JPS61280720A - 電源装置 - 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】 （イ１　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（二係り。

その負荷の起動制御機構並び１；電池の過放電防止機構
に関するものである。

ｆ口）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５９−１６４４
５４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ＩＴｔｔ圧から得られる基準電圧と、
非充電時の電池電圧とをγ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１ンートランジスタを
、前記インバータの発振トランジスタのペースバイアス
回路に介挿し、前記プログラマブルφユニジャンクシ、
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シ、前記電池の放電回路にはｌ
！ｔ１把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１例え
ば該スイッチの切り忘れＣ二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（二よるインバータの整流出力１；
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（例えばヒユーズ
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ζ：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（ニシングル型インバータ回路（；
おいてこの種の電力謹丸が顕著に現われ、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１＝よって負荷を起動させる電源
装置Ｃ；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。

に）問題点を解決するための手段 商用交流電源を整流して得られる直流電源から発生する
直流出力を交流≦＝変換するトランジスタインバータ回
路部と、該インバータ回路部から発生する交流出力を整
流器を介して直流（：変換し再充電可能な二次電池に供
給する充電回路部と。

該充電回路部の前記電池の両端にスイッチング素子とし
てのトランジスタを介して接続される負荷とによって構
成され、その負荷を前記インノく一タ回路よりの直流出
力まだは前記電池の出力の何れか一方によって起動させ
るもの１＝おいで、前記電池と負荷との間Ｃ二ｍ記スイ
ッチング素子の導通或いは非導通状態を切換えるスイッ
チ手段及び七の導通或いは非導通状態を維持する自己保
持回路部を介挿し、且つ前記電池の放電時１；おいて該
電池の残存容量が所定値以下では前記スイッチング素子
が非導通状態を維持し、６ｉ記負荷に供給される！ＩＪ
記二次電池よりの電流を遮断する構成を有する。

（ホ）作　用 二次電池が放電し残存容量が所定値迄低下すれば、電池
電圧も低下し、負荷に直列接続されたスイッチング素子
をもはや導通状態（二保持できなくなる。このため負荷
の駆動は停止し電池の過放電が防止される。

Ｈ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Ａｃｔ（２１に電流フユーズＲＦ（３）を介して接
続され、その直流出力端１：は逆流阻止ダイオードＤ２
（４）及び平滑コンデンサ０１　（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Ｄ　Ｉ　［１１と商用電源ＡＣ（２１との間Ｃ二並列
接続されている。

（８）はトランジスタインバータ（ニして前記平滑コン
デンサ０１　（５）の両端に発振トランスＴ（９）の１
次コイル（１１と発振トランジスタＱ２（１１１のコレ
クタ・エミッタ及ヒサーマルフユーズＴ　Ｆａ３．　抵
抗’Ｒ７（１３１の直列回路が接続され、該抵抗Ｒ７α
３に並列にコンデンサｏ３（１４１が接続され、トラン
ジスタＱ２１１１１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（ＬＳＩ及び抵抗Ｂ５住
０が自動電圧切換制御部αηを介して接続されている。

自動電圧切換制御部ａ’ｎは前記発振トランジスタＱ２
（Ｉｌｌのベースに接続された抵抗Ｒ１αさ、制御トラ
ンジスタＱ１α９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ェナダイオードＺＤ１■からなる
直列回路と、前記帰還コイルＬ３住りに接続された抵抗
Ｒｕｎを介して該直列回路と並列に接続される抵抗Ｒ３
Ｈ，第２の基準電圧素子としてのツェナダイオードＺＤ
２１２３１及び抵抗Ｒ４１２４１からなる直列回路とに
よって構成されるものであり、ｉ！ｔＩ記制御トランジ
ジンＱ１σ９のベースは前記ツェナダイオードＺＤ２（
２３１と抵抗Ｒ４（２４１との接続点（Ｒ２）＋二接続
される。！ＩＩ記１次コイルＬ１αＣの両端にはスハイ
ク電圧吸収用の抵抗Ｒ６Ｑ５及びコンデンサ０２（至）
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＠は整流用ダイオードＤ３＠を介し
て被充電電池Ｂ（２９に接続されている。

ωは前記電池Ｂ＠の両端にスイッチング素子としてのト
ランジスタＱ４ＣＩＩ＋のコレクタ・エミッタを介して
接続されるモータＭ、（至）はエミッタ側を抵抗Ｒ４Ｃ
３３）を介して前記電池Ｂ＠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（（ｎのベースに接続
してなるトランジスタＱ３．Ｃ３４は該トランジスタＱ
３（至）のベース〜エミッタ間（二介挿されたモータ停
止用オフスイッチ８１．Ｃ３ｉＩは同じくトランジスタ
Ｑ３（至）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Ｓ６（至）及び抵抗Ｂ１０＠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８１（３４１トオンスイツチＳ２ｃ！
Ｂは前記トランジスタＱ４Ｇ３刀の導通・非導通を制御
するスイッチング手段側を構成する。

