(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給部である発振駆動される第一のコイルから充電機器部に設けられた第二のコイルに電力を伝達する電源装置において、上記第二のコイルと並列に、コンデンサと第一のスイッチング素子との直列回路を接続した制御手段と、上記第二のコイルに発生する電圧を整流平滑する手段と、整流平滑された電圧からダイオードを介して蓄電素子へ電力を供給する構成とするとともに、上記蓄電素子に流れた電流を第一の抵抗により電圧に変換して検出し、基準電圧素子の両端電圧により発生する電圧と比較して上記第一のスイッチング素子を制御する比較制御手段と、前記基準電圧素子の両端に接続された第二のスイッチング素子と、前記蓄電素子に並列に接続された第二の抵抗の電圧を検出して前記第二のスイッチング素子をオン、オフすることにより、前記比較制御手段を介して前記第一のスイッチング素子を制御する充電制御回路とを備えた電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蓄電素子への充電を行う電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電源装置を図３の非接触方式のニッケルカドミウム電池の充電装置用のものの回路図により説明する。
【０００３】
同図により、まず電力供給部Ａ側を説明すると、１は電力供給部の入力電源端子であり、第一のコイル６、スイッチング素子５を介して他方の入力電源端子２に接続されている。上記スイッチング素子５は発振回路４と接続され、この発振回路４によりオン・オフ制御される。３は上記第一のコイル６と並列に接続されて共振回路を形成するコンデンサである。
【０００４】
次に、充電機器部Ｂ側を説明すると、７は第二のコイルであり、９はこの第二のコイル７と並列に接続されたコンデンサであり、このコンデンサ９には直列にスイッチング素子１１が接続され、コンデンサ９に流れる電流を制御している。１０は電解コンデンサであり、ダイオード８とで平滑・整流回路を形成している。
【０００５】
１９はトランジスタであり、ダイオード２２を介して出力端子２５に接続され、電池２６の一方と接続されるとともに、このトランジスタ１９のベースには充電制御回路１８によって駆動されるトランジスタ２１が接続されている。なお、電池２６の他方は出力端子２７を介して第二のコイル７の他端と接続されている。
【０００６】
第二のコイル７の両端に接続された抵抗１６と抵抗１７はその分圧電圧をマイクロコンピュータで形成された充電制御回路１８に入力され、電力供給部Ａから充電機器部Ｂへの電力の供給の有無が判断される。
【０００７】
出力端子２５，２７間に両端を接続した抵抗３０と抵抗３１もまた分圧電圧を上記充電制御回路１８に入力して、電池２６への充電の必要の有無が判断される。
【０００８】
１５は誤差アンプ１３に基準電圧を与えるために設けられた基準電圧素子であり、発生する基準電圧を抵抗３２と抵抗３３で分圧し、誤差アンプ１３の一方の入力に印加する。また、誤差アンプ１３は電池２６に流れた電流を抵抗３５で検出し、その検出電圧を抵抗３４を介して誤差アンプ１３の他方の入力に加えスイッチング素子１１に出力する。
【０００９】
次に、上記従来の電源装置の動作について説明すると、電力供給部Ａからの電力供給により、発振回路４にスイッチング素子５はオン・オフ制御されて、上記第一のコイル６とコンデンサ３は共振回路を構成する。
【００１０】
上記スイッチング素子５により第一のコイル６に流れた電流は磁気エネルギーとなり、充電機器部Ｂの第二のコイル７と結合し、電気エネルギーに変換される。
【００１１】
上記第二のコイル７で変換された電気エネルギーはコンデンサ９と共振し、より大きな電気エネルギーとなる。この電気エネルギーはダイオード８と電解コンデンサ１０で整流・平滑され、トランジスタ１９とダイオード２２を経て出力端子２５に接続される電池２６に供給されるものである。
【００１２】
なお、充電制御回路１８は抵抗１６と抵抗１７で分圧された電圧を検出して電力供給部Ａから充電機器部Ｂへの電力供給の有無を判断するものであり、また、電池２６の電圧を抵抗３０と抵抗３１の分圧電圧で検出して、所定の電圧がない場合は、充電が必要と判断してトランジスタ２１を駆動してトランジスタ１９を導通し、電池２６を充電するものである。
【００１３】
また、電池２６から抵抗３５に流れる充電電流ｉによる電圧降下Ｖ３５はＶ３５＝ｉ×Ｒ３５となり、抵抗３４を介して誤差アンプ１３のマイナス入力に加え、基準電圧素子１５から抵抗３２と３３による分圧電圧をＶＳとし誤差アンプ１３のプラス入力に加えると、ＶＳ＜Ｖ３５（＝ｉ×Ｒ３５）の時、すなわち充電電流ｉが大きすぎた場合、誤差アンプ１３の出力は「ローレベル」となり、抵抗３６を介してスイッチング素子１１のゲート電圧を下げ、スイッチング素子１１をオフし、コンデンサ９から流れる電流をなくして出力電流を下げるものである。
