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JP2006204021A - Charger - Google Patents

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JP2006204021A
JP2006204021A JP2005013273A JP2005013273A JP2006204021A JP 2006204021 A JP2006204021 A JP 2006204021A JP 2005013273 A JP2005013273 A JP 2005013273A JP 2005013273 A JP2005013273 A JP 2005013273A JP 2006204021 A JP2006204021 A JP 2006204021A
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Japan
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control signal
voltage
current
charging
circuit
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Pending
Application number
JP2005013273A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Saito
浩 齊藤
Koichi Mikami
孝一 三上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charger for secondary batteries wherein fluctuation in battery voltage is prevented in transition from constant-current charging to constant-voltage charging. <P>SOLUTION: The charger includes a converter unit that charges a secondary battery with direct-current power obtained by rectifying and smoothing power generated when power from an input direct-current power supply is switched by a switch element and applied to an inductor; a charging current detection circuit that generates a current control signal corresponding to a charging current to the secondary battery; a voltage detection circuit that generates a voltage control signal corresponding to the battery voltage of the secondary battery; a current detection circuit that generates a current detection signal corresponding to a current passed through the inductor; and a control circuit that selects one of the lower level from the current control signal and the voltage control signal, and controls the switching operation of the switch element so that the current detection signal follows the selected control signal. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、定電流充電から定電圧充電に切り換わる二次電池の充電器に関するものである。   The present invention relates to a secondary battery charger that switches from constant current charging to constant voltage charging.

携帯電話等の二次電池の充電には、シリーズレギュレータやスイッチング電源等のコンバータを用いて、充電初期においては定電流充電によって急速充電し、電池電圧が満充電電圧に近くなると定電圧充電に切換える方式が用いられる。
特許第3019353号に従来例の充電器による定電流−定電圧充電の動作について開示されている。図8を用いて従来例の充電器について説明する。
Charging of secondary batteries such as mobile phones uses a converter such as a series regulator or switching power supply to charge quickly by constant current charging at the beginning of charging, and switch to constant voltage charging when the battery voltage approaches the full charge voltage. A method is used.
Japanese Patent No. 3019353 discloses an operation of constant current-constant voltage charging by a conventional charger. A conventional charger will be described with reference to FIG.

従来例の充電器において、コンバータ部1は、スイッチ素子10によって入力電圧Viを交流電圧に変換し、ダイオード11とインダクタ12とコンデンサ13で交流電圧を整流平滑する。二次電池2は、コンバータ部1と接続されて充電される。   In the charger of the conventional example, the converter unit 1 converts the input voltage Vi into an AC voltage by the switch element 10, and rectifies and smoothes the AC voltage by the diode 11, the inductor 12, and the capacitor 13. The secondary battery 2 is connected to the converter unit 1 and charged.

充電電流検出回路3は、コンバータ部1から二次電池2に流れる充電電流Ibを検出する電流検出抵抗30と、直流電圧Vsを出力する電圧源31と、電流検出抵抗30での電圧降下と直流電圧Vsとの電圧差を増幅して電流制御信号Vecを出力する増幅器32から構成される。   The charging current detection circuit 3 includes a current detection resistor 30 that detects a charging current Ib flowing from the converter unit 1 to the secondary battery 2, a voltage source 31 that outputs a DC voltage Vs, a voltage drop at the current detection resistor 30, and a direct current. The amplifier 32 is configured to amplify a voltage difference with the voltage Vs and output a current control signal Vec.

電圧検出回路4は、二次電池2の電圧Vbを検出する抵抗40と抵抗41と、直流電圧Vrを出力する電圧源42と、抵抗40と抵抗41との接続点の電圧と直流電圧Vrとの電圧差を増幅して電圧制御信号Vevを出力する増幅器43から構成される。   The voltage detection circuit 4 includes a resistor 40 and a resistor 41 that detect the voltage Vb of the secondary battery 2, a voltage source 42 that outputs a DC voltage Vr, a voltage at a connection point between the resistor 40 and the resistor 41, and a DC voltage Vr. The amplifier 43 outputs a voltage control signal Vev by amplifying the voltage difference between the two.

制御回路9は、増幅器32の出力にカソードが接続されるダイオード90と、増幅器43の出力にカソードが接続されるダイオード91と、三角波電圧Vtを出力する三角波発生器92と、正入力端子にダイオード90とダイオード91の各アノードが接続され負入力端子に三角波電圧Vtが入力される比較器93から構成される。比較器93は、デューティ比δを設定された駆動パルスを出力し、スイッチ素子10のオンオフを制御する。   The control circuit 9 includes a diode 90 whose cathode is connected to the output of the amplifier 32, a diode 91 whose cathode is connected to the output of the amplifier 43, a triangular wave generator 92 that outputs a triangular wave voltage Vt, and a diode connected to the positive input terminal. 90 and the anode of a diode 91 are connected to each other, and a comparator 93 in which a triangular wave voltage Vt is inputted to a negative input terminal is constituted. The comparator 93 outputs a drive pulse with the duty ratio δ set, and controls the on / off of the switch element 10.

充電初期の定電流充電時、ダイオード90及び91により電流制御信号Vecが選択されて比較器93に入力される。二次電池の電池電圧Vbが上昇すると電流制御信号Vecは上昇し、比較器93の出力するスイッチ素子10のオン時間のパルス幅は広くなる。即ち、デューティ比δが大きくなり、コンバータ1の出力電圧Voは高くなる。   During constant current charging at the initial stage of charging, the current control signal Vec is selected by the diodes 90 and 91 and input to the comparator 93. When the battery voltage Vb of the secondary battery rises, the current control signal Vec rises, and the on-time pulse width of the switch element 10 output from the comparator 93 becomes wider. That is, the duty ratio δ increases and the output voltage Vo of the converter 1 increases.

二次電池の電池電圧Vbが満充電電圧に近づくと、増幅器43の出力する電圧制御信号Vevは低下する。電圧制御信号Vevが電流制御信号Vecよりも電圧値が低くなると、ダイオード90及び91により電圧制御信号Vevが選択されて定電圧充電が開始される。   When the battery voltage Vb of the secondary battery approaches the full charge voltage, the voltage control signal Vev output from the amplifier 43 decreases. When the voltage value of the voltage control signal Vev becomes lower than that of the current control signal Vec, the voltage control signal Vev is selected by the diodes 90 and 91 and constant voltage charging is started.

定電圧充電において、電圧制御信号Vevが低下していくと、比較器93の出力するスイッチ素子10のオン時間のパルス幅は狭くなる。即ち、デューティ比δが小さくなり、コンバータ1の出力電圧Voは低くなる。コンバータ部1から二次電池2に流れる充電電流は減少し、電池電圧Vbは所定値(例えば満充電の電圧値)に保たれる。
特許第3019353号
In constant voltage charging, when the voltage control signal Vev decreases, the pulse width of the ON time of the switch element 10 output from the comparator 93 becomes narrower. That is, the duty ratio δ becomes small and the output voltage Vo of the converter 1 becomes low. The charging current flowing from the converter unit 1 to the secondary battery 2 decreases, and the battery voltage Vb is maintained at a predetermined value (for example, a fully charged voltage value).
Japanese Patent No. 3019353

上記従来の充電器は、入力電圧Viが低く、且つコンバータ1の出力電力が最大となる定電流充電から定電圧充電の移行時に、デューティ比δも最大となる。このような場合、上昇してきた電流制御信号Vecが、低下してきた電圧制御信号Vevと交差するのは、三角波電圧の頂点付近となることがある。以下に図9を用いて、その場合の問題点を説明する。図9は上記のような場合の電流制御信号Vecと電圧制御信号Vevの交差時の動作波形図であって、三角波電圧Vtを併記し、コンバータ1のスイッチ素子10のオンオフを示す。   The conventional charger has the maximum duty ratio δ at the time of transition from constant current charging to constant voltage charging where the input voltage Vi is low and the output power of the converter 1 is maximum. In such a case, the current control signal Vec that has increased may cross the voltage control signal Vev that has decreased in the vicinity of the apex of the triangular wave voltage. The problem in that case will be described below with reference to FIG. FIG. 9 is an operation waveform diagram at the time of crossing of the current control signal Vec and the voltage control signal Vev in the above case, and also shows the on / off state of the switch element 10 of the converter 1 along with the triangular wave voltage Vt.

電流制御信号Vecと電圧制御信号Vevとの交差点が、三角波電圧Vtの頂点付近にあると、デューティ比δが1に近くなる。最悪の場合、図9に示すように、VecとVevとの交差点が三角波電圧Vtの頂点と一致すると、デューティ比δが1となり、およそ2周期に渡ってスイッチ素子のオン状態が続いてしまう。短時間ではあるが、満充電電圧付近で電池電圧を必要以上に上昇させるように動作し、電池電圧に揺らぎが発生する。二次電池の充電において、満充電電圧付近での電池電圧の揺らぎは、過充電となる危険性があるので、特に厳しい規制が要求される。   When the intersection between the current control signal Vec and the voltage control signal Vev is near the apex of the triangular wave voltage Vt, the duty ratio δ is close to 1. In the worst case, as shown in FIG. 9, when the intersection of Vec and Vev coincides with the apex of the triangular wave voltage Vt, the duty ratio δ becomes 1, and the switch element remains on for approximately two cycles. Although it is a short time, it operates to raise the battery voltage more than necessary near the full charge voltage, and the battery voltage fluctuates. When charging a secondary battery, fluctuations in the battery voltage near the full charge voltage may cause overcharging, and thus particularly strict regulations are required.

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、定電流充電から定電圧充電の移行時における電池電圧の揺らぎが発生することを防止する、二次電池の充電器を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a battery charger for a secondary battery that prevents battery voltage fluctuation from occurring during transition from constant current charging to constant voltage charging. For the purpose.

