JPH0465992B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、Ni−Cd電池の電池電圧を検出して
表示する電池電圧表示回路に関するものである。

［背景技術］ 一般の乾電池は内部抵抗が大きいので、放電が
進むにつれて電池電圧が大幅に低下して負荷の動
作が変化（例えば、負荷がモータの場合には回転
数が低下する）し、感覚的に容量が少なくなつて
いることを知ることができる。しかしながら、
Ni−Cd電池はその内部抵抗が小さいため、放電
が進行して容量が少なくなつても電池電圧は僅か
しか低下せず、容量がなくなると急激に低下して
使用できなくなるという不都合があり、使用者か
ら充電時間を表示して欲しいという要望があつ
た。そこで、僅かではあるが低下する電池電圧を
検出して小型の白熱ランプを点灯したり、ブザー
を鳴動させたりして容量がなくなつたことを表示
するようにしたものが提案されているが、白熱ラ
ンプを使用するものにあつてはランプ寿命が短い
上、ランプ電流が大きいので、表示による消費電
力が大きくなつて電池の放電を促進してしまうと
いう不都合があつた。またブザーを使用するもの
にあつては、大型部品が増加するとともにコスト
が高くなるという問題があつた。また、表示手段
として発光ダイオードを用いることも考えられる
が、発光ダイオード（GaP、GaAsPなどよりな
るLED）の順方向しきい値電圧が1.5〜2.5Vにな
つているので、１個の電池で駆動することができ
なかつた。すなわち、電池の容量切れの表示を開
始する電圧は1.10〜1.18であるので、１個の電池
では発光ダイオードを駆動することができなかつ
た。

［発明の目的］ 本発明は上記の点に鑑みて為されたものであ
り、その目的とするところは、表示による消費電
力が少なく、しかも長期間に亘つて安定に動作さ
せることができる電池電圧表示回路を提供するこ
とにある。

［発明の開示］ （実施例） 第１図は本発明一実施例を示すブロツク回路図
であり、１は商用電源ACを降圧整流してNi−Cd
電池２を充電する充電器、３はモータよりなる負
荷７に電源を供給する電源スイツチ、４は電池電
圧Vbが所定の検出レベルV₁よりも低くなつたこ
とを検出する電池電圧検出回路、５は電池電圧検
出回路４出力が得られたときに発振して電池電圧
Vbよりも高い電圧を発生する発振昇圧回路、６
は発振昇圧回路５出力にて点灯される発光ダイオ
ードよりなる表示ランプであり、電池電圧が検出
レベルV₁よりも低くなつたとき、電池電圧検出
回路４出力が得られて発振昇圧回路５が駆動さ
れ、昇圧された電圧で発光ダイオードよりなる表
示ランプ６が点灯されるようになつている。

第２図は具体回路図を示すもので、電池電圧検
出回路４はトランジスタQ₁〜Q₄、抵抗R₁〜R₆お
よび検出レベル設定用ボリユームVRにて形成さ
れ、発振昇圧回路５はPNP型のトランジスタQ₅、
NPN型のトランジスタQ₆、抵抗R₇〜R₁₁、コン
デンサC₁，C₂およびチヨークコイルCHにて形成
されている。