【００１４】
また、充電制御回路１８はマイクロコンピュータのクロックを用いて、所定の充電時間経過後トランジスタ２１によりトランジスタ１９をオフして充電を停止する機能をも有するものである。
【００１５】
なお、ダイオード２２は電池２６からの逆流を防ぐものであり、電力供給部Ａから電力が供給されない場合、すなわち入力電源端子１に電源が加わっていない時、または、充電機器部Ｂが電力供給部Ａから外されている場合、第二のコイル７に電圧が発生せず、トランジスタ１９のエミッタの電位は０Ｖとなり抵抗２０にはコレクタからベース電流が流れトランジスタ１９はオンし、抵抗１４，３２，３３や基準電圧素子１５、充電制御回路１８、誤差アンプ１３に電流が流れ、負荷（電池２６）が無駄に電力を消費してしまうことを防止するものである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電源装置においては、充電電流をオン・オフする大きい電流容量のトランジスタ１９が必要となり、また、大きい電流容量のトランジスタ１９を制御するトランジスタ２１にも駆動電流を流す必要が生じ、このトランジスタ１９やトランジスタ２１を駆動させるため、本来の充電以外に消費される電力は無視できないものとなっていた。
【００１７】
また、上記のトランジスタ等の部品コストもコストアップの要因となっていた。
【００１８】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、大きい電流容量のトランジスタや抵抗、それを駆動するトランジスタや抵抗を必要とせず、電力ロスを抑えた低コストの電源装置を提供するものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、電力供給部である発振駆動される第一のコイルから充電機器部に設けられた第二のコイルに電力を伝達する電源装置において、上記第二のコイルと並列に、コンデンサと第一のスイッチング素子との直列回路を接続した制御手段と、上記第二のコイルに発生する電圧を整流平滑する手段と、整流平滑された電圧からダイオードを介して蓄電素子へ電力を供給する構成とするとともに、上記蓄電素子に流れた電流を第一の抵抗により電圧に変換して検出し、基準電圧素子の両端電圧により発生する電圧と比較して上記第一のスイッチング素子を制御する比較制御手段と、前記基準電圧素子の両端に接続された第二のスイッチング素子と、前記蓄電素子に並列に接続された第二の抵抗の電圧を検出して前記第二のスイッチング素子をオン、オフすることにより、前記比較制御手段を介して前記第一のスイッチング素子を制御する充電制御回路とを備えた電源装置としたものである。上記構成により、直接負荷に流れる電流を制御するために必要とされる大きい電流容量のトランジスタおよびそのための付加回路が不要となり、電力ロスの減少が図れ、且つ、コスト低減の図れる電源装置の提供を可能とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図１、図２により説明する。なお、説明にあたっては従来技術と同一部分は同一番号を付し、説明を省略して説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は本発明のニッケルカドミウム電池の充電器用の電源装置の一実施の形態の回路図であり、図３の従来の回路図との相違点のみ説明すると、本実施の形態では図３の従来技術で用いられていたトランジスタ１９は削除されており、第二のコイル７はダイオード８およびダイオード２２を介して出力端子２５に接続されている。
【００２２】
従って、トランジスタ１９を駆動するために設けられていた抵抗２０、抵抗２８、トランジスタ２１、抵抗２４も図１の回路から削除されている。
【００２３】
次に、新たに付加された回路構成について説明すると、４０は基準電圧素子１５の両端に接続されたトランジスタであり、このトランジスタ４０のベースは充電制御回路１８に接続されている。
【００２４】
上記構成によって、マイクロコンピュータで形成された充電制御回路１８が抵抗３０、抵抗３１の分圧電圧を検出して、電力供給部Ａから充電機器Ｂに電力が供給されているかどうかの確認を行うとともに、電池２６の分圧電圧を検出して供給の必要の有無を判断し、充電機器部Ｂの電池２６を充電する場合は、トランジスタ４０をオフして誤差アンプ１３の出力をスイッチング素子１１に入力して、スイッチング素子１１を駆動して、電池２６へ出力し、出力を停止する場合は、トランジスタ４０をオンして誤差アンプ１３の出力をパスするものである。
【００２５】
以上のように、本実施の形態においては負荷（電池２６）に繋がる回路を直接制御せず、スイッチング素子１１を制御するようにして、大電流用のトランジスタを削除し、この大電流用のトランジスタで発生するロスを防止するとともに部品コストの削減の行えるものである。
【００２６】
