JPS60219924A - 充電回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は小型電気機器に組み込んで使用される充電回路
に関するものである。

［背景技術］ 一般にニッカド電池のような二次電池を用いた充電式商
品の一回の使用時間はせいぜい２〜３分程度であるが、
定格充電時間は最も短いものでも１時間というように非
常に長いのが普通であり、これを短時間で充電しようと
すると、充分な電流容量や熱容量を必要とするので充電
回路や過充電防止回路が大型化する上に電池内部でのガ
ス発生あるいは電池寿命の低下などの問題が生じる。そ
こで従来より、緊急の場合にとりあえず１回もしくは数
回の使用分のみを短時間で充電できるような充電回路が
開発されているが、従来回路には次ぎに述べるような問
題があった。

従来のこの種の充電回路例を第１図に示した。

丘ｊ図において、いま電源Ｖｓがオンされるとインバー
タを構成するスイッチングトランジスタＱ　ｓｗに起動
用抵抗Ｒｓを通してベース電流Ｉｂが供給され、トラン
ジスタＱｓｗにコレクタ電流Ｉｃが流れ始める。トラン
スの一次巻線り、とフィードバック巻＃！Ｌ２とは正帰
還がかがるように接続されてイア、ので、コレクタ電流
は急上昇しトランジスタＱｓＩｌ＋は急速にスイッチオ
ンされる。このと外出力回路においてはトランスの出力
巻線り、に誘起される電圧にたいしてダイオードＤｏが
逆極性となっており負荷電流は流れない。コレクタ電流
がある値（Ｉｃ＞ｈＦＥＸＩｂ）まで増え続けるとベー
ス電流やｈＦＥが不足してトランジスタＱｓｗがオン状
態を維持できなくなり、そのためにフレクタエミノタ間
電圧が高くなって巻線り、にかかっていた電圧が減り始
めるので、これが巻線Ｌ２を介してベース電流を減少さ
せ、この傾向が正帰還により助長されてトランジスタＱ
ｓ−は急速にオフする。このときトランスに蓄積されて
いたエネルギが出力巻線り、からダイオードＤｏを通し
て電池Ｂに供給される。以後は同様な動作が一定周期で
繰り返されるのである。さて上記の従来例においては、
パルストランスの二次側にフィードバック巻線１−２と
出力巻線Ｌ３との二つの巻線を必要とし、パルストラン
スが大型になる上に組立コストも高くつくという問題が
あった。

［発明の目的］ 本発明は上述の点に鑑み、短時間充電と長時間充電とを
切り換えるための充電電流切換回路を備えた充電回路に
おいて、インバータ用トランスのフィードバック巻線と
出力巻線とを共用することのできる回路構成を提供する
ことによって、パルストランスを小型化すると共に組立
コストを低減することを目的とするものである。

［発明の開示１ 本発明は電気機器の使用Ｎ回分（Ｎは１以上の数）に相
当するエネルギを比較的短時間に充電する第１の平均充
電電流と、電池の定格充電容量の少なくとも８０％以上
を比較的長時間を要して充電する第２の平均充電電流と
を順次切換的に供給する充電電流切換回路を備えた充電
回路において、スイッチングトランジスタのフレフタ回
路にトランスの一次巻線を、ベース回路にトランスの二
次巻線をそれぞれ挿入して構成されたインバータにおけ
る上記スイッチングトランジスタのエミッタに接続され
たエミッタ抵抗と直列に上記電池を挿入し、二次巻線の
両端電圧をダイオードおよびチョークフィルを介して上
記電池の両端に印加せしめたものであり、この回路構成
によって従来独立に設けていたフィードバック巻線と出
力巻線とを１個の二次巻線によって兼用せしめたもので
ある。

第２図は本発明充電回路の一実施例を示したものである
。同図において１は電源回路で、商用電源Ｖｓからの交
流入力は保護抵抗Ｒ−を通り全波整流器Ｒｅｆおよびコ
ンデンサＣｉによって整流平滑化され、各回路に直流電
圧■１１１を供給している。