嬢は７ノード側を抵抗Ｒ１２１４Ｇを介して前記電池Ｂ
＠の正極Ｉ；接続してなるプログラマブルユニジャンク
シ、ントジンジスタＰＵＴ１であり、このＰＵＴ　１ｍ
のカソード側は抵抗Ｉ’１１３（財）を介して前記電池
Ｂ＠の負極Ｃ：接続され、またゲートとアノード間には
コンデンサ０４［が介挿されている。■は前記オフスイ
ッチ８１（１４に並列に接続された前記Ｐ　Ｕ　Ｔ　Ｉ
　＠５（Ｄ制御用抵抗Ｆ１９．＠４は前記コンデンサ０
４［に並列に接続された抵抗Ｒ１１であり、また該コン
デンサ０４（４ｉ５の一端は前記トランジスタＱ６■の
ペースに接続されている。そして前記トランジスタＱ３
（至）とＰｔ１ｒ’ｒＩＮとで前記トランジスタＱ４（
ｌ刀の導通・非導通の自己保持回路卿を構成する。尚前
記モータＭωはオンスイッチＳ２（至）の閉成により前
記２次コイルＬ２＠の整流出力または電池Ｂ（２９の起
電力の何れかによ）て駆動される。また前記２次コイル
Ｌ２（５）の整流出力はモータＭωの駆動中であっても
前記電池Ｂ■へ供給され％該電池Ｂ（２９は浮動充電さ
れる。

次に（ト）は充電制御部にて第５の基準電圧素子として
のツェナダイオードＺＤ５＠、ＺＤ４（財）の直列回路
を前記全波整流回路Ｄ　Ｉ　（１１の直流出力端に抵抗
Ｒ８ｄ及び前記雑音防止コイルＬ（６）を介して接続し
て、前記ツェナダイオードＺＤ４−の両端間に定電圧を
得、この電圧を抵抗Ｒ１６■と抵抗Ｅ１１７６１）、　
Ｒ１７Ａ１３、’Ｒ１８＠３により分圧している。この
分圧点（Ｒ４）はプロゲラｉプルユニジャンクシ、ント
ジンジスタＰＵＴ２６Ｊのアノード電圧となる。またと
のＰＵ’Ｉ’２６４のゲートは抵抗′Ｒ１５（至）を介
して前記電池Ｂ１２！Ｊの正極に接続されると共にＰＵ
Ｔ２Ｉ５４のカソードは充電表示用発光ダイオードＬＥ
Ｄｔｉｌを介して前記発振トランジスタＱｌｌ）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（
財）は前記抵抗Ｒ１８（至）と並列に前記抵抗Ｐ１７＠
及びＲ１７Ａ％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■
の電圧の周囲温度による影響をこのダイオードＤ４ｖ）
の抵抗値の温度変化によって補償し、＃配分圧点（Ｒ４
）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Ｄ　
Ｉ　（１１の出力はコンデンサａ　１　（５１により平
滑されて１次コイルＬ１αω及び帰還コイルＬ３（１５
１に供給され、トランジスタＱ２ｆ１１）が導通して、
二次コイルＬ２＠ｌ’ニー誘導電流が流れて電池Ｂ（２
９が充電される。充電開始時の前記“電池Ｂ（２９１０
電池電圧は。

商用電源ＡＯｆ２１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（１１１のベ
ースコイルＬ３（ＬＳにＰＵで２−を介して接続される
前配分圧点（Ｒ４）の基鴎電圧より低い、従って分圧点
（Ｒ４）の電圧が電池電圧よりも高いとき即ちＰＵＴ２
（ロ）のアノード電圧がゲート電圧よりも高いときＰＵ
Ｔ２６４が導通して発光ダイオードＬＥＤ＠が点灯して
充電表示を行い、また発振トランジスタＱ２（１１１に
ペース電流が流れてインバータ回路部（８）が発振する
。またＰＵＴ２ｑ５Ｊは一旦導通するとその保持電流（
二低下するまで導通するが、各牛サイクルの終了時点で
保持電流以下になるため、ＰＵＴ２〜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（
こ発振する。

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！圧を越えるとＰＵＴ２図が遮断し充電は終了
する。

ところで商用電源Ａ　Ｏ（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Ｑ　１　（１９はこの分
圧点（Ｐ２）の電圧Ｃペース電圧）とツェナダイオード
ＺＤ１（イ）の基準電圧とを比咬し、ベース電圧が高く
なると制御トランジスタ０．１１１９の導通期間が長く
なし、該トランジスタロ１任９の導通により１発振トラ
ンジスタＱ２（ｉｌｌのベースを流を限流するため、該
トランジスタＱ２（Ｌｌｌの導通期間が短かくなる。こ
のように制御トランジスタＱ　１　［９による発振トラ
ンジスタＱ２（１，１１の制御（：よって入力＠王が変
化してもインバータ回路部（８）の出力電圧を一定（：
保つ。

ツェナダイオードＺＤ２（２３）は抵抗Ｒ５ｅ２３及び
Ｒ４２４］よりなる分圧回路の分圧効果を高め、入力電
工に対するインバータ回路部（８）の出力変化をさら（
二減少させるものである。即ち帰還コイルＬ３（Ｌ５１
への誘起電圧が高くなった場合に、抵抗Ｒ４（２４１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、発倣トランジスタｑ２１１１
を導通させる。

