(57)【要約】【課題】  本体内部の充電制御素子の発熱を抑えること。【解決手段】  二次側回路に設けられたΔＶ検出回路（４５）は、充電状態が定電流充電領域から定電圧充電領域へ移行する時に発生するアダプタ電圧（ＶＡＤＰ）の跳ね上がりを検出して、検出信号を出力する。この検出信号に応答して、可変抵抗器（Ｒ６’）はその抵抗値を小さくする。これにより、この跳ね上がり電圧分（ΔＶ’−ΔＶ）だけアダプタ電圧（ＶＡＤＰ）を下げるように、定電圧制御回路（４２）に供給する基準電圧が調整される。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体に内蔵又は装着された二次電池を充電するために用いられるＡＣアダプタであって、トランスの一次巻線に印加される入力直流電圧をスイッチング素子によりオンオフする一次側回路と、前記トランスの二次巻線に誘起されるＡＣ電圧を整流平滑してアダプタ電圧を出力する二次側回路と、前記アダプタ電圧の変化を検出して定電圧制御信号を出力する定電圧制御回路と、前記二次側回路を流れる充電電流を検出して定電流制御信号を出力する定電流制御回路と、前記定電圧制御信号および前記定電流制御信号を帰還信号として前記一次側回路へ帰還するフォトカプラと、前記帰還信号に応答して前記スイッチング素子のオンオフを制御するスイッチング制御回路とを備えたＡＣアダプタにおいて、
前記二次側回路に設けられて、充電状態が定電流充電領域から定電圧充電領域へ移行する時に発生する前記アダプタ電圧の跳ね上がりを検出して、検出信号を出力する検出手段と、
前記検出信号に応答して、前記跳ね上がりの電圧分だけ前記アダプタ電圧を下げる電圧調整手段と
を有することを特徴とするＡＣアダプタ。
【請求項２】
前記定電圧制御回路に基準電圧を供給するための基準電圧発生回路をさらに有し、該基準電圧発生回路は可変抵抗器によって前記基準電圧を可変できるように構成されており、前記電圧調整手段は、前記可変抵抗器の抵抗値を調整することによって前記アダプタ電圧を低下させることを特徴とする、請求項１に記載のＡＣアダプタ。
【請求項３】
前記本体が携帯電話機である、請求項１又は２に記載のＡＣアダプタ。
【請求項４】
本体に内蔵又は装着された二次電池をアダプタ電圧で充電する方法であって、
ａ）前記二次電池の電池電圧が低い間、定電流充電を行うステップと、
ｂ）前記二次電池の電池電圧が所定の電圧に達したときに、充電状態を前記定電流充電から定電圧充電に切換えるステップと、
ｃ）前記充電状態を前記定電流充電から前記定電圧充電に移行させる時に発生する前記アダプタ電圧の跳ね上がりを検出すると、前記跳ね上がりの電圧分だけ前記アダプタ電圧を下げるステップと
を含む充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＣアダプタに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のＡＣアダプタは、携帯電話機などの本体に内蔵又は装着された二次電池を充電するために用いられる。二次電池はリチウムイオン電池であって良い。
【０００３】
図１に、ＡＣアダプタ１０が携帯電話機などの本体２０に接続された状態を示す。ＡＣアダプタ１０は、抵抗値を持つケーブルを介して本体２０に接続されている。ＡＣアダプタ１０は陽極（カソード）１１と陰極（アノード）１２とを持ちその端子間にアダプタ電圧ＶＡＤＰを発生している。
【０００４】
一方、本体２０は、逆流防止ダイオードＤと、充電制御素子としてトランジスタなどの充電制御素子Ｑと、二次電池２１と、充電制御回路２２とを有する。充電制御回路２２は充電制御素子Ｑを制御することによって、二次電池２１の充電を制御する。充電制御回路２２は、図示はしないが、その内部にレギュレータを持っている。二次電池２１は電池電圧（充電電圧）ＶＢＡＴＴを発生している。
【０００５】
図２に示されるように、ＡＣアダプタのＶ−Ｉ特性は、定電流／定電圧特性をしている。
【０００６】
