JPH0779532B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は交流電源及びニッケルカドミウム電池等の二次
電池を電源として、この電源にランプやモータ等の負荷
を接続してなる電源装置に係り、その負荷の起動制御機
構並びに電池の過放電防止機構に関するものである。

（ロ）従来の技術 電源として交流電源及び二次電池を用い、負荷としてモ
ータを用いた電源装置の例として実開昭59−164454号公
報に開示されている「電池の充電回路」がある。この技
術は商用電源の整流電圧にてトランジスタインバータを
作動させ、そのインバータ出力の整流電流により電池を
充電するものであり、前記整流電圧から得られる基準電
圧と、非充電時の電池電圧とをアノード・ゲート間で比
較するプログラマブル・ユニジャンクション・トランジ
スタを、前記インバータの発振トランジスタのベースバ
イアス回路に介挿し、前記プログラマブル・ユニジャン
クション・トランジスタの前記電池電圧検出端に、コン
デンサ及び抵抗からなる遅延回路を設けると共に前記電
池の負荷スイッチに連動する放電スイッチを前記コンデ
ンサの両端間に設けたものであり、前記電池の放電回路
には前記負荷スイッチを介してモータが介挿されている
ものである。

この技術においてモータの駆動回路の開閉は前記負荷ス
イッチのような機械的スイッチで行っているため、例え
ば該スイッチの切り忘れによる電池の過放電時や電池が
モータを駆動できない程度の残存容量しか持たない時に
おいて、交流電源によるインバータの整流出力によって
モータを駆動することはできず、インバータを構成する
発振トランジスタが破壊したり、或いは破壊に至らなく
てもインバータ回路の保護素子（例えばヒューズ抵抗）
が溶断し、電源装置自身の回路動作が停止する等の問題
点が生じていた。これは自励式インバータの場合、過大
負荷や出力短絡時にはインバータトランスから発振トラ
ンジスタへ、その駆動用電流が供給できず（駆動能力の
限界値を超えるため）、インバータ回路の発振が停止し
たり、或いは発振が乱れて前記トランジスタに直流電流
が流れ、インバータ回路部の電力損失が過大となるため
であり、特にシングル型インバータ回路においてこの種
の電力損失が顕著に現われ、電池過放電時のモータの起
動特性を悪くしていた。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 本発明が解決しようとする問題点はトランジスタインバ
ータ回路と二次電池とによって負荷を起動させる電源装
置において、電池の過放電を防止し、且つインバータ回
路部の電力損失を抑制できるような負荷の起動制御用ス
イッチ機構を開発することである。

（ニ）問題点を解決するための手段 発振トランジスタ11及び１次コイル10、２次コイル27、
帰還コイル15を有するトランジスタインバータ回路部８
と、該インバータ回路部８よりの交流出力を整流器28を
介して直流に変換し再充電可能な二次電池29に供給する
充電回路部と、該充電回路部の前記電池29の両端にスイ
ッチング素子31を介して接続される負荷30と、によって
構成されるものであって、前記電池29と負荷30との間に
前記スイッチング素子31の導通或いは非導通状態を切換
えるスイッチング手段38及びその導通或いは非導通状態
を維持する自己保持回路部45を介挿し、該自己保持回路
部45は、前記電池29の両端にアノード及びカソードが接
続されるとともに、主電流路の一端が前記スイッチング
素子31の制御端子側に接続されたプログラマブルユニジ
ャンクショントランジスタ39を備え、一方、前記インバ
ータ回路部８には、帰還コイル15の誘起電圧を検出して
発振トランジスタ11の導通を制御する自動電圧切換制御
部17が接続されていることを特徴とする。

（ホ）作用 PUT39のアノード及びカソードは電池29の両端に接続さ
れているので、電池電圧が所定値以下になればPUT39が
非導通状態となる。このため、例えば、電池29と負荷30
とを接続状態のままにして、切るのをついうっかり忘れ
てしまった場合、電池29の電圧はどんどん低下していく
が、所定値になるとPUT39が非導通になって、電池29と
負荷30との接続を遮断することができる。その結果、電
池29と負荷30との接続を切り忘れても、電池29が過放電
状態になることを防止する。