ａツ／７スイツチ８３Ｇ１３を閉成した状態でオンスイ
ッチＳ２（至）を瞬間的に閉成するとＰＵＴｌ（至）の
ゲート電圧が下がるために該ＰＵＴｌ嬢は導通となる。

そしてトランジスタＱ６（至）にベース電流が流れて該
トランジスタＱ３（至）が導通し、この導通は前記ＰＵ
Ｔ１醸の自己保持特性によって維持される。前記トラン
ジスタＱ３ωの導通によシトランジスタＱ４Ｃ１１１が
導通し、前記２次コイルＬ２Ｕまだは電池Ｂ静からモー
タＭωへ駆動電流が供給され、該モータＭ（至）は駆動
を開始する。

モータＭ（至）の停止時は、オフスイッチＳ１（至）を
瞬間的に閉成するとＰ　Ｕ　Ｔ　１　（３９１のゲート
電圧はそのカンード電圧と等しい値に迄上昇し該ＰＵＴ
１（３濁は非導通となる。そしてトランジスタＱ３■も
同時に非導通となってこの状態はＰＵＴｌ−によって保
持される。従ってトランジスタＱ４（ＩＤが非導通とな
ってモータＭ■の駆動は停止する。

商用電源ＡＯ（２１を切離し、電池Ｂｆｉの起電力のみ
でモータＭ（３Ｇを駆動する場合、トランジスタＱ４（
１１）は電池Ｂ■の容量が少なくなりて電池電圧が低下
すれば、自己保持回路部叩の保持機北が働かなくなって
非導通状態となり、モータＭ■と電池Ｂ＠との閉回路が
開放されるので電池Ｂ＠の過放電が防止される。これは
ＰＵＴｌ（３９ｉ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（
：電池Ｂ＠の容量が所定値化低下すればモータＭωは停
止し、電池Ｂ翰の過放電が防止される。万一商用電源Ａ
Ｃ（２）を接続してもモータＭ（至）が起動不能な場合
オフスイッチ５ＩＣ１４を一旦瞬時閉成し、続けて数秒
後にオンスイッチＳ２（至）を瞬時閉成すれば、オフス
イッチ８１（１４閉成時にＰＵＴ　１脇、トランジスタ
Ｑ３■、Ｑ４（ロ）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（３Ｇへは流れず
、全て電池Ｂｃ２ｇに流れるため電池電圧がすぐに回復
し。

次のオンスィッチ８２ｃ！Ｂ閉成時のモータＭωの起動
が硼実となる。

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（こ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エ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曲にトランジスタＱ
４（至）が非導通状態になりモータＭωが停止するため
上記の如き事態を生じることはない。

（ト１　発明の効果 本発明は以上の説明の如く、直流電源よりの直流出力を
交流（二変換するトランジスタインバー１回路部と、該
インバータ回路部よりの交流出力を整流器を介して直流
に変換し再充電可能な二次電池に供給する充電回路部と
、該充電回路部の前記電池の両端にスイッチング素子を
介して接続される負荷とによって構成されるものであっ
て、前記電池と負荷との間に前記スイッチング素子の導
通或いは非導通状態を切換えるスイッチ手段及びその導
通或いは非導通状態を維持する自己保持回路部を介挿し
、且つ前記電池の放電時（二おいて該電池の残存容量が
所定値以下では前記スイッチング素子が非導通状態を維
持し、前記負荷に供給される前記二次電池よりの電流を
遮断するものであるから、特にインバータ回路を利用し
た交直両用の電気機器の電源装置として利用価値穴なる
ものであり、電池の過放電を阻止し、従来のように電池
過放電状態で交流により負荷を作動させた場合に生じる
電気回路部品の損傷を防ぐ効果がある。

また、電池の容量が過放電直前の状態で交流を使りて負
荷を駆動させたい場合にはスイッチング素子を一旦非導
通にして数秒間放置したのち再び導通させれば即座に負
荷は始動するだめ、′！！池の充電時間中負荷が非動作
のまま使えないという不都合を改善できる効果がある。

【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。 （ＩＩ・・・直流電源、（８）・・・インバータ回路部
、■・・・整流器、　■・・・二次電池、　　（Ｊｌｌ
−・・スイッチング素子、（３■・・・負荷、　０８）
・・・スイッチ手段。 卿・・・自己保持回路部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電源よりの直流出力を変換するトランジスタ
   インバータ回路部と、該インバータ回路部よりの交流出
   力を整流器を介して直流に変換し再充電可能な二次電池
   に供給する充電回路部と、該充電回路部の前記電池の両
   端にスイッチング素子を介して接続される負荷と、によ
   って構成されるものであって、前記電池と負荷との間に
   前記スイッチング素子の導通或いは非導通状態を切換え
   るスイッチ手段及びその導通或いは非導通状態を維持す
   る自己保持回路部を介挿し、且つ前記電池の放電時にお
   いて該電池の残存容量が所定値以下では前記スイッチン
   グ素子が非導通状態を維持し、前記負荷に供給される前
   記二次電池よりの電流を遮断することを特徴とする電源
   装置。