スイッチング回路２およびベース回路３はインバータを
構成しており、スイッチングトランジスタＱｓ＋ｕのコ
レクタにはトランスの二次巻線Ｌ１が、ベースにはベー
ス抵抗Ｒｂ、および直流阻止コンデンサｃｂを介して二
次巻線Ｌ２がそれぞれ接続されており、エミッタにはエ
ミッタ抵抗Ｒｅ、を介して電池Ｂが直列に挿入されてい
る。いま電源Ｖｓがオンされると起動用抵抗Ｒｂ、およ
びＲＩＪ２を通して、トランジスタＱｓｗにベース電流
１ｂが供給されコレクタ電流Ｉｃが流れ始める。トラン
スの二次巻線Ｌ１と二次巻線Ｌ２とは正帰還がかかるよ
うに接続されているので、コレクタ電流が急」二昇して
トランジスタＱｓｗは急速にスイッチオンされる。この
とき巻線Ｌ２は出力巻線をも兼ねているので、出力回路
４において二次電圧がダイオードＤｏ＋および電池Ｂを
通してチョークコイルＬｏの両端に印加されるが、電圧
の変化率が大きくチョークコイルのりアクタンスが大き
いために二次電流は殆ど流れず、従って一次側のコレク
タ電流は直線的に増加することができる。コレクタ電流
がある値まで増え絞けるとベース電流やｈＦＥが不足し
てトランジスタＱｓＩｌｌがオン状態を維持できなくな
り、そのためにフレフタエミッタ間電圧が高くなって巻
＃ａＬ、にかかっていた電圧が減り始め、これが巻線Ｌ
２を介してベース電流を減少させるので、この傾向が正
帰還によって助長されトランジスタＱｓｗは急速１こカ
ットオフする。ＹランジスタＱ　ｓｗがカットオフする
と、オン時にチョークコイルＬ２に蓄積されていたエネ
ルギが二次巻線Ｌ２およびダイオードＤＯ２を通して放
出され、電池Ｂに充電電流が供給される。以後は同様な
動作が一定周期で繰り返される。

次ぎに過電流防止回路５について説明する。電圧Ｖｉｎ
は抵抗Ｒｉ　ｃ　２、コンデンサＣ１ｃ２およびツェナ
ーダイオードＤ　ｚ　２によってさらに平滑安定化され
、二のツェナー電圧を抵抗Ｒ１およびＲ２で分圧してト
ランジスタＱ、のベースに基準電圧Ｖｒｅｒとして加え
ている。電池Ｂの電圧ｖｂが基準電圧Ｖｒｅｆト）ラン
ジスタＱ、のベースエミ・ン夕ｎＦ］を圧Ｖｂｅとの和
よりも小さく、 Ｖｂ＜Ｖｒｅｆ＋Ｖｂｅ である間は、ＱｌがオンしＱ２がオフとなっているので
、ベース回路３に変化はなくトランジスタＱｓｗは発振
を持続するが、充電が進んで電池電圧が、Ｖｂ＞Ｖｒｅ
ｆ＋Ｖｂｅ となるまで上昇すると、トランジスタＱ２がオンしてト
ランジスタＱｓ−のべ一人電流を引き込み、トランジス
タＱｓＩ１１の発振を停止させることによって充電を終
了させるのである。

次にタイマ回路６とグーリン）ン回路７とで構成される
充電電流切換回路について説明する。タイマＩＣに供給
される電源電圧は降圧用抵抗Ｒｉｃ１、平滑コンデンサ
Ｃｉｃ＋およびツェナーダイオードＤｚ、により安定化
されＶｃｃ端子に加えられる。

タイマ回路はＶｃｃ電圧の立ち上がりによってリセット
され、出力端子Ｖｏｕｔにタイムアツプ信号を出力する
までの時間か外付は抵抗Ｒｔおよび外付はコンデンサＣ
ｔにより設定される。ダーリントン回路７は２個のＰＮ
Ｐ　）ランノスタＱ　ｏ　ｌおよびＱＯ２をフレフタ接
地ダーリントン接続して構成されており、タイマ出力が
Ｌ”レベルの間はトランジスタＱ　ｏ　＋およびＱＯ２
はオン状態にあるので、スイッチングトランジスタＱＳ
ＩＩ＋のエミンタアース間の抵抗（直はほぼ第１のエミ
ッタ抵抗Ｒｅｌと第２のエミッタ抵抗Ｒｅｚとの並列抵
抗となっており、大きなコレクタ電流１ｃを流すことが
できるので短時間充電用の大きな出力電流Ｉｏが発生し
ているが、タイマ出力かＩ］゛に変わるとダーリントン
回路はオフ状態となって、スイッチングトランジスタＱ
ｓｕ＋のエミッタ抵抗はＲｅ　＋のみとなり、コレクタ
電流ｌｃが制限されるので、出力電流１ｏも通常充電用
の小電流に切り換えられるのである。またこのような回
路構成にすれば、ニッカド電池などのアルカリ電池の公
称電圧は１．２ボルトであり、ダーリントン回路７のオ
ン状態における等価的なベースエミッタ電圧もほぼ１．
２ボルトであるから、両充電モードを通して入力電圧や
負荷の変動に対する安定性が増し、かつ両抵抗値Ｒｅ、
およびＲｅ　２の設定も容易となる。