上記課題を解決するため、本発明は下記の構成を有する。
請求項1に記載の発明は、入力電源からの電力をスイッチ素子によってスイッチングしてインダクタに印加し、前記インダクタに発生する電力を整流平滑した直流電力で、二次電池を充電するコンバータ部と、前記二次電池への充電電流を基準電流値と比較増幅した電流制御信号を生成する充電電流検出回路と、前記二次電池の電池電圧を基準電圧値と比較増幅した電圧制御信号を生成する電圧検出回路と、前記インダクタに流れる電流に応じた電流検出信号を生成する電流検出器と、前記電流制御信号と前記電圧制御信号のうち低レベルの制御信号を選択し、前記電流検出信号が選択された前記制御信号に追従するように、前記スイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御回路と、を有することを特徴とする充電器である。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
The invention according to claim 1 is a converter unit that charges a secondary battery with DC power obtained by switching power applied from an input power supply by a switching element and applying the power to an inductor, and rectifying and smoothing the power generated in the inductor; A charging current detection circuit that generates a current control signal obtained by comparing and amplifying the charging current to the secondary battery with a reference current value; and a voltage that generates a voltage control signal obtained by comparing and amplifying the battery voltage of the secondary battery with a reference voltage value. A detection circuit; a current detector that generates a current detection signal according to a current flowing through the inductor; and a low-level control signal is selected from the current control signal and the voltage control signal, and the current detection signal is selected. And a control circuit that controls a switching operation of the switch element so as to follow the control signal.

この発明によれば、充電電流を定電流化するためにスイッチ素子のオン時間、つまりインダクタに流れる電流を調整するので、充電によって電池電圧が上昇しても電流制御信号のレベルはほとんど変動しない。従って定電流充電から定電圧充電へ切り換わる際、デューティ比の変化もスムーズであり、電池電圧の揺らぎは発生しない。   According to the present invention, since the on-time of the switch element, that is, the current flowing through the inductor is adjusted in order to make the charging current constant, the level of the current control signal hardly fluctuates even when the battery voltage rises due to charging. Therefore, when switching from constant current charging to constant voltage charging, the duty ratio also changes smoothly, and battery voltage fluctuations do not occur.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の充電器において、前記制御回路が、前記電流制御信号と前記電圧制御信号のうちいずれか低レベルの信号を選択して、制御信号として出力する制御信号切換回路と、前記電流検出信号を一方の入力端子に入力され、前記制御信号を他方の入力端子に入力される比較器と、クロックパルスを出力するクロック発生器と、前記比較器の出力をリセット端子に入力され、前記クロックパルスをセット端子に入力されるRSフリップフロップと、を有し、前記クロックパルスの発生のタイミングで前記スイッチ素子をオンにし、前記電流検出信号のピーク値が前記制御信号に達すると前記スイッチ素子をオフにすることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the charger according to the first aspect, the control circuit selects a low level signal from the current control signal and the voltage control signal and outputs the selected signal as a control signal. A control signal switching circuit, a comparator in which the current detection signal is input to one input terminal, the control signal is input to the other input terminal, a clock generator that outputs a clock pulse, and a comparator An RS flip-flop having an output input to a reset terminal and an input of the clock pulse to a set terminal, turning on the switch element at the timing of generation of the clock pulse, and a peak value of the current detection signal being When the control signal is reached, the switch element is turned off.

この発明によれば、定電流充電時において電池電圧が上昇しても電流制御信号はほとんど変化しないため、電流制御信号と電圧制御信号との交差点でのデューティ比の変化はスムーズに推移し、電池電圧の揺らぎを防止できる。   According to the present invention, since the current control signal hardly changes even when the battery voltage increases during constant current charging, the change in the duty ratio at the intersection of the current control signal and the voltage control signal changes smoothly, and the battery Voltage fluctuation can be prevented.

請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の充電器において、前記制御回路が、前記電流制御信号と前記電圧制御信号のうちいずれか低レベルの信号を選択して、制御信号として出力する制御信号切換回路と、前記電流検出信号を一方の入力端子に入力され、前記制御信号を他方の入力端子に入力される比較器と、前記スイッチ素子のオフのタイミングを設定する回路であって、前記制御信号が所定値以下になると前記制御信号のレベルが低い程前記スイッチ素子のオン時間が短くなるように設定するオン時間設定回路と、前記比較器の出力をセット端子に入力され、前記オン時間設定回路の出力をリセット端子に入力されるRSフリップフロップと、を有し、前記電流検出信号の谷値が前記制御信号に達すると前記スイッチ素子をオンにし、前記オン時間設定回路の出力に基づいて前記スイッチ素子をオフにすることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the charger according to the first aspect, the control circuit selects a low level signal from the current control signal and the voltage control signal and outputs the selected signal as a control signal. A control signal switching circuit, a comparator in which the current detection signal is input to one input terminal and the control signal is input to the other input terminal, and a circuit for setting the switching element OFF timing. An ON time setting circuit that sets the ON time of the switch element to be shorter as the level of the control signal is lower when the control signal is less than or equal to a predetermined value, and the output of the comparator is input to a set terminal, An RS flip-flop input to a reset terminal as an output of an on-time setting circuit, and when the valley value of the current detection signal reaches the control signal, the switch element is turned on. Characterized in that it turns off the switching element based on an output of said on-time setting circuit.

この発明によれば、充電電流が多い間スイッチ素子のオン時間を固定値にして、インダクタに流れる電流の谷値を制御することによりオフ時間を変化させる。これにより、コンバータ部の制御回路を簡素にできる。定電圧充電に移行後の充電電流が少ない領域では、制御信号のレベルが低い程オン時間を短くするように制御することにより、制御回路によるコンバータ部の制御範囲を拡げるとともに、コンバータ部の出力リップルを低減できる。   According to the present invention, the on-time of the switch element is set to a fixed value while the charging current is large, and the off-time is changed by controlling the valley value of the current flowing through the inductor. Thereby, the control circuit of a converter part can be simplified. In the region where the charging current after the transition to constant voltage charging is small, the control range of the converter part by the control circuit is expanded and the output ripple of the converter part is controlled by shortening the ON time as the control signal level is lower. Can be reduced.

請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の充電器において、前記制御回路が、前記制御信号が所定値以下になるとオンするスイッチ回路と、一端を前記コンバータ部と前記二次電池との接続点に接続され、他端を前記スイッチ回路がオンすることにより接地される抵抗と、を更に有し、前記制御信号が前記所定値以下になると、前記二次電池を放電することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the charger according to the third aspect, the control circuit includes a switch circuit that is turned on when the control signal is equal to or lower than a predetermined value, and one end of the converter unit and the secondary battery. And a resistor connected to the other end of the switch and grounded when the switch circuit is turned on, and discharging the secondary battery when the control signal is equal to or lower than the predetermined value. And

この発明は、充電電流が少ない充電末期において、コンバータ部から二次電池に電流が流れる経路とは別の経路で二次電池を放電することによって、コンバータ部から二次電池に流れる充電電流を増加させることができる。これにより、制御回路によるコンバータ部の制御範囲を拡げるとともに、充電終了を決定する充電電流検出精度を向上させることができる。   The present invention increases the charging current flowing from the converter section to the secondary battery by discharging the secondary battery through a path different from the path through which the current flows from the converter section to the secondary battery at the end of charging when the charging current is low. Can be made. As a result, the control range of the converter unit by the control circuit can be expanded and the charging current detection accuracy for determining the end of charging can be improved.

請求項5に記載の発明は、請求項3に記載の充電器において、前記充電電流検出回路は、少なくとも前記制御回路が前記電圧制御信号を選択している間、前記二次電池への充電電流と所定値との比較結果を示す小充電検出信号を生成し、前記小充電検出信号が、前記充電電流は前記所定値以下になったことを示すと、前記制御回路は、前記二次電池を放電することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the charger according to the third aspect, the charging current detection circuit is configured to charge the secondary battery at least while the control circuit selects the voltage control signal. When the small charge detection signal indicates that the charging current is equal to or less than the predetermined value, the control circuit detects the secondary battery. It is characterized by discharging.

この発明は、充電電流が少ない充電末期において二次電池を放電することによって、充電電流を増加させることができる。これにより、制御回路によるコンバータ部の制御範囲を拡げるとともに、充電終了を決定する充電電流検出精度を向上させることができる。   According to the present invention, the charging current can be increased by discharging the secondary battery at the end of charging when the charging current is low. As a result, the control range of the converter unit by the control circuit can be expanded and the charging current detection accuracy for determining the end of charging can be improved.

本発明の充電器によれば、充電電流を定電流化するためにインダクタに流れる電流を調整するので、充電によって電池電圧が上昇しても電流制御信号のレベルはほとんど変動しない。従って定電流充電から定電圧充電へ切り換わる際のデューティ比の変化もスムーズであり、電池電圧の揺らぎは発生しないという有利な効果が得られる。   According to the charger of the present invention, since the current flowing through the inductor is adjusted in order to make the charging current constant, the level of the current control signal hardly fluctuates even when the battery voltage rises due to charging. Therefore, the duty ratio changes smoothly when switching from constant current charging to constant voltage charging, and an advantageous effect is obtained that battery voltage fluctuation does not occur.

本発明の充電器は、充電電流が多い間スイッチ素子のオン時間を固定値にし、インダクタに流れる電流の谷値を制御してオフ時間を変化させることより、コンバータ部の制御回路を簡素にできる。また、定電圧充電に移行後の充電電流が少ない領域では、制御信号のレベルが低い程オン時間を短くすることにより、制御回路によるコンバータ部の制御範囲を拡げることができるとともに、コンバータ部の出力リップルを低減できる。   The charger of the present invention can simplify the control circuit of the converter unit by changing the OFF time by controlling the valley value of the current flowing through the inductor while the ON time of the switch element is fixed while the charging current is large. . Also, in the region where the charging current after the transition to constant voltage charging is small, the control range of the converter unit by the control circuit can be expanded by shortening the ON time as the level of the control signal is lower, and the output of the converter unit Ripple can be reduced.

