JPH058764Y2

JPH058764Y2 -

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Publication number: JPH058764Y2
Application number: JP1985019731U
Authority: JP
Priority date: 1985-02-14
Filing date: 1985-02-14
Publication date: 1993-03-04
Anticipated expiration: 2000-02-14
Also published as: JPS61138336U

Description

【考案の詳細な説明】［技術分野］本考案は、例えば充電式の電気かみそり等の小
型電気機器に組み込んで使用される充電回路に関
するものである。

［背景技術］第６図は特願昭57−134509号（特開昭59−
25533号公報）に記載されている従来の急速充電
回路の具体回路図を示すものである。この第６図
の回路はオン・オフ方式と呼ばれる電力変換回路
を用いており、まず、このオン・オフ方式の回路
動作について説明する。ダイオードブリツジRef
により整流され、コンデンサCsuにより平滑され
た商用電源を、コイルL₁を介してトランジスタ
Ｑでスイツチングすることにより、コイルL₁に
蓄積された磁気エネルギをトランジスタＱのオフ
期間に２次コイルL₂を介してダイオードD₀で整
流し、電池Baを充電するものである。ここで、
さらにトランジスタＱのベースを充電制御回路Ａ
の出力で制御することにより出力電流を制御して
いる。充電制御回路Ａは周波数固定回路、パルス
幅変調回路等により構成されているものであつ
て、コンパレータCp₁、抵抗Rf₁〜Rf₉、コンデン
サCf、トランジスタQf₁，Qf₂及びツエナーダイ
オードZfにより構成された周波数固定回路A₁と、
コンパレータCp₂、抵抗Rf₁₀〜Rf₁₂及び抵抗R_Eに
より構成されたパルス幅変調回路A₂とより成る。
周波数固定回路A₁は、抵抗Rf₁、コンデンサCfよ
り成るコンデンサCfの充電回路と、抵抗Rf₂，
Rf₄で分圧して得た基準電圧とをコンパレータ
Cp₁に入力し、コンデンサCfを抵抗Rf₃よりトラ
ンジスタQf₁で放電し、抵抗Rf₄と抵抗Rf₅及びト
ランジスタQf₂の合成抵抗と抵抗Rf₂とより得た
基準電圧に対するコンデンサCfの放電特性を一
定にすることにより放電時間を一定にし、このこ
とにより周期を一定にしたパルス波形がコンパレ
ータCp₁の出力として得られるようにしてある。
かくて、このパルスをツエナーダイオードZfによ
り安定化し、抵抗Rf₁₀，Rf₁₁で分圧して得た基準
電圧と、コイルL₂に流れた２次電流を抵抗R_Eで
検出して得た電圧とをコンパレータCp₂で比較し
て、出力電流を制御するようにしてある。

出力電流制御手段である第２の充電容量検出
（過充電制御用）用の検出センサS₂はトランジス
タQ_B1，Q_B2，ツエナーダイオードZ_B、抵抗R_B1〜
R_B5とより成つている。すなわち、ツエナーダイ
オードZ_Bにより安定化された電圧を抵抗R_B2，
R_B3により分圧し、トランジスタQ_B2のベース・
エミツタより抵抗R_B4を介して電池電圧と比較
し、電池電圧が上昇してトランジスタQ_B2のベー
ス電流が流れなくなると、トランジスタQ_B2がオ
ンからオフに、トランジスタQ_B1はオフからオン
に夫々反転しトランジスタＱのベースをクランプ
して発振を停止させ、出力充電電流をゼロにす
る。充電電流がゼロになることにより電池電圧が
降下し、再びトランジスタQ_B1，Q_B2が反転して
発振を始める。この繰り返しを電池Baのもつ時
定数で繰り返し間欠発振となし、出力電流を低下
させるのである。次に、第１の充電容量検出用の
検出センサS₁である第６図の回路に示されている
タイマー回路の動作について説明する。このタイ
マー回路はタイマーIC１１′と、抵抗Rt₁〜Rt₃と
コンデンサCtと、トランジスタQt′とより構成さ
れ、タイマーIC１１′は汎用品として一般に供給
されているもので、電源端子Vccと、この電源電
圧からタイマ用の基準発振を安定させる為の基準
電源端子Vrefと、発振用のコンデンサCtと抵抗
Rt₃を接続する端子ｔと、出力端子Outとを有し
ている。尚、このタイマー回路と充電制御回路Ａ
とで充電部が構成される。かくてこのタイマー
IC１１′の動作は、充電器が電源を投入されると
同時に内部の分周回路をクリアして抵抗Rt₃とコ
ンデンサCtとにより設定された基準発振を分周
し、所定の数をカウントすると出力端子OutがＨ
レベルからＬレベルに変化するものである。出力
端子OutがＨレベルからＬレベルに変化すること
により、トランジスタQt′は導通し、充電制御回
路Ａの抵抗Rf₁₁と並列に抵抗Rt₁が挿入されるこ
とになり、コンパレータCp₂の＋端子の基準電圧
を下げることになる。これにより、コンパレータ
Cp₂の検出レベルが下がり、出力の充電電流を切
り換えることができるのである。ここで、タイマ
ー回路の限時時間は例えば１分程度に設定され、
必要な分の充電容量が急速に得られるようにして
いる。

