JPH0683547B2

JPH0683547B2 - 充電回路

Info

Publication number: JPH0683547B2
Application number: JP9731086A
Authority: JP
Inventors: 律雄竹本
Original assignee: Tokyo Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Tec Corp
Priority date: 1986-04-26
Filing date: 1986-04-26
Publication date: 1994-10-19
Anticipated expiration: 2009-10-19
Also published as: JPS62254630A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、たとえば充電式ハンディー形電気掃除機また
はその他の充電式機器の充電回路に関する。

（従来の技術）一般に、二次電池を充電する場合、充電初期は二次電池
内の電荷が少ないので、ある程度大きな電流で充電する
ことができるが、充電完了に近づくと、二次電池内の電
荷が増加するので充電用の電流を小さくしないと、電池
の容量および寿命の低下の原因となる。このため、二次
電池の充電状態を検出しながら、充電電流を制御しなけ
ればならない。そして、この充電状態を検出する手段と
して充電電流検出手段、充電中の充電用電池の電圧を検
出する電池電圧検出手段、充電中の二次電池の温度を検
出する温度検出手段等が用いられている。

そして、この内、充電中の電池電圧を検出する電池電圧
検出手段の二次電池の電圧を検出する従来の回路構成に
ついて、第６図を参照して説明する。

この第６図において、51はたとえばトランスおよび整流
器よりなる降圧整流回路部で、この降圧整流回路部51の
正側出力端には保護抵抗52が並列に接続された主サイリ
スタ53のアノードに接続され、この主サイリスタ53のカ
ソードはダイオード54のアノードに、そして、このダイ
オード54のカソードは二次電池55に接続されており、ダ
イオード54と二次電池55と並列にツェナダイオード56と
抵抗57が接続されている。

また、降圧整流回路部51の正側から負側にダイオード5
8、抵抗59および補助サイリスタ60が直列に接続され、
ダイオード58から抵抗61、ダイオード62および発光ダイ
オード63が直列に接続され、この抵抗61、ダイオード6
2、発光ダイオード63の直列回路と並列に、コンデンサ6
4が降圧整流回路部51の負極側に接続されている。そし
て、抵抗59と補助サイリスタ60との中間からは、ダイオ
ード65、抵抗66が主サイリスタ53とダイオード54との中
間に接続され、ダイオード65のアノードが主サイリスタ
53のゲートに接続されている。また、補助サイリスタ60
のゲートはツェナダイオード56のカソードに抵抗67を介
して接続されるとともに電解コンデンサ68を介して降圧
整流回路部51の負側に接続される。さらに、抵抗61とダ
イオード62との中間部から抵抗59と補助サイリスタ60と
の中間にダイオード69が接続されている。