本発明の充電器は、充電電流が少ない充電末期において、コンバータ部から二次電池に電流が流れる経路とは別の経路で二次電池を放電することによって充電電流を増加させることができる。これにより、制御回路によるコンバータ部の制御範囲を拡げるとともに、充電終了を決定する充電電流検出精度を向上させることができる。   The charger of the present invention can increase the charging current by discharging the secondary battery through a path different from the path through which the current flows from the converter unit to the secondary battery at the end of charging when the charging current is low. As a result, the control range of the converter unit by the control circuit can be expanded and the charging current detection accuracy for determining the end of charging can be improved.

本発明を実施するための最良の形態について、以下に図面を参照しながら説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

《実施の形態1》
図1〜4を用いて、本発明の実施の形態1の充電器を説明する。図1は、本発明の実施の形態1における充電器の回路構成図である。本発明の実施の形態1の充電器は、入力電圧Viを直流の出力電圧Voに変換するコンバータ部1、コンバータ部1の出力から二次電池2に流れる充電電流を検出する充電電流検出回路3、二次電池2の電圧Vbを検出する電圧検出回路4、インダクタ12に流れる電流を検出して電流検出信号Vcを出力する電流検出器5、及び充電電流検出回路3と電圧検出回路4の出力に基づいてコンバータ部1のスイッチ素子10のオンオフを制御する制御回路6を有する。
Embodiment 1
The charger according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a charger according to Embodiment 1 of the present invention. The charger according to the first embodiment of the present invention includes a converter unit 1 that converts an input voltage Vi into a DC output voltage Vo, and a charging current detection circuit 3 that detects a charging current that flows from the output of the converter unit 1 to the secondary battery 2. , A voltage detection circuit 4 for detecting the voltage Vb of the secondary battery 2, a current detector 5 for detecting a current flowing through the inductor 12 and outputting a current detection signal Vc, and outputs of the charging current detection circuit 3 and the voltage detection circuit 4 Is provided with a control circuit 6 for controlling on / off of the switch element 10 of the converter unit 1.

コンバータ部1は、入力電圧Viを出力する入力電源に一端を接続されるスイッチ素子10と、スイッチ素子10の他端とインダクタ12の接続点にカソードが接続されアノードは接地されるダイオード11と、一端がスイッチ素子10とダイオード11との接続点に接続され他端が電流検出器5を介してコンデンサ13に接続されるインダクタ12と、一端がインダクタ12と電流検出抵抗30との間に接続され他端が接地されるコンデンサ13とで構成される。   The converter unit 1 includes a switch element 10 having one end connected to an input power source that outputs an input voltage Vi, a diode 11 having a cathode connected to a connection point between the other end of the switch element 10 and the inductor 12, and an anode grounded, One end is connected to a connection point between the switch element 10 and the diode 11 and the other end is connected to the capacitor 13 via the current detector 5, and one end is connected between the inductor 12 and the current detection resistor 30. The other end of the capacitor 13 is grounded.

コンバータ部1は、例えばACアダプター等の出力を入力電圧Viとして入力される。スイッチ素子10は、入力電圧Viを例えば1KHz〜10KHzの高周波でオンオフすることによって交流電圧に変換する。この交流電圧は、ダイオード11とインダクタ12とコンデンサ13によって整流平滑される。コンバータ部1は直流の出力電圧Voを出力する。コンバータ部1の出力電圧Voは、スイッチ素子10の1スイッチング周期におけるオン時間の割合であるデューティ比δによって制御される。二次電池2は、コンバータ部1と接続されて充電される。   For example, an output from an AC adapter or the like is input to the converter unit 1 as an input voltage Vi. The switch element 10 converts the input voltage Vi into an alternating voltage by turning it on and off at a high frequency of 1 KHz to 10 KHz, for example. This AC voltage is rectified and smoothed by the diode 11, the inductor 12, and the capacitor 13. The converter unit 1 outputs a DC output voltage Vo. The output voltage Vo of the converter unit 1 is controlled by a duty ratio δ that is a ratio of the on-time in one switching cycle of the switch element 10. The secondary battery 2 is connected to the converter unit 1 and charged.

充電電流検出回路3は、コンバータ部1のコンデンサ13と二次電池2との間に接続される電流検出抵抗30と、一端を電流検出抵抗30及び二次電池2の間と抵抗40との接続点に接続され他端を増幅器32の負入力端子に接続される電圧源31と、正入力端子をコンデンサ13と電流検出抵抗30の接続点に接続され出力端子をダイオード60に接続される増幅器32とで構成される。   The charging current detection circuit 3 includes a current detection resistor 30 connected between the capacitor 13 of the converter unit 1 and the secondary battery 2, and one end connected between the current detection resistor 30 and the secondary battery 2 and the resistor 40. The voltage source 31 is connected to the point and the other end is connected to the negative input terminal of the amplifier 32. The amplifier 32 has the positive input terminal connected to the connection point of the capacitor 13 and the current detection resistor 30 and the output terminal connected to the diode 60. It consists of.

電流検出抵抗30は、コンバータ部1から二次電池2に流れる充電電流Ibを検出する。
電圧源31は、電流検出抵抗30の電圧降下と比較するための基準電圧である直流電圧Vs(「基準電流値」と呼ぶ。)を出力する。実施の形態1において、電流検出抵抗30の抵抗値Rsは50mΩ、直流電圧Vsは約25mVに設定する。
増幅器32は、電流検出抵抗30での電圧降下と直流電圧Vsとの電圧差を増幅して、電流制御信号Vecを出力する。
The current detection resistor 30 detects a charging current Ib flowing from the converter unit 1 to the secondary battery 2.
The voltage source 31 outputs a DC voltage Vs (referred to as a “reference current value”) that is a reference voltage for comparison with a voltage drop of the current detection resistor 30. In the first embodiment, the resistance value Rs of the current detection resistor 30 is set to 50 mΩ, and the DC voltage Vs is set to about 25 mV.
The amplifier 32 amplifies the voltage difference between the voltage drop at the current detection resistor 30 and the DC voltage Vs, and outputs a current control signal Vec.

電圧検出回路4は、一端を電流検出抵抗30と二次電池2との接続点に接続され他端を抵抗41に接続された抵抗40、一端を抵抗40に接続され他端を接地される抵抗41、一端を増幅器43の負入力端子に接続され他端を接地される電圧源42、正入力端子に抵抗40、41の接続点を接続され出力端子にダイオード61を接続される増幅器43とで構成される。   The voltage detection circuit 4 has one end connected to a connection point between the current detection resistor 30 and the secondary battery 2 and the other end connected to the resistor 41, and one end connected to the resistor 40 and the other end connected to ground. 41, a voltage source 42 having one end connected to the negative input terminal of the amplifier 43 and the other end grounded, an amplifier 43 to which the connection point of the resistors 40 and 41 is connected to the positive input terminal and the diode 61 is connected to the output terminal. Composed.

抵抗40及び抵抗41は、二次電池2の電圧Vbを検出する。
電圧源42は、抵抗40と抵抗41の比を利用して検出した二次電池2の電圧と比較するための基準電圧である直流電圧Vr(「基準電圧値」と呼ぶ。)を出力する。直流電圧Vrの値は、二次電池2の満充電電圧(4.2V)以下の任意の値に設定する。好ましくは、半導体集積回路の中の直流電圧Vrには、温度依存性の極めて小さいバンドギャップ電圧(約1.25V)を用いる。
増幅器43は、抵抗40と抵抗41との接続点の電圧と直流電圧Vrとの電圧差を増幅して、電圧制御信号Vevを出力する。
The resistor 40 and the resistor 41 detect the voltage Vb of the secondary battery 2.
The voltage source 42 outputs a DC voltage Vr (referred to as a “reference voltage value”) that is a reference voltage for comparison with the voltage of the secondary battery 2 detected using the ratio of the resistor 40 and the resistor 41. The value of the DC voltage Vr is set to an arbitrary value equal to or lower than the full charge voltage (4.2 V) of the secondary battery 2. Preferably, a band gap voltage (about 1.25 V) having extremely small temperature dependence is used as the DC voltage Vr in the semiconductor integrated circuit.
The amplifier 43 amplifies the voltage difference between the voltage at the connection point between the resistor 40 and the resistor 41 and the DC voltage Vr, and outputs a voltage control signal Vev.

図1の電流検出器5は、等価的に記載している。電流検出器5は、例えば低抵抗であって、その低抵抗の電圧降下を検出することによって、インダクタ12に流れる電流を検出し、電流検出信号Vcを出力する。また、電流検出器5に低抵抗を用いることに代えて、スイッチ素子10又はダイオード11をMOSトランジスタに換え、その電圧降下を検出することで、インダクタ12に流れる電流を検出しても良い。   The current detector 5 in FIG. 1 is described equivalently. The current detector 5 has a low resistance, for example, and detects a current flowing through the inductor 12 by detecting a voltage drop of the low resistance, and outputs a current detection signal Vc. Instead of using a low resistance for the current detector 5, the switch element 10 or the diode 11 may be replaced with a MOS transistor, and the current flowing through the inductor 12 may be detected by detecting the voltage drop.

制御回路6は、増幅器32の出力端子にカソードを接続されるダイオード60、増幅器43の出力端子にカソードを接続されるダイオード61、ダイオード60、61の各アノードを負入力端子に接続され正入力端子に電流検出器5を接続される比較器63、RSフリップフロップ64のセット端子Sに接続されるクロック発生器62、リセット端子Rに比較器63の出力端子を接続され出力端子Qをスイッチ素子10に接続されるRSフリップフロップ64で構成される。ダイオード60、61は制御信号切換回路を構成する。   The control circuit 6 includes a diode 60 having a cathode connected to the output terminal of the amplifier 32, a diode 61 having a cathode connected to the output terminal of the amplifier 43, and anodes of the diodes 60 and 61 connected to a negative input terminal. The comparator 63 is connected to the current detector 5, the clock generator 62 is connected to the set terminal S of the RS flip-flop 64, the output terminal Q is connected to the reset terminal R, and the output terminal Q is connected to the switch element 10. It is comprised by RS flip-flop 64 connected to. The diodes 60 and 61 constitute a control signal switching circuit.