なお、上記トランジスタ４０は、基準電圧素子１５の両端に接続する代わりに抵抗３３の両端と接続しても同様の効果が得られる。
【００２７】
（実施の形態２）
図２は本発明の電源装置の他の実施の形態の回路図であり、実施の形態１との相違点のみ説明すると、本実施の形態においては実施の形態１における誤差アンプ１３に代えてトランジスタ３８のエミッタとスイッチング素子１１を接続し、ベースを抵抗３９を介して出力端子２７に接続し、コレクタは抵抗３５と接続するとともにトランジスタ３７のエミッタをスイッチング素子１１とトランジスタ３８のエミッタに、ベースを充電制御回路１８に接続したものである。
【００２８】
なお、充電制御回路１８の機能は実施の形態１と同様であるので説明を省略して、トランジスタ３７との関係について説明すると、充電機器部Ｂの電池２６へ出力する場合は、充電制御回路１８によりトランジスタ３７をオフする。
【００２９】
電池２６への充電電流ｉは、抵抗３５に流れる充電電流ｉによる電圧降下Ｖ３５はＶ３５＝ｉ×Ｒ３５であるから、抵抗３９を介して誤差アンプとなるトランジスタ３８のベースに加え、基準電圧となるトランジスタ３８のベースとエミッタ間電位Ｖｂｅとの電圧比較となり、
Ｖｂｅ＝Ｖ３５（＝ｉ×Ｒ３５）
で決まる充電電流ｉが流れるようにトランジスタ３８がスイッチング素子１１を制御する。また、電池２６の電池電圧が０Ｖに近い場合、充電制御回路１８を構成するマイクロコンピュータ等が動作しないが、その時トランジスタ３７もオフし抵抗１２によりスイッチング素子１１はオンし、コンデンサ９と第二のコイル７とに共振電流が流れダイオード８と電解コンデンサ１０で整流平滑され逆流防止のダイオード２２を介してバッテリー２６の充電を開始できる。
【００３０】
なお、本実施の形態によって実施の形態１と同様の効果を得るとともに、本実施の形態においては実施の形態１のように、誤差アンプ１３と基準電圧素子１５も必要とせず部品の削減が行え回路の単純化が図れるものである。
【００３１】
また、上記各実施の形態においては、充電制御回路１８を抵抗３０，３１間の分圧電圧を検出するものとして説明したが、トランジスタ４０またはトランジスタ３７を制御する目的であれば如何なるものでもよく、例えば、過充電防止のための単なるタイマーであっても良く、また、従来の技術で説明した如くこれらの複合機能を持つものでも良く、この充電制御回路１８とトランジスタ４０またはトランジスタ３７とでスイッチング素子１１の動作を制御（停止）できる出力停止手段を構成できるものであれば、如何なるものでも良いものである。
【００３２】
また、上記各実施の形態においては、負荷として充電可能な電池２６を用いて説明したが、これは電池２６に限られるものではなく、機器の電源機能部分以外の一般的な負荷として取り扱われる負荷部であっても良いものである。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明は、電力供給部である発振駆動される第一のコイルから充電機器部に設けられた第二のコイルに電力を伝達する電源装置において、上記第二のコイルと並列に、コンデンサと第一のスイッチング素子との直列回路を接続した制御手段と、上記第二のコイルに発生する電圧を整流平滑する手段と、整流平滑された電圧からダイオードを介して蓄電素子へ電力を供給する構成とするとともに、上記蓄電素子に流れた電流を第一の抵抗により電圧に変換して検出し、基準電圧素子の両端電圧により発生する電圧と比較して上記第一のスイッチング素子を制御する比較制御手段と、前記基準電圧素子の両端に接続された第二のスイッチング素子と、前記蓄電素子に並列に接続された第二の抵抗の電圧を検出して前記第二のスイッチング素子をオン、オフすることにより、前記比較制御手段を介して前記第一のスイッチング素子を制御する充電制御回路とを備えた電源装置としたものであるので、第二のコイルと並列に設けられたコンデンサと第一のスイッチング素子の直列回路の上記第一のスイッチング素子を制御して、蓄電素子への電力供給のオンオフを行うことができ、この結果として、蓄電素子への入力を直接制御する大電流用のトランジスタおよびその付属回路が不要となり、このトランジスタでの電力ロスを防止できるとともに部品点数削減によるコストの低減の行えるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の電源装置の一実施の形態の回路図
【図２】  同他の実施の形態の回路図
【図３】  従来の電源装置の回路図
【符号の説明】
６  第一のコイル
７  第二のコイル
９  コンデンサ
１０  電解コンデンサ
１１  スイッチング素子
１３  誤差アンプ
１８  充電制御回路
２６  電池
１９，２１，２３，３７，３８，４０  トランジスタ
３０，３１，３５  抵抗
【図１】
0004017692.tif 000002
【図２】
0004017692.tif 000003
【図３】
0004017692.tif 000004