本体２０の二次電池２１を充電制御する場合、定電圧については、図１から明らかなように、ＡＣアダプタ１０と二次電池２１との間に、ケーブルロス、接触抵抗によるロス、逆流防止ダイオードＤのＶfなどがあるので、充電電圧ＶＢＡＴＴの精度が出ない。その為、上述したように、充電制御回路２２はレギュレータを持っている。
【０００７】
また、ＡＣアダプタ１０のアダプタ電圧ＶＡＤＰは、上記の電圧ロスを発生する要因が最大にばらついても充電できる電圧を供給できるように、高めの電圧設定になっている。
【０００８】
この種のＡＣアダプタは、トランスの一次巻線に印加される直流電圧をスイッチング素子によりオンオフする一次側回路と、トランスの二次巻線に誘起される電流を整流平滑化して二次側出力電圧を出力する二次側回路とを備えている。
【０００９】
このようなＡＣアダプタにおいては、一次側回路と二次側回路とは、感電などの事故を防ぐために、電気的に絶縁分離されている必要がある。電気的に絶縁分離する手段としては、一般に、フォトカプラ又は絶縁トランスが使用される。また、ＡＣアダプタにおいては、定電流制御と定電圧制御とを行う必要がある。このため、二次側回路で流れる電流の変化を定電流制御信号として、又、二次側出力電圧の変化を定電圧制御信号として一次側回路に戻す必要がある。この場合、定電流制御信号と定電圧制御信号とは、二次側回路からフォトカプラを介して一次側回路に戻される（帰還される）。
【００１０】
以下、図３を参照して、従来のＡＣアダプタについて説明する。図示のスイッチング式ＡＣアダプタは、一次側回路として、整流／平滑回路３１、トランスＴの一次巻線Ｎp、スイッチング制御回路３２、およびスイッチング（ＳＷ）素子３３を含む。
【００１１】
ＡＣ電源から供給される入力ＡＣ電圧は整流／平滑回路３１で整流／平滑化され入力直流電圧に変換される。この入力直流電圧は、トランスＴの一次巻線Ｎpに印加され、スイッチング素子３３によってオンオフされる。このスイッチング素子３３のオンオフは、スイッチング制御回路３２から供給されるオンオフ制御信号によって制御される。
【００１２】
また、図示のＡＣアダプタ回路は、二次側回路として、トランスＴの二次巻線Ｎsおよび整流／平滑回路４１を含む。トランスＴの二次巻線Ｎsに誘起されたＡＣ電圧は、整流／平滑回路４１で整流／平滑化され、アダプタ電圧ＶＡＤＰを出力する。
【００１３】
二次側回路には、定電圧制御回路４２、定電流制御回路４３、および基準電圧発生回路４４が設けられている。定電圧制御回路４２は、アダプタ電圧ＶＡＤＰの変化を検出して、定電圧制御信号を出力する。この定電圧制御信号は、オアゲートＧおよびフォトカプラＰＣを介して帰還信号として一次側回路に設けられたスイッチング制御回路３２へ帰還される。定電流制御回路４３は、二次側回路を流れる電流を検出して、定電流制御信号を出力する。この定電流制御信号も、オアゲートＧおよびフォトカプラＰＣを介して帰還信号として一次側回路に設けられたスイッチング制御回路３２へ帰還される。基準電圧発生回路４４は、定電圧制御回路４２および定電流制御回路４３へ基準電圧を供給するためのものである。
【００１４】
アノード１２には、抵抗器Ｒ１、Ｒ２の一端が接続されており、抵抗器Ｒ１の他端および抵抗器Ｒ２の他端は定電流制御回路４３に接続されている。また、カソード１１と抵抗器Ｒ２の他端との間には、アダプタ電圧ＶＡＤＰを分圧するための抵抗器Ｒ３、Ｒ４が直列に接続されている。抵抗器Ｒ３とＲ４との接続点からはアダプタ電圧ＶＡＤＰの分圧電圧が定電圧制御回路４２に供給されている。基準電圧発生回路４４はカソード１１に接続されており、基準電圧発生回路４４と抵抗器Ｒ２の他端との間には、基準電圧を分圧するための抵抗器Ｒ５、Ｒ６が直列に接続されている。抵抗器Ｒ５とＲ６との接続点からは、基準電圧の分圧電圧が定電流制御回路４３に供給されている。
【００１５】
尚、トランスＴには補助巻線ＮＢが巻き回されており、補助巻線ＮＢの一端は、スイッチング素子３３、整流／平滑回路３１及びスイッチング制御回路３２に接続され、補助巻線ＮＢの他端は、スイッチング制御回路３２およびフォトカプラＰＣのフォトトランジスタのコレクタに接続されている。