ダイオード60とダイオード61により、増幅器32の出力する電流制御信号Vecと増幅器43の出力する電圧制御信号Vevのうち低レベルの制御信号が選択されて、比較器63の負入力端子に入力される。比較器63は、正入力端子に入力される電流検出信号Vcが負入力端子に入力される制御信号よりも大きければハイ(H)信号を出力し、小さければロウ(L)信号を出力する。   A low-level control signal is selected from the current control signal Vec output from the amplifier 32 and the voltage control signal Vev output from the amplifier 43 by the diode 60 and the diode 61 and input to the negative input terminal of the comparator 63. The comparator 63 outputs a high (H) signal if the current detection signal Vc input to the positive input terminal is larger than the control signal input to the negative input terminal, and outputs a low (L) signal if it is smaller.

RSフリップフロップ64は、クロック発生器62が出力したクロックパルスCKでセットされ、比較器63のハイ(H)信号の出力によってリセットされる。RSフリップフロップ64は、デューティ比δを設定された駆動パルスを出力端子Qから出力し、スイッチ素子10のオンオフを制御する。   The RS flip-flop 64 is set by the clock pulse CK output from the clock generator 62 and is reset by the output of the high (H) signal from the comparator 63. The RS flip-flop 64 outputs a drive pulse with a duty ratio δ set from the output terminal Q, and controls on / off of the switch element 10.

本発明の実施の形態1の充電器は、従来例の充電器と比較して、電流検出器5を有することと、制御回路6の構成が異なる。本発明の実施の形態1の充電器の動作について、図2及び図3を用いて以下に説明する。   The charger according to Embodiment 1 of the present invention has a current detector 5 and a configuration of the control circuit 6 as compared with the conventional charger. The operation of the charger according to Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to FIGS.

図2は、図1に示した本発明の実施の形態1の充電器が二次電池2を充電する過程における図であり、(a)は二次電池2の電池電圧Vbとコンバータ部1から二次電池2に流れる充電電流Ibの経時変化を示す動作波形図、(b)は電流制御信号Vecと電圧制御信号Vevの経時変化を示す動作波形図である。図2(a)において、横軸は時間(t)を示し、縦軸は電圧・電流を示す。図2(b)において、横軸は時間(t)を示し、縦軸は電圧を示す。   FIG. 2 is a diagram illustrating a process in which the charger according to the first embodiment of the present invention illustrated in FIG. 1 charges the secondary battery 2, and (a) illustrates the battery voltage Vb of the secondary battery 2 and the converter unit 1. FIG. 5B is an operation waveform diagram showing the change over time of the charging current Ib flowing through the secondary battery 2, and FIG. In FIG. 2A, the horizontal axis indicates time (t), and the vertical axis indicates voltage / current. In FIG.2 (b), a horizontal axis shows time (t) and a vertical axis | shaft shows a voltage.

図3は、図2の電流制御信号Vecと電圧制御信号Vevの交差点の拡大図である。図3に電流検出信号Vcを併記し、クロックパルスCKとスイッチ素子10のオンオフを示す。図3において、ダイオード60とダイオード61の順方向ダイオード電圧は無視している。   FIG. 3 is an enlarged view of the intersection of the current control signal Vec and the voltage control signal Vev in FIG. FIG. 3 also shows the current detection signal Vc, and shows on / off of the clock pulse CK and the switch element 10. In FIG. 3, the forward diode voltages of the diode 60 and the diode 61 are ignored.

図2に示すように、充電初期には二次電池2の電池電圧Vbは低いので、抵抗40と抵抗41との接続点の電圧は直流電圧Vrより低い。そのため増幅器43は高レベルの電圧制御信号Vevを出力する。
電流制御信号Vecは、電流検出抵抗30の電圧が直流電圧Vsより大きくなろうとすると低下し、逆に電流検出抵抗30の電圧が直流電圧Vsより小さくなろうとすると上昇する。充電初期においては、電流検出抵抗30の電圧は直流電圧Vsより大きくなろうとする。そのため、増幅器32は低レベルの電流制御信号Vecを出力する。
ダイオード60と61により低レベルの電流制御信号Vecが選択されて、比較器63に入力される。
As shown in FIG. 2, since the battery voltage Vb of the secondary battery 2 is low at the initial stage of charging, the voltage at the connection point between the resistor 40 and the resistor 41 is lower than the DC voltage Vr. Therefore, the amplifier 43 outputs a high level voltage control signal Vev.
The current control signal Vec decreases when the voltage of the current detection resistor 30 is greater than the DC voltage Vs, and conversely increases when the voltage of the current detection resistor 30 is lower than the DC voltage Vs. In the initial stage of charging, the voltage of the current detection resistor 30 tends to be higher than the DC voltage Vs. Therefore, the amplifier 32 outputs a low level current control signal Vec.
The low-level current control signal Vec is selected by the diodes 60 and 61 and input to the comparator 63.

比較器63は、電流検出信号Vcと電流制御信号Vecとを比較して、電流検出信号Vcが電流制御信号Vecを上回るとハイ(H)レベルの信号を出力する。このHレベルの信号により、RSフリップフロップ64はリセットされる。   The comparator 63 compares the current detection signal Vc with the current control signal Vec, and outputs a high (H) level signal when the current detection signal Vc exceeds the current control signal Vec. The RS flip-flop 64 is reset by this H level signal.

RSフリップフロップ64の出力によってオンオフの動作を制御されるスイッチ素子10は、図3に示すように、クロック信号CKに従った所定のスイッチング周期でターンオンした後、増加するインダクタ電流を示す電流検出信号Vcが電流制御信号Vecに至るとターンオフする。このような動作により、電流制御信号Vecは、インダクタ電流を直接的に制御する。   As shown in FIG. 3, the switch element 10 whose on / off operation is controlled by the output of the RS flip-flop 64 is turned on at a predetermined switching period according to the clock signal CK, and then a current detection signal indicating an inductor current that increases. When Vc reaches the current control signal Vec, it is turned off. With such an operation, the current control signal Vec directly controls the inductor current.

次に、図1の回路を用いると、二次電池2に流れる充電電流が定電流に安定化されるように働くことについて説明する。
二次電池2の充電により電池電圧Vbが上昇すると、コンバータ部1の出力電圧Voと電池電圧Vbとの電圧差、即ち電流検出抵抗30の電圧が小さくなる。すると、電流検出抵抗30の電圧と直流電圧Vsとの差は大きくなり、電流制御信号Vecは上昇する。電流制御信号Vecが上昇すると、電流検出信号Vcが電流制御信号Vecに至るまでの時間、即ちスイッチ素子10のオン時間のパルス幅が広くなる。デューティ比δが大きくなることにより、コンバータ部1の出力電圧Voは高くなる。このように、電池電圧Vbが上昇すると、それに伴いコンバータ部1の出力電圧Voが高くなるように、フィードバックが働く。そのため、コンバータ部1の出力電圧Voと電池電圧Vbとの電圧差、即ち電流検出抵抗30の電圧は、一定(直流電圧Vs)に保たれる。以上から、電流検出抵抗30の抵抗値をRsとすると、二次電池2への充電電流Ibは定電流(Vs/Rs)に安定化される。
Next, it will be described that the charging current flowing in the secondary battery 2 works to be stabilized to a constant current when the circuit of FIG. 1 is used.
When the battery voltage Vb increases due to the charging of the secondary battery 2, the voltage difference between the output voltage Vo of the converter unit 1 and the battery voltage Vb, that is, the voltage of the current detection resistor 30 decreases. Then, the difference between the voltage of the current detection resistor 30 and the DC voltage Vs increases, and the current control signal Vec increases. When the current control signal Vec rises, the time until the current detection signal Vc reaches the current control signal Vec, that is, the pulse width of the ON time of the switch element 10 is widened. As the duty ratio δ increases, the output voltage Vo of the converter unit 1 increases. Thus, when the battery voltage Vb rises, feedback works so that the output voltage Vo of the converter unit 1 increases accordingly. Therefore, the voltage difference between the output voltage Vo of the converter unit 1 and the battery voltage Vb, that is, the voltage of the current detection resistor 30 is kept constant (DC voltage Vs). From the above, when the resistance value of the current detection resistor 30 is Rs, the charging current Ib to the secondary battery 2 is stabilized to a constant current (Vs / Rs).

上記のように充電電流Ibは定電流に安定化され、その結果、増幅器32の出力する電流制御信号Vecのレベルは、図2及び図3に示すように定電流充電時にはほとんど変化しない。
即ち、定電流充電が進み電池電圧Vbが上昇すると、デューティ比δが大きくなり、コンバータ部1の出力電圧Voは高くなっていくが、その出力電圧Voを上昇させる(充電電流Ibを定電流化させる)ための電流制御信号Vecの変化は、実際には微小である。
電流制御信号Vecがほとんど変化しないため、インダクタ12に流れる電流のレベルも、ほとんど変化しない。インダクタ12に流れる電流の平均値が、二次電池2に流れる充電電流Ibとなるため、充電電流Ibは定電流化される。
As described above, the charging current Ib is stabilized at a constant current. As a result, the level of the current control signal Vec output from the amplifier 32 hardly changes during constant current charging as shown in FIGS.
That is, when the constant current charging advances and the battery voltage Vb increases, the duty ratio δ increases and the output voltage Vo of the converter unit 1 increases, but the output voltage Vo increases (the charge current Ib is made constant). The change of the current control signal Vec for the
Since the current control signal Vec hardly changes, the level of the current flowing through the inductor 12 hardly changes. Since the average value of the current flowing through the inductor 12 becomes the charging current Ib flowing through the secondary battery 2, the charging current Ib is made constant.

図2において、二次電池2の電池電圧Vbが上昇して所定値(例えば、満充電電圧値)に近づくと、抵抗40と抵抗41との接続点の電圧と直流電圧Vrとの電圧差が小さくなり、電圧制御信号Vevは低下する。電圧制御信号Vevが電流制御信号Vec以下になると、ダイオード60と61により電圧制御信号Vevが選択されて比較器63に入力されるようになる。   In FIG. 2, when the battery voltage Vb of the secondary battery 2 rises and approaches a predetermined value (for example, a full charge voltage value), the voltage difference between the voltage at the connection point between the resistor 40 and the resistor 41 and the DC voltage Vr is increased. The voltage control signal Vev decreases as the voltage decreases. When the voltage control signal Vev becomes equal to or lower than the current control signal Vec, the voltage control signal Vev is selected by the diodes 60 and 61 and is input to the comparator 63.

