JPH08504319A - 負荷電流を自動的に減少させる回路配列 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、負荷（２）及び第１の電子スイッチング装置（１）によって形成され直流電源（Ｕ）に接続されている直列配列を備え、上記第１のスイッチング装置はドライバ（３）によって駆動され、また上記ドライバ（３）を制御する制御回路（４）をも備えているような負荷電流を自動的に減少させる回路配列に関する。本回路配列は第２の電子スイッチング装置（Ｔ５）をも含み、上記第２の電子スイッチング装置（Ｔ５）はコンデンサ（Ｃ２）及び第１の抵抗（Ｒ６）の第１の端子及びトランジスタ（Ｔ３）のベースを直流電源（Ｕ）の一方の極（＋）に接続するように動作（ＩＮ）して上記制御回路（４）を始動させ、それによって上記トランジスタ（Ｔ３）の主電流通路をドライバ（３）の入力と直流電源（Ｕ）の他方の極との間に接続するようになっている。コンデンサ（Ｃ２）及び第１の抵抗（Ｒ６）の第２の端子は直流電源（Ｕ）の他方の極（参照電位）に接続されており、第１の電子スイッチング装置（１）の負荷（２）に接続されている方の端はフィードバック抵抗（Ｒ８）を通してコンデンサの第２の端子に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】 負荷電流を自動的に減少させる回路配列 本発明は、負荷及び第１の電子スイッチング装置によって形成され直流電源に 接続されている直列配列を備え、第１のスイッチング装置がドライバによって駆 動され、更にドライバを制御する制御回路をも備えているような負荷電流を自動 的に減少させるための回路配列に関する。 ドイツ国特許出願Ｐ 41 31 981.8号に開示されている電池給電式用品において は、電気負荷は電子スイッチング装置を通して電池によって給電され、また表示 手段が電池の充電状態を表示している。例えば再充電可能な電気シェーバにおけ るように負荷として直流電動機が使用されている場合には、充電状態表示装置が “０”値を表示した時、もしくは電池電圧が指定された値以下に低下した時にパ ルス幅変調器が電動機の回転周波数を“０”値まで低下させるように動作する。 従ってこの配列では、負荷電流はパルス幅変調器によって外側から低下させられ ている。このような負荷電流減少用配列は、例えば電池（蓄電池）を過放電から 保護するために使用することができる。 本発明の目的は、負荷電流を「自動的に」減少させるための簡単且つ経済的な 回路配列を提供することである。 この目的は、上記の型の回路配列において制御回路を第２の電子スイッチング 装置によって始動させられるようにすることによって達成される。即ちこの第２ の電子スイッチング装置は、コンデンサ及び第１の抵抗の第１の端子と、トラン ジスタのベースとを直流電源の一方の極に接続する。これによりこのトランジス タの主電流通路がドライバの入力と直流電源の他方の極との間に接続される。コ ンデンサ及び第１の抵抗の第２の端子は直流電源の他方の極に接続されており、 負荷に接続されている方の第１の電子スイッチング装置の端はフィードバック抵 抗を通してコンデンサの第２の端子に接続されている。 従属請求項及び以下の説明から種々の有利な実施例が考案できよう。 以下に添付図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明する。 負荷２は、例えば直流電動機のような如何なる電気エネルギ吸収装置であって もよく、図には記号的に負荷抵抗ＲＬによって示してある。第１の電子スイッチ ング装置１を形成している２つのトランジスタＴ１及びＴ２からなる並列配列が 負荷２と直列に接続され、これら２つのトランジスタのコレクタは負荷２（ノー ドＣ）に、またエミッタは参照電位に接続されている。直流電圧源Ｕはスイッチ Ｓ１によってこの直列配列に印加することが可能である。