JPH071987B2 - 充電回路 - Google Patents

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
はその他充電式機器の充電回路に関する。

（従来の技術） 従来の充電回路は急速充電を行ないかつ過充電を防止す
るために、充電中の二次電池の電圧を検出し、二次電池
の電圧が設定電圧を超えると充電電流を制御し微小電流
による充電に切り換えている。また、充電電流を微小電
流に切り換えるとともに、発光ダイオードを点灯状態か
ら消灯状態に切換える。

この種の従来の充電回路を第４図を参照して説明する。

第４図において、１は降圧整流回路部で、この降圧整流
回路部１はたとえばトランスおよび整流器よりなり、こ
の降圧整流回路部１の正極には保護抵抗２が並列に接続
された主サイリスタ３のアノードに接続され、この主サ
イリスタ３のカソードはダイオード４のアノードに、こ
のダイオード４のカソードは二次電池５に接続されてお
り、ダイオード４および二次電池５の直列回路に対して
並列に、ツェナダイオード６および抵抗７の直列回路が
接続されている。

また、降圧整流回路部１の正極から負極にダイオード
８、抵抗９および補助サイリスタ10が直列に接続され、
ダイオード８から抵抗11、ダイオード12および発光ダイ
オード13が直列に接続され、この抵抗11、ダイオード12
および発光ダイオード13の直列回路と並列にコンデンサ
14が降圧整流回路部１の負極に接続されている。

さらに、抵抗９および補助サイリスタ10の中間からは、
ダイオード15および抵抗16が主サイリスタ３とダイオー
ド４との接続点に接続され、ダイオード15のカソードが
主サイリスタ３のゲートに接続されている。

また、補助サイリスタ10のゲートがツェナダイオード６
のカソードに抵抗17を介して接続されるとともに、電解
コンデンサ18を介して降圧整流回路部１の負極に接続さ
れる。さらに、抵抗11およびダイオード12の接続点から
抵抗９および補助サイリスタ10の接続点にダイオード19
が接続されている。

次に、この第４図に示す充電回路の動作を説明する。

まず、降圧整流回路部１で商用交流を脈流に変換する。
二次電池５の電圧が低いときは補助サイリスタ10はオフ
されており、主サイリスタ３にゲート電流が流れるので
主サイリスタ３からダイオード４を通じて、二次電池５
に充電が行なわれる。

そして、二次電池５が充電されて電圧が上昇すると、ツ
ェナダイオード６の逆阻止電圧がツェナ電圧を越えツェ
ナダイオード６は導通し、抵抗７に流れるとともに、抵
抗17を通じて補助サイリスタ10にゲート電流を流す。ゲ
ート電流が流れることにより、補助サイリスタ10がオン
し、この補助サイリスタ10のオンにより主サイリスタ３
のゲートにゲート電圧が印加されなくなり、主サイリス
タ３がオンできなくなり、充電電流は保護抵抗２を通し
て流れる。

したがって、第５図に示すように、充電電流Ｉは減少し
て微小電流となり、また、二次電池５の電圧Ｖが上昇し
二次電池５の過充電を防止するととも、発光ダイオード
13の電流がダイオード19および補助サイリスタ10にバイ
パスされ、発光ダイオード13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、従来の第４図に示す充電回路の構成で
は、急速充電のための充電電流が大きく二次電池の電圧
上昇が速く、二次電池の容量の80％程度しか回復されて
いない状態でサイリスタがオフ状態となり発光ダイオー
ドが消灯する。その後、微小電流で充電を行なうが使用
者は発光ダイオードが消灯した後何時間充電を行なった
のかわからず完全に充電された状態で使用することが困
難である。

