JPH0630550B2 - 充電回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はインバータ回路を使用した充電回路，特に充
電状態を表示させるものに関する。

（従来の技術） 従来この種の充電状態表示は，例えばインバータ回路の
出力で発光ダイオードを発光表示させ，あるいは専用の
表示回路を設けるなどして行っていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしこれらは何れも，電力の無駄が多く，適切な表示
をさせようとすると構造が複雑となるなど問題が多い。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであって，表
示用に特別な回路を必要とすることなしに出力の切り換
え状態等が適切に表示できるとともに，電源電圧の変動
にかかわらず表示素子の破損が未然に防止され，安定し
た表示が行える充電回路を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） すなわち本発明は第１図に示す如く，スイッチング用ト
ランジスタ１８のコレクタ側に一次コイル１９を介装す
るとともに，ベース端とエミッタ端の間には，一次コイ
ル１９と同一鉄心上に巻かれた帰還コイル２２，抵抗２
３およびコンデンサ２４を直列接続してなる帰還部２１
を接続し，更に一次コイル１９と同一鉄心上に巻かれた
二次コイル２６から整流用ダイオード２７を通じて，充
電池１６に二次コイル２６の出力電圧を印加可能とする
ことにより，従来と略同様にインバータ回路１５を構成
する。

かかるインバータ回路１５において，本発明はスイッチ
ング用トランジスタ１８のオン期間中に帰還コイル２２
の出力により充電されるコンデンサ２４を該トランジス
タ１８のオフ期間中に放電させるための放電路を帰還部
２１と並列に備えるとともに、該放電路中に、その放電
電流により点灯する表示素子４６を備えたことを特徴と
する。

上記放電路は、例えば出力変更部４２の一部として構成
されるものであって、トランジスタ等のスイッチング素
子４３と，インバータ回路１５からの出力を切り換える
スイッチ４４とから構成される。スイッチング素子４３
は，ベース端とコレクタ端をスイッチ４４を介して帰還
部２１の一端に選択的に接続可能とし，エミッタ端を抵
抗４５を介して帰還部２１の他端に接続するとともに，
コレクタ端を負荷１４を介して充電地１６のマイナス極
に接続している。スイッチ４４は，例えば１回路３接点
のスイッチが使用され，切り換え動作と連繋して，開放
状態から帰還部２１の一端をスイッチング素子４３のベ
ース端およびコレクタ端に接続可能とする。

更にスイッチング素子４３のコレクタ端と負荷４１間に
は，発光ダイオードなどの表示素子４１を介装してい
る。

（作用） 上記構成において，充電回路に全波整流電圧を印加する
と，第２図(a)に示す如く，抵抗２５を介して帰還部２
１のコンデンサ２４への充電Ｉ₁を開始する。コンデン
サ２４の充電電圧がスイッチング用トランジスタ１８の
ベース・エミッタ間飽和電圧を越えると，該トランジス
タ１８は従来と略同様に第２図(b)の如くオンして，コ
レクタ電流Ｉ₂が流れ始める。

スイッチング用トランジスタ１８がオンした後は，帰還
コイル２２に出力される電圧によりベース電流Ｉ₃が維
持され，ベース回路の時定数で規制される時間だけコン
デンサ２４を充電した後，該コンデンサ２４の充電電圧
によりスイッチング用トランジスタ１８のベース端に逆
バイアスを加え，該トランジスタ１８を急激にオフす
る。

オフと同時に，二次コイル２６からダイオード２７を通
じて充電地１６に充電を行うとともに，高値の抵抗２５
を通じて電源電圧の変動にかかわらず略一定の時定数で
コンデンサ２４中の電荷の放電を行ない，次の充電サイ
クルに移る。この場合は，スイッチング素子４３はオフ
状態を続け，表示素子４６は消燈し，通常の８時間充電
中であることを示す。

