JPH0837745A

JPH0837745A - 給電装置

Info

Publication number: JPH0837745A
Application number: JP6173906A
Authority: JP
Inventors: Hideki Tamura; 秀樹田村
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1994-07-26
Filing date: 1994-07-26
Publication date: 1996-02-06

Abstract

(57)【要約】【目的】負荷部の電源部への装着状態に関わりなく、
常に一定レベルの負荷電流を負荷に供給する。【構成】電源部１に負荷部２を装着すると、１次巻線
Ｌ１と２次巻線Ｌ２とが互いに磁気結合し、１次巻線Ｌ
１への入力がスイッチングされると、２次巻線Ｌ２に電
圧が誘起され、この電力が整流回路４により整流され、
負荷５に負荷電流が供給される。整流回路４と負荷５と
の間に介設されたスイッチＳＷは、制御回路６によりオ
ン、オフが制御される。検出巻線Ｌ３は、１次巻線Ｌ１
のスイッチングにより、２次巻線Ｌ２に比例した電圧が
誘起され、この誘起電圧は、整流、平滑されて、制御回
路６に入力される。制御回路６は、検出巻線Ｌ３からの
入力レベルが低下すると、スイッチＳＷのオンデューテ
ィを上昇させて、電源部１への負荷部２の装着状態に関
わりなく一定レベルの負荷電流を負荷５に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非接触式充電器や浴室
内等の水回りで使用可能な電気機器に用いられる給電装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、コードレス電話等のコードレス機
器が普及し、これらの機器に内蔵された２次電池を充電
するための給電装置も多数が製品化されている。以前の
給電装置は、コードレス機器と端子によって機械的に接
続されていたため、使用中に端子の変形などによって接
触不良となり、充電できなくなってしまうという問題が
あった。そこで、このような不良をなくすために、最近
は無接点で非接触式の給電装置が提案されている。

【０００３】図５は従来の非接触式の給電装置を示す回
路図である。この給電装置は、電源部１と、負荷部２と
がそれぞれ分離独立して形成され、電源部１に負荷部２
を装着すると、電源部１の１次巻線Ｌ１と負荷部２の２
次巻線Ｌ２とが互いに磁気結合するようになっている。
そして、電源部１に接続された商用電源ＡＣをブリッジ
ダイオードＢＤで整流し、コンデンサＣ１で平滑して得
られた直流電源から１次巻線Ｌ１への入力を、トランジ
スタなどのスイッチング素子からなる発振回路３によっ
てスイッチングする。このスイッチングにより電磁誘導
によって２次巻線Ｌ２に誘起される電圧を、整流回路４
で整流して２次電池等からなる負荷５に供給している。

【０００４】このような給電装置では、電源部１と負荷
部２の両方とも接点が不要になるので、接点不良になる
虞れがない。また、防水性に優れるため、水回りで使用
する機器に適用することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の給電装置では、負荷部２の電源部１への装着状態に
よって１次巻線Ｌ１と２次巻線Ｌ２との磁気結合状態が
大きく変化するため、２次巻線Ｌ２の誘起電圧が大きく
変動する。

【０００６】例えば、図６（ａ）に示すように１次巻線
Ｌ１が巻回された１次コアＫ１に２次巻線Ｌ２が巻回さ
れた２次コアＫ２が対向するように、負荷部２が電源部
１に装着されると、図６（ｃ）に示すように誘起電圧が
最大になる。

【０００７】一方、図６（ｂ）に示すように１次コアＫ
１に２次コアＫ２がずれて負荷部２が電源部１に装着さ
れると、図６（ｃ）に示すように誘起電圧が図６（ａ）
の場合に比して低下する。従って、負荷５が２次電池の
とき、図６（ｂ）の場合には、充電不足となってしまう
虞れがある。

【０００８】この対策として、図７に示すように、電流
検出用の抵抗Ｒを負荷５と整流回路４間に介設し、負荷
５に供給される負荷電流を抵抗Ｒの両端電圧として検出
し、これをオペアンプＯＰで増幅して形成された制御信
号として発振回路３にフィードバックすることが考えら
れる。しかし、この場合には部品点数が増大し、回路構
成が複雑になってしまうので好ましいものとはいえな
い。

