗接点に抵抗R_AC
が接続されており、スイツチSWがオンとなるこ
とで、エミツタ抵抗R_Eに抵抗R_ACが並列に入り、
合成抵抗としてはエミツタ抵抗R_Eだけの場合の
値より小となる。そして、このエミツタ抵抗R_E
と抵抗R_ACの合成抵抗により、トランジスタQ₂が
オンするときの１次巻線L₁およびトランジスタ
Q₁を流れる電流値が大きくなり、出力巻線L₂か
らの出力も増える。このようにして電池３の容量
がなくなつた際に交流電源に接続することにより
電池３への充電電流とは異なる出力電流でモータ
Ｍを駆動できるようにしている。

ところで、第６図に示すスイツチSWの３接点
が同時に入り、同時に切れれば上記の動作
は何ら問題なく行われるが、実際にはわずかな時
間差が発生する。すなわち、第２図に実際の接点
の構造を示すが、例えば、スイツチSWのストロ
ークが５mmで、これを0.2secで移動させ、スイツ
チSWをオンからオフ、もしくはオフからオンさ
せた場合、可動接点のフオーク接点部分がスト
ローク方向に1μmずれていれば、40μsecの時間的
なずれになる。そして、リンギング・チヨーク・
コンバータのトランジスタQ₁の発振周期は通常
10μsec〜30μsecであることから上記の40μsecのず
れは大きい。また、可動接点のフオーク接点の
ずれを1μmにおさえるのは難かしく、実際にはこ
れ以上に悪い状態となる。

次に上記の時間差が発生することによる問題点
を説明する。今、スイツチSWがオンとなる時、
抵抗R_ACとモータＭとが先に接続されると、トラ
ンジスタQ₂のベースとグランド間には抵抗R_ACと
モータＭとのインピーダンスが入つたことにな
り、モータＭのインピーダンスによつては、抵抗
R_ACがエミツタ抵抗R_Eと並列に入つた時よりも大
きな電流がトランジスタQ₁を通つて流れた時に、
トランジスタQ₂をオンするような条件となる。
また、スイツチSWがオフとなる時に抵抗R_ACと
電池３との間が先に切れ、抵抗R_ACとモータＭと
がまだ接続されている場合を考えると、電池３
（出力巻線L₂）とモータＭとの間がオフとなつて
いるため、モータＭを駆動する電流がオフとなり
モータＭは停止する。つまり、電流は抵抗R_ACを
通るため、モータＭを駆動できる程の電流は流れ
てこないからである。そして、モータＭが停止す
るとき、それまでモータＭへ流れていた電流が急
速に減少するため、モータＭ内部のインダクタン
ス分によりスパイク電圧が発生し、その極性は−
端子に＋の電圧が、＋端子に−の電圧が発生する。
−電圧が発生した＋端子に抵抗R_ACが接続されて
おり、抵抗R_ACの他端はトランジスタQ₂のベース
とトランジスタQ₁のエミツタに接続されている
ため、トランジスタQ₁がオン時はトランジスタ
Q₁を通つてより大きな過電流が流れないとトラ
ンジスタQ₁をオフにすることができない。また、
トランジスタQ₁がオフであつても、トランジス
タQ₁のエミツタの電位が下がるために、オンに
なるタイミングでなくてもトランジスタQ₁がオ
ンし、トランジスタQ₁に大きな過電流が流れる
ことになる。

このように、同時に切るべきスイツチSWのわ
ずかなタイミングのずれにより、トランジスタ
Q₁、１次巻線L₁に大きな電流が流れ、トランジ
スタQ₁、１次巻線L₁にストレスを加えて、劣化
を早めたり、または破壊したりする結果となる。
すなわち、スイツチSWの開時において抵抗R_AC
とモータＭとが最後に開となることにより上記の
問題が発生するものである。

（発明の目的） 本発明は上記の点に鑑み提案されたものであ
り、その目的とするところは、スイツチの開閉に
よりスイツチング・トランジスタに過大なストレ
スが加わるのを防止することを可能とした充電器
を提供することにある。

（発明の開示） 以下、実施例を示す図面に沿つて本発明を説明
する。

第１図は本発明の一実施例を示す回路構成図で
あり、第６図に示した従来の構成と異なる点はモ
ータＭの如き誘導性の負荷と並列にスパイク吸収
素子としてダイオードＤが接続されていることで
ある。