次に，第２図(c)の如くスイッチ４４を切り換え，スイ
ッチング素子４３のベース・エミッタ端間を帰還部２１
の両端に繋ぐ。するとスイッチング用トランジスタ１８
のオフと同時にスイッチング素子４３がオンし，コンデ
ンサ２４の両端は充電池１６から負荷４１を通る回路に
より閉成される。このとき負荷４１としてモータを使用
すると，放電路に介装されたモータの電機子コイルがリ
アクタンスとして働き，比較的大きな時定数でコンデン
サ２４から放電電流Ｉ₄が流れる。放電がすすみ，コン
デンサ２４の両端電圧が充電池１６の端子電圧と等しく
なるとかかる閉回路による放電は終り，その後は抵抗２
５を通じて放電し，次のサイクルへと移る。この時のコ
ンデンサ２４の放電時定数は，出力変更部４２を作動さ
せない場合に比して小さく，従って二次コイル２６から
の充電電流のパルスレートが上昇して，結果的に充電池
１６の充電率が例えば８時間率から１時間率への変更が
可能となる。この場合，スイッチング素子４３がオンし
ているので，放電路中に介装された表示素子４６がコン
デンサ２４の放電電流により発光し，急速充電中である
ことを表示する。

ここで第２図(d)の如く，スイッチ４４を更に切り換え
ると，インバータ回路１５の二次コイル２６の両端に負
荷４１が直結され，インバータ回路１５の出力により充
電池１６が充電されるのと同時に負荷４１が駆動可能と
なる。同時にスイッチング素子４３がオンするので，抵
抗４５の値を十分小さく設定しておくことにより，コン
デンサ２４に充電された電荷は，スイッチング素子４３
を通って急速に自己放電Ｉ₅し，スイッチング用トラン
ジスタ１８のオフ期間を更に短縮して二次コイル２６か
ら出力される電圧のパルスレートを上昇させることによ
り，充電出力を更に増大させ，充電と負荷駆動を同時に
可能とする。

この場合，表示素子４６は前記状態より速いパルスレー
トで発光し，負荷４１へ通電中であることを表示するの
である。

（実施例） 第３図に示す如く，電源プラグ等を介して入力された商
用交流電圧１１は，ダイオードブリッジを備えた整流回
路１２により全波整流された後，電源ラインへの雑音障
害を防止するフィルタ回路１３を通じて充電部１４に印
加される。

〔充電部〕

充電部１４は，商用交流電圧１１より周波数が高いパル
ス電圧を発生するインバータ回路１５と，該インバータ
回路１５より発生されたパルス電圧を充電池１６に印加
して充電電流を流す出力回路１７とを備える。

インバータ回路１５は，スイッチング用トランジスタ１
８のコレクタ側に一次コイル１９と，該一次コイル１９
の両端にスイッチング用トランジスタ１８のオフ時に発
生する衝撃電圧を吸収する衝撃吸収部２０を介装すると
ともに，ベース側の帰還部２１を接続している。帰還部
２１は，一次コイル１９と同一鉄心上に巻かれた帰還コ
イル２２，抵抗２３およびコンデンサ２４の直列接続か
ら構成され，両端を，スイッチング用トランジスタ１８
のベースおよびエミッタ端に各々接続するとともに，ベ
ース端には更に，抵抗２５を介して前記全波整流電圧が
印加される。

従って，インバータ回路１５への電圧印加と同時に，抵
抗２５を通じて帰還部２１のコンデンサ２４が充電され
てスイッチング用トランジスタ１８へベース電流が流れ
ると，該トランジスタ１８はオフ状態から能動状態に移
行しコレクタ電流が流れ始める。かかるコレクタ電流の
増加は，一次コイル１９から帰還コイル２２側へベース
電圧を増加させる方向に帰還されてベース電流を更に増
やし，その結果スイッチイング用トランジスタ１８は急
激にオン状態に移る。オン後は，一次コイル１９に流れ
るコレクタ電流の増加により略一定の帰還電圧がベース
端に出力されてベース電流が維持され，スイッチング用
トランジスタ１８のオン状態を保つ。しかし，コンデン
サ２４の充電が進むにつれてベース電流が減少し，トラ
ンジスタ１８が再び能動領域に入ると一次コイル１９に
流れる電流の増加が止まって帰還電圧が減少するので，
コンデンサ２４の充電電圧が阻止電圧として働き，トラ
ンジスタ１８は急激にオフ状態に戻る。更に，オン時に
一次コイル１９側に蓄えられたエネルギーは、トランジ
スタ１８のオフ期間に出力回路１７の充電池１６に向け
充電電流として流れる。

出力回路１７は，前記一次コイル１９と同一鉄心上に巻
かれた二次コイル２６と，二次コイル２６に接続されて
スイッチング用トランジスタ１８のオフ時に二次コイル
２６に出力される電圧を選択的に取り出す整流用ダイオ
ード２７と，該ダイオード２７に接続されて，パルス状
の充電電流が供給される充電池１６とから構成される。

