JPH06510852A - 電圧検出回路配列 - 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】 電圧検出回路配列 本発明は、分圧器と、基準電圧を有するシュミットトリガ及び出力ドライバから なる電圧検出器とを具備し　分圧器ノードが電圧検出器の入力に接続され、電圧 検出器の出力が検出すべき電圧の正電位に接続されている電圧検出回路配列に関 する。

内部に基準電圧を有するシュミットトリガと、出力ドライバとからなる電圧検出 器は市販されている装置である。図４は、２つの直列接続された乾電池もしくは 蓄電池（１３＋の電圧が指定された電圧、例えば電圧検出器ＶＤの内部基準電圧 より高いことを検出するように結線された電圧検出器ＶＤを示す。この例では抵 抗Ｒ１及びＲ４からなる分圧器が電池Ｂと並列に接続され、２つの抵抗Ｒ１及び Ｒ４の接合点が電圧検出器ＶＤのＩＮ入力に接続されている。電圧検出器ＶＤの ＯＵＴ出力は、抵抗Ｒ２を通して電池Ｂの正電位に接続されている。分圧器Ｒ１ ／Ｒ４の分圧比は、検出すべき電圧（例久ば２３Ｖ）が電池Ｂに発生した時に電 圧検出器ＶＤのＩＮ入力に内部基準電圧（例えば２．１Ｖｌが供給されるように しである。電池電圧がこの値より低下すると、電圧検出器ＶＤの出力が”高”か ら低”へ移行する。

しかしながら　これらの市販の電圧検出器の欠点は、例えばＯ，ＩＶのヒステリ シスを有していることである。これは電池電圧が低くなって行き、入力における 電圧が２．１Ｖに達すると（従って電池電圧が２．３Ｖに達すると）電圧検出器 ＶＤの出力は”高”から“低”へ移行するが、電池電圧が上昇して行く場合には （例えば電池が再充電される場合のように）入力における電圧が２．２Ｖ　（２ ，ｌＶ＋　０ＩＶＩに到達するまで電圧検出器ＶＤの出力は反転しないことを意 味している。

これは例えば電池の放電時及び充電時に指定された電池電圧を正確に検出するこ とが望ま１１る場合のように、正確な電圧検出を必要とする若干の応用に対して は１足できるものではない。

従って本発明の目的は、ヒステリシスを生ずることなく、指定された電圧を検出 することが可能な、冒頭に言及した型の回路配列を提供することである。

本発明によれば、この目的は、電圧検出器の出力信号を第１のトランジスタのベ ースに印加し、該トランジスタのコレクタ・エミッタ回路を、この回路に直列接 続されたコンデンサと共に、検出すべき電圧に並列に接続し、コンデンサと第１ のトランジスタとの接合点４第１の抵抗を通して電圧検出器の入力に接続し。

そして電圧検出器の出力を、入力が一定の信号レベルを受信するか、もしくは変 化する信号レベルを受信するかに依存して異なる出力信号を供給する成分へも印 加することによって達成される。

同一の電圧検出器を使用して複数の指定された電圧を検出することを望むか。

もしくは検出すべき電圧の値を可変にすることを望む場合には、基準電位に接続 される第１の分圧器の抵抗を第２の分圧器で構成し、第２の分圧器には積分用コ ンデンサを並列に接続し、第２の分圧器ノードにパルスデューティ係数が可変の 方形波を供給する。

本発明のさらなる有利な実施例は、他の従Ｍｆ＃求項及び以下の説明から明白に なるであろう。

以下に添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、電池の指定された電圧値を検出するための回路配列を示す回路図である 。

図２及び３は、単一の電圧検出器を使用して複数の電圧値を検出する回路の回路 図である。

図１に、電池Ｂの電圧Ｕが指定された値に到達した時に適当な指示を与える回路 配列を示す。負荷抵抗ＲＬはスイッチＳを通してこの電池（蓄電池）に接続する ことができる。この負荷抵抗は、例えば電気かみそりのような小型電気装置の電 動機であってよい。電池は充電回路（図示してない）によって再充電可能である 。