比較器63は電圧制御信号Vevと電流検出信号Vcとを比較し、電流検出信号Vcが電圧制御信号Vevを上回るとHレベルの信号を出力する。このHレベルの信号により、RSフリップフロップ64はリセットされる。   The comparator 63 compares the voltage control signal Vev with the current detection signal Vc, and outputs an H level signal when the current detection signal Vc exceeds the voltage control signal Vev. The RS flip-flop 64 is reset by this H level signal.

RSフリップフロップ64の出力によってオンオフ動作されるスイッチ素子10は、図3に示すように、クロック信号CKに従った所定のスイッチング周期でターンオンした後、増加するインダクタ電流を示す電流検出信号Vcが電圧制御信号Vevに至るとターンオフする。   As shown in FIG. 3, the switch element 10 that is turned on and off by the output of the RS flip-flop 64 is turned on at a predetermined switching period according to the clock signal CK, and then the current detection signal Vc indicating the inductor current that increases is a voltage. When the control signal Vev is reached, it is turned off.

二次電池2の電池電圧Vbが上昇して、抵抗40と抵抗41との接続点の電圧が直流電圧Vrより高くなろうとすると、電圧制御信号Vevは低下する。これにより、スイッチ素子10のオン時間のパルス幅は狭くなる。即ち、デューティ比δが小さくなることにより、コンバータ部1の出力電圧Voは低くなる。出力電圧Voが低くなることにより、充電電流Ibは減少し、二次電池2の電池電圧Vbは所定値に保たれる。   When the battery voltage Vb of the secondary battery 2 increases and the voltage at the connection point between the resistor 40 and the resistor 41 tends to be higher than the DC voltage Vr, the voltage control signal Vev decreases. Thereby, the pulse width of the ON time of the switch element 10 becomes narrow. That is, as the duty ratio δ decreases, the output voltage Vo of the converter unit 1 decreases. As the output voltage Vo decreases, the charging current Ib decreases, and the battery voltage Vb of the secondary battery 2 is maintained at a predetermined value.

以上から、抵抗40と抵抗41の抵抗値をそれぞれR1,R2とすると、二次電池2の電池電圧Vbは定電圧:Vr×(1+R1/R2)に安定化される。この定電圧値は二次電池2の満充電電圧に設定されるのが一般的である。   From the above, when the resistance values of the resistor 40 and the resistor 41 are R1 and R2, respectively, the battery voltage Vb of the secondary battery 2 is stabilized at a constant voltage: Vr × (1 + R1 / R2). This constant voltage value is generally set to the fully charged voltage of the secondary battery 2.

尚、二次電池2は直列に内部抵抗を有しており、定電圧化された電池電圧Vbは正味の電池電圧に充電電流による内部抵抗の電圧降下を加えたものとなる。従って、電池電圧Vbは定電圧化されるが、充電によって正味の電池電圧が上昇する。これに伴い、電圧制御信号Vevは低下し、充電電流Ibは減少していく。   The secondary battery 2 has an internal resistance in series, and the constant battery voltage Vb is obtained by adding the voltage drop of the internal resistance due to the charging current to the net battery voltage. Therefore, the battery voltage Vb is made constant, but the net battery voltage increases due to charging. Along with this, the voltage control signal Vev decreases and the charging current Ib decreases.

以上のように、本発明の実施の形態1による充電器において、インダクタ電流のピーク値は電流制御信号Vecまたは電圧制御信号Vevのいずれか小さい方に追従するように制御される。定電流充電時において、電池電圧Vbの上昇に伴ってデューティ比δが大きくなっても電流制御信号Vecはほとんど変化しない。従って、電流制御信号Vecと電圧制御信号Vevとの交差点では、デューティ比δの変化はスムーズに推移し、電池電圧Vbの揺らぎを防止できる。   As described above, in the charger according to Embodiment 1 of the present invention, the peak value of the inductor current is controlled to follow the smaller one of the current control signal Vec and the voltage control signal Vev. During constant current charging, the current control signal Vec hardly changes even if the duty ratio δ increases as the battery voltage Vb increases. Therefore, at the intersection of the current control signal Vec and the voltage control signal Vev, the change of the duty ratio δ changes smoothly and the fluctuation of the battery voltage Vb can be prevented.

尚、インダクタ電流を制御して所望の出力を得る制御方式を、カレントモード制御方式といい、上記のように一定のスイッチング周波数でオンオフしながらインダクタ電流のピーク値を制御する。カレントモード制御方式にはこの他にも、インダクタ電流の谷値を制御する方式、スイッチング周波数が一定ではなくオン時間一定の谷値制御又はオフ時間一定のピーク値制御など、多くの方式がある。いずれの方式のものを充電器のコンバータ部1に適用しても、定電流充電時においては制御信号の変化はほとんどなく、定電圧充電へスムーズに移行するという本発明の効果が得られる。   A control method for obtaining a desired output by controlling the inductor current is called a current mode control method, and the peak value of the inductor current is controlled while being turned on and off at a constant switching frequency as described above. There are many other current mode control methods, such as a method for controlling the valley value of the inductor current, a valley value control in which the switching frequency is not constant but the on time is constant, or a peak value control in which the off time is constant. Regardless of which system is applied to the converter unit 1 of the charger, there is almost no change in the control signal during the constant current charging, and the effect of the present invention that the transition to the constant voltage charging is smoothly performed can be obtained.

また、本発明の実施の形態1の充電器は、電流制御信号Vecと電圧制御信号Vevの低レベルの方を選択して出力する回路(制御信号切換回路)として、ダイオード60及びダイオード61を用いた。本発明はこの構成に限定されるものではなく、例えば図4のように構成してもよい。
図4において、制御回路6は、正入力端子を充電電流検出回路3に接続され負入力端子を電圧検出回路4に接続される比較器64と、ゲートを比較器64の出力端子に接続されドレインを充電電流検出回路3に接続されソースを比較器63の負入力端子に接続されるPチャンネルFETからなるスイッチ65と、比較器64の出力端子とスイッチ65の接続点に一端を接続され他端をスイッチ67のゲートに接続されるインバータ66と、ドレインを電圧検出回路4に接続されソースを比較器63の負入力端子に接続されるPチャンネルFETからなるスイッチ67を有する。この他、制御回路6は図1と同様に、クロックを発生するクロック発生器62、電流検出信号Vcを出力する電流検出器5を正入力端子に接続される比較器63、及び比較器63の出力端子をリセット端子Rに接続されクロック発生器62をセット端子Sに接続されるRSフリップフロップ64を有する。
The charger according to the first embodiment of the present invention uses the diode 60 and the diode 61 as a circuit (control signal switching circuit) that selects and outputs the lower one of the current control signal Vec and the voltage control signal Vev. It was. The present invention is not limited to this configuration, and may be configured as shown in FIG. 4, for example.
In FIG. 4, the control circuit 6 includes a comparator 64 having a positive input terminal connected to the charging current detection circuit 3 and a negative input terminal connected to the voltage detection circuit 4, and a gate connected to the output terminal of the comparator 64 and a drain. Is connected to the charging current detection circuit 3 and the source is connected to the negative input terminal of the comparator 63. The switch 65 is a P-channel FET, and one end is connected to the connection point between the output terminal of the comparator 64 and the switch 65. And an inverter 66 connected to the gate of the switch 67, and a switch 67 comprising a P-channel FET whose drain is connected to the voltage detection circuit 4 and whose source is connected to the negative input terminal of the comparator 63. In addition, the control circuit 6 includes a clock generator 62 that generates a clock, a current detector 5 that outputs a current detection signal Vc, a comparator 63 that is connected to a positive input terminal, and a comparator 63 as in FIG. An RS flip-flop 64 having an output terminal connected to the reset terminal R and a clock generator 62 connected to the set terminal S is provided.

比較器64は、電流制御信号Vecと電圧制御信号Vevを比較する。スイッチ65は、比較器64の出力によって駆動される。スイッチ67は、インバータ66を介して比較器64の出力によって駆動される。スイッチ65とスイッチ67は出力端を接続され、スイッチ65は電流制御信号Vecを、スイッチ67は電圧制御信号Vevをオンオフする。
電流制御信号Vecが電圧制御信号Vevより低レベルの場合、比較器64はロウ(L)レベルを出力するので、スイッチ65はオンし、スイッチ66はオフし、電流制御信号Vecが出力される。
逆に、電圧制御信号Vevが電流制御信号Vecより低レベルの場合、比較器64はHレベルを出力するので、スイッチ65はオフし、スイッチ66はオンし、電圧制御信号Vevが出力される。
The comparator 64 compares the current control signal Vec and the voltage control signal Vev. The switch 65 is driven by the output of the comparator 64. The switch 67 is driven by the output of the comparator 64 via the inverter 66. The switches 65 and 67 are connected at their output ends, the switch 65 turns on and off the current control signal Vec, and the switch 67 turns on and off the voltage control signal Vev.
When the current control signal Vec is lower than the voltage control signal Vev, the comparator 64 outputs a low (L) level, so that the switch 65 is turned on, the switch 66 is turned off, and the current control signal Vec is output.
Conversely, when the voltage control signal Vev is at a lower level than the current control signal Vec, the comparator 64 outputs an H level, so that the switch 65 is turned off, the switch 66 is turned on, and the voltage control signal Vev is output.

以後の実施の形態においても、電流制御信号Vecと電圧制御信号Vevの低レベルの方を選択して出力する回路として、図1と同様のダイオードを用いた回路を提示するが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、例えば図4のように構成してもよいことは言うまでも無い。   In the following embodiments, a circuit using a diode similar to that in FIG. 1 is presented as a circuit for selecting and outputting the lower one of the current control signal Vec and the voltage control signal Vev. Needless to say, the present invention is not limited to the configuration, and may be configured as shown in FIG. 4, for example.