また、二次電池は、完全に充電しないと自己放電による
容量の減少が速く、逆に二次電池の過充電は電池寿命を
短縮する。

本発明は、上記問題点に鑑みさなされたもので、過充電
することなく急速に完全充電に近い状態にすることがで
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） 第１の発明の充電回路は、電源電圧を整流する整流回路
部と、この整流回路部に直列に接続され電流制御用トラ
ンジスタに直列に接続された二次電池を有する充電回路
部と、この充電回路部に並列に設けられツェナダイオー
ドを有するとともに上記電流制御用トランジスタのベー
スに接続され、前記ツェナダイオードにて定電圧を設定
して前記二次電池およびこのツェナダイオードの電圧に
従う電流を前記トランジスタのベースに供給する定電圧
発生回路部と、上記整流回路部の出力電圧を検出し、こ
の出力電圧が設定電圧より高ければ信号を出力する電圧
検出回路部と、この電圧検出回路部の出力信号が入力さ
れると、上記電流制御用トランジスタのベース電圧を変
化させる制御回路部とを備えたものである。

第２の発明の充電回路は、電源電圧を整流する整流回路
部と、この整流回路部に直列に接続され並列に接続され
た電流制御用抵抗を有する電流制御用トランジスタに直
列に接続された二次電池を有する充電回路部と、この充
電回路部に並列に設けられ上記電流制御用トランジスタ
のベースに接続された定電圧発生回路部と、上記整流回
路部の出力電圧を検出し、この出力電圧が設定電圧より
高ければ信号を出力する電圧検出回路部と、この電圧検
出回路部の出力信号が入力されると、上記電流制御用ト
ランジスタのベース電圧を変化させる制御回路部と、比
較用定電圧発生回路部と、この比較用定電圧発生回路部
の設定電圧および二次電池の電圧を比較し、二次電池の
電圧が低い場合に、これら電位差に応じて上記検出信号
をバイパスする比較回路部とを備え、上記電流制御用抵
抗を通しての微小電流で充電を行なった場合の電池電圧
の最高値より低く上記電流制御用トランジスタがオン状
態からオフ状態に変った直後の最低電圧より高い場合
に、上記比較回路部が動作するように上記比較用定電圧
発生回路部を設定したものである。

第３の発明の充電回路は、電源電圧を整流する整流回路
部と、この整流回路部に直列に接続され並列に接続され
た電流制御用抵抗を有する電流制御用トランジスタに直
列に接続された二次電池を有する充電回路部と、この充
電回路部に並列に設けられ上記電流制御用トランジスタ
のベースに接続された定電圧発生回路部と、上記整流回
路部の出力電圧を検出し、この出力電圧が設定電圧より
高ければ信号を出力する電圧検出回路部と、この電圧検
出回路部の出力信号が入力されると、上記電流制御用ト
ランジスタのベース電圧を変化させる制御回路部と、比
較用定電圧発生回路部と、この比較用定電圧発生回路部
の設定電圧および二次電池の電圧を比較し、二次電池の
電圧が低い場合に、これら電位差に応じて上記検出信号
をバイパスする比較回路部と、上記充電回路に並列に接
続された直列に接続された発光表示制御用トランジスタ
と発光表示素子からなる表示回路部と、上記発光表示制
御用トランジスタを上記電流制御用トランジスタのベー
スを接続したものである。

（作用） 第１の発明の充電回路は、整流回路部で電源電圧を整流
し、定電圧発生回路部はツェナダイオードで設定された
電圧および二次電圧の電圧の差に基づく電流を電流制御
用トランジスタに供給して、電流制御用トランジスタは
ベース電流に従い脈流で二次電池を充電するとともに、
検出回路部で整流回路部の電圧を検出し、二次電池の充
電が進み二次電池の電圧が設定電圧以上になったことを
電圧検出回路部で検出すると、制御回路部でトランジス
タのベース電流を下げて充電電流を小さくして二次電池
を充電し、二次電池がほぼ完全に充電されると、制御回
路部はトランジスタのベース電流の供給を停止し、トラ
ンジスタはオフして充電が終了する。