かかる充電池１６に供給される充電電流の平均値は，電
流制御部２８によって一次コイル１９に流れる電流値を
制御することにより，トランジスタ１８の各種定数のば
らつきあるいは入力電圧の多少の変動にかかわらず一定
に維持される。

〔電流制御部〕

電流制御部２８は，スイッチング用トランジスタ１８の
エミッタ電流検出部２９と，該検出部２９の検出動作と
連繋してオンし，帰還部２１の電流をバイパスしてトラ
ンジスタ１８のオン期間を規制する制御部３０とからな
る。

電流検出部２９は，スイッチング用トランジスタ１８の
エミッタ側にエミッタ電流検出用抵抗３１を挿入すると
ともに，該抵抗３１の両端にダイオード３２を介して第
１トランジスタ３３のエミッタおよびベース端を接続し
たものであって，電流検出用抵抗３１の両端電圧が設定
値を越え，一次コイル１９の電流が設定値に達したこと
を検出すると第トランジスタ３３をオンし，制御部３０
を作動させる。

制御部３０は，第２トランジスタ３４のコレクタ端とス
イッチング用トランジスタ１８のベース端とをダイオー
ド３５を介して接続し，エミッタ端を二次コイル２６と
整流用ダイオード２７の接続点に繋ぐとともに，ベース
端を第１トランジスタ３３のコレクタ端に繋いだもので
あって，第１トランジスタ３３のオンと同時に，スイッ
チング用トランジスタ１８のエミッタ側から第１トラン
ジスタ３３を介して第２トランジスタ３４にベース電流
を流して，該トランジスタ３４をオンする。すると，そ
れまでスイッチング用トランジスタ１８のベース側を一
周する回路の比較的大きな時定数に規制されながら徐々
に充電されていたコンデンサ２４は，ダイオード３５，
第２トランジスタ３４，二次コイル２６および充電池１
６を通るバイパス路が形成されることによりコンデンサ
２４を含む回路の時定数が実質的に減少するとともに，
放電路中に二次コイル２６の出力電圧および充電池１６
の電圧が順方向に加わるので充電が急速に進み，その結
果スイッチング用トランジスタ１８のベース電流が急激
に減少して該トランジスタ１８を直ちにオフし，一次コ
イル１９に流れる電流，すなわちトランジスタ１８のオ
ン期間に一次コイル１９に蓄えられるエネルギーを一定
に保ち，充電池１６に流入する充電電流を一定に保持す
る。

上記制御部３０は，電流変動の検知による制御に加え
て，商用交流電圧１１の１００ないし２４０Ｖ程度の大
幅な変動に対しても，下記の電圧制御部３６の検出動作
と連繋して動作し，充電電流の平均値を一定に維持す
る。

〔電圧制御部〕

電圧制御部３６は，出力回路１７の二次コイル２６にス
イッチング用トランジスタ１８のオン期間中誘起される
電圧が入力電圧に比例することを利用し，電圧検出部３
７により二次コイル電圧を検出するとともに，該電圧値
が大きくなるほど短い時間遅れをもって電流制御部２８
の制御部３０を作動させる。

電圧検出部３７は，コンデンサ３８を第２トランジスタ
３４のベース端と整流用ダイオード２７のアノード側の
接続するとともに，抵抗３９および定電圧ダイオード４
０を直列接続したものを第２トランジスタ３４のベース
端と整流用ダイオード２７のカソード側に接続してい
る。

かかる構成により，スイッチング用トランジスタ１８が
オンすると同時に二次コイル２６に発生する電圧および
充電池１６の電圧の和が定電圧ダイオード４０のブレー
クオーバ電圧および第２トランジスタ３４のベース・エ
ミッタ間飽和電圧の和を越えると，二次コイル２６，充
電池１６，定電圧ダイオード４０，抵抗３９およびコン
デンサ３８を一周するループに電流が流れてコンデンサ
３８を充電し，該ループの時定数および二次コイル２６
の出力電圧により規制される時間の経過後，コンデンサ
３８の端子電圧により第２トランジスタ３４がオンす
る。すると，上記した電流制御部２８の場合と同様，制
御部３０が帰還部２１の充電ループをバイパスしてコン
デンサ２４の充電を早め，もってスイッチング用トラン
ジスタ１８をオフする。従って，定電圧ダイオード４０
および第２トランジスタ３４により規制される設定電圧
を二次コイル２６の出力電圧，従って入力電圧が越える
と，該入力電圧が設定電圧より高くなるほどスイッチン
グ用トランジスタ１８のオン期間を短くして一次コイル
１９に流れるピーク電流を減少させることにより，入力
電圧が増大するほど一サイクル期間中の設定電圧を越え
る期間が増大することに起因する平均電流の増大を補正
し，例えば商用電圧１１として１００Ｖ使用地域あるい
は２４０Ｖ使用地域などにおける使用にかかわらず，充
電電流の平均値をほぼ一定に維持することを可能とす
る。