《実施の形態2》
図5及び図6を用いて、本発明の実施の形態2の充電器について説明する。図5は、本発明の実施の形態2における充電器の回路構成図である。図5において、図1に示した本発明の実施の形態1における充電器と同様の構成のものについては、同じ番号を付与し、説明を省略する。実施の形態2の図5において、図1と異なるのは制御回路の構成である。図1の制御回路6と区別するために、図5においては制御回路7と記した。実施の形態2の制御回路7について説明する。
<< Embodiment 2 >>
A charger according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a circuit configuration diagram of a charger according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 5, the same components as those of the charger according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. In FIG. 5 of the second embodiment, the difference from FIG. 1 is the configuration of the control circuit. In order to distinguish from the control circuit 6 in FIG. 1, the control circuit 7 is shown in FIG. The control circuit 7 according to the second embodiment will be described.

ダイオード70のカソードは、増幅器32の出力端子に接続される。ダイオード71のカソードは、増幅器43の出力端子に接続される。ダイオード70及びダイオード71の各アノードは、比較器72の正入力端子に接続される。比較器72は、負入力端子を電流検出器5に接続され、電流検出信号Vcを入力する。   The cathode of the diode 70 is connected to the output terminal of the amplifier 32. The cathode of the diode 71 is connected to the output terminal of the amplifier 43. The anodes of the diode 70 and the diode 71 are connected to the positive input terminal of the comparator 72. The comparator 72 has a negative input terminal connected to the current detector 5 and receives the current detection signal Vc.

RSフリップフロップ73のセット端子Sは比較器72の出力端子に接続され、リセット端子Rは比較器78の出力端子に接続される。RSフリップフロップ73の出力端子Qはスイッチ素子10に接続され、出力端子Qから駆動パルスを出力してスイッチ素子10をオンオフする。   The set terminal S of the RS flip-flop 73 is connected to the output terminal of the comparator 72, and the reset terminal R is connected to the output terminal of the comparator 78. The output terminal Q of the RS flip-flop 73 is connected to the switch element 10 and outputs a drive pulse from the output terminal Q to turn on and off the switch element 10.

インバータ74は、RSフリップフロップ73の出力端子Qと接続される。スイッチ75は、インバータ74を介してRSフリップフロップ73の出力を入力される。スイッチ75とコンデンサ76は並列に、定電流源回路77と接地電位との間に接続される。コンデンサ76は、定電流源回路77によって充電され、スイッチ75がオンすると短絡される。   Inverter 74 is connected to output terminal Q of RS flip-flop 73. The switch 75 receives the output of the RS flip-flop 73 via the inverter 74. The switch 75 and the capacitor 76 are connected in parallel between the constant current source circuit 77 and the ground potential. The capacitor 76 is charged by the constant current source circuit 77 and is short-circuited when the switch 75 is turned on.

比較器78の正入力端子は、コンデンサ76と定電流源回路77との接続点に接続されて、コンデンサ76の電圧を入力する。比較器78の負入力端子は、基準電圧Vrに接続された抵抗79に接続される。
ダイオード80のアノードは、比較器78の負入力端子に接続され、ダイオード80のカソードは比較器72の正入力端子に接続される。
The positive input terminal of the comparator 78 is connected to the connection point between the capacitor 76 and the constant current source circuit 77 and inputs the voltage of the capacitor 76. The negative input terminal of the comparator 78 is connected to a resistor 79 connected to the reference voltage Vr.
The anode of the diode 80 is connected to the negative input terminal of the comparator 78, and the cathode of the diode 80 is connected to the positive input terminal of the comparator 72.

実施の形態2において、インバータ74、スイッチ75、コンデンサ76、定電流源回路77、比較器78、抵抗79、及びダイオード80はオン時間設定回路を構成する。   In the second embodiment, the inverter 74, the switch 75, the capacitor 76, the constant current source circuit 77, the comparator 78, the resistor 79, and the diode 80 constitute an on-time setting circuit.

図6は、実施の形態2における電流制御信号Vecと電圧制御信号Vevの交差点での動作波形図である。図6に電流検出信号Vcを併記し、コンデンサ76の電圧Vcon、基準電圧Vr、及びスイッチ素子10のオンオフを示す。図6において、ダイオード70とダイオード71の順方向ダイオード電圧は無視している。以下に、図6を用いて本発明の実施の形態2の充電器の動作を説明する。   FIG. 6 is an operation waveform diagram at the intersection of the current control signal Vec and the voltage control signal Vev in the second embodiment. FIG. 6 also shows the current detection signal Vc, and shows the voltage Vcon of the capacitor 76, the reference voltage Vr, and the on / off state of the switch element 10. In FIG. 6, the forward diode voltages of the diode 70 and the diode 71 are ignored. Hereinafter, the operation of the charger according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

まず、電池電圧Vbが低い定電流充電において、電圧制御信号Vevは高レベルにあり、電流制御信号Vecがダイオード70と71により選択されて比較器72に入力される。
比較器72は、電流制御信号Vecと電流検出信号Vcとを比較し、電流検出信号Vcが電流制御信号Vecを下回ると、Hレベルの信号を出力する。このHレベルの信号により、RSフリップフロップ73はセットされる。
RSフリップフロップ73の出力によってオンオフ動作されるスイッチ素子10は、セットされたRSフリップフロップ73がHレベルを出力するとターンオンする。スイッチ素子10がオンすると、インダクタ電流及び電流検出信号Vcは増加する。
First, in constant current charging with a low battery voltage Vb, the voltage control signal Vev is at a high level, and the current control signal Vec is selected by the diodes 70 and 71 and input to the comparator 72.
The comparator 72 compares the current control signal Vec and the current detection signal Vc, and outputs an H level signal when the current detection signal Vc falls below the current control signal Vec. The RS flip-flop 73 is set by this H level signal.
The switch element 10 that is turned on / off by the output of the RS flip-flop 73 is turned on when the set RS flip-flop 73 outputs an H level. When the switch element 10 is turned on, the inductor current and the current detection signal Vc increase.

一方、RSフリップフロップ73がHレベルを出力すると、インバータ74によりスイッチ75はオフする。コンデンサ76は定電流源回路77によって充電され、コンデンサ76の電圧Vconは上昇する。コンデンサ76の電圧が基準電圧Vrを上回ると、比較器78はHレベルを出力してRSフリップフロップ73をリセットする。RSフリップフロップ73がリセットされるとスイッチ素子10はターンオフする。同時にスイッチ75はオンしてコンデンサ76を地絡する。   On the other hand, when the RS flip-flop 73 outputs an H level, the switch 75 is turned off by the inverter 74. The capacitor 76 is charged by the constant current source circuit 77, and the voltage Vcon of the capacitor 76 increases. When the voltage of the capacitor 76 exceeds the reference voltage Vr, the comparator 78 outputs an H level and resets the RS flip-flop 73. When the RS flip-flop 73 is reset, the switch element 10 is turned off. At the same time, the switch 75 is turned on and the capacitor 76 is grounded.

即ち、スイッチ素子10のオン時間は、コンデンサ76の電圧Vconが地絡状態から開放されて基準電圧Vrに充電されるまでの時間に設定される。コンデンサ76のキャパシタンスをCon、定電流源回路77が出力する電流値をIonとすると、スイッチ素子10のオン時間Tonはおよそ、Ton=Con×Vr/Ion となる。   That is, the ON time of the switch element 10 is set to the time until the voltage Vcon of the capacitor 76 is released from the ground fault state and charged to the reference voltage Vr. When the capacitance of the capacitor 76 is Con and the current value output from the constant current source circuit 77 is Ion, the on time Ton of the switch element 10 is approximately Ton = Con × Vr / Ion.

二次電池2の充電により電池電圧Vbが上昇すると、コンバータ部1の出力電圧Voと電池電圧Vbとの電圧差、即ち電流検出抵抗30の電圧が小さくなる。このため、電流制御信号Vecは上昇し、スイッチ素子10のオフ時間が短くなる。即ち、デューティ比δが大きくなることにより、コンバータ部1の出力電圧Voは高くなる。出力電圧Voが高くなることにより、電流検出抵抗30の電圧は直流電圧Vsに保たれる。以上から、電流検出抵抗30の抵抗値をRsとすると、二次電池2への充電電流は定電流(Vs/Rs)に安定化される。   When the battery voltage Vb increases due to the charging of the secondary battery 2, the voltage difference between the output voltage Vo of the converter unit 1 and the battery voltage Vb, that is, the voltage of the current detection resistor 30 decreases. For this reason, the current control signal Vec rises and the off time of the switch element 10 is shortened. That is, as the duty ratio δ increases, the output voltage Vo of the converter unit 1 increases. As the output voltage Vo increases, the voltage of the current detection resistor 30 is maintained at the DC voltage Vs. From the above, when the resistance value of the current detection resistor 30 is Rs, the charging current to the secondary battery 2 is stabilized to a constant current (Vs / Rs).

定電流充電が進むとともにデューティ比δが大きくなり、コンバータ部1の出力電圧Voは高くなっていく。これに対し、定電流化するための電流制御信号Vecのレベルはほとんど変わらない。実施の形態1の充電器においてはインダクタ電流のピーク値が電流制御信号Vecのレベルに追従していたのに対し、実施の形態2の充電器ではインダクタ電流の谷値が電流制御信号Vecのレベルに追従する。しかし、定電流充電時の電流制御信号Vecが結果的にほとんど変化しない点は実施の形態1と同様である。   As the constant current charging proceeds, the duty ratio δ increases, and the output voltage Vo of the converter unit 1 increases. On the other hand, the level of the current control signal Vec for making a constant current hardly changes. In the charger of the first embodiment, the peak value of the inductor current follows the level of the current control signal Vec, whereas in the charger of the second embodiment, the valley value of the inductor current has the level of the current control signal Vec. Follow. However, as in the first embodiment, the current control signal Vec during constant current charging hardly changes as a result.