もし、電池29が過放電状態になっていると電池はショー
トに近い状態となり、インバータ回路部８の出力側に電
圧がなくなってしまう。その結果、インバータ回路部８
に起動不良が起こってインバータの発熱等を招いて破壊
してしまうおそれがある。この現象は、本発明のような
自励発振型オートボルテージの電気機器において入力電
圧の低い低圧側（100V）で特に顕著に現れる。インバー
タ回路部８への入力電圧が低いと、インバータ発振初期
において発振の不安定な状態が続き十分な出力が得られ
ないので、過放電状態にある電池29がなかなか電圧を回
復しないからである。

ところが、本発明の電源装置は、前述したようにPUT39
が、電池29が過放電状態になることを確実に防止するの
で、このような心配はない。

（ヘ）実施例 以下本発明電源装置を図面の充交両用式電気かみそりの
電気回路に沿って詳細に説明する。

（１）は全波整流回路D1にしてその交流入力端は商用電
源AC（２）に電流フューズRF（３）を介して接続され、
その直流出力端には逆流阻止ダイオードD2（４）及び平
滑コンデンサC1（５）の直列回路が雑音防止用コイルＬ
（６）を経て接続される。（７）はサージ吸収用のコン
デンサZNRであり、前記全波整流回路D1（１）と商用電
源AC（２）との間に並列接続されている。

（８）はトランジスタインバータにして前記平滑コンデ
ンサC1（５）の両端に発振トランスＴ（９）の１次コイ
ル（10）と発振トランジスタQ2（11）のコレクタ・エミ
ッタ及びサーマルフューズTF（12）、抵抗R7（13）の直
列回路が接続され、該抵抗R7（13）に並列にコンデンサ
C3（14）が接続され、トランジスタQ2（11）のベース・
エミッタ間には発振トランスＴ（９）の帰還コイルL3
（15）及び抵抗R5（16）は自動電圧切換制御部（17）を
介して接続されている。自動電圧切換制御部（17）は前
記発振トランジスタQ2（11）のベースに接続された抵抗
R1（18）、制御トランジスタQ1（19）のコレクタ・エミ
ッタ、及び第１の基準電圧素子としてのツエナダイオー
ドZD1（20）からなる直列回路と、前記帰還コイルL3（1
5）に接続された抵抗R2（21）を介して該直列回路と並
列に接続される抵抗R3（22）、第２の基準電圧素子とし
てのツエナダイオードZD（23）及び抵抗R4（24）からな
る直列回路とによって構成されるものであり、前記制御
トランジスタQ1（19）のベースは前記ツエナダイオード
ZD2（23）と抵抗R4（24）との接続点（P2）に接続され
る。前記１次コイルL1（10）の両端にはスパイク電圧吸
収用の抵抗R6（25）及びコンデンサC2（26）の直列回路
が接続される。また前記発振トランスＴ（８）の２次コ
イルL2（27）は整流用ダイオードD3（28）を介して被充
電電池Ｂ（29）に接続されている。

（30）は前記電池Ｂ（29）の両端にスイッチング素子と
してのトランジスタQ4（31）のコレクタ・エミッタを介
して接続されるモータＭ、（32）はエミッタ側を抵抗R4
（33）を介して前記電池Ｂ（29）の正極に接続すると共
にコレクタ側を前記トランジスタQ4（31）のベースに接
続してなるトランジスタQ3、（34）は該トランジスタQ3
（32）のベース〜エミッタ間に介挿されたモータ停止用
オフスイッチS1、（35）は同じくトランジスタQ3（32）
のベースと前記電池Ｂ（29）の負極との間にロックスイ
ッチS3（36）及び抵抗R10（37）を介して接続されたモ
ータ始動用オンスイッチS2である。そして前記オフスイ
ッチS1（34）とオンスイッチS2（35）は前記トランジス
タQ4（31）の導通・非導通を制御するスイッチング手段
（38）を構成する。

（39）はアノード側を抵抗R12（40）を介して前記電池
Ｂ（29）の正極に接続してなるプログラマブルユニジャ
ンクショントランジスタPUT1であり、このPUT1（39）の
カソード側は抵抗R13（41）を介して前記電池Ｂ（29）
の負極に接続され、またゲートとアノード間にはコンデ
ンサC4（42）が介挿されている。（43）は前記オフスイ
ッチS1（34）に並列に接続された前記PUT1（39）の制御
用抵抗R9、（44）は前記コンデンサC4（42）に並列に接
続された抵抗R11であり、また該コンデンサC4（42）の
一端は前記トランジスタQ3（32）のベースに接続されて
いる。そして前記トランジスタQ3（32）とPUT1（39）と
で前記トランジスタQ4（31）の導通・非導通の自己保持
回路（45）を構成する。尚前記モータＭ（30）はオンス
イッチS2（35）の閉成により前記２次コイルL2（27）の
整流出力または電池Ｂ（29）の起電力の何れかによって
駆動される。また前記２次コイルL2（27）の整流出力は
モータＭ（30）の駆動中であっても前記電池Ｂ（29）へ
供給され、該電池Ｂ（29）は浮動充電される。