そして、降圧整流回路部51で商用交流を脈流に変換す
る。二次電池55の電圧が低いときは補助サイリスタ60は
オフされており、主サイリスタ53にゲート電流が流れる
ので主サイリスタ53からダイオード54を通じて、二次電
池55に充電が行なわれる。そして、二次電池55が充電さ
れて電圧が上昇すると、ツェナダイオード56の逆阻止電
圧がツェナ電圧を越えツェナダイオード56は導通し、抵
抗57に流れるとともに、抵抗67を通じて補助サイリスタ
60にゲート電流を流す。そして、補助サイリスタ60がオ
ンしこれに伴い、主サイリスタ53はオン状態を保持でき
ずにオフされ保護抵抗52を通して充電電流が流れる。こ
のため、充電電流は減少し、二次電池55の過充電を防止
するととも発光ダイオード63の電流がダイオード69、補
助サイリスタ60にバイパスされ、発光ダイオード63が消
灯し充電完了を示す。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記第６図に示す従来の充電回路では、
二次電池55により駆動される図示しない装置のスイッチ
を切り忘れ、または、長期間充電しないで放置したりし
た場合は、二次電池55が過放電し内部抵抗が高くなる。
また、二次電池55の充電は脈流電圧により行なわれるの
で、二次電池55の内部抵抗が高くなることによりツェナ
ダイオード56に印加される電圧も脈流波形を形成し、こ
の脈流電圧の最大の瞬時値でツェナ電圧を越えてツェナ
ダイオード56に電流が流れ補助サイリスタ60をオン状態
になる。そして、主サイリスタ53をオフ状態にするの
で、充電電流は主サイリスタ53を通さず保護抵抗52を通
して充電が行なわれるので、小さな電流によるため二次
電池55の充電に長時間を要するとともに、発光ダイオー
ド63も消灯し充電完了を示すものである。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、内部抵抗
の高くなった二次電池でも通常の場合と同様に充電する
ことのできる充電回路を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明の充電回路は、交流を整流する整流回路部と、こ
の整流回路部に接続されスイッチング素子および二次電
池の直列回路を有する充電回路部と、この充電回路部と
並列に接続されダイオードおよびコンデンサの直列回路
が接続された平滑回路部と、前記二次電池の電圧を検出
し、この検出された電圧が所定の電圧を越えると信号を
出力する電圧検出回路部と、前記整流回路部の電圧およ
び前記平滑回路部の電圧を比較し、前記平滑回路部の電
圧が所定時間継続して前記整流回路部の電圧より低いと
信号を出力する比較回路部と、この比較回路部の出力お
よび前記電圧検出回路部の出力の両方が同時に入力され
たときに、前記スイッチング素子を制御する制御回路部
とを具備したものである。

（作用）本発明は、交流電源からの電流を整流回路部で整流し、
二次電池が十分に充電されていない場合は、充電回路部
のスイッチング素子がオン状態であり大きな充電電流に
より二次電池を充電する。二次電池が十分に充電されて
いる場合、二次電池の電圧を電圧検出回路部で検出して
信号を出力し、また、コンデンサにより平滑された平滑
電圧は、脈流電圧より低いので制御回路部により充電回
路部のスイッチング素子をオフ状態とし、二次電池に流
れる電流を制御する。二次電池の電荷が少なく二次電池
の内部抵抗が高い場合、充電電圧も脈流となり、流脈の
瞬時値の最大値の部分では二次電池が十分充電されてい
なくても電圧検出回路部で二次電池が充電された旨の信
号の出力を制御回路部に出力するが、比較回路部で整流
回路部からの脈流電圧と平滑回路部のコンデンサによっ
て平滑された平滑電圧とを比較し、平滑電圧の方が高く
ない場合のみ信号を出力し、制御回路部は比較回路部お
よび電圧検出回路部の双方から同時に信号があった場合
にのみ充電回路部のスイッチング素子をオフし、充電電
流を制御する。

（実施例）以下、本発明の充電回路の一実施例を図面を参照して説
明する。

第２図において、１は商用交流電源で、この商用交流電
源１は、降圧機能を有する整流回路部２の変圧器３の一
次巻線に接続され、二次巻線の両端にはダイオード4,5
のカソード側が接続され、このダイオード4,5のアノー
ド側が共に接続され正電圧側となり変圧器３の二次巻線
の略中央部は負電圧側となる。

また、整流回路部２には充電回路部６が接続され、この
充電回路部６は整流回路部２の正電圧側から、保護抵抗
７が並列に、また、アノード・ゲート間に抵抗８が接続
されたスイッチング素子としての主サイリスタ９、ダイ
オード10、二次電池11が負電圧側に直列に接続されてい
る。

さらに、整流回路部２には平滑回路部16が接続され、こ
の平滑回路部16はダイオード17、コンデンサ18が直列接
続され、前記充電回路部６と並列に接続されて構成され
ている。また、主サイリスタ９からはツェナダイオード
20、抵抗21が負電圧端に直列に接続され、ツェナダイオ
ード20と抵抗21との間からは、抵抗22、電解コンデンサ
23が負電圧側に直列に接続され、電圧検出回路部24を構
成する。