第７図は第６図回路の充電電流の経時波形であ
り、第７図において斜線部は第１の平均充電電流
による充電部分部で、T₁は第１の平均充電電流
による第１の充電容量に達する時間、T₂は電池
Baの定格充電容量の少なくとも80％以上を比較
的長時間を要して充電する第２の平均充電電流に
よる満充電の検出時間である。

しかして、かかる従来例で、T₁部分は通常の
充電電流の数倍の電流を流すため、電池Baの内
部インピーダンスによる影響で電池Baがたとえ
カラであつたとしても、電池電圧が高くなつてし
まうことがある。従つて、過充電防止用の検出セ
ンサS₂の設定次第によつては、電池容量が入る前
つまり、電池Baが充電される前に検出センサS₂
が動作し、発振が停止してしまうことがある。逆
に、検出センサS₂の検出電圧を上げておくと、通
常の充電電流に切替わつた後に、電池容量が満タ
ンになつてもその電圧に達せず、過充電されてし
まう危険性があつた。この状態を第８図に示す。
すなわち、第８図において、横軸に時間、縦軸に
電池電圧V_Bをとつたものであつて、過充電防止
用の検出センサS₂が動作する電圧（基準電圧）を
Vthとすると、普通の状態は実線ので示すよう
に、T₁の部分においても制御されないが、一点
鎖線ので示すように電池Baの内部インピーダ
ンスが高い場合に制御領域に達してしまうことが
考えられる。

［考案の目的］本考案は上述の点に鑑みて提供したものであつ
て、見掛け上の電池電圧を切り換えて充電制御す
ることによつて、１回または数回の必要な電池の
容量を確実に確保することを目的とした充電回路
を提供するものである。

［考案の開示］（実施例１）以下、本考案の一実施例を図面により説明す
る。第１図は第１実施例を示すものであり、全体
の基本的な構成は第６図とほぼ同様であり、出力
電流制御手段で電池への充電電流を制御するため
に基準電圧と比較される電池電圧を、第１の平均
充電電流と第２の平均充電電流とにそれぞれ対応
して見掛け上の電池電圧と実際の電池電圧とに切
り換える電圧切換手段を設けた点に特徴を有する
ものである。上記電圧切換手段は以下のように構
成されている。すなわち、タイマーIC１１′の出
力端子OutとトランジスタQtとの間にトランジス
タQoを設け、また、出力端子Outを抵抗Rt₄を介
してトランジスタQsのベースに接続し、このト
ランジスタQsのコレクタを電池Baの電圧を検出
するトランジスタQ_B2のエミツタに接続してい
る。

全体の基本的な動作は従来と同様なので説明は
省略し、本考案の要旨とするところについて述べ
る。電源投入時、第１の検出センサS₁であるタイ
マーIC１１′の出力端子OutはＨレベルの状態に
あるため、トランジスタQo，Qsはオンしてい
る。この時、過充電制御用の第２の検出センサS₂
の電池電圧の検出は、抵抗R_B4とR_B6とで分割さ
れる電圧Vcutを検出する。すなわち、抵抗R_B2と
R_B3とで分割される基準電圧Vthと、上記電圧
Vcutが比較され、Vth≧Vcutではトランジスタ
Q_B2がオン、トランジスタQ_B1がオフしているが、
Vth＜Vcutとなると、トランジスタQ_B2がオフ、
トランジスタQ_B1がオンしてインバータの発振を
停止する。タイマーIC１１′がカウントアツプす
ると、出力端子OutはＬレベルとなり、トランジ
スタQo，Qsはオフとなり、トランジスタQtがオ
ンとなるため、コンパレータCp₂の基準電圧が下
がり、充電電流は絞られると同時に、トランジス
タQsはオフになるため、電池電圧V_Bがそのまま
検出端子（トランジスタQ_B2，Q_B1のエミツタ）
に与えられる。すなわち、Vcut＝V_Bとなる。こ
のように、１分充電時と通常充電時の過充電制御
用の検出センサS₂の電池Ba側を見た見掛けの電
圧を変えることにより、電池Baの内部インピー
ダンスによる電池電圧への影響をカバーすること
ができるものである。なお、電池Baの温度検知
も同時に行なうため、過充電制御回路である検出
センサS₂をIC化した場合、内部で基準電圧を変
えることができないので、この方法を用いること
は有用である。