第２の発明の充電回路は、整流回路部で電源電圧を脈流
に整流し、定電圧発生回路部により充電回路部の電流制
御用トランジスタにベース電流を供給することにより電
流制御用トランジスタはオンし、整流回路からの脈流で
二次電池を充電し、二次電池の充電が進み二次電池が充
電されて電圧が電流制御用トランジスタのベース電圧に
近づき、ベース電流が減少して充電電流が減少し、整流
回路部の電圧が上昇して整流回路部の電圧が上昇するこ
とにより電圧検出回路部が作動し、制御回路部は電流制
御用トランジスタのベース電流の供給を停止して、電流
制御用トランジスタはオフされ、二次電池は電流制御用
抵抗を介した微小電流により充電される。このように充
電電流が急激に減少すると二次電池の電圧は低下し、比
較回路部は、比較用定電圧発生回路部の設定電圧と二次
電池の電圧とを比較し二次電池の電圧が低い場合にはこ
の電位差に応じて、電圧検出回路部の検出信号をこの比
較回路部がバイパスし、制御回路部は電流制御用トラン
ジスタにベースに電流を供給し再び電流制御用トランジ
スタをオンし、電流制御用トランジスタを介した充電電
流により二次電池を充電する。すでに二次電池がある程
度充電されているのですぐに整流回路部の電圧が上昇
し、電流制御用トランジスタをオフし微小電流で二次電
池を充電し、二次電池の電圧低下後、再び電流制御用ト
ランジスタをオンする。このように電流制御用トランジ
スタのオン、オフを繰り返すことにより充電電流をほぼ
パルス状の電流とし二次電池を充電する。二次電池の電
圧が設定電圧である電流制御用抵抗を介して微小電流に
より二次電池の充電を行なった場合の電圧まで上昇する
と、比較回路部は動作を停止し、制御回路部は電流制御
用トランジスタのベース電流を停止し、電流制御用トラ
ンジスタをオフしその後は電流制御用抵抗を介した微小
電流により二次電池は充電される。

第３の発明は、整流回路部で電源電圧を整流し、定電圧
発生回路部は充電回路部の電流制御用トランジスタおよ
び表示回路部の発光表示制御用トランジスタのベースに
電流を供給することにより、電流制御用トランジスタお
よび発光表示制御用トランジスタをオンし、整流回路部
からの電流で二次電池を充電するとともに、発光表示素
子を表示する。二次電池の充電が進み二次電池が充電さ
れ二次電池の電圧が電流制御用トランジスタのベース電
圧に近づき、電流制御用トランジスタのベース電流が減
少し、整流回路部の電圧が上昇することにより、電圧検
出回路部が作動して制御回路部は電流制御用トランジス
タおよび発光表示制御用トランジスタのベース電流の供
給を停止して電流制御用トランジスタおよび発光表示制
御用トランジスタはオフされ、二次電池は電流制御用抵
抗を介した微小電流により充電され、発光表示素子は消
灯する。二次電池の充電電流が急激に減少すると二次電
池の電圧は低下し比較回路部は比較用定電圧発生回路部
の設定電圧と二次電池の電圧とを比較し二次電池の電圧
が低い場合にはこの電位差に応じて電圧検出回路部の検
出信号をこの比較回路部がバイパスし、これにより制御
回路部は電流制御用トランジスタおよび発光表示制御用
トランジスタにベース電流を供給し再び電流制御用トラ
ンジスタおよび発光表示制御用トランジスタをオンし、
電流制御用トランジスタおよび発光表示制御用トランジ
スタをオンし、電流制御用トランジスタを介した充電電
流により二次電池を充電するとともに発光表示素子を点
灯する。すでに二次電池がある程度充電されているの
で、すぐに整流回路部の電圧が上昇し、上記と同様な動
作により電流制御用トランジスタおよび発光表示制御用
トランジスタをオフし、微小電流で二次電池を充電する
とともに発光表示素子を消灯し、二次電池の電圧低下後
に再び電流制御用トランジスタおよび発光表示制御用ト
ランジスタをオンする。このように電流制御用トランジ
スタおよび発光表示制御用トランジスタのオン、オフを
繰り返すことにより二次電池の充電電流をパルス状とし
て充電するとともに発光表示素子を点滅させる。そし
て、二次電池の電圧が設定電圧である電流制御用抵抗を
介して微小電流により二次電池の充電を行なった場合の
電圧まで上昇すると比較回路部は動作を停止し制御回路
部は電流制御用トランジスタおよび発光表示制御用トラ
ンジスタのベース電流を停止し電流制御用トランジスタ
および発光表示制御用トランジスタをオフしその後は電
流制御用抵抗を介して微小電流により二次電池は充電さ
れるとともに発光表示素子を消灯する。