この場合電圧源の正極 を負荷に、また本例では参照電位を表している負極をトランジスタＴ１及びＴ２ のエミッタに接続する。直流電源Ｕは、例えば電気シェーバのような小型電気用 品である負荷２に給電してその直流電動機を駆動するための電池もしくは蓄電池 であってよい。トランジスタＴ１及びＴ２のベースはそれぞれ抵抗Ｒ５及びＲ３ を通して、ドライバを形成しているトランジスタＴ４のコレクタ（ノードＢ）に 接続されている。更に、トランジスタＴ４のコレクタ（ノードＢ）は抵抗Ｒ７を 通して参照電位に接続され、そのエミッタは電圧源Ｕの正極に接続されている。 トランジスタＴ４のベースは、抵抗Ｒ１及びＲ２によって形成されている分圧回 路に接続され、抵抗Ｒ１は電圧源Ｕの正極に、また抵抗Ｒ２は制御回路４の一部 を形成しているトランジスタＴ３のコレクタに接続されている。トランジスタＴ ３のエミッタは参照電位に接続されている。 トランジスタＴ３のベースはベース抵抗Ｒ９を通して接合点Ａに接続され、ま たコンデンサＣ１を通して参照電位に接続されている。この接合点Ａにはコンデ ンサＣ２及び抵抗Ｒ６の第１の端子が接続されており、また第２の電子スイッチ ング装置を形成しているトランジスタＴ５のコレクタが抵抗Ｒ４を通して接続さ れている。トランジスタＴ５のエミッタは電源Ｕの正極に結合されている。コン デンサＣ２及びそれに並列に接続されている抵抗Ｒ６の第２の端子は、ダイオー ドＤ１を通して参照電位に接続されている。ダイオードＤ１を通して参照電位に 接続する代わりに、代替として抵抗Ｒ６の第２の端子を参照電位に直接接続して も、もしくは別の抵抗（図示してない）をノードＡから参照電位へ直接接続して も差し支えない。コンデンサＣ２の第２の端子は、フィードバック抵抗Ｒ８を通 してトランジスタＴ１及びＴ２のコレクタ（ノードＣ）にも接続されている。 ＩＮ端子は回路配列への入力を表しており、抵抗Ｒ１０を通してトランジスタ Ｔ５のベースに接続されている。第１の電子スイッチング装置を形成しているト ランジスタＴ５のベースは抵抗Ｒ１１を通して電圧源の正極に接続されていて、 入力信号が印加されない場合にはトランジスタＴ５を自動的に遮断させるように なっている。 負荷電流を自動的に減少させる回路配列のこの実施例の動作モードを以下に詳 細に説明する。 正常状態の下で動作中にはＩＮ入力は「低」レベル（参照電位）にあり、例え ば電気シェーバの直流電動機である負荷２は、スイッチＳ１によって随意にター ンオン及びオフさせることができる。以下の説明では、電圧源が充電済の２セル 式蓄電池であって蓄電池電圧がＵ＝2.3Ｖであるものとする。スイッチＳ１を閉 じるとトランジスタＴ５が導通し、コンデンサＣ２の第１の端子（ノードＡ）は 2.3Ｖ−0.6Ｖ＝1.7Ｖまで充電される。ここに0.6Ｖは、ダイオードＤ１の順方向 電圧である。この電位はトランジスタＴ３のベースに印加されるから、このトラ ンジスタが導通してトランジスタＴ４をも導通させる。導通したトランジスタＴ ４のエミッタ・コレクタ回路を通して正電位がノードＢに印加され、電子スイッ チング装置１のトランジスタＴ１及びＴ２が完全に導通するので最大負荷電流が 負荷２を通って流れる。フィードバック抵抗Ｒ８の右側の端子はトランジスタＴ １及びＴ２のコレクタ・エミッタ回路を通して参照電位に接続される。 例えばマイクロコントローラによってＩＮ入力信号が「高」レベル（正電位） にされると、トランジスタＴ５が遮断される。このような状態がもたらされるの は、例えば電池電圧が指定された値以下へ低下し且つ指定された最小充電が予告 されたか、またはこれらの何れか一方が発生したか、もしくは蓄電池の充電を表 示する表示手段が“０”充電状態を表示した場合である。トランジスタＴ５は、 ＩＮ入力信号が印加されない場合にも抵抗Ｒ１１を通して遮断される。