【０００９】なお、特開昭６０−１６４３０８号公報に
は、励磁巻線に供給される電流を検出し、この電流を一
定レベルに保持する定電流回路が開示されているが、こ
の回路は、励磁巻線と他の巻線との磁気結合状態を検出
するものではなく、また、接続された負荷に供給される
電流を一定にするものでもない。従って、本発明に係る
給電装置とは、検出対象も、制御対象も異なっている。

【００１０】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、負荷部の電源部への装着状態に関わりなく常に一定
レベルの負荷電流を負荷へ供給しうる給電装置を提供す
ることを目的とする。

【００１１】また、本発明は、負荷が２次電池の場合
に、負荷部の電源部への装着状態に関わりなく確実に２
次電池を満充電にする給電装置を提供することを目的と
する。

【００１２】また、本発明は、電源の電圧レベルに関わ
りなく常に一定レベルの負荷電流を負荷へ供給し得る給
電装置を提供することを目的とする。

【００１３】また、本発明は、負荷が２次電池の場合
に、電源の電圧レベルに関わりなく確実に２次電池を満
充電にする給電装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、所定レベルの直流電源がスイッチングさ
れて１次巻線に印加されるようになされた電源部と、２
次巻線及び負荷を有する負荷部とがそれぞれ分離独立し
て形成されてなり、上記電源部に上記負荷部を装着する
ことで上記１次巻線と上記２次巻線とを互いに磁気結合
させて、上記２次巻線に電圧を誘起させ、この誘起電圧
により得られた負荷電流を上記負荷に供給するようにし
た給電装置において、上記負荷部に配設され、上記２次
巻線の誘起電圧に比例した電圧を誘起させるべく、上記
１次巻線と磁気結合された検出巻線と、上記検出巻線の
誘起電圧レベルに応じて上記負荷電流を一定レベルにす
る制御手段とを備えたものである（請求項１）。

【００１５】また、請求項１記載の給電装置において、
上記２次巻線と上記負荷との間に介設されたスイッチを
備え、上記制御手段は、上記検出巻線に誘起された電圧
レベルに応じて上記スイッチのオン、オフのデューティ
を制御することによって上記負荷電流を一定レベルにす
るものである（請求項２）。

【００１６】また、所定レベルの直流電源がスイッチン
グされて１次巻線に印加されるようになされた電源部
と、２次巻線及び２次電池を有する負荷部とがそれぞれ
分離独立して形成されてなり、上記電源部に上記負荷部
を装着することで上記１次巻線と上記２次巻線とを互い
に磁気結合させて、上記２次巻線に電圧を誘起させ、こ
の誘起電圧により得られた充電電流を上記２次電池に供
給するようにした給電装置において、上記負荷部に配設
され、上記２次巻線の誘起電圧に比例した電圧を誘起さ
せるべく、上記１次巻線と磁気結合された検出巻線と、
充電開始からの経過時間を計時し、予め設定された充電
時間が経過すると満充電制御を行う充電制御手段と、上
記検出巻線の誘起電圧レベルに応じて上記充電時間の設
定を変更するタイマ制御手段とを備えたものである（請
求項３）。

【００１７】また、上記検出巻線は、上記直流電源の電
圧レベルの検出を兼用するものである（請求項４）。

【００１８】

【作用】請求項１記載の発明によれば、電源部に負荷部
を装着して１次巻線と２次巻線とが互いに磁気結合する
と、１次巻線のスイッチングにより２次巻線に電圧が誘
起される。このとき、１次巻線のスイッチングにより、
２次巻線の誘起電圧に比例した電圧が検出巻線に誘起さ
れる。そして、制御手段により、この検出巻線の誘起電
圧レベルに応じて、一定レベルの負荷電流が負荷に供給
される。検出巻線の誘起電圧レベルは、１次巻線と２次
巻線との磁気結合状態を表しているので、１次巻線と２
次巻線との磁気結合状態に関わりなく、一定レベルの負
荷電流が負荷に供給されることとなる。

【００１９】また、請求項２記載の発明によれば、検出
巻線の誘起電圧レベルに応じて、スイッチのオン、オフ
のデューティが制御される。例えば、検出巻線の誘起電
圧レベルが低下すると、スイッチのオンデューティが上
昇するように制御されて、負荷に供給する負荷電流が一
定レベルにされる。