本発明は，二次コイル２６からの出力を変更可能とする
とともに，変更状態の表示をさせることを特徴とする。

〔出力変更部〕

出力変更部４２は，帰還部２１のコンデンサ２４の放電
時定数を変更することによりインバータ回路１５の発振
周波数を上げ，出力回路１７の出力を結果的に増加可能
とする。

すなわち，スイッチング素子４３として備えたトランジ
スタのベース端を，帰還部２１と充電池１６の接続点に
繋ぐとともに，エミッタ端を抵抗４５を介して帰還部２
１に接続し，コレクタ端をモータ等の負荷４１を介し
て，充電池１６のマイナス極に繋ぐ。更に，スイッチン
グ素子４３のコレクタ端と負荷４１間には表示素子４６
として発光ダイオードを備える。

従って、充電池１６に対する充電中にスイッチ４４をオ
ンして負荷４１に給電すると，スイッチング用トランジ
スタ１８のオフ期間の開始と同時にトランジスタ４３に
ベース電流が流れて該トランジスタ４３がオンし，スイ
ッチ４４をオンする前は負荷を通る比較的大きな値の時
定数放電されていたコンデンサ２４の電荷は，スイッチ
４４からトランジスタ４３を通じて急速に放電され，そ
の結果スイッチング用トランジスタ１８のオフ期間が短
縮して二次コイル２６に出力される電圧のパルスレート
が上昇し，充電池１６および負荷４１に給電できる電流
容量も増加する。

それと同時に，表示素子４６の点滅周期が変わり，出力
が切り換えられていることを表示するのである。

なお表示素子４６の介装位置は上記の様な共通路に限ら
れず，スイッチ４４と負荷４１間等，コンデンサ２４の
放電路中であれば、適宜変更して実施できる。この場合
には，表示素子４６が点燈しているか否かによって，前
記と同様な表示を行う。

（発明の効果） 本発明は上記の如く，インバータ回路１５のコンデンサ
２４と並列に放電路を設け，かかる放電路中に表示素子
４６を介装して充電回路の出力変更状態を表示するよう
にしたので，表示素子４６は電源電圧の変動にもかかわ
らず，略一定の電圧が印加されて過電圧による破損が未
然に防止される。

更に表示素子４６の駆動用に専用の電源を必要とせず，
構造が簡単でしかも無駄な電力の消費もない。又，出力
の変更切り換えに対応して，表示素子４６の点滅周期が
変化するなど，適切な表示が行える利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる充電回路の電気回路図，第２図
(a)ないし(d)は回路の動作状況を示す説明図である。 第３図は本発明を充電と負荷駆動を同時に行える小型電
気機器に実施した一例を示す電気回路図である。 １５…インバータ回路， １８…スイッチング用トランジスタ， １９…一次コイル，２４…コンデンサ， ２６…二次コイル，４２…出力変更部， ４６…表示素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一次コイル（１９）に流れる電流をスイッ
   チング用トランジスタ（１８）でオンオフ規制し、二次
   コイル（２６）からの出力を制御する自励式のインバー
   タ回路（１５）と、 該インバータ回路（１５）の帰還部（２１）と並列接続
   され、上記スイッチング用トランジスタ（１８）のオン
   期間中に帰還コイル（２２）の出力により充電されるコ
   ンデンサ（２４）を、オフ期間中に放電させる放電路と
   を備え、更に 上記放電路には、スイッチ（４４）の切り換え操作と連
   動して、コンデンサ（２４）の放電時定数を変える出力
   変更部（４２）を備えるとともに、 上記放電路中に、放電電流により点灯する表示素子（４
   ６）を介装した充電回路。