（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１図において、21は商用交流電源で、この商用交流電
源21は整流回路部22の降圧用の変圧器23の一次巻線の両
端に接続され、二次巻線の両端にはダイオード24,25の
アノードが接続され、これらダイオード24,25のカソー
ドが整流回路部22の正極に、変圧器23の二次側巻線の略
中央部は整流回路部22の負極となる。

また、整流回路部22には充電回路部26が接続され、この
充電回路部26は整流回路部22の正極から順次、電流制御
用抵抗27がコレクタ、エミッタ間に接続されたNPN形の
電流制御用トランジスタ28、逆流防止用のダイオード29
およびたとえば鉛蓄電池よりなる二次電池30が直列に接
続されている。さらに、充電回路部26に対して並列に、
電流制御用トランジスタ28のベースに定電圧を加えるた
めの定電圧発生回路部31が接続され、この定電圧発生回
路部31は、抵抗32およびツェナダイオード33の直列回路
にて構成されている。

さらに、充電回路部26には比較用定電圧発生回路部34が
接続され、この比較用定電圧発生回路部34は充電回路部
26に並列に接続され直列に接続された抵抗35とツェナダ
イオード36により構成される。また、抵抗35およびツェ
ナダイオード36の接続点からは比較回路部37のPNP形の
トランジスタ38のエミッタが接続され、このトランジス
タ38のベースは抵抗39を介して電流制御用トランジスタ
28とダイオード29の接続点に、コレクタは抵抗40を介し
てNPN形のトランジスタ41のベースに、このトランジス
タ41のエミッタは整流回路部22の負極に接続されてい
る。

そしてまた、整流回路部22には、電圧検出回路部42が接
続され、ツェナダイオード43および抵抗44から構成さ
れ、抵抗44はトランジスタ41のベースに接続され、この
トランジスタ41のベースに、コンデンサ45を介して整流
回路部22の負極に接続されている。また、電流制御用ト
ランジスタ28のベースおよび整流回路部22の負極の間に
は、制御回路部としてのNPN形のトランジスタ46のコレ
クタ、エミッタが接続されている。

また、整流回路部22には発光表示回路部47が接続され、
この発光表示回路部47のNPN形の発光表示制御用トラン
ジスタ48のコレクタは整流回路部22の正出力側に、ベー
スは電流制御用トランジスタ28のベースとともに定電圧
発生回路部31の抵抗32およびツェナダイオード33の接続
点に、エミッタは抵抗49に接続され、この抵抗49から順
次ツェナダイオード50および発光表示素子である発光ダ
イオード51が直列に整流回路部22の負極に接続されてい
る。

次に、上記実施例の動作について説明する。

まず、商用交流電源21の交流を整流回路部22で脈流に降
圧整流する。そして、この脈流を抵抗32を介して電流制
御用トランジスタ28のベースにベース電流を与えて電流
制御用トランジスタ28をオンし、この電流制御用トラン
ジスタ28を介して二次電池30を充電するとともに、発光
表示制御用トランジスタ48のベースにも抵抗32を介して
ベース電流を与え、発光表示制御用トランジスタ48もオ
ンして、発光ダイオード51を点灯させる。

また、二次電池30が充電されていくと、二次電池30の電
圧と電流制御用トランジスタ28のベース電圧が近づき、
ベース電流が減少して、二次電池30への充電電流が減少
する。このように充電電流が減少すると、第２図に示す
ように、整流回路部22の電圧は上昇して電圧検出回路部
42のツェナダイオード43がツェナ電圧を越え、逆阻止状
態から導通状態となる。さらに、ツェナダイオード43が
導通することによりコンデンサ45に電荷が蓄えられ、コ
ンデンサ45の電圧によりトランジスタ46をオンし、抵抗
32を介して流れていた電流制御用トランジスタ28および
発光表示制御用トランジスタ48のベース電流はこのトラ
ンジスタ46を介して流れることとなり、電流制御用トラ
ンジスタ28および発光表示制御用トランジスタ48のベー
ス電流がバイパスされて電流制御用トランジスタ28およ
び発光表示制御用トランジスタ48がオフし、二次電池30
への充電電流は電流制御用抵抗27を介して流れ、微弱電
流となり発光ダイオード51はオフされる。