【００２０】また、請求項３記載の発明によれば、電源
部に負荷部を装着して１次巻線と２次巻線とが互いに磁
気結合すると、１次巻線のスイッチングにより２次巻線
に電圧が誘起され、この誘起電圧により得られた充電電
流が２次電池に供給される。そして、充電制御手段によ
って、充電開始から予め設定された充電時間が経過する
と、満充電制御が行われる。このとき、１次巻線のスイ
ッチングにより、２次巻線の誘起電圧に比例した電圧が
検出巻線に誘起される。検出巻線の誘起電圧レベルに応
じて、タイマ制御手段により充電時間の設定が変更され
る。例えば、検出巻線の誘起電圧レベルが低下すると、
充電時間が延長するように設定変更されて、２次電池が
確実に満充電にされる。検出巻線の誘起電圧レベルは、
１次巻線と２次巻線との磁気結合状態を表しているの
で、１次巻線と２次巻線との磁気結合状態に関わりな
く、２次電池が確実に満充電にされることとなる。

【００２１】また、請求項４記載の発明によれば、検出
巻線の誘起電圧レベルは、１次巻線と２次巻線との磁気
結合状態を表すとともに、直流電源の電圧レベルを表し
ている。従って、制御手段により、検出巻線の誘起電圧
レベルに関わりなく、すなわち直流電源の電圧レベルに
関わりなく、一定レベルの負荷電流が負荷に供給される
こととなる。また、タイマ制御手段により、検出巻線の
誘起電圧レベルに応じて充電時間の設定を変更すること
によって、検出巻線の誘起電圧レベルに関わりなく、す
なわち直流電源の電圧レベルに関わりなく、２次電池が
確実に満充電にされることとなる。

【００２２】

【実施例】図１は本発明に係る給電装置の第１実施例を
示す回路図である。この給電装置は、電源部１と、負荷
部２とがそれぞれ分離独立して形成され、商用電源ＡＣ
が接続された電源部１に負荷部２を装着すると、負荷部
２の負荷５に負荷電流を供給するものである。

【００２３】ブリッジダイオードＢＤ及びコンデンサＣ
１は、商用電源ＡＣからの入力電圧を整流、平滑するも
ので、得られた直流電源は、発振回路３を介して１次巻
線Ｌ１に入力される。１次巻線Ｌ１及び２次巻線Ｌ２
は、それぞれ電源部１及び負荷部２の筐体内の装着面近
傍に配設されたコアに巻回されているもので、電源部１
に負荷部２を装着すると、１次巻線Ｌ１と２次巻線Ｌ２
とが互いのコアを介して磁気結合するようになってい
る。

【００２４】発振回路３は、トランジスタ等で構成さ
れ、オン、オフ発振して１次巻線Ｌ１に流入する電流を
スイッチングするもので、このスイッチングにより、１
次巻線Ｌ１に磁気結合された２次巻線Ｌ２に電圧が誘起
される。２次巻線Ｌ２には、整流回路４を介して負荷５
が接続されており、２次巻線Ｌ２に誘起された電圧が整
流回路４によって整流されて、負荷５に供給される。負
荷５は、例えば、Ｎｉ−Ｃｄ電池、Ｎｉ−Ｈ電池やリチ
ウムイオン電池などの充電可能な２次電池で構成されて
いる。

【００２５】整流回路４と負荷５との間に、スイッチＳ
Ｗが介設されている。スイッチＳＷは、負荷５への電流
供給をオン、オフするもので、後述する制御回路６によ
って制御されている。

【００２６】検出巻線Ｌ３は、負荷部２の筐体内の装着
面近傍に配設されたコアに巻回されているもので、１次
巻線Ｌ１のスイッチングにより、２次巻線Ｌ２に比例し
た電圧が誘起されるようになっており、１次巻線Ｌ１と
２次巻線Ｌ２との磁気結合状態を検出するものである。
なお、検出巻線Ｌ３のコアは、２次巻線Ｌ２のコアを兼
用したものでもよい。また、検出巻線Ｌ３は、ダイオー
ドＤ及びコンデンサＣ２を介して制御回路６に接続さ
れ、検出巻線Ｌ３の誘起電圧は、ダイオードＤで整流さ
れ、コンデンサＣ２で平滑されて、制御回路６に入力さ
れる。

【００２７】制御回路６は、検出巻線Ｌ３からの入力電
圧レベルに応じてスイッチＳＷのオン、オフを制御する
もので、オン、オフ周期は一定でオン時間を制御してい
る。

【００２８】この制御回路６への入力電圧レベルは、図
２に示すように、負荷部２が電源部１に適正位置に装着
されているときに最大の電圧Ｖ１になる。そして、適正
位置からずれるに従って、１次巻線Ｌ１と２次巻線Ｌ２
との磁気結合状態が悪化して、電圧レベルが低下する。