【００１６】
とにかく、従来のＡＣアダプタ１０では、固定の基準電圧を用いて定電圧制御を行っている。
【００１７】
図４に従来のＡＣアダプタ１０の充電特性を示す。横軸に時間ｔ［ｈ］を、縦軸に電圧Ｖ，電流Ｉを示している。電池電圧ＶＢＡＴＴが低い間は、一定の充電電流Ｉcで充電され、電池電圧ＶＢＡＴＴが所定の電圧に達すると定電圧充電が行われる。図４に示されるように、アダプタ電圧ＶＡＤＰは電池電圧ＶＢＡＴＴより常に高い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、従来のＡＣアダプタ１０の構成では、定電圧充電領域において、アダプタ電圧ＶＡＤＰと電池電圧ＶＢＡＴＴとの間に高い電圧差ΔＶ’が発生し、本体２０内部の充電制御トランジスタ（充電制御素子）Ｑを発熱させるという問題がある。なお、この跳ね上がり電圧（ΔＶ’−ΔＶ）は、機種・製品により異なるが約０．５Ｖである。
【００１９】
次に、図５を参照して、定電流充電領域から定電圧充電領域に切り変わるときに、電圧の跳ね上がりが発生する理由について説明する。図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）では、ＡＣアダプタ１０のＶ−Ｉ特性を太い実線で、充電制御回路２２のＶ−Ｉ特性を細い実線で示している。
【００２０】
図５（Ａ）に示されるように、電池電圧ＶＢＡＴＴが低いときには、定電流充電状態にあり、電池電圧ＶＢＡＴＴとアダプタ電圧ＶＡＤＰとは最低限必要な電位差ΔＶをもって徐々に上昇していく。
【００２１】
図５（Ｂ）に示されるように、充電が進行し、電池電圧ＶＢＡＴＴが充電制御回路２２のＶ−Ｉ特性の角（充電制御モードが定電流充電制御モードから定電圧充電制御モードに切り換わる時点）に来るまでは、電池電圧ＶＢＡＴＴとアダプタ電圧ＶＡＤＰとは最低限必要な電位差ΔＶをもって徐々に上昇していく。
【００２２】
図５（Ｃ）に示されるように、電池電圧ＶＢＡＴＴが充電制御回路２２のＶ−Ｉ特性の定電圧部分に入ったとする。この場合、ＡＣアダプタ１０の充電電流Ｉcと二次電池２１を流れる充電電流とは同じなので、自ずと、アダプタ電圧ＶＡＤＰもＡＣアダプタ１０のＶ−Ｉ特性の定電圧充電領域に入る。このため、アダプタ電圧ＶＡＤＰは、図５（Ｂ）から図５（Ｃ）のポイントに、跳ね上がることになる。
【００２３】
これが、定電圧充電領域において、アダプタ電圧ＶＡＤＰと電池電圧ＶＢＡＴＴとの間に高い電圧差ΔＶ’が発生する理由である。
【００２４】
特に、図２に示すＡ点（定電流充電領域から定電圧充電領域に切り換わる点）においては、充電電流Ｉcが最大であるので、充電制御トランジスタ（充電制御素子）Ｑの発熱が最大となるポイントである。
【００２５】
したがって、本発明の課題は、本体内部の充電制御素子の発熱を抑えることができる、ＡＣアダプタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明によれば、本体（２０）に内蔵又は装着された二次電池（２１）を充電するために用いられるＡＣアダプタ（１０Ａ）であって、トランス（Ｔ）の一次巻線（Ｎp）に印加される入力直流電圧をスイッチング素子（３３）によりオンオフする一次側回路と、トランスの二次巻線（Ｎs）に誘起されるＡＣ電圧を整流平滑してアダプタ電圧（ＶＡＤＰ）を出力する二次側回路と、アダプタ電圧の変化を検出して定電圧制御信号を出力する定電圧制御回路（４２）と、二次側回路を流れる充電電流を検出して定電流制御信号を出力する定電流制御回路（４３）と、定電圧制御信号および定電流制御信号を帰還信号として一次側回路へ帰還するフォトカプラ（ＰＣ）と、帰還信号に応答してスイッチング素子のオンオフを制御するスイッチング制御回路（３２）とを備えたＡＣアダプタにおいて、二次側回路に設けられて、充電状態が定電流充電領域から定電圧充電領域へ移行する時に発生するアダプタ電圧の跳ね上がりを検出して、検出信号を出力する検出手段（４５）と、検出信号に応答して、跳ね上がりの電圧分だけアダプタ電圧を下げる電圧調整手段（４４，Ｒ５，Ｒ６’）とを有することを特徴とするＡＣアダプタが得られる。