次に（46）は充電制御部にて第３の基準電圧素子として
のツエナダイオードZD3（47）、ZD4（48）の直列回路を
前記全波整流回路D1（１）の直流出力端に抵抗R8（49）
及び前記雑音防止コイルＬ（６）を介して接続して、前
記ツエナダイオードZD4（48）の両端間に定電圧を得、
この電圧を抵抗R16（50）と抵抗R17（51）、R17A（5
2）、R18（53）による分圧している。この分圧点（P4）
はプログラマブルユニジャンクショントランジスタPUT2
（54）のアノード電圧となる。またこのPUT2（54）のゲ
ートは抵抗R15（55）を介して前記電池Ｂ（29）の正極
に接続されると共にPUT2（54）のカソードは充電表示用
発光ダイオードLED（56）を介して前記発振トランジス
タQ2（11）のベースに接続されてベースバイアス回路を
構成する。更に（57）は前記抵抗R18（53）と並列に前
記抵抗R17（51）及びR17A（52）に接続された３つのダ
イオードより構成される温度補償用ダイオードD4であ
り、前記電池Ｂ（29）の電圧の周囲温度による影響をこ
のダイオードD4（57）の抵抗値の温度変化によって補償
し、前記分圧点（P4）の電圧を調整するものである。

以上の構成を有する電源装置において、全波整流器D1
（１）の出力はコンデンサC1（５）により平滑されて１
次コイルL1（10）及び帰還コイルL3（15）に供給され、
トランジスタQ2（11）が導通して、二次コイルL2（27）
に誘導電流が流れて電池Ｂ（29）が充電される。充電開
始時の前記電池Ｂ（29）の電池電圧は、商用電源AC
（２）からの入力の各半サイクルにおける電圧を検出す
るため発振トランジスタQ2（11）のベースコイルL3（1
5）にPUT2（54）を介して接続される前記分圧点（P4）
の基準電圧より低い。従って分圧点（P4）の電圧が電池
電圧よりも高いとき即ちPUT2（54）のアノード電圧がゲ
ート電圧よりも高いときPUT2（54）が導通して発光ダイ
オードLED（56）が点灯して充電表示を行い、また発振
トランジスタQ2（11）にベース電流が流れてインバータ
回路部（８）が発振する。またPUT2（54）は一旦導通す
るとその保持電流に低下するまで導通するが、各半サイ
クルの終了時点で保持電流以下になるため、PUT2（54）
が遮断することになり、故にインバータ回路部（８）は
各半サイクル毎に発振する。

而して充電が充分に進行し、前記電池Ｂ（29）の電池電
圧が基準電圧を越えるとPUT2（54）が遮断し充電は終了
する。

ところで商用電源AC（２）の電圧が変化した場合には自
動電圧切換制御部（17）の分圧点（P2）の電圧が上昇す
る。制御トランジスタQ1（19）はこの分圧点（P2）の電
圧（ベース電圧）とツエナダイオードZD1（20）の基準
電圧とを比較し、ベース電圧が高くなると制御トランジ
スタQ1（19）の導通期間が長くなり、該トランジスタQ1
（19）の導通により、発振トランジスタQ2（11）のベー
ス電流を限流するため、該トランジスタQ2（11）の導通
期間が短かくなる。このように制御トランジスタQ1（1
9）による発振トランジスタQ2（11）の制御によって入
力電圧が変化してもインバータ回路部（８）の出力電圧
を一定に保つ。

ツエナダイオードZD2（23）は抵抗R3（22）及びR4（2
4）よりなる分圧回路の分圧効果を高め、入力電圧に対
するインバータ回路部（８）の出力変化をさらに減少さ
せるものである。即ち帰還コイルL3（15）への誘起電圧
が高くなった場合に、抵抗R4（24）の両端に分圧される
電圧を、インバータ回路部（８）の出力分に相応して増
加させ、発振トランジスタQ2（11）を導通させる。