【００２９】そこで、制御回路６は、図３に示すよう
に、検出巻線Ｌ３からの入力レベルが電圧Ｖ１のとき
は、負荷部２の電源部１への装着が適正位置であると判
別して、スイッチＳＷを所定のオン時間としてオンデュ
ーティをｒ１とする。一方、検出巻線Ｌ３からの入力電
圧が電圧Ｖ１以下のときは、そのレベルの低下に応じて
オン時間を比例的に長くすることによりオンデューティ
を上昇させている。

【００３０】このように、検出巻線Ｌ３からの入力電圧
レベルに応じてオン時間を変化させることによって、負
荷５に供給する電流を一定レベルにすることができる。

【００３１】なお、制御回路６は、オン時間は一定で、
オン、オフ周期を短縮することによってオンデューティ
を上昇させるようにしても、同様に負荷５に供給する電
流を一定にすることができる。

【００３２】また、スイッチＳＷに代えてトランジスタ
等の半導体素子を介設し、その半導通状態によって、負
荷５に供給する電流を制御するようにしても、同様に負
荷電流を一定にすることができる。

【００３３】次に、本発明に係る給電装置の第２実施例
について説明する。第２実施例は、第１実施例と同一の
回路構成で、負荷５を２次電池とし、電源部１を２次電
池の充電器とするとともに、これに応じて制御回路６を
タイマー機能に変えたものである。

【００３４】第２実施例では、制御回路６は、充電開始
時にスイッチＳＷをオンにするとともに、充電開始から
の経過時間を計時し、予め設定された充電時間が経過す
ると満充電であると判別して、スイッチＳＷをオフにす
るものである。また、制御回路６は、検出巻線Ｌ３から
の入力電圧レベルに応じて充電時間の設定を変更するも
のである。

【００３５】制御回路６への、検出巻線Ｌ３からの入力
電圧レベルは、第１実施例と同様に、図２に示すように
なる。そこで、制御回路６は、図４に示すように、検出
巻線Ｌ３からの入力レベルが電圧Ｖ１のときは、負荷部
２の電源部１への装着が適正位置であると判別して、充
電時間をＴ１とする。一方、検出巻線Ｌ３からの入力電
圧が電圧Ｖ１以下のときは、そのレベルの低下に応じて
充電時間を比例的に増大することによって充電不足にな
らないようにしている。

【００３６】このように、検出巻線Ｌ３からの入力電圧
レベルに応じて充電時間を変化させることによって、負
荷５の２次電池を常に満充電にすることができる。

【００３７】なお、上記各実施例においては、商用電源
ＡＣの電圧レベルに応じて、検出巻線Ｌ３の誘起電圧は
変化する。例えば、商用電源ＡＣの電圧レベルが、日本
のような１００Ｖから欧州のような２００Ｖ系になる
と、制御回路６への入力電圧がその分高くなる。上記各
実施例では、制御回路６への入力電圧に応じてスイッチ
ＳＷを制御しているので、第１実施例では、商用電源Ａ
Ｃの電圧レベルに関わりなく一定レベルの負荷電流を負
荷５に供給し、第２実施例では、商用電源ＡＣの電圧レ
ベルに関わりなく２次電池を常に満充電にすることがで
きる。

【００３８】従って、電源部１に複雑な構成の電圧切替
回路を設けることなく、簡易な回路構成で自動電圧対応
の給電装置を実現することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、制御手段によって、検出巻線の誘起電圧レベル
に応じて一定レベルの負荷電流を負荷に供給するように
したので、１次巻線と２次巻線との磁気結合状態に関わ
りなく、一定レベルの負荷電流を負荷に供給することが
できる。従って、電源部への負荷部の装着状態に関わり
なく、一定レベルの負荷電流を負荷に供給することがで
きるので、電源部と負荷部とがそれぞれ分離独立して形
成されてなる給電装置に非常に効果が大きい。

【００４０】また、請求項２の発明によれば、検出巻線
の誘起電圧レベルに応じて、スイッチのオン、オフのデ
ューティを制御するようにしたので、１次巻線と２次巻
線との磁気結合状態に関わりなく、一定レベルの負荷電
流を負荷に供給することができる。従って、電源部への
負荷部の装着状態に関わりなく、一定レベルの負荷電流
を負荷に供給することができるので、電源部と負荷部と
がそれぞれ分離独立して形成されてなる給電装置に非常
に効果が大きい。