また、平滑回路部16には比較回路部26が接続され、比較
回路部26は比較器としてのオペアンプ27を有し、このオ
ペアンプ27の出力端子は反転端子で、オペアンプ27の非
反転入力端はダイオード17に接続され、反転入力端は整
流回路部２の正電圧側に接続され、オペアンプ27の基準
電圧回路はダイオード17と整流回路部２の負電圧側に接
続し、出力端子とダイオードの間には抵抗値の高い抵抗
28、出力端とダイオード17の間にはコンデンサ29が接続
され、さらに、制御回路部30の第１の補助サイリスタ31
のゲートに接続されている。

そして、この制御回路部30は、ダイオード17から抵抗3
2、抵抗33がゲート・アノード間に接続された第１の補
助サイリスタ31、第２の補助サイリスタ34が直列に整流
回路部２の負電圧側に接続されており、抵抗32と第１の
補助サイリスタ31との間からは主サイリスタ９のゲート
に、ダイオード35が接続され、第２の補助サイリスタ34
のゲートは、抵抗22と、電解コンデンサ23の中間に接続
されている。

また、40は表示回路部で、この表示回路部40はダイオー
ド17に、抵抗41、ツェナダイオード42、発光ダイオード
43が整流回路部２の負電圧端に直列に接続され、抵抗41
とツェナダイオード42の中間からダイオード44がダイオ
ード35に接続されている。

次に、上記回路の動作について説明する。

まず、商用交流電源１からの電圧を変圧器３で降圧し、
ダイオード4,5で脈流に整流する。そして、充電回路部
６の主サイリスタ９に電圧を印加するとともに、ゲート
にゲート電流を流して、この主サイリスタ９をオン状態
にし、整流回路部２からの脈流で、主サイリスタ９およ
びダイオード10を介して二次電池11を充電する。また、
このときツェナダイオード42がツェナ電圧を超え逆阻止
状態から導通状態となり発光ダイオード43も点灯する。

そして、内部抵抗が低い通常の状態の二次電池11を充電
する場合は、二次電池11の充電電圧は第４図に示すよう
に略直線に近い状態で上昇し、この二次電池11の充電電
圧が充電制御電圧に達すると、ツェナダイオード20のツ
ェナ電圧となるように設定しておき、二次電池11の電圧
が充電制御電圧に達したとき、ツェナダイオード20が逆
阻止状態から導通状態となり第２の補助サイリスタ34の
ゲートに電圧を印加する。

このとき、二次電池11の電圧が第４図に示すように略平
滑され、オペアンプ27の正入力側には二次電池11の電圧
に主サイリスタ９およびダイオード10の電圧を加えた直
流電圧となり、反転入力側はダイオード17の電圧降下の
ため非反転入力側の電圧より低くなり、オペアンプ27は
非反転入力側が低くなるがオペアンプ27内に反転回路を
有しているので非反転出力が第１の補助サイリスタ31の
ゲートに電圧が印加されることになる。

そして、第１の補助サイリスタ31および第２の補助サイ
リスタ34がオン状態となり、主サイリスタ９にゲート電
流が流れなくなり、主サイリスタ９はオフする。これに
より、主サイリスタ９に流れていた電流は保護抵抗７に
バイパスされ、充電電流は微小電流となり二次電池11は
過充電されることがない。また、このとき、発光ダイオ
ード43もツェナダイオード42が逆阻止状態となり消灯す
る。

一方、スイッチの切り忘れ、長時間の放置等で過放電と
なり内部抵抗の高くなった二次電池11を充電する場合
は、整流回路部２からの脈流電圧により、二次電池11の
電圧も第５図に示すように、脈流波形となり、脈流の最
大瞬時値では充電制御電圧より高くなりツェナダイオー
ド20のツェナ電圧を超え逆阻止状態から導通状態とな
る。このため第２の補助サイリスタ34にゲート電流が流
れる。