第２図はスイツチSWの構造を示したものであ
り、絶縁材からなる基台４の上面に図中右からモ
ータＭに接続されるモータ接点、抵抗R_ACに接
続される抵抗接点、電池３に接続される電池接
点が並んで設けられている。可動接点は略Ｅ
字形に形成され、先端を曲成した各フオークは各
接点〜に対応し、かつフオークの突出方向に
スライド自在に基台４上面に配設してある。図中
の線イはスイツチSWのオン位置を示し、線ロは
スイツチSWのオフ位置を示している。また、第
３図は各接点のオン・オフのタイミングを示した
ものであり、ａはスイツチSWのオン時、ｂはオ
フ時の状態を示し、夫々従来において不都合が生
じる場合を示している。

しかして、スイツチSWがオフする際に電池接
点が先に切れて抵抗R_ACとモータＭとが並列接
続された状態、すなわち第３図ｂにT₂で示す期
間にあつては、モータＭに逆起電圧が発生する
が、ダイオードＤの導通により逆起電圧を瞬時に
吸収し、その影響をなくすことができる。つま
り、トランジスタQ₁のエミツタからモータＭを
見た場合のインピーダンスの低下を防止でき、よ
つてトランジスタQ₁に過大電流が流れるのを防
止することができる。

次に、第４図は他の実施例を示したものであ
り、スパイク吸収素子として第１図のダイオード
Ｄに代え、コンデンサＣを用いたものである。し
かして、コンデンサＣはモータＭが正常に回転し
ている際には、その端子電圧によりスイツチSW
側が＋に充電されており、よつてスイツチSWの
オフ時にモータＭに逆起電圧が発生した場合に充
電電荷により電気量の打ち消しを行つてスパイク
の吸収を行うものである。

（発明の効果） 以上のように、本発明にあつては、スイツチン
グ・トランジスタの発振出力電流を検出しこれを
所定値に制御して充電用の電池を充電すると共
に、誘導性の負荷を電池の充電電流とは異なる電
池で駆動可能な充電回路と、この充電回路と前記
電池および負荷とを開閉する多接点からなるスイ
ツチとを有し、このスイツチの開閉により前記電
池の充電と、電池容量がないときの前記負荷の交
流電源からの駆動とを行う充電器において、前記
負荷が発生する逆起電圧を吸収する素子を負荷と
並列に接続するようにしたので、スイツチの構造
的な原因からくる接点の接触タイミングのずれに
よる逆起電圧による悪影響を防止でき、スイツチ
ング・トランジスタに過大なストレスが加わるの
を防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路構成図、
第２図はスイツチの機械的な構造を示す図、第３
図はスイツチの各接点のオン・オフのタイミング
を示す図、第４図は本発明の他の実施例を示す回
路構成図、第５図は本発明の基本となる充電式電
気機器のブロツク構成図、第６図は従来の回路構
成図である。 １…充電回路、２…出力電流切替ブロツク、３
…電池、Ｍ…モータ、SW…スイツチ、Q₁…スイ
ツチング・トランジスタ、Ｄ…ダイオード、Ｃ…
コンデンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スイツチング・トランジスタの発振出力電流
   を検出しこれを所定値に制御して充電用の電池を
   充電すると共に、誘導性の負荷を電池の充電電流
   とは異なる電流で駆動可能な充電回路と、この充
   電回路と前記電池および負荷とを開閉する多接点
   からなるスイツチとを有し、このスイツチの開閉
   により前記電池の充電と、電池容量がないときの
   前記負荷の交流電源からの駆動とを行う充電器に
   おいて、 前記負荷が発生する逆起電圧を吸収する素子を
   負荷と並列に接続してなることを特徴とする充電
   式電気機器。 ２ 充電回路のスイツチング・トランジスタのエ
   ミツタ電流経路に挿入され、かつ出力電流切替ブ
   ロツクを構成するエミツタ抵抗の値を、スイツチ
   の開閉で変化するようにしてなる特許請求の範囲
   第１項記載の充電式電気機器。 ３ 逆起電圧を吸収する素子をダイオードとして
   なる特許請求の範囲第１項記載の充電式電気機
   器。 ４ 逆起電圧を吸収する素子をコンデンサとして
   なる特許請求の範囲第１項記載の充電式電気機
   器。