電池Ｂには抵抗Ｒ１及びＲ４からなる分圧器が並列に接続されており、この分圧 器によって電池Ｂの電圧Ｕは抵抗Ｒ１とＲ４との接合点において電圧Ｕｅにされ 　この電圧Ｕｅが電圧検出器ＶＤのＩＮ入力に印加される。電圧検出器ＶＤのＯ ＵＴ出力は、抵抗Ｒ２を通して電池Ｂの正端子に接続され、抵抗Ｒ３を通してト ランジスタＴ１のベースに接続され、そして表示装置りを駆動するマイクロプロ セッサＣに抵抗ＲＩＯを通して接続されている。

］・ランジスクＴ１のエミッタは電池Ｂの正端子に接続され、そのコレクタはコ ンアンづＣ１を通して基準電位に接続されている。更に、コレクタは抵抗Ｒ５及 びＲ６を通しで分圧器の抵抗Ｒ１及びＲ４の接合点に接続されている。抵抗Ｒ６ は調整できるように可変型である。

分圧器Ｒ１／Ｒ４の分圧比は、電池Ｂが指定された電圧Ｕに達した時に、電圧検 出器ＶＤのＩＮ入力に印加される分圧後の電圧Ｕｅが電圧検出器ＶＤの検出電圧 より低くなるようにしである。この指定された電圧Ｕは１例えば２．３Ｖの”低 充電”点（この時電池はその容量の１０％乃至２０％まで放電している）であっ てよい。電圧検出器の検出電圧が例えば２．１Ｖであり、許容差が±０１ｖ（こ れは電圧検出器のヒステリシスには無関係である）である場合には、これらは２ ０Ｖである。

本回路配列の機能のモードは以下のようである。電池電圧Ｕが例えば２．３Ｖの ような検出すべき電圧まで低下すると、電圧検出器ＶＤのＩＮ入力における電圧 ｔＪｅは２．　［ｌＶになり、電圧検出器ＶＤのＯＵＴ出力は”高“から“低” へ変化する。“低”は電圧検出器ＶＤの活動状態である。これによりトランジス タＴｌが導通し、抵抗Ｒ５、Ｒ６からなる直列配列が抵抗Ｒ１に並列に接続され る。そのため、入力電圧ｔＪｅ（分圧器電圧）は［電圧検出器の検出電圧＋ヒス テリシス電圧］より大きい値まで増大し、電圧検出器は再度逆状態（解放電圧） になって０ｔＪＴ出力は０高”へ戻る。トランジスタＴｌは再び遮断され、抵抗 Ｉｌｌに並列に接続さねでいた抵抗Ｒ５、Ｒ６が切り離されるので１分圧器電圧 Ｕｅは再び電圧検出器ＶＤの検出電圧より低くなり、ＯＵＴ出力は再度“低”に なる。

このように回路は発振する。コンデンサＣＩはこの移り変わり（遷移）動作に時 間遅延を与λるので、振動周波数は例えば約１　ｋＨｚまで低下する。はぼ電池 電圧Ｕに等しい振幅の方形波電圧がＯＵＴ出力に発生する。

電圧検出器の解放電圧がトランジスタＴＩを導通させなくなると振動は停止する 。この電圧点で電圧検出器ＶＤの状態が保持され、その出力電圧は”低”に維持 される。この電圧点は抵抗Ｒ６によって調整される。

以上説明したように、変化（振動）する電圧レベルに対して電圧検出器ＶＤの出 力に単なる一定信号レベルを発生させることによって電源電圧の指定された値を 検出することが可能になるのである。措定された電圧値が、調整のために使用さ れる電圧検出器の内部基準電圧（２，ＩＶ）ではなく、その解放電圧であるため にヒステリシスを生ずることなく　（即ち、高い電圧値の方から指定された電圧 値に到達しても、もしくは低い電圧値の方から指定された電圧値に到達しても、 それらには無関係に）指定された電圧値が検出される。