【００２７】
上記ＡＣアダプタにおいて、定電圧制御回路に基準電圧を供給するための基準電圧発生回路（４４）をさらに有し、この基準電圧発生回路は可変抵抗器（Ｒ６’）によって基準電圧を可変できるように構成されており、電圧調整手段は、可変抵抗器の抵抗値を調整することによってアダプタ電圧を低下させるようにして良い。また、本体は、例えば、携帯電話機であって良い。
【００２８】
また、本発明によれば、本体（２０）又は装着に内蔵された二次電池（２１）をアダプタ電圧（ＶＡＤＰ）で充電する方法であって、ａ）二次電池の電池電圧（ＶＢＡＴＴ）が低い間、定電流充電を行うステップと、ｂ）二次電池の電池電圧が所定の電圧に達したときに、充電状態を定電流充電から定電圧充電に切換えるステップと、ｃ）充電状態を定電流充電から定電圧充電に移行させる時に発生するアダプタ電圧の跳ね上がりを検出する（４５）と、跳ね上がりの電圧分だけアダプタ電圧を下げるステップとを含む充電方法が得られる。
【００２９】
尚、上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されないのは勿論である。
【発明の効果】
【００３０】
本発明では、充電状態を定電流充電から定電圧充電に移行させる時に発生するアダプタ電圧の跳ね上がりを検出すると、この跳ね上がりの電圧分だけアダプタ電圧を下げるようにしたので、定電流充電時のアダプタ電圧と電池電圧との電位差である必要最低限の電圧を保ったまま、定電圧充電を行うことができる。この結果、本体内部の充電制御素子の発熱を抑えることができる、という作用効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００３２】
図６を参照して、本発明の一実施の形態に係るＡＣアダプタ１０Ａについて説明する。図示のＡＣアダプタ１０Ａは、抵抗器Ｒ６の代わりに可変抵抗器Ｒ６’を使用すると共に、ΔＶ検出回路４５が付加された点を除いて、図３に示した従来のＡＣアダプタ１０と同様の構成を有する。図３に示した構成要素と同様の機能を有するものには同一の参照符号を付して、説明の簡略化のためにそれらの説明については省略する。
【００３３】
ΔＶ検出回路４５はカソード１１に接続されている。ΔＶ検出回路４５は、充電状態が定電流充電領域から定電圧充電領域へ移行する時に発生するアダプタ電圧ＶＡＤＰの跳ね上がりを検出して、検出信号を出力する。この検出信号に応答して、可変抵抗器Ｒ６’の抵抗値が小さく調整される。
【００３４】
以下、図６に加えて図７をも参照して、ＡＣアダプタ１０Ａの動作について説明する。図７は図６に図示したＡＣアダプタ１０Ａの充電特性を示す図である。横軸に時間ｔ［ｈ］を、縦軸に電圧Ｖ，電流Ｉを示している。
【００３５】
定電流充電領域では、定電流制御回路４３は常に充電電流Ｉcを監視している。そして、この充電電流Ｉcが一定となるように、定電流制御回路４３は定電流制御信号を出力する。この定電流制御信号はオアゲートＧおよびフォトカプラＰＣを介して帰還信号として一次側回路のスイッチング制御回路３２へ帰還される。すなわち、二次電池２１の電池電圧ＶＢＡＴＴが低い間は、定電流充電が行われる。
【００３６】
このとき、ＡＣアダプタ１０Ａのアダプタ電圧ＶＡＤＰは、本体２０内の充電制御回路２２の電圧降下が最小となっているので、電池電圧ＶＢＡＴＴに電圧降下分ΔＶを加えて得られる電圧（ＶＢＡＴＴ＋ΔＶ）になっている。
【００３７】
徐々に二次電池２１の電池電圧ＶＢＡＴＴが上昇し、電池電圧ＶＢＡＴＴが所定の電圧に達すると、充電状態が定電流充電から定電圧充電に切換えられる。この充電状態が定電流充電から定電圧充電に移行させようとした時点で、上述したように、本体２０内の充電の定電圧値とＡＣアダプタ１０Ａの定電圧値との差ΔＶ’が生じ、アダプタ電圧ＶＡＤＰが跳ね上がる。