一方、二次電池30の充電電流が急激に減少すると二次電
池30の電圧は低下し、ツェナダイオード36が逆阻止状態
となり、二次電池30の電圧が低くなりトランジスタ38を
オンする。これによりトランジスタ41のベースに電流が
与えられて、トランジスタ41がオンしてにトランジスタ
46のベース電流がバイパスされ、トランジスタ46はオフ
するので再び電流制御用トランジスタ28および発光表示
制御用トランジスタ48にベース電流が与えられ、電流制
御用トランジスタ28および発光表示制御用トランジスタ
48はオンされる。したがって、二次電池30は、電流制御
用トランジスタ28を介して充電されるとともに、発光ダ
イオード51も点灯する。

しかし、この状態では二次電池30はすでにある程度充電
されているので、二次電池30の電圧はすぐに上昇してト
ランジスタ38はオフ状態となり、トランジスタ41もオフ
となり、トランジスタ46には再びベース電流が供給され
オンし、電流制御用トランジスタ28および発光表示制御
用トランジスタ48をオフし、二次電池30の充電電流を微
弱電流にするとともに、発光ダイオード51は消灯する。
このようにトランジスタ38がオン、オフを繰り返すこと
により、パルス電流で二次電池30を充電するとともに発
光ダイオード51を点滅する。

一方、二次電池30がパルス電流で充電され微小電流のみ
でもトランジスタ38をオフ状態に維持できるだけの電圧
まで充電されると、二次電池30の充電は電流制御用抵抗
27を介して微弱で行なわれ、発光ダイオード51が点滅し
て、充電終了を示す。

これらの動作を第３図を参照して説明すると、二次電池
30を電流制御用トランジスタ28を介して充電し、二次電
池30の電圧が80％程度となるまで充電し、この間は発光
ダイオード51を点灯状態とする。この後、充電電流をパ
ルス状の電流とし、パルス状の電流で二次電池30をほぼ
満充電となるまで充電し、この間発光ダイオード51を点
滅させる。

そして、二次電池30がほぼ満充電となると充電電流は電
流制御用抵抗27を介した微弱電流となり、また発光ダイ
オード51は消灯する。

上記実施例によれば、電圧検出回路部42で整流回路部22
の電圧を検出して満充電を検出するので二次電池30より
電位差が大きいので検出しやすくより満充電近くまで充
電することができ、電池の劣化を防げる。

また、電流制御用抵抗27を通して微小電流で充電を行な
った場合の電池電圧の最高値より低く、電流制御用トラ
ンジスタ28がオン状態からオフ状態へ変った直後の最低
電圧より高い場合に比較回路部37を作動させ、この比較
回路部37の作動時パルス状の電流で二次電池30を充電す
る。

さらに、二次電池30の電圧が上昇すると微小電流で二次
電池30を充電するので、二次電池30の劣化を少くすると
ともに、急速に完全充電に近い状態にすることができ
る。

またさらに、二次電池30の充電容量の80％程度充電され
ると発光ダイオード51が点灯から点滅となり、完全充電
状態に近づくと消灯し、二次電池30の充電状況が容易に
把握できる。

〔発明の効果〕

第１の発明の充電回路によれば、電圧検出回路部でツェ
ナダイオードおよび二次電池の電圧差に基づき、電流制
御用トランジスタのベース電流を設定して充電回路部に
より二次電池を充電するため、簡単な構成で満充電を検
出するので電圧検出が容易でほぼ完全に充電することが
でき、電池の劣化を防止できる。

第２の発明の充電回路によれば、電流制御用抵抗を通し
て微小電流で充電を行なった場合の電池電圧の最高値よ
り低く電流制御用トランジスタがオン状態からオフ状態
へ変った直後の最低電圧より高い場合に比較回路部を作
動させ、この比較回路部の作動時はパルス状の電流で二
次電流を充電し、さらに、上昇すると微小電流で二次電
池を充電するので、電池の劣化を少くするとともに急速
に完全充電に近い状態にすることができる。