図２及び３の回路配列は図１の延長であって、単一の電圧検出器ＶＤだけを使用 して？Ｉｆｉの電圧を検出するようにしたものである。これらの図面では、図１ の抵抗Ｒ４が直列接続された抵抗Ｒ７，Ｒ８、及びＲ９に分割されており、抵抗 Ｒ７は電圧検出器ＶＤの入力に接続され、一方抵抗Ｒ９は基準電位に接続されて いる。積分用コンデンサＣ２が抵抗Ｒ８及びＲ９からなる直列配列に並列に接続 されている。

図２では、マイクロプロセッサＣの出力が抵抗Ｒ８とＲ９との接合点に接続され ている。マイクロプロセッサノはこの接合へにパルスデューテイ係数が可変の方 形波制御信号を供給する。

この可変パルスデューテイ係数、及び抵抗Ｒ７、Ｒ８、及びＲ９並びに積分用コ ンアンｔｃ２によって、電圧検出器ＶＤの解放電圧点を電池Ｂの電圧Ｕの広い範 囲にわたって移動させることができる。供給される方形波電圧のパルスデューテ ィ係数、−）まりパルス／非パルス比を大きくする程、供給される電圧の平均値 は高くなる。従って、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ８との接合点にお番ブる電圧、従 って電圧検出器ＶＤの入力における電圧Ｕｅが上野し、それによって電圧検出器 の解放電圧はより高い電池電圧Ｕに到達する。

従って、電池電圧の所望電圧占の数が如何なる数であっても、図１に関して説明 したように、供給する方形波電圧のパルスデューティ係数を変化させることによ って電圧点、を決定し　検出１°ることが可能になるのである。ある電圧点を検 知した後に、供給される方形波電圧のパルスデューティ係数を相応に変化させて 次の電圧点を指定することによって、時間の経過に伴う充電及び放電の両方もし くは何れか一方中の電池の電圧特性を辿ることができる。

電池の充電もしくは放電特性の指定された複数の電圧点（例久ば、２５ｖ乃至２ ．２　Ｖの間を５０ｍＶ間隔に）を表示装ＷＤの視覚信号に割り当てることによ って、電池の現在の充電状態を表示させることができる。複数のセグメントから なる表示装置りを使用する場合には、これらのセグメントをマイクロプロセッサ Ｃによって制御し、完全に充電された状態（Ｍ高の検出電圧）では全てのセグメ ントを駆動し、電池の電荷がほぼ枯渇に近い伏聾（最低の検出電圧）ではどのセ グメントも駆動しないようにする。

表示装置りが時間を基準として、即ち負荷抵抗ＲＬ（負荷）が電池に接続されて いる時間　もしくは電池が充電された時間に依存して充電状態を連続表示する場 合には、動作中に検出された電圧点をマイクロプロセッサ内に記憶されているそ の電池の充電もしくは放電特性の値と比較し、もしずれが見出されればそのず！ １にＩＴ応して表示を修正するようにする。

図３は、分圧器が十分に高い抵抗ではない場合　即ち、方形波電圧を供給するマ イク［１プロセンサＣの出力が必要電力を供給することができない場合に適する 回路配列を示す。この場合　マイクロブロセツづＣの方形波信号は抵抗Ｒ１１を 通し゛〔トランジスタ１２のペースに供給される。トランジスタＴ２のコレクタ ・エミッタ回路は抵抗Ｒ９と並列である。供給される方形波信号のパル又デコー ティ係数に従って、トランジスタＴ２は導通もしくは遮断の何れかにされる。回 路配列の他の全ての機能のモードは、図２の回路配列と同一である。