以下、実施例の動作について具体的に説明す
る。いま、電源スイツチ３をオンにすると、負荷
７に電流が流れて電池２は放電し、電池電圧Vb
は徐々に低下する。このときの電池電圧Vbを電
池電圧検出回路４にてボリユームVRにて設定さ
れた所定の検出レベルV₁以下になつたとき、ト
ランジスタQ₁がオフ、トランジスタQ₂がオン、
トランジスタQ₃がオフして出力用トランジスタ
Q₄がオンする。この出力用トランジスタQ₄のオ
ンによつて発振昇圧回路５が発振動作を開始す
る。ここに、発振昇圧回路５の動作は以下のよう
になつている。まず、トランジスタQ₄がオンに
なると、トランジスタQ₅にベース電流が流れて、
トランジスタQ₅のコレクタ電流が抵抗R₈を通し
てトランジスタQ₅のベースに流れ、トランジス
タQ₆をオンさせる。次に、トランジスタQ₆がオ
ンになると、コンデンサC₁および抵抗R₁₁を通し
てトランジスタQ₅のベースに帰還電流が流れる
ため、トランジスタQ₅，Q₆は益々オン（コレク
タ電流が増加）になる。次に、コンデンサC₁、
抵抗R₁₁の時定数によつて上記帰還電流が少なく
なると、トランジスタQ₅，Q₆はオフになりかけ
る。ここに、トランジスタQ₆のコレクタ電位が
僅かに上昇すると、これまで第２図に図示した極
性に充電されているコンデンサC₁の両端電圧に
コレクタ電位の重症が加算され、トランジスタ
Q₅のベース電位が上昇してトランジスタQ₅，Q₆
を急速にオフさせる。ところで、トランジスタ
Q₆がオンであれば、トランジスタQ₅を通してチ
ヨークコイルCHに電流が流れているが、トラン
ジスタQ₆のオフによつてこの電流が遮断される。
このとき、チヨークコイルCHの両端にトランジ
スタQ₆のコレクタ側がプラスとなる逆起電圧
（電流を流し続けようとする電圧）が発生し、こ
の電圧（電池電池よりも高い）は電池電圧に重畳
して発光ダイオードよりなる表示ランプ６に印加
されて、表示ランプ６が点灯される。一方、この
電圧によつてコンデンサC₁が図示極性と逆方向
に充電される。チヨークコイルCHに蓄えられた
エネルギーが放出されると、チヨークコイルCH
の両端電圧が低下してトランジスタQ₅のベース
電位が下がりトランジスタQ₅が再びオンし、上
記動作を繰り返して発振を続ける。すなわち、発
振昇圧回路５は、基本的な構成として、電池電圧
検出回路４の出力の発生によりオンになるトラン
ジスタQ₅、およびトランジスタQ₅のオン、オフ
に伴つてオン、オフされるトランジスタQ₆を備
えた増幅器と、増幅器の出力端子であるトランジ
スタQ₆のコレクタと増幅器の入力端子であるト
ランジスタQ₅のベースとの間に挿入されて交流
成分を正帰還させる帰還用の抵抗R₁₁およびコン
デンサC₁の直列回路と、出力段のトランジスタ
Q₆のコレクタに直列接続されたチヨークコイル
CHとを備えるのである。ここにおいて、増幅器
は、電池電圧Vbが低下したときに動作させる必
要があるから、IV程度で動作するように抵抗R₇
〜R₁₁の値が設定される。

上述のように、本発明にあつては、電池電圧
Vbが所定の検出レベルV₁よりも低くなつたと
き、発振昇圧回路５により電池電圧Vbを昇圧し
て表示ランプ６を点灯しているので、１個の電池
の電池電圧Vbよりも順方向しきい値電圧が高い
発光ダイオードを表示ランプ６として使用するこ
とができるわけであり、発光ダイオードはランプ
電流が少なく長寿命であるので、表示による消費
電力を少なくできるとともに、長期間に亘つて安
定な表示を行うことができる。また、発振昇圧回
路５は、電池電圧VbをトランジスタQ₆のコレク
タエミツタとチヨークコイルCHとの直列回路に
印加するとともに、限流用の抵抗R₁₀と表示ラン
プ６との直列回路をトランジスタQ₆のコレクタ
エミツタに並列接続するので、トランジスタQ₆
のオン時にチヨークコイルCHに蓄積されたエネ
ルギをトランジスタQ₆のオフ時に放出すること
で表示ランプ６を点灯させることができ、トラン
スを用いることなく簡単な構成で小型化につなが
り、しかも安価に提供できるのである。ところ
で、表示ランプ６として用いる発光ダイオードは
定電圧素子として機能するから、限流用の抵抗
R₁₀がなければ、トランジスタQ₆のオフ時にコレ
クタエミツタ間が表示ランプ６の点灯時の順方向
電圧でクランプされることになり、帰還用の抵抗
R₁₁およびコンデンサC₁の直列回路を通る増幅器
の入力端子への帰還量が制限され、結果的に、ト
ランジスタQ₅，Q₆をオンに反転できず、発振動
作が安定しない場合が生じる。とくに、周囲温度
の変化によつて表示ランプ６の順方向電圧が低下
すれば、帰還量が一層減少するから発振動作が不
安定になる。本発明では、このような不都合を解
決するために、限流用の抵抗R₁₀を表示ランプ６
に直列接続しているのであつて、この抵抗R₁₀の
存在によつて、トランジスタQ₆のコレクタエミ
ツタ間の電圧を上昇させて帰還量を増加させるこ
とができる。その結果、トランジスタQ₅，Q₆を
確実にオンに反転させることができ、発振昇圧回
路５の発振動作が安定するのである。すなわち、
周囲温度の変化による影響を低減して発振昇圧回
路５の動作を安定させることができる。