（実施例２）第２図は第２実施例の具体回路図を示すもので
ある。ところで、一般的なプツシユプル型インバ
ータにおいては、２つのトランジスタQ₃，Q₄を
駆動するためには、発振トランスに２つの巻線が
必要であつたが、そのためにトランスの構造が複
雑になつていた。本実施例ではベース巻線を１つ
とした自励発振回路により電池を充電するもので
ある。交流電源ACはダイオードブリツジRefで
整流されて発振回路８に電源を供給する。ベース
抵抗R₂はトランスT₃のベース巻線L₃に接続され、
このベース抵抗R₂、トランジスタQ₃，Q₄、トラ
ンスT₃等で発振回路８が構成されている。また、
トランジスタQ₅，Q₆で制御回路５が構成され、
フオトカツプラーPCのフオトトランジスタPTと
フオトダイオードPDにより非接触接続を構成し
て、信号系統の入力側と出力側とを分離せしめて
いる。

しかして、交流電源ACが投入されると、発振
起動用のベース抵抗R₂でもつていずれかのトラ
ンジスタQ₃，Q₄をオンにする。トランジスタQ₃
がオンの時はトランジスタQ₃のベース電流は、
巻線L₃、抵抗R₂、トランジスタQ₃、トランジス
タQ₆を介して流れ、トランジスタQ₄がオンのと
きは、巻線L₃、トランジスタQ₄、トランジスタ
Q₅、抵抗R₂と流れて、交互にオンを繰り返す。
制御回路５のトランジスタQ₅，Q₆の主目的は、
トランジスタQ₃，Q₄のベース電流をバイパスす
ることにあり、トランジスタQ₃，Q₄のエミツタ
電流を抵抗R₃で検知し、抵抗R₃の電圧降下がト
ランジスタQ₅，Q₆のベース・エミツタ間電圧よ
り上回る時に、トランジスタQ₃，Q₄のベース電
流をバイパスするものである。よつて、抵抗R₃
の値により発振回路８の出力電流を可変できる。
フオトカツプラーPCは、抵抗R₃と並列に接続さ
れており、実質的に抵抗R₃の抵抗値を小さくす
るようにフオトカツプラーPCがオン時には動作
する。

ここで、インバータ制御IC１２の構成及び動
作を説明する。インバータ制御IC１２の等価回
路は第３図のようになり、端子から入力され電
源電圧VccはトランジスタZ₁によつて安定化さ
れ、ダイオードD₅，D₆、抵抗R₁₀と、抵抗R₁₁、
ダイオードD₇，D₈，D₉によつて分割される基準
電圧Vrefが与えられる。この基準電圧Vrefと端
子より入力される電池電圧V_Bとの比較により、
電池電池V_Bが基準電圧Vrefより高いとき、トラ
ンジスタTr₂が動作し、出力端子がローレベル
になる。従つて、第２図において抵抗B₁₂を流れ
る電流を引き込む。このためトランジスタQ₉が
オフし、フオトダイオードPDに流れる電流は与
えられないため、フオトトランジスタPTもオフ
する。そして、トランジスタQ₈もオフし、電池
Baへの充電電流はカツトされる。しかし、全く
発振回路８の発振が停止すると補助巻線L₆にも
電圧が発生せず、インバータ制御IC１２に電源
が与えられないため、抵抗R₁₃を接続することに
より、充電電流のカツト時でも常時発振させて補
助巻線L₆より電源を得るように構成している。
このように、補助巻線L₆を設け、発振回路８を
常に発振させておくことにより、電池電圧が低下
したときや、電池Baがアダプタのプラグより抜
かれた時に、常に電池Baの電圧を検出する回路
（インバータ制御IC１２）やタイマー回路（タイ
マーIC１１）の電源を安定に供給できるもので
ある。尚、発光ダイオードLED₁は電池Baを充電
している間、トランジスタQ₉がオンしているこ
とで電流が流れて、点灯表示する。