次にベース安定化回路８について説明する。第２図にお
いて、スイッチングトランジスタＱｓｗのベースとアー
スとの間にツェナーダイオードＤｚ３を接続することに
よりスイッチングトランジスタＱｓｗのベース電圧を安
定化し、それによって入力電圧変動などの要因でスイッ
チングの制御が６Ｌれて出力電流が変動することを防止
している。このツェナーダイオードＤｚ３は第３図の実
施例のように直流阻止コンデンサｃｂと二次巻線Ｌ２と
に並列に接続してもよく、あるいは第４図の実施例のよ
うに直流阻止コンデンサｃｂとベース抵抗Ｒｂ、とに並
列に接続してもよい。いずれの場合−二もツェナーダイ
オードＤｚ３が直流阻止コンデンサｃｂに並列に入るこ
とになり、ベースバイアスが一定値以上になるのを防止
している。なお各実施例を通じてツェナーダイオードＤ
ｚ３の代わりに、第５図の実施例に示すようにトランノ
スタＱｘ、ツェナーダイオードＤｘおよび抵抗Ｒ×より
なる定電圧回路を用いれば、一層安定な発振を行うこと
ができる。

［発明の効果］ 以上のように本発明充電回路は、インバータを構成する
スイッチングトランジスタのエミッタ回路においてエミ
ッタ抵抗と直列に被充電電池を挿入して、二次巻線の両
端電圧をダイオードおよびチョークフィルを介して上記
電池の両端に印加せしめたものであり、トランスの一次
巻線から二次巻線に正帰還がかかってフレフタ電流が上
昇する際に、出力回路においては二次電圧がダイオード
および電池を通してチョークコイルの両端に印加され、
電圧の変化率が大きいために二次側のインピーダンスは
殆ど誘導性となって二次電流は殆ど流れず、従って一次
側のフレフタ電流は直線的に増加することができ、次ぎ
にスイッチングトランジスタがカットオフすると、オン
時にチョークコイルに蓄積されていたエネルギが二次巻
線およびダイオードを通して放出され、電池に充電電流
が供給されるようになっているので、第１図における従
来の出力巻線を省略してもほぼ同等の動作特性を得るこ
とができ、従って従来に比しパルストランスの構成を簡
単化して部品コストおよび組立コストを低減し得るとい
う利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す回路図、第２関は本発明充電回路
の一実施例を示す回路図、第３図は同」二の他の実施例
を示す回路図、第４図は同上のさらに他の実施例を示す
回路図、第５図は同」二のさらに他の実施例を示す要部
回路図である。 １は電源回路、２はスイッチング回路、３はベース回路
、４は出力回路、５は過充電防止回路、６はタイマ回路
、７はダーリントン回路、８はベース安定化回路、９は
被充電電池、Ｑｓｕ＋はスイッチングトランジスタ、Ｌ
、は−次巻線、Ｌ２は二次巻線またはフィードバック巻
線、Ｌつは出力巻線、ＬＯはチョークコイル、ｃｂは直
流阻止コンデンサ、Ｒｈ、およびＲｂ、は起動抵抗、Ｒ
ｂ、はベース抵抗、Ｒｅ冒よエミッタ抵抗、Ｒｅ２は第
２のエミッタ抵抗、Ｄｏ、およびＤＯｏはダイオード、
Ｄｚ、はツェナーダイオード、Ｑ　ｏ　＋およびＱ　ｏ
　ｘはＰＮＰ　）ランノスタ、Ｂは電池。 代理人　弁理士　石　１）長　七 第　１図 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気機器の使用Ｎ回分（Ｎは１以上の数）に相当
   するエネルギを比較的短時間に充電する第１の平均充電
   電流と、電池の定格充電容量の少なくとも８０％以上を
   比較的長時間を要して充電する第２の平均充電電流とを
   順次切換的に供給する充電電流切換回路を備えた充電回
   路において、スイッチングトランジスタのコレクタ回路
   にトランスの一次巻線を、ベース回路にトランスの二次
   巻線をそれぞれ挿入して構ｒｋ、されたインバータにお
   ける上記スイッチングトランジスタのエミッタに接続さ
   れたエミッタ抵抗と直列に上記電池を挿入して、二次巻
   線の両端電圧をダイオードおよびチョークフィルを介し
   て上記電池の両端に印加せしめて成ることを特徴とする
   充電回路。
2. （２）上記充電電流切換回路をタイマ回路とその出力端
   に接続された２個のＰＮＰトランジスタよりなるフレフ
   タ接地型グー９２１ン回路とで構成し、ダーリントン回
   路の出力端を第２のエミッタ抵抗を介して上記スイッチ
   ングトランジスタのエミッタと上記エミッタ抵抗との連
   結点に接続して成ることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の充電回路。
3. （３）上記スイッチングトランジスタのベースと二次巻
   線との間に直列に接続されたベース抵抗と直流阻止コン
   デンサとに並列に、あるいは上記スイッチングトランジ
   スタのベースとアースとの間にツェナーダイオードを接
   続して成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の充電回路。