第３の発明の充電回路によれば、二次電池の充電容量の
80％程度充電されると発光表示素子が点灯から点滅とな
り完全充電状態に近づくと消灯し二次電池の充電状況が
容易に把握できる。

【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回路図、第２図
は同上整流回路部の出力特性図、第３図は同上充電回路
の充電特性図、第４図は従来の充電回路の回路図、第５
図は同上充電特性図である。 20……整流回路部、26……充電回路部、27……電流制御
用抵抗、28……電流制御用トランジスタ、30……二次電
池、31……定電圧発生回路部、33……ツェナダイオー
ド、34……比較用定電圧発生回路部、37……比較回路
部、42……電圧検出回路部、46……制御回路部としての
トランジスタ、47……発光表示回路部、48……発光表示
制御用トランジスタ、51……発光表示素子としての発光
ダイオード。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電源電圧を整流する整流回路部と、 この整流回路部に直列に接続され電流制御用トランジス
   タに直列に接続された二次電池を有する充電回路部と、 この充電回路部に並列に設けられツェナダイオードを有
   するとともに上記電流制御用トランジスタのベースに接
   続され、前記ツェナダイオードにて定電圧を設定して前
   記二次電池およびこのツェナダイオードの電圧に従う電
   流を前記トランジスタのベースに供給する定電圧発生回
   路部と、 上記整流回路部の出力電圧を検出し、この出力電圧が設
   定電圧より高ければ信号を出力する電圧検出回路部と、 この電圧検出回路部の出力信号が入力されると、上記電
   流制御用トランジスタのベース電圧を変化させる制御回
   路部と を備えたことを特徴とする充電回路。
2. 【請求項２】電源電圧を整流する整流回路部と、 この整流回路部に直列に接続され並列に接続された電流
   制御用抵抗を有する電流制御用トランジスタに直列に接
   続された二次電池を有する充電回路部と、 この充電回路部に並列に設けられ上記電流制御用トラン
   ジスタのベースに接続された定電圧発生回路部と、 上記整流回路部の出力電圧を検出し、この出力電圧が設
   定電圧より高ければ信号を出力する電圧検出回路部と、 この電圧検出回路部の出力信号が入力されると、上記電
   流制御用トランジスタのベース電圧を変化させる制御回
   路部と、 比較用定電圧発生回路部と、 この比較用定電圧発生回路部の設定電圧および二次電池
   の電圧を比較し、二次電池の電圧が低い場合に、これら
   電位差に応じて上記検出信号をバイパスする比較回路部
   とを備え、 上記電流制御用抵抗を通しての微小電流で充電を行なっ
   た場合の電池電圧の最高値より低く上記電流制御用トラ
   ンジスタがオン状態からオフ状態に変った直後の最低電
   圧より高い場合に、上記比較回路部が動作するように上
   記比較用定電圧発生回路部を設定した ことを特徴とする充電回路。
3. 【請求項３】電源電圧を整流する整流回路部と、 この整流回路部に直列に接続され並列に接続された電流
   制御用抵抗を有する電流制御用トランジスタに直列に接
   続された二次電池を有する充電回路部と、 この充電回路部に並列に設けられ上記電流制御用トラン
   ジスタのベースに接続された定電圧発生回路部と、 上記整流回路部の出力電圧を検出し、この出力電圧が設
   定電圧より高ければ信号を出力する電圧検出回路部と、 この電圧検出回路部の出力信号が入力されると、上記電
   流制御用トランジスタのベース電圧を変化させる制御回
   路部と、 比較用定電圧発生回路部と、 この比較用定電圧発生回路部の設定電圧および二次電池
   の電圧を比較し、二次電池の電圧が低い場合に、これら
   電位差に応じて上記検出信号をバイパスする比較回路部
   と、 上記充電回路に並列に接続された直列に接続された発光
   表示制御用トランジスタと発光表示素子からなる表示回
   路部と、 上記発光表示制御用トランジスタを上記電流制御用トラ
   ンジスタのベースを接続した ことを特徴とする充電回路。