【００３８】
このアダプタ電圧ＶＡＤＰの跳ね上がりをΔＶ検出回路４５が検出すると、ΔＶ検出回路４５は検出信号を可変抵抗器Ｒ６’に供給する。この検出信号に応答して、可変抵抗器Ｒ６’は、その抵抗値を小さくする。すなわち、この跳ね上がり電圧分（ΔＶ’−ΔＶ）だけアダプタ電圧ＶＡＤＰを下げるように、定電圧制御回路４２に供給する基準電圧を調整する。
【００３９】
これ以降は、この基準電圧値を固定して、満充電状態まで推移する。これにより、必要最低限電位差ΔＶを保持することができる。
【００４０】
このため、従来のＡＣアダプタ１０においては、定電圧充電領域では、アダプタ電圧ＶＡＤＰは規定の電圧値をもっていたが（図４参照）、本実施の形態によるＡＣアダプタ１０Ａでは、定電流充電領域から定電圧充電領域に切り換わってからの所定の短い期間を除いて、必要最低限電位差ΔＶを維持しながら充電している。所定の短い期間は、例えば１０ミリ秒である。換言すれば、本実施の形態によるＡＣアダプタ１０Ａは、定電流充電時のアダプタ電圧ＶＡＤＰと電池電圧ＶＢＡＴＴとの電位差（ＶＡＤＰ−ＶＢＡＴＴ）である必要最低限の電圧ΔＶを保ったまま、定電圧充電を行う。この結果、本体２０内部の充電制御素子Ｑの発熱を抑えることができる。
【００４１】
以上、本発明について実施の形態によって例を挙げて説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定しないのは勿論である。たとえば、上述した実施の形態では、本発明を携帯電話機用ＡＣアダプタに適用した場合を例に挙げて説明したが、携帯電話機以外についても充電回路へ電力供給するＡＣアダプタにも適用できるのは勿論である。
【００４２】
また、本発明の実施の形態では基準電圧発生回路４４に接続された可変抵抗器Ｒ６’の抵抗値を小さくしてアダプタ電圧ＶＡＤＰを下げているが、定電圧制御回路４２に接続されている基準電圧発生回路４４を電圧可変型の基準電圧発生回路として、この電圧可変型の基準電圧発生回路の基準電圧を下げてアダプタ電圧ＶＡＤＰを下げるようにしても良い。この場合は、定電流制御回路４３には別途、固定の基準電圧が供給されるような基準電圧発生回路が必要となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】ＡＣアダプタが二次電池を内蔵する本体に接続された状態を示すブロック図である。
【図２】ＡＣアダプタのＶ−Ｉ特性を示す特性図である。
【図３】従来のＡＣアダプタの構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示す従来のＡＣアダプタの充電特性を示す図である。
【図５】図３に示す従来のＡＣアダプタにおいて、定電流充電領域から定電圧充電領域に切り変わるときに、電圧の跳ね上がりが発生する理由を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係るＡＣアダプタの構成を示すブロック図である。
【図７】図６に示すＡＣアダプタの充電特性を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０Ａ    ＡＣアダプタ
２０    本体（携帯電話機）
２１    二次電池
２２    充電制御回路
３１    整流／平滑回路
３２    スイッチング制御回路
３３    ＳＷ素子
４１    整流／平滑回路
４２    定電圧制御回路
４３    定電流制御回路
４４    基準電圧発生回路
４５    ΔＶ検出回路
Ｔ    トランス
Ｎp    一次巻線
Ｎs    二次巻線
ＮＢ    補助巻線
Ｒ６’    可変抵抗器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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