電圧制御信号Vevが電流制御信号Vec以下になると、電圧制御信号Vevが選択されて比較器72に入力される。図6に示すように、電流検出信号Vcが電圧制御信号Vevを下回るとスイッチ素子10はターンオンし、所定の時間後にターンオフする。抵抗40と抵抗41の抵抗値をそれぞれR1,R2とすると、二次電池2の電池電圧Vbは定電圧Vr×(1+R1/R2)に安定化される。この点は実施の形態1と同様である。電池電圧Vbは定電圧化されるが、充電によって正味の電池電圧が上昇する。これに伴い、電圧制御信号Vevは低下し、充電電流Ibは減少していく。   When the voltage control signal Vev becomes equal to or lower than the current control signal Vec, the voltage control signal Vev is selected and input to the comparator 72. As shown in FIG. 6, when the current detection signal Vc falls below the voltage control signal Vev, the switch element 10 is turned on and turned off after a predetermined time. When the resistance values of the resistor 40 and the resistor 41 are R1 and R2, respectively, the battery voltage Vb of the secondary battery 2 is stabilized at a constant voltage Vr × (1 + R1 / R2). This is the same as in the first embodiment. The battery voltage Vb is made constant, but the net battery voltage increases due to charging. Along with this, the voltage control signal Vev decreases and the charging current Ib decreases.

本発明の実施の形態2の充電器は、上記のようにスイッチ素子10のオン時間を固定化し、インダクタ電流の谷値が電流制御信号Vecまたは電圧制御信号Vevのいずれか低レベルの方に追従するように制御する。このため充電電流Ibが減少して、インダクタ電流の谷値がゼロに達すると、それ以上の制御ができなくなる。そこで、比較器72の正入力端子にダイオード70及び71を介して入力される電流制御信号Vecと電圧制御信号Vevが所定値以下になると、ダイオード80が導通することにより、比較器78の負入力端子の印加電圧が低下し、スイッチ素子10のオン時間を短くするように構成している。   In the charger according to the second embodiment of the present invention, the on-time of the switch element 10 is fixed as described above, and the valley value of the inductor current follows the lower one of the current control signal Vec and the voltage control signal Vev. Control to do. For this reason, when the charging current Ib decreases and the valley value of the inductor current reaches zero, further control becomes impossible. Therefore, when the current control signal Vec and the voltage control signal Vev input to the positive input terminal of the comparator 72 via the diodes 70 and 71 are equal to or lower than a predetermined value, the diode 80 is turned on, thereby causing the negative input of the comparator 78. The voltage applied to the terminal is lowered, and the ON time of the switch element 10 is shortened.

比較器78の負入力端子の印加電圧は電流制御信号Vecまたは電圧制御信号Vevに従って低下するので、充電電流が減少するほどスイッチ素子10のオン時間は短くなる。ダイオード80の順方向ダイオード電圧をVdとすると、定電圧充電時において充電電流Ibが減少した場合のスイッチ素子10のオン時間Tonは、Ton=Con×(Vev+2Vd)/Ion となる。従って、スイッチ素子10のオン時間Tonが短くなるのは、Vev<Vr−2Vdの領域である。   Since the voltage applied to the negative input terminal of the comparator 78 decreases according to the current control signal Vec or the voltage control signal Vev, the ON time of the switch element 10 becomes shorter as the charging current decreases. When the forward diode voltage of the diode 80 is Vd, the on-time Ton of the switch element 10 when the charging current Ib decreases during constant voltage charging is Ton = Con × (Vev + 2Vd) / Ion. Therefore, the ON time Ton of the switch element 10 is shortened in the region of Vev <Vr−2Vd.

以上のように、本実施の形態2の充電器は、定電流充電時においてはスイッチ素子10のオン時間が一定でインダクタ電流の谷値を制御する。実施の形態2の充電器は、実施の形態1と同様に電流制御信号Vecの変化はほとんどなく、定電圧充電へスムーズに移行するという本発明の効果が得られる。定電圧充電時において充電電流が減少して所定値以下になると、充電電流の減少とともにスイッチ素子10のオン時間が短くなるので、制御範囲を拡げることができる。   As described above, the charger according to the second embodiment controls the valley value of the inductor current while the on-time of the switch element 10 is constant during constant current charging. As in the first embodiment, the charger according to the second embodiment has almost no change in the current control signal Vec, and the effect of the present invention that a smooth transition to constant voltage charging can be obtained. When the charging current is reduced to a predetermined value or less during constant voltage charging, the on-time of the switch element 10 is shortened as the charging current is decreased, so that the control range can be expanded.

また、詳細な説明は省略するが、スイッチング周波数を一定にした場合、カレントモード制御方式のコンバータには、デューティ比δが0.5以上になると動作が不安定になるという現象がある。この不安定動作現象の対策のためには、スロープ補償回路が必要である。しかし、本実施の形態2の充電器のようにスイッチング周波数を一定としない方式では、この不安定動作現象は生じないので、スレープ補償回路が不要であり、回路が簡素化される。   Although a detailed description is omitted, when the switching frequency is constant, the current mode control type converter has a phenomenon that the operation becomes unstable when the duty ratio δ is 0.5 or more. In order to counter this unstable operation phenomenon, a slope compensation circuit is required. However, in the method in which the switching frequency is not constant as in the charger of the second embodiment, this unstable operation phenomenon does not occur, so that the slave compensation circuit is unnecessary and the circuit is simplified.

《実施の形態3》
図7を用いて、本発明の実施の形態3の充電器について説明する。図7は、本発明の実施の形態3における充電器の回路構成図である。図7において、図5に示した本発明の実施の形態2における充電器と同様の構成のものについては、同じ番号を付与し、説明を省略する。実施の形態3の図7の充電器は、制御回路の構成が図5と異なる。図5の制御回路7と区別するために、図7では制御回路8と記した。
<< Embodiment 3 >>
A charger according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a circuit configuration diagram of a charger according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 7, the same components as those of the charger according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. The charger in FIG. 7 of the third embodiment is different from that in FIG. 5 in the configuration of the control circuit. In order to distinguish from the control circuit 7 of FIG.

実施の形態3の制御回路8は、図5の制御回路7のダイオード80の代わりに、PNPトランジスタ81、NPNトランジスタ82、抵抗83、及びダミー抵抗84を有する。実施の形態3のPNPトランジスタ81とNPNトランジスタ82は、スイッチ回路を構成する。
PNPトランジスタ81は、ベースを比較器72の正入力端子に接続され、エミッタを比較器78の負入力端子に接続され、コレクタを抵抗83の一端に接続される。抵抗83の他端は接地される。
NPNトランジスタ82は、ベースをPNPトランジスタ81のコレクタと抵抗83との接続点に接続され、エミッタを接地され、コレクタをダミー抵抗84の一端に接続される。ダミー抵抗84の他端は、二次電池2に接続される。
The control circuit 8 of the third embodiment has a PNP transistor 81, an NPN transistor 82, a resistor 83, and a dummy resistor 84 instead of the diode 80 of the control circuit 7 of FIG. The PNP transistor 81 and the NPN transistor 82 of the third embodiment constitute a switch circuit.
The PNP transistor 81 has a base connected to the positive input terminal of the comparator 72, an emitter connected to the negative input terminal of the comparator 78, and a collector connected to one end of the resistor 83. The other end of the resistor 83 is grounded.
The NPN transistor 82 has a base connected to a connection point between the collector of the PNP transistor 81 and the resistor 83, an emitter grounded, and a collector connected to one end of the dummy resistor 84. The other end of the dummy resistor 84 is connected to the secondary battery 2.

本実施の形態3の充電器は、定電圧充電時において充電電流が減少して、スイッチ素子10のオン時間が所定値より短くなった時の動作が、図5に示した実施の形態2と異なる。
スイッチ素子10のオン時間が所定値(スイッチ素子10の最小オン時間よりも長い時間に設定する。)より短くなると、PNPトランジスタ81は能動状態となり、NPNトランジスタ82にベース電流を供給する。NPNトランジスタ82はコレクタ電圧が低下し、ダミー抵抗84を介して二次電池2を放電するようになる。従って、二次電池2への実質的な充電電流にダミー抵抗84への放電電流分が加えられ、コンバータ部1から二次電池2に流れる充電電流Ibは大きくなる。
The charger according to the third embodiment has the same operation as that of the second embodiment shown in FIG. 5 when the charging current decreases during constant voltage charging and the on-time of the switch element 10 becomes shorter than a predetermined value. Different.
When the ON time of the switch element 10 becomes shorter than a predetermined value (set to a time longer than the minimum ON time of the switch element 10), the PNP transistor 81 becomes active and supplies the base current to the NPN transistor 82. The collector voltage of the NPN transistor 82 decreases, and the secondary battery 2 is discharged via the dummy resistor 84. Therefore, the amount of discharge current to dummy resistor 84 is added to the substantial charge current to secondary battery 2, and charge current Ib flowing from converter unit 1 to secondary battery 2 increases.

言い換えると、コンバータ部1から二次電池2に流れる充電電流Ibからダミー抵抗84への放電電流分を差し引いた電流が実質的な充電電流として二次電池2に流れるため、本実施の形態3の充電器は実施の形態2の充電器よりも少ない充電電流まで制御範囲を拡げることができる。また、二次電池2の満充電を検知するための充電電流Ibの検出を容易にするという効果も得られる。   In other words, since the current obtained by subtracting the discharge current to the dummy resistor 84 from the charging current Ib flowing from the converter unit 1 to the secondary battery 2 flows to the secondary battery 2 as a substantial charging current, The charger can expand the control range to a charging current smaller than that of the charger of the second embodiment. Moreover, an effect of facilitating detection of the charging current Ib for detecting the full charge of the secondary battery 2 is also obtained.