ロックスイッチS3（36）を閉成した状態でオンスイッチ
S2（35）を瞬間的に閉成するとPUT1（39）のゲート電圧
が下がるために該PUT1（39）は導通となる。そしてトラ
ンジスタQ3（32）にベース電流が流れて該トランジスタ
Q3（32）が導通し、この導通は前記PUT1（39）の自己保
持特性によって維持される。前記トランジスタQ3（32）
の導通によりトランジスタQ4（31）が導通し、前記２次
コイルL2（27）または電池Ｂ（29）からモータＭ（30）
へ駆動電流が供給され、該モータＭ（30）は駆動を開始
する。

モータＭ（30）の停止時は、オフスイッチS1（34）を瞬
間的に閉成するとPUT1（39）のゲート電圧はそのカソー
ド電圧と等しい値に迄上昇し該PUT1（39）は非導通とな
る。そしてトランジスタQ3（32）も同時に非導通となっ
てこの状態はPUT1（39）によって保持される。従ってト
ランジスタQ4（31）が非導通となってモータＭ（30）の
駆動は停止する。

商用電源AC（２）を切離し、電池Ｂ（29）の起電力のみ
でモータＭ（30）を駆動する場合、トランジスタQ4（3
1）は電池Ｂ（29）の容量が少なくなって電池電圧が低
下すれば、自己保持回路部（45）の保持機能が働かなく
なって非導通状態となり、モータＭ（30）と電池Ｂ（2
9）との閉回路が開放されるので電池Ｂ（29）の過放電
が防止される。これはPUT1（39）はある値の電圧以上で
ないと自己保持機能を働かせることができないためであ
り、このように電池Ｂ（29）の容量が所定値迄低下すれ
ばモータＭ（30）は停止し、電池Ｂ（29）の過放電が防
止される。万一商用電源AC（２）を接続してもモータＭ
（30）が起動不能な場合オフスイッチS1（34）を一旦瞬
時閉成し、続けて数秒後にオンスイッチS2（35）を瞬時
閉成すれば、オフスイッチS1（34）閉成時にPUT1（3
9）、トランジスタQ3（32）、Q4（31）が何れも非導通
の状態となり、トランスＴ（９）の二次側電流がモータ
Ｍ（30）へは流れず、全て電池Ｂ（29）に流れるため電
池電圧がすぐに回復し、次のオンスイッチS2（35）閉成
時にモータＭ（30）の起動が確実となる。

従来通りの手動式スイッチをモータに直列に接続したも
のでは電池が過放電状態でそのスイッチを閉成したまま
商用電源を接続すると、トランスの２次電流がほとんど
電池に流れてしまってモータは回転しない。この場合モ
ータに逆起電力が生じずトランスの１次側に過大電流が
流れるため電流ヒューズ等の溶断が起こる。しかし本発
明においては電池が過放電になる前にトランジスタQ4
（31）が非導通状態になりモータＭ（30）が停止するた
め上記の如き事態を生じることはない。

（ト）発明の効果 本発明は以上の説明の如く、電池29と負荷30との接続を
切り忘れても、PUT39が、電池29の過放電状態になるこ
とを防止するので、電池29の過放電状態によって生じる
インバータ回路部の起動不良を招く心配がない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明電源装置の一実施例である充交両用式電気
かみそりの電気回路図である。 （１）…直流電流、（８）…インバータ回路部、（28）
…整流器、（29）…二次電池、（31）…スイッチング素
子、（30）…負荷、（38）…スイッチ手段、（45）…自
己保持回路部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発振トランジスタ11及び１次コイル10、２
   次コイル27、帰還コイル15を有するトランジスタインバ
   ータ回路部８と、該インバータ回路部８よりの交流出力
   を整流器28を介して直流に変換し再充電可能な二次電池
   29に供給する充電回路部と、該充電回路部の前記電池29
   の両端にスイッチング素子31を介して接続される負荷30
   と、によって構成されるものであって、前記電池29と負
   荷30との間に前記スイッチング素子31の導通或いは非導
   通状態を切換えるスイッチング手段38及びその導通或い
   は非導通状態を維持する自己保持回路部45を介挿し、該
   自己保持回路部45は、前記電池29の両端にアノード及び
   カソードが接続されるとともに、主電流路の一端が前記
   スイッチング素子31の制御端子側に接続されたプログラ
   マブルユニジャンクショントランジスタ39を備え、一
   方、前記インバータ回路部８には、帰還コイル15の誘起
   電圧を検出して発振トランジスタ11の導通を制御する自
   動電圧切換制御部17が接続されていることを特徴とする
   電源装置。