また、第２図の実施例は電池Baへの充電電流
をタイマーによつて切り替えられる回路を備えて
いる。タイマーIC１１がそれで、第４図はタイ
マーIC１１（TA7326P）のブロツク図を示し、
基準クロツクパルスを発生するタイムベースTB
と、タイムベースTBのクロツクパルスを分周す
る複数段のフリツプフロツプFF₁，FF₂…と、リ
セツト、セツト用のフリツプフロツプFFと、出
力用トランジスタ等から構成されている。

電源を入れるとタイマーIC１１が動作するが、
タイマーIC１１の端子がＬレベルのため、フ
オトダイオードPD₂には電流は供給されず、従つ
て、フオトトランジスタPT₂はオフであり、トラ
ンジスタQ₇はオンとなる。また、インバータ制
御IC１２は、電池電圧V_Bが低い場合端子がＨ
レベルのため、トランジスタQ₉がオンし、フオ
トダイオードPDに電流が供給されてフオトトラ
ンジスタPTがオンする。フオトトランジスタPT
がオンするとトランジスタQ₈もオンし、抵抗R₃
とR₁₆とが並列となつてトランジスタQ₃，Q₄のコ
レクタ電流が流れる。そのため、電池Baへの充
電電流は大となる。タイマーIC１１がカウント
アツプすると、タイマーIC１１の端子はＨレ
ベルとなり、フオトダイオードPD₂に電流が供給
されてフオトトランジスタPT₂がオンする。フオ
トトランジスタPT₂がオンになると、トランジス
タQ₇はオフし、トランジスタQ₈のみオンとなる
と、抵抗R₃しかトランジスタQ₃，Q₄のコレクタ
電流が流れず、インピーダンスが高くなり、トラ
ンジスタQ₅，Q₆によつてコレクタ電流は制限さ
れて充電電流は小さくなる。尚、タイマーIC１
１の出力端子はＨレベルのとき、トランジスタ
Q₁₀をオンして発光ダイオードLED₂を点灯表示
させる。

インバータ制御IC１２の内部回路は、第１図
の過充電制御用の検出センサS₂の回路と同等であ
り、この回路構成の場合は電池Ba本体と回路と
が分離されてしまうため、接続した場合に接触抵
抗が生じ、この接触抵抗による電圧降下が充電電
流によつて大きく変化するため、第２図に示すよ
うに、タイマーIC１１の出力端子より抵抗Ro₁
を介してトランジスタQoのベースに接続し、こ
のトランジスタQoのコレクタは抵抗Ro₂を介し
て電源に接続し、エミツタは接地している。ま
た、トランジスタQoのコレクタはトランジスタ
Qsのベースに接続され、トランジスタQsのコレ
クタはインバータ制御IC１２の端子に抵抗Rx₂
を介して接続し、エミツタは接地している。これ
らトランジスタQo，Qs、抵抗Ro₁…等で電圧切
換手段が構成されるものであり、動作は以下の如
くである。すなわち、電源投入時、タイマーIC
１１の出力端子はＬレベルであつてトランジス
タQoはオフで、トランジスタQsはオンである。
従つて、電池電圧V_Bを抵抗RxとRx₂とで分割し
て、この分割された電圧を電池Baの見掛け上の
電圧とし、実際の電池電圧Baよりも低くしてイ
ンバータ制御IC１２の端子に与えている。次
に、タイマーIC１１のカウントアツプ後は、タ
イマーIC１１の出力端子はＨレベルになり、
トランジスタQoはオン、トランジスタQsはオフ
するために、電池電圧V_Bはそのままインバータ
制御IC１２の端子に与えられることになる。
このようにすることにより、インバータ制御IC
１２の内部の基準電圧を変えることなく充電制御
が可能となり、また、電池Baの内部インピーダ
ンスや接触抵抗による影響も少なくすることがで
きるものである。