そこでコ ンデンサＣ２は抵抗Ｒ６、及び抵抗Ｒ９、Ｔ３のベース・エミッタ回路と、Ｔ１ ／Ｔ２のコレクタ・エミッタ回路、抵抗Ｒ８の両方を通して放電し始める。Ｔ５ を除く全てのトランジスタは導通し続けている。 ノードＡの電位がほぼ0.6Ｖまで低下すると、トランジスタＴ３が非導通にな る。これは、トランジスタＴ４のベースを上昇せしめる。トランジスタＴ４が非 導通にされる時点は、抵抗Ｒ１及びＲ２の抵抗比Ｒ１：Ｒ２に依存する。即ちこ の比が小さいほど、例えば抵抗Ｒ１の抵抗値が低いほど、トランジスタＴ４はよ り早く非導通になる。従って、この抵抗比を適当に選択することによって解放時 間、即ちＩＮ入力に「高」レベル信号を印加してから負荷電流減少動作を開始さ せるまでの経過時間を決定することができる。ドライバトランジスタＴ４が非導 通になると直ちに電子スイッチング装置１のトランジスタＴ１及びＴ２のオフ期 間が始まり、負荷２を通る負荷電流が減少し始める。これは負荷として使用され ている直流電動機の回転周波数が低下し始めることを意味している。 これによりトランジスタＴ１及びＴ２のコレクタ・エミッタ電圧が上昇する。 即ち、ノードＣの電位が上昇するのでコンデンサＣ２は抵抗Ｒ８を通して逆極性 に充電される。その結果、トランジスタＴ３が再び僅かに駆動され、トランジス タＴ４及びＴ１／Ｔ２がゆっくりと非導通にされるので、負荷電流は引き続き減 少させられる。コンデンサＣ２の充電電流も同様に減少し、ノードＣの電位、即 ちＴ１／Ｔ２のコレクタ・エミッタ電圧は上昇し続ける。このように負電圧フィ ードバックが発生する。 ノードＣの電位が0.6Ｖに到達すると、即ちコンデンサＣ２の左側端子に接続 されているダイオードＤ１の順方向電圧が0.6Ｖに到達すると、コンデンサＣ２ の充電電流は０になる。負荷電流は０になり、負荷として使用されている電動機 の回転が停止する。 負荷電流が減少する時間、即ちトランジスタＴ４が非導通状態になってから負 荷電流が０に等しくなる時点までの経過時間は、本質的にはコンデンサＣ２及び 抵抗Ｒ８からなる限時要素の時定数によって決定される。抵抗Ｒ６及びＲ９も僅 かに影響を与える。実際の例では、配列の始動から負荷電流が減少し始めるまで の経過時間を例えば30秒とすることができ、また負荷電流が０レベルに到達する までに更に30秒かかるようにすることができる。 トランジスタＴ３のベースとエミッタとの間に挿入されているコンデンサＣ１ は、制御回路の如何なる発振傾向をも抑圧する。コンデンサＣ２と並列に接続さ れている抵抗Ｒ６は、コンデンサＣ２を完全に放電させる。また負荷電流減少動 作中にスイッチＳ１が開かれても動作が中断されることはなく、スイッチＳ１が 開いている状態で負荷電流減少サイクルは完了するようになる。このため、減少 サイクルが継続中にスイッチＳ１によって電動機が遮断された場合、スイッチを 再び閉じても（ＩＮ入力に「高」レベル信号を印加させて）電動機は再始動しな いようになる。電動機の停止状態を打ち消すには、ＩＮ入力に再び「低」レベル 信号を印加することが必須である。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 いる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （1）負荷（２）と第１の電子スイッチング装置（１）とによって形成され直流 電圧（Ｕ）に接続されている直列配列を備え、上記第１のスイッチング装置はド ライバ（３）によって駆動され、また上記ドライバ（３）を制御する制御回路（ ４）をも備えているような負荷電流を自動的に減少させる回路配列において、 第２の電子スイッチング装置（Ｔ５）を含み、上記第２の電子スイッチング装 置（Ｔ５）はコンデンサ（Ｃ２）及び第１の抵抗（Ｒ６）の第１の端子とトラン ジスタ（Ｔ３）のベースとを直流電源（Ｕ）の一方の極（＋）に接続するように 動作（ＩＮ）して上記制御回路（４）を始動させ、それによって上記トランジス タ（Ｔ３）の主電流通路をドライバ（３）の入力と直流電源（Ｕ）の他方の極（ 参照電位）との間に接続し、コンデンサ（Ｃ２）及び第１の抵抗（Ｒ６）の第２ の端子は直流電源（Ｕ）の他方の極（参照電位）に接続されており、第１の電子 スイッチング装置（１）の負荷（２）に接続されている方の端（Ｃ）はフィード バック抵抗（Ｒ８）を通してコンデンサの第２の端子に接続されていることを特 徴とする回路配列。 （2）上記コンデンサ（Ｃ２）は、ダイオード（Ｄ１）を通して直流電源（Ｕ） の上記他方の極に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の回路配列。 （3）上記第１の抵抗（Ｒ６）は、コンデンサ（Ｃ２）と並列に接続されている ことを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の回路配列。 （4）上記トランジスタ（Ｔ３）のベースは、第２の抵抗（Ｒ９）を通して第１ の電子スイッチング装置（Ｔ５）とコンデンサ（Ｃ２）の第１の端子（Ａ）とに 接続されていることを特徴とする請求項１に記載の回路配列。 （5）上記トランジスタ（Ｔ３）のベースと直流電源（Ｕ）の上記他方の極との 間に別のコンデンサ（Ｃ１）が挿入されていることを特徴とする請求項１に記載 の回路配列。 （6）上記ドライバ（３）の入力は、直流電源（Ｕ）の上記一方の極（＋）と上 記トランジスタ（Ｔ３）の主電流通路との間に配列されている分圧回路（Ｒ１／ Ｒ２）に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の回路配列。 （7）上記第２の電子スイッチング装置（Ｔ５）は、入力信号（ＩＮ）が印加さ れない時には非導通であることを特徴とする請求項１に記載の回路配列。 （8）上記直流電源（Ｕ）は、蓄電池もしくは乾電池であることを特徴とする請 求項１に記載の回路配列。 （9）上記負荷（２）は、直流電動機であることを特徴とする請求項１に記載の 回路配列。 （10）上記負荷（２）と第１の電子スイッチング装置（１）とによって形成され ている上記直列配列は、スイッチ（Ｓ１）によって直流電源（Ｕ）に接続される ようになっていることを特徴とする請求項１に記載の回路配列。 （11）上記第１の電子スイッチング装置（１）は、別のトランジスタ（Ｔ４）か らなるドライバ（３）の主電流通路にそれぞれ抵抗（Ｒ５、Ｒ３）を通して接続 されているベースを有する２つの並列接続されたトランジスタ（Ｔ１、Ｔ２）か らなることを特徴とする請求項１に記載の回路配列。 （12）上記第１の電子スイッチング装置（１）の入力（Ｂ）に接続されているド ライバ（３）の出力は、第３の抵抗（Ｒ７）を通して直流電源（Ｕ）の上記他方 の極（参照電位）に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の回路配列 。 （13）上記第２の電子スイッチング装置（Ｔ５）は、直流電源（Ｕ）の電圧が指 定された値以下に低下すると始動されることを特徴とする請求項１に記載の回路 配列。 （14）上記蓄電池の充電状態が表示手段によって指示され、上記第２の電子スイ チング装置（Ｔ５）は指定された最小充電になった時もしくはくは充電状態“０ ”が告知された時に始動させられることを特徴とする請求項８に記載の回路配列 。 （15）上記分圧回路（Ｒ１／Ｒ２）の抵抗比によって、第２の電子スイッチング 装置（Ｔ５）の始動から負荷電流減少動作の始まりまでに経過する時間を調整で きることを特徴とする請求項６に記載の回路配列。 （16）上記コンデンサ（Ｃ２）とフィードバック抵抗（Ｒ８）とからなる限時要 素 の時定数が、本質的に負荷電流減少動作の始まりから負荷電流が０に等しい値に なるまでに経過する時間を決定す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。