しかしながら、第３図に示すようにオペアンプ27の非反
転入力側の電圧波形ａは脈流であり、このオペアンプ27
の反転入力側に入力されるコンデンサ18により平滑され
た電圧ｂは、非反転入力側の脈流電圧の低い電圧値より
高く反転回路を有するオペアンプ27の出力は非反転出力
となり第１の補助サイリスタ31にはゲート電流を与えな
い。このため、第１の補助サイリスタ31はオンすること
ができず主サイリスタ９のゲートに電流を流すこととな
るので、主サイリスタ９はオン状態を保持し、二次電池
11には大きな電流を与え続けることになり、二次電池11
を充電し内部抵抗が低くなり、オペアンプ27の非反転入
力側の入力電圧は、直流に近づく。

そして、オペアンプ27の正入力側の電圧が反転入力側の
電圧より常に高くなると、オペアンプ27内の反転回路を
通じて正出力し、高抵抗28およびコンデンサ29により、
コンデンサ18の電圧が上昇すると第１の補助サイリスタ
31のゲートに電流が流される。

この状態で二次電池11の電圧が上昇し充電制御電圧にな
ると、ツェナダイオード20がツェナ電圧を超え、逆阻止
状態から導通状態となり第２の補助サイリスタ34にゲー
ト電流を加える。そして、第１の補助サイリスタ31およ
び第２の補助サイリスタ34がオンすることとなり、主サ
イリスタ９のゲート電流は、第１の補助サイリスタ31お
よび第２の補助サイリスタ34にバイパスされ、主サイリ
スタ９はオフし、充電電流は保護抵抗７を通して微小電
流となって流れるとともに、ツェナダイオード42が逆阻
止状態となり、発光ダイオード43は消灯し、充電終了を
示す。

上記実施例によれば、二次電池11の内部抵抗が高く充電
電流が脈流となったときも通常の場合と同じ充電電流で
二次電流を充電することができ、時間が短縮できる。ま
た、二次電池11が十分に充電されると微小電流となるこ
とにより、二次電池11を過充電することなく充電でき、
二次電池11の劣化の防止が図れる。

〔発明の効果〕

本発明の充電回路によれば、電圧検出回路で二次電池の
充電状態を検出し、充電電圧が低い場合には通常の充電
を行ない、平滑回路部の電圧が整流回路部の電圧より低
く比較回路部が信号を出力し二次電池の電圧が所定値以
上高く電圧検出回路部が信号を出力して両方が同時に入
力されたときに、制御回路部でスイッチング素子を制御
するので、内部抵抗の高くなった電池でも通常の電池と
同様に充電することができ、また、安価に回路を構成で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の充電回路のブロック図、第
２図は同上回路図、第３図は同上オペアンプの正電圧側
および負電圧側の電圧波形図、第４図は同上通常時の二
次電池の電圧波形図、第５図は過放電時の電圧波形図、
第６図は従来の充電回路の回路図である。２……整流回路部、６……充電回路部、９……スイッチ
ング素子としての主サイリスタ、11……二次電池、16…
…平滑回路部、17……ダイオード、18……コンデンサ、
24……電圧検出回路部、26……比較回路部、30……制御
回路部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流を整流する整流回路部と、この整流回路部に接続されスイッチング素子および二次
電池の直列回路を有する充電回路部と、この充電回路部と並列に接続されダイオードおよびコン
デンサの直列回路が接続された平滑回路部と、前記二次電池の電圧を検出し、この検出された電圧が所
定の電圧を越えると信号を出力する電圧検出回路部と、前記整流回路部の電圧および前記平滑回路部の電圧を比
較し、前記平滑回路部の電圧が所定時間継続して前記整
流回路部の電圧より低いと信号を出力する比較回路部
と、この比較回路部の出力および前記電圧検出回路部の出力
の両方が同時に入力されたときに、前記スイッチング素
子を制御する制御回路部とを具備したことを特徴とする充電回路。