(57)【要約】【課題】インバーターに発生する高周波ノイズを、除去することなくエネルギーとして有効に利用し、電源装置の効率を上昇させたインバーターの提供。【解決手段】インバーターのトランスから出力される高周波ノイズを、スナバー回路等のノイズ除去回路を通すことなく、そのまま整流して高周波特性の良い蓄電機構に一度チャージさせる。その蓄電機構のチャージを、スイッチを通して間欠的に出力電源となるバッテリーにチャージするバッテリー充電回路方式。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータのトランスが出力する、スパイク状の高周波ノイズを多く含んだ波形を、ノイズを除去することなく整流した後、一度、蓄電機構にチャージし、該チャージを、スイッチを通して間欠的に出力用の別の蓄電機構に再チャージして、直流電源として使用するバッテリーの充電回路方式。
【請求項２】
上記蓄電機構として、電解コンデンサー、電気二重層コンデンサーの中から一つ選ばれる蓄電機構と、フィルムコンデンサーを並列に接続したものを使用する、請求項１記載のバッテリー充電回路方式。
【請求項３】
上記蓄電機構、及び出力用バッテリーに、各々電圧センサーを接続し、両センサーを蓄電機構と出力バッテリー間のチャージスイッチングをするリレー駆動回路に接続し、リレーを制御することを特徴とする請求項１、または２記載のバッテリー充電回路方式。
【請求項４】
上記チャージを制御するリレーの代用として、ＭＯＳトランジスターまたはサイリスタを使用することを特徴とする請求項１または２乃至３のいずれか１項に記載のバッテリー充電回路方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、効率の良いバッテリー充電回路方式に関する。
【背景技術】
【０００２】図１は、インバータによって直流電源ＰＳ１の電圧を返還し、バッテリーＢ１に充電する回路の一例を示す。従来、インバータによって電源電圧を返還する際、該インバータに使用するトランスＴ１は、駆動時において、図２（ａ）に示されるような、通称リンギングと呼ばれる高周波のスイッチングノイズを多く発生する。
電圧変換された直流電流の出力側に、このリンギングノイズを含むと、通常コンピュータ等の電子機器の電源として使用する場合、これらに悪影響を及ぼす。【０００３】これを防ぐため、トランスＴ１の出力側には、リンギングノイズを除去するために、図１に示されるような、抵抗とコンデンサーで構成されたスナバー回路ＳＮを設け、リンギングの高周波成分をスナバー回路内の抵抗で消耗させることにより除去する。その後、ブリッジダイオードＤ１及びチョークコイルＬ１を通して、バッテリー又はコンデンサーに充電し、ノイズのない平坦な直流を得る。これを電圧変換された直流電源とする。【０００４】ところが、このスナバー回路は、高周波成分は除去するが、有効な電圧成分をも同時に除去するため、電圧コンバータとしての効率を下げるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】  特許第５５８７６９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】本発明は、インバータのトランスに発生する高周波リンギングノイズを、スナバー回路等で除去することなく、有効に利用して出力側のバッテリーに充電することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】本発明は、インバータのトランスの２次側出力を、ダイオードを通してリンギングノイズを含んだ状態のまま整流し、一度畜電機構、例えばコンデンサーにチャージさせる。【０００８】蓄電機構のチャージ電圧がある値に達した時、蓄電機構と出力電源用のバッテリーの間に設けたスイッチを作動させ、該バッテリーへ再チャージさせるバッテリー充電回路方式である。【０００９】該スイッチが動作した後、蓄電機構とバッテリーの電圧が等しくなり、バッテリーへの充電電流がゼロになった時点でスイッチを開き、再び蓄電機構をチャージさせ、同様のスイッチの開閉動作を繰り返すことによって、出力側のバッテリーを充電させる。【００１０】このような回路方式により、従来スナバー回路に類するもので除去していた高周波のエネルギーを含んだリンギングノイズを、蓄電機構にチャージされた状態からバッテリーへ再チャージすることが可能となった。
【発明の効果】結果、直流電圧コンバータ全体の効率を上昇させるバッテリー充電回路方式を提供することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】直流電源の電圧をインバータによって変換し、異なる直流電圧の電源とする従来の回路方式の一実施例を示す。
【図２】図１の回路を駆動した場合、回路の各部所ａ，ｂ，ｃにおける各電圧波形を示す。
【図３】本発明による充電回路方式の原理を示す。
【図４】図３の回路図を駆動した場合、各回路部所ａ，ｂ，ｃにおける電圧及び電流波形を示す。（ａ），（ｃ）は電圧波形、（ｂ）はスイッチＳＷ３２が動作した直後のチャージ電流波形を示す。
【図５】本発明によるバッテリー充電回路方式の一実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】図３は、本発明の基本原理を示す最も簡単な構成による実施形態である。
【００１３】直流電源ＰＳ３からの出力電流は、ＭＯＳトランジスタＭＯＳ３によってＯＮ−ＯＦＦされ、ＯＮ状態のスイッチＳＷ３１を通ってトランスＴ３の一次コイルに入力される。この時トランジスタＭＯＳ３は、駆動用のパルス信号を発生させる駆動回路ＭＤ３によって駆動される。
【００１４】トランスＴ３の出力は、ブリッジダイオードＤ３を通してコンデンサーＣ３にチャージされる。
【００１５】この時、図３のａにおける電圧波形は、図４（ａ）に示されるような高周波のリンギングノイズを多く含んだ直流波形である。
【００１６】特に、特許文献１のような方式のインバータ−駆動回路においては、駆動波形自身が鋭いスパイク状であり、出力波形はスパイク波形の連続となる。因みにこのような直流波形をそのままコンピュータ等の電子回路に使用した場合、ノイズによる誤動作は避けられない。
【００１７】ところが、リンギングノイズを含んだコンデンサーＣ３の平均チャージ電圧が、バッテリーＢ３の電圧より高くなった時、スイッチＳＷ３１をＯＦＦとし、同時にスイッチＳＷ３２をＯＮにすれば、回路のｂにおいては、図４（ｂ）のような非常に低周波の大きなパルス電流が流れる。コンデンサーＣ３とバッテリーＢ３の電圧が等しくなるまでこのチャージ電流は流