以−１−７に説明しＬ：全ての回路配列は自己発振し、外部の源からの制御電圧 をゼ・要としない。、１″４費電流が小さいために、電電装置を遮断した（負荷 抵抗ＲＬを電池から切１１　ＩＩＩ　した）後に、こｔｌらの回路配列を電源電 圧Ｕに接続したままにしても電池を許容し難い程放電させることはない。

国際調査報告

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．第１の分圧器（Ｒ１、Ｒ４）と、基準電圧を有するシュミットトリガ及び出 力ドライバからなる電圧検出器（ＶＤ）とを備え、分圧器ノードが電圧検出器（ ＶＤ）の入力に接続され、電圧検出器（ＶＤ）の出力が検出すべき電圧（Ｕ）の 正電位に接続されている電圧検出回路配列であって、電圧検出器（ＶＤ）の出力 信号は、第１のトランジスタ（Ｔ１）のベースに印加され、 上記第１のトランジスタ（Ｔ１）のコレクタ・エミッタ回路は、該回路に直列接 続されているコンデンサ（Ｃ１）と共に、検出すべき電圧（Ｕ）に並列に接続さ れ、 上記コンデンサ（Ｃ１）と上記第１のトランジスタ（Ｔ１）との接合点は、第１ の抵抗（Ｒ５、Ｒ６）を通して電圧検出器（ＶＤ）の入力に接続され、そして電 圧検出器（ＶＤ）の出力は入力が一定の信号レベルを受信するか、もしくは変化 する信号レベルを受信するかに依存して異なる出力信号を供給する第１の成分の 入力へも印加される ことを特徴とする回路配列。
2. ２．上記第１の成分は、検出された電圧（Ｕ）が指定された電圧値に到達したこ と、及び指定された電圧値より上もしくは下にあることの両方または何れか一方 を認識できるように、第１の成分への入力信号に依存して表示装置（Ｄ）を制御 することを特徴とする請求項１に記載の回路配列。
3. ３．上記第１の抵抗（Ｒ５、Ｒ６）は調整可能（Ｒ６）であることを特徴とする 請求項１に記載の回路配列。
4. ４．基準電位に接続されている上記第１の分圧器（Ｒ１、Ｒ４）の抵抗（Ｒ４） が第２の分圧器（Ｒ８、Ｒ９）によって構成され、上記第２の分圧器（Ｒ８Ｒ９ ）には積分用コンデンサ（Ｃ２）が並列に接続され、第２の成分が上記第２の分 圧器（Ｒ８、Ｒ９）の分圧器ノードに方形波を供給することを特徴とする請求項 １に記載の回路配列。
5. ５．上記第２の分圧器（Ｒ８、Ｒ９）と電圧検出器（ＶＤ）の入力（ＩＮ）との 間に第２の抵抗（Ｒ７）が挿入されていることを特徴とする請求項４に記載の回 路配列。
6. ６．上記方形波電圧のパルスデューティ係数が可変であることを特徴とする請求 項４に記載の回路配列。
7. ７．上記第１の成分及び上記第２の成分の両者または何れか一方が、マイクロプ ロセッサ（Ｃ）の部分であることを特徴とする請求項１もしくは請求項４に記載 の回路配列。
8. ８．上記方形波電圧のパルスデューティ係数を変化させることによって異なる電 圧（Ｕ）値を指定し、これらの電圧値に到達すると表示装置（Ｄ）が適当な指示 を与えることを特徴とする請求項６に記載の回路配列。
9. ９．検出すべき電圧（Ｕ）は電池の供給電圧であり、上記方形波電圧のパルスデ ューティ係数を変化させることによって電池電圧の複数の異なる値を指定しこれ らの値をその電池の既知の充電／放電特性と比較し、そしてずれが見出された時 にはそのずれに相応して時間制御充電状態指示を修正することを特徴とする請求 項６に記載の回路配列。