上記の充電器には図示しなかったが、定電圧充電となって充電電流が所定の電流値にまで減少すると、制御回路は満充電であると判定してコンバータ部1の動作を停止し、充電を終了する機能を有する場合がある。このような充電終了時の充電電流は定電流充電時に比べて微少である。本実施の形態3の充電器によれば、充電電流Ibが増加されているので、充電末期の微少な充電電流を容易に検出することが可能となる。   Although not shown in the above charger, when the charging current is reduced to a predetermined current value due to constant voltage charging, the control circuit determines that the battery is fully charged and stops the operation of the converter unit 1. It may have a function of terminating charging. The charging current at the end of the charging is very small compared to the constant current charging. According to the charger of the third embodiment, since charging current Ib is increased, a minute charging current at the end of charging can be easily detected.

尚、上記実施の形態3の充電器において、ダミー抵抗84への放電の開始を、スイッチ素子10のオン時間の短縮と連動させたが、必ずしも連動させる必要はない。本発明はこの方法に限定されるものではない。電流制御信号及び電圧制御信号のいずれか、又は定電圧充電時の電圧制御信号を別に定めた所定値と比較して、該所定値以下になると放電を開始するようにしてもよい。   In the charger of the third embodiment, the start of discharging to the dummy resistor 84 is linked with the shortening of the on-time of the switch element 10, but it is not necessarily linked. The present invention is not limited to this method. One of the current control signal and the voltage control signal, or the voltage control signal at the time of constant voltage charging may be compared with a predetermined value determined separately, and discharge may be started when the predetermined value or less is reached.

また、ダミー抵抗84への放電の開始を制御信号のレベルを参考にする以外にも、充電電流が所定値以下になると放電を開始するような構成にしてもよい。例えば、充電電流検出回路3は、少なくとも制御回路6が電圧制御信号Vevを選択している間、二次電池2への充電電流Ibと所定値との比較結果を示す小充電検出信号を生成し、制御回路6は、充電電流Ibが所定値以下になったことを小充電検出信号が示すと、二次電池を放電するような構成にしても良い。   In addition to referring to the level of the control signal for the start of discharge to the dummy resistor 84, the discharge may be started when the charge current becomes a predetermined value or less. For example, the charging current detection circuit 3 generates a small charge detection signal indicating a comparison result between the charging current Ib to the secondary battery 2 and a predetermined value at least while the control circuit 6 selects the voltage control signal Vev. The control circuit 6 may be configured to discharge the secondary battery when the small charge detection signal indicates that the charging current Ib has become a predetermined value or less.

本発明の充電器は、リチウムイオン電池等の二次電池の充電に有用である。   The charger of the present invention is useful for charging a secondary battery such as a lithium ion battery.

本発明の実施の形態1における充電器の回路構成図FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a charger according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1における充電器の動作波形図Operational waveform diagram of charger in embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態1における充電器の動作波形の部分拡大図The elements on larger scale of the operation waveform of the charger in Embodiment 1 of this invention 本発明の充電器の一部の別の回路構成図Another circuit configuration diagram of a part of the charger of the present invention 本発明の実施の形態2における充電器の回路構成図Circuit configuration diagram of a charger in Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態2における充電器の動作波形の部分拡大図Partial enlarged view of the operation waveform of the charger in the second embodiment of the present invention 本発明の実施の形態3における充電器の回路構成図Circuit configuration diagram of a charger according to Embodiment 3 of the present invention 従来の充電器の回路構成図Circuit diagram of conventional charger 従来の充電器の動作波形の部分拡大図Partial enlarged view of the operation waveform of a conventional charger

符号の説明Explanation of symbols

1 コンバータ部
2 二次電池
3 充電電流検出回路
4 電圧検出回路
5 電流検出器
6、7、8 制御回路
10 スイッチ素子
11 ダイオード
12 インダクタ
13 コンデンサ
30 電流検出抵抗
31、42 電圧源
32、43 増幅器
40、41、79、83、84 抵抗
60、61、70、71、80 ダイオード
62 クロック発生器
63、72、78 比較器
64、73 RSフリップフロップ
74 インバータ
75 スイッチ
76 コンデンサ
77 定電流源回路
81 PNPトランジスタ
82 NPNトランジスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Converter part 2 Secondary battery 3 Charging current detection circuit 4 Voltage detection circuit 5 Current detector 6, 7, 8 Control circuit 10 Switch element 11 Diode 12 Inductor 13 Capacitor 30 Current detection resistance 31, 42 Voltage source 32, 43 Amplifier 40 , 41, 79, 83, 84 Resistor 60, 61, 70, 71, 80 Diode 62 Clock generator 63, 72, 78 Comparator 64, 73 RS flip-flop 74 Inverter 75 Switch 76 Capacitor 77 Constant current source circuit 81 PNP transistor 82 NPN transistor

Claims (5)

入力電源からの電力をスイッチ素子によってスイッチングしてインダクタに印加し、前記インダクタに発生する電力を整流平滑した直流電力で、二次電池を充電するコンバータ部と、
前記二次電池への充電電流を基準電流値と比較増幅した電流制御信号を生成する充電電流検出回路と、
前記二次電池の電池電圧を基準電圧値と比較増幅した電圧制御信号を生成する電圧検出回路と、
前記インダクタに流れる電流に応じた電流検出信号を生成する電流検出器と、
前記電流制御信号と前記電圧制御信号のうち低レベルの制御信号を選択し、前記電流検出信号が選択された前記制御信号に追従するように、前記スイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御回路と、
を有することを特徴とする充電器。
A converter unit that charges the secondary battery with direct current power that is rectified and smoothed by applying power to the inductor by switching the power from the input power source to the inductor,
A charging current detection circuit that generates a current control signal obtained by comparing and amplifying the charging current to the secondary battery with a reference current value;
A voltage detection circuit that generates a voltage control signal obtained by comparing and amplifying the battery voltage of the secondary battery with a reference voltage value;
A current detector that generates a current detection signal corresponding to the current flowing through the inductor;
A control circuit that selects a low-level control signal from the current control signal and the voltage control signal, and controls the switching operation of the switch element so that the current detection signal follows the selected control signal;
A charger characterized by comprising:
前記制御回路は、
前記電流制御信号と前記電圧制御信号のうちいずれか低レベルの信号を選択して、制御信号として出力する制御信号切換回路と、
前記電流検出信号を一方の入力端子に入力され、前記制御信号を他方の入力端子に入力される比較器と、
クロックパルスを出力するクロック発生器と、
前記比較器の出力をリセット端子に入力され、前記クロックパルスをセット端子に入力されるRSフリップフロップと、
を有し、
前記クロックパルスの発生のタイミングで前記スイッチ素子をオンにし、前記電流検出信号のピーク値が前記制御信号に達すると前記スイッチ素子をオフにすることを特徴とする請求項1に記載の充電器。
The control circuit includes:
A control signal switching circuit for selecting a low level signal from the current control signal and the voltage control signal and outputting the selected signal as a control signal;
A comparator in which the current detection signal is input to one input terminal and the control signal is input to the other input terminal;
A clock generator for outputting clock pulses;
An RS flip-flop in which the output of the comparator is input to a reset terminal and the clock pulse is input to a set terminal;
Have
2. The charger according to claim 1, wherein the switch element is turned on at the timing of generation of the clock pulse, and the switch element is turned off when a peak value of the current detection signal reaches the control signal.
前記制御回路は、
前記電流制御信号と前記電圧制御信号のうちいずれか低レベルの信号を選択して、制御信号として出力する制御信号切換回路と、
前記電流検出信号を一方の入力端子に入力され、前記制御信号を他方の入力端子に入力される比較器と、
前記スイッチ素子のオフのタイミングを設定する回路であって、前記制御信号が所定値以下になると前記制御信号のレベルが低い程前記スイッチ素子のオン時間が短くなるように設定するオン時間設定回路と、
前記比較器の出力をセット端子に入力され、前記オン時間設定回路の出力をリセット端子に入力されるRSフリップフロップと、
を有し、
前記電流検出信号の谷値が前記制御信号に達すると前記スイッチ素子をオンにし、前記オン時間設定回路の出力に基づいて前記スイッチ素子をオフにすることを特徴とする請求項1に記載の充電器。
The control circuit includes:
A control signal switching circuit for selecting a low level signal from the current control signal and the voltage control signal and outputting the selected signal as a control signal;
A comparator in which the current detection signal is input to one input terminal and the control signal is input to the other input terminal;
An on-time setting circuit configured to set an on-time of the switch element to be shorter as a level of the control signal is lower when the control signal is equal to or lower than a predetermined value; ,
An RS flip-flop, in which the output of the comparator is input to a set terminal, and the output of the on-time setting circuit is input to a reset terminal;
Have
2. The charging according to claim 1, wherein when the trough value of the current detection signal reaches the control signal, the switch element is turned on, and the switch element is turned off based on an output of the on-time setting circuit. vessel.
前記制御回路は、
前記制御信号が所定値以下になるとオンするスイッチ回路と、
一端を前記コンバータ部と前記二次電池との接続点に接続され、他端を前記スイッチ回路がオンすることにより接地される抵抗と、
を更に有し、
前記制御信号が前記所定値以下になると、前記二次電池を放電することを特徴とする請求項3に記載の充電器。
The control circuit includes:
A switch circuit that is turned on when the control signal falls below a predetermined value;
One end is connected to a connection point between the converter unit and the secondary battery, and the other end is grounded when the switch circuit is turned on, and
Further comprising
The charger according to claim 3, wherein the secondary battery is discharged when the control signal becomes equal to or less than the predetermined value.
前記充電電流検出回路は、少なくとも前記制御回路が前記電圧制御信号を選択している間、前記二次電池への充電電流と所定値との比較結果を示す小充電検出信号を生成し、
前記小充電検出信号が、前記充電電流は前記所定値以下になったことを示すと、前記制御回路は、前記二次電池を放電することを特徴とする請求項3に記載の充電器。
The charging current detection circuit generates a small charge detection signal indicating a comparison result between a charging current to the secondary battery and a predetermined value at least while the control circuit selects the voltage control signal,
4. The charger according to claim 3, wherein the control circuit discharges the secondary battery when the small charge detection signal indicates that the charging current is equal to or less than the predetermined value. 5.
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