（実施例３）第５図に第３実施例を示す。上述した各実施例
では電池電圧を第１の平均充電電流と第２の平均
充電電流とにそれぞれ対応して見掛け上の電池電
圧と実際の電池電圧とに切り換えていたが、出力
電流制御手段の基準電圧を切り換えることによつ
ても電池電圧を切り換えた場合と同様の結果が得
られる。そこで、本実施例では、出力電流制御手
段の基準電圧を、第１の平均充電電流と第２の平
均充電電流とに対応して見掛け上の基準電圧と実
際の基準電圧となるように切り換える電圧切換手
段を設けている。すなわち、インーバータ制御
IC１２のGND端子にダイオードDsを挿入し、
このダイオードDsに並列にトランジスタQsを接
続することで、インバータ制御IC１２の内部の
基準電圧を上げている。すなわち、電源投入時に
はトランジスタQsはオフで、インバータ制御IC
１２の基準電圧はダイオードDsの順方向降下電
圧分だけ高くなり、タイマーIC１１がカウント
アツプすると、トランジスタQsはオンになり、
基準電圧が下げられることになる。従つて、上記
と同様に電池Baの充電制御が可能になる。また、
このダイオードDsは抵抗に置き換えるようにし
ても良い。

［考案の効果］本考案は上述のように、電気機器の使用Ｎ回分
（Ｎは１以上の数）に相当するエネルギを比較的
短時間に充電する第１の平均充電電流と、電池の
定格充電容量の少なくとも80％以上を比較的長時
間を要して充電する第２の平均充電電流とを順次
切換的に供給する充電部と、電池電圧を基準電圧
と比較して電池への充電電流を制御する出力電流
制御手段と、充電開始から所定時間後にタイムア
ツプしその出力で充電部を制御して充電電流を第
１の平均充電電流から第２の平均充電電流に切り
換えさせるタイマーとを備えた充電回路におい
て、上記タイマーがタイムアツプした時、充電電
流の切換と同時に検出される電池電圧を、検出さ
れた該電池電圧が実際の電池電圧より低い見掛け
上の電池電圧から実際の電池電圧となるように切
り換えるか、あるいは出力電流制御手段の基準電
圧を、第２の平均充電電流に対応した実際の基準
電圧より高い見掛け上の基準電圧から実際の基準
電圧となるように切り換える電圧切換手段を設け
たものであり、電圧切換手段によつて、電池電圧
あるいは出力電流制御手段の基準電圧を、第１の
平均充電電流と第２の平均充電電流とにそれぞれ
対応して切り換えるので、電池の内部インピーダ
ンスや接触抵抗によつて電池への充電電流による
電圧降下の変化により充電されなかつたり過充電
されたりしていた従来構成に比べて、これらの影
響を軽減することができ、また短時間充電時の容
量不足や基準電圧の設定ミスによる電池の過充電
などを少なくでき、さらには電圧切換手段をタイ
マーで切り換えるので、電池の充電電流を検出す
るための抵抗を必要とせず、この抵抗による損失
や発熱という問題がないという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の具体回路図、第２
図は同上の他の実施例の具体回路図、第３図は同
上のインバータ制御ICの内部回路図、第４図は
同上のタイマーICの内部回路図、第５図は同上
のさらに他の実施例の具体回路図、第６図は従来
例の具体回路図、第７図及び第８図は同上の説明
図である。 Baは電池、Qo，Qsはトランジスタ、Dsはダ
イオード、R_B6，R_X2は抵抗、１１はタイマーIC、
１２はインバータ制御ICを示す。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

電気機器の使用Ｎ回分（Ｎは１以上の数）に相
当するエネルギを比較的短時間に充電する第１の
平均充電電流と、電池の定格充電容量の少なくと
も80％以上を比較的長時間を要して充電する第２
の平均充電電流とを順次切換的に供給する充電部
と、電池電圧を基準電圧と比較して電池への充電
電流を制御する出力電流制御手段と、充電開始か
ら所定時間後にタイムアツプしその出力で充電部
を制御して充電電流を第１の平均充電電流から第
２の平均充電電流に切り換えさせるタイマーとを
備えた充電回路において、上記タイマーがタイム
アツプした時、充電電流の切換と同時に検出され
る電池電圧を、検出された該電池電圧が実際の電
池電圧より低い見掛け上の電池電圧から実際の電
池電圧となるように切り換えるか、あるいは出力
電流制御手段の基準電圧を、第２の平均充電電流
に対応した実際の基準電圧より高い見掛け上の基
準電圧から実際の基準電圧となるように切り換え
る電圧切換手段を設けたことを特徴とする充電回
路。