しかしながら、上記発振昇圧回路５は１度発振
すると、電池電圧検出回路４からのスタート信号
（トランジスタQ₆のオン）がなくても発振を持続
し、発振が安定であればある程、電池電圧Vbが
極端に低下するか、それとも電源スイツチ３をオ
フにしない限り発振し続けるようになつていたの
で、トランジスタQ₆が何等かの理由により１度
オンすると、電池２の容量が十分あるにも拘わら
ず表示ランプ６が点灯し続けるという不都合があ
つた。例えば、第３図に示すように、電源投入時
の電池電圧Vbの立ち上がり過程（実際の負荷７
に印加される電圧の上昇過程）においてトランジ
スタQ₆が短期間（t₀〜t₁）でもオンすると、発振
昇圧回路５が安定に発振して表示ランプ６が電源
投入直後から点灯しつぱなしになり、電源電圧
Vbの低下を表示する本来の機能が達成できなく
なつてしまう場合があつた。一方、発振を開始す
る電池電圧Vbと発振を停止する電池電圧Vbとを
等しくした場合、すなわち、電池電圧検出回路５
出力に同期して発振が制御されるようにした場
合、負荷電流の変動によつて電池電圧Vbは第４
図に示すように変動（配線抵抗、電池２の内部抵
抗による電圧降下）するので、周囲（t₅〜t₆）に
おいて比較的速い周期で表示ランプ６が点滅する
ことになり、紛らわしい表示になつてしまうとい
う問題があつた。そこで、実施例にあつては、ト
ランジスタQ₅のベースエミツタ間にコンデンサ
C₂を並列接続して電池電圧検出回路４の検出レ
ベルV₁よりも若干高い停止レベルV₂で発振を停
止するようにして上記不都合を解消するようにな
つている。すなわち、コンデンサC₂を設けるこ
とによりトランジスタQ₅のベース電圧の変動を
制限して電池電圧Vbが所定の停止レベルV₂以上
のときに発振を停止するようにしてある。

いま、第３図に示すような電源投入時におい
て、表示ランプ６が点灯するか否かは電池電圧
Vbが停止レベルV₂を越えるかどうかで決定さ
れ、表示ランプ６が点灯される期間（t₁〜t₂）が
無視できる程度に短くなつて電源投入時の誤動作
が発生しないことになる。また、第４図に示すよ
うな電池電圧Vbの変動時においても、表示ラン
プ６が点灯される電池電圧Vbのレベル（検出レ
ベルV₁）と、表示ランプ６が消灯される電池電
圧Vbのレベル（停止レベルV₂）とが異なつてい
る（いわゆるヒステリシス特性を持たせている）
ので、表示ランプ６が速い周期で点滅されるとい
う問題が解決できることになる。さらにまた、電
池２に間欠的に放電させた場合には、第５図に示
すように放電開始時の電池電圧Vbは前回の放電
停止時点の電池電圧Vbよりも高い電圧からスタ
ートするが、実施例にあつては、この電池電圧
Vbが停止レベルV₂を越えれば表示ランプ６が消
灯されるようになつているので、電池電圧Vbの
回復の程度が把持できることになり実用上も好都
合となる。なお、第５図中の想像線は連続放電時
の電池電圧Vbを示しており、また、間欠放電時
の放電停止期間は省略してある。以上のように、
実施例にあつては、トランジスタQ₅のベースエ
ミツタ間にコンデンサC₂を設けることにより、
発振の停止レベルV₂を設定することができ、第
３図および第４図に示す不都合を容易に解決して
いる。