【００４１】また、請求項３の発明によれば、検出巻線
の誘起電圧レベルに応じて、充電時間の設定を変更する
ようにしたので、１次巻線と２次巻線との磁気結合状態
に関わりなく、２次電池を確実に満充電にすることがで
きる。従って、電源部への負荷部の装着状態に関わりな
く、２次電池を確実に満充電にすることができるので、
電源部と負荷部とがそれぞれ分離独立して形成されてな
る給電装置に非常に効果が大きい。

【００４２】また、請求項４の発明によれば、検出巻線
の誘起電圧レベルは、１次巻線と２次巻線との磁気結合
状態を表すとともに、直流電源の電圧レベルを表してい
るので、直流電源の電圧レベルに関わりなく、一定レベ
ルの負荷電流を負荷に供給することができる。また、検
出巻線の誘起電圧レベルに応じて充電時間の設定を変更
することによって、直流電源の電圧レベルに関わりな
く、２次電池を確実に満充電にすることができる。従っ
て、簡易な構成で自動電圧対応の給電装置を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る給電装置の第１実施例を示す回路
図である。

【図２】負荷部の装着状態に対する制御回路６の入力電
圧レベルを示す図である。

【図３】制御回路６の入力電圧レベルに対するスイッチ
ＳＷのオンデューティを示す図である。

【図４】制御回路６の入力電圧レベルに対する充電時間
を示す図である。

【図５】従来の給電装置の一例を示す回路図である。

【図６】（ａ）は負荷部２が電源部１に適正に装着され
た状態を示す図、（ｂ）は負荷部２が電源部１にずれて
装着された状態を示す図、（ｃ）は（ａ）（ｂ）のとき
の２次巻線の誘起電圧を示す図である。

【図７】従来の給電装置の異なる例を示す回路図であ
る。

【符号の説明】

１電源部２負荷部３発振回路４整流回路５負荷６制御回路ＡＣ商用電源ＢＤブリッジダイオードＣ１，Ｃ２コンデンサＤダイオードＬ１１次巻線Ｌ２２次巻線Ｌ３検出巻線ＳＷスイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定レベルの直流電源がスイッチングさ
れて１次巻線に印加されるようになされた電源部と、２
次巻線及び負荷を有する負荷部とがそれぞれ分離独立し
て形成されてなり、上記電源部に上記負荷部を装着する
ことで上記１次巻線と上記２次巻線とを互いに磁気結合
させて、上記２次巻線に電圧を誘起させ、この誘起電圧
により得られた負荷電流を上記負荷に供給するようにし
た給電装置において、上記負荷部に配設され、上記２次
巻線の誘起電圧に比例した電圧を誘起させるべく、上記
１次巻線と磁気結合された検出巻線と、上記検出巻線の
誘起電圧レベルに応じて上記負荷電流を一定レベルにす
る制御手段とを備えたことを特徴とする給電装置。
【請求項２】請求項１記載の給電装置において、上記
２次巻線と上記負荷との間に介設されたスイッチを備
え、上記制御手段は、上記検出巻線に誘起された電圧レ
ベルに応じて上記スイッチのオン、オフのデューティを
制御することによって上記負荷電流を一定レベルにする
ものであることを特徴とする給電装置。
【請求項３】所定レベルの直流電源がスイッチングさ
れて１次巻線に印加されるようになされた電源部と、２
次巻線及び２次電池を有する負荷部とがそれぞれ分離独
立して形成されてなり、上記電源部に上記負荷部を装着
することで上記１次巻線と上記２次巻線とを互いに磁気
結合させて、上記２次巻線に電圧を誘起させ、この誘起
電圧により得られた充電電流を上記２次電池に供給する
ようにした給電装置において、上記負荷部に配設され、
上記２次巻線の誘起電圧に比例した電圧を誘起させるべ
く、上記１次巻線と磁気結合された検出巻線と、充電開
始からの経過時間を計時し、予め設定された充電時間が
経過すると満充電制御を行う充電制御手段と、上記検出
巻線の誘起電圧レベルに応じて上記充電時間の設定を変
更するタイマ制御手段とを備えたことを特徴とする給電
装置。
【請求項４】上記検出巻線は、上記直流電源の電圧レ
ベルの検出を兼用するものであることを特徴とする請求
項１または３記載の給電装置。