［発明の効果］ 本発明の上述のように、電池電圧が所定の検出
レベルよりも低くなつたことを検出する電池電圧
検出回路と、電池電圧検出回路出力が得られたと
きに発振して電池電圧よりも高い電圧を発生する
発振昇圧回路と、発振昇圧回路出力にて点灯され
る発光ダイオードよりなる表示ランプとを具備し
たものであり、発振昇圧回路にて電池電圧を昇圧
して点灯電流が少なく長寿命の発光ダイオードよ
りなる表示ランプを点灯させているので、表示に
よる消費電力を少なくすることができ、しかも長
期間に亘つて安定に動作させることができるとい
う効果がある。

さらに、発振昇圧回路が、少なくとも出力段に
トランジスタを備える増幅器と、トランジスタの
コレクタに直列接続されたチヨークコイルと、増
幅器の出力端子であるトランジスタのコレクタと
チヨークコイルとの接続点と増幅器の入力端子と
の間に挿入され出力端子から入力端子に対して交
流成分を正帰還させる帰還用の抵抗およびコンデ
ンサの直列回路とを備え、表示ランプは限流用の
抵抗との直列回路がトランジスタのコレクタエミ
ツタ間に並列接続されているものであり、電池電
圧がトランジスタのコレクタエミツタとチヨーク
コイルとの直列回路に印加するとともに、限流用
の抵抗と表示ランプとの直列回路をトランジスタ
のコレクタエミツタに並列接続するので、トラン
ジスタのオン時にチヨークコイルに蓄積されたエ
ネルギをトランジスタのオフ時に放出することで
表示ランプを点灯させるのであり、トランスを用
いることなく簡単な構成で小型化につながり、し
かも安価に提供することができるという利点があ
る。また、定電圧素子として機能する発光ダイオ
ードよりなる表示ランプと直列に限流用の抵抗を
接続しているので、限流用の抵抗の存在によつ
て、トランジスタのコレクタエミツタ間の電圧を
上昇させて帰還量を増加させることができるので
ある。その結果、正帰還によつてトランジスタを
確実にオンに反転させることができ、発振昇圧回
路の発振動作を安定させることができるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例のブロツク回路図、第
２図は同上の具体的回路図、第３図乃至第５図は
同上の動作説明図である。 ２は電池、４は電池電圧検出回路、５は発振昇
圧回路、６は表示ランプ、C₁は帰還用のコンデ
ンサ、CHはチヨークコイル、R₁₀は限流用の抵
抗、R₁₁は帰還用の抵抗、Q₆はトランジスタであ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電池電圧が所定の検出レベルよりも低くなつ
   たことを検出する電池電圧検出回路と、電池電圧
   検出回路出力が得られたときに発振して電池電圧
   よりも高い電圧を発生する発振昇圧回路と、発振
   昇圧回路にて点灯される発光ダイオードよりなる
   表示ランプとを具備した電池電圧表示回路におい
   て、発振昇圧回路は、少なくとも出力段にオン、
   オフされるトランジスタを備える増幅器と、トラ
   ンジスタのコレクタに直列接続されたチヨークコ
   イルと、増幅器の出力端子であるトランジスタの
   コレクタとチヨークコイルとの接続点と増幅器の
   入力端子との間に挿入され出力端子から入力端子
   に対して交流成分を正帰還させる帰還用の抵抗お
   よびコンデンサの直列回路とを備え、表示ランプ
   は限流用の抵抗との直列回路がトランジスタのコ
   レクタエミツタ間に並列接続されて成ることを特
   徴とする電池電圧表示回路。 ２ 電池電圧検出回路の検出レベルよりも若干高
   い電池電圧で発振を停止するように発振昇圧回路
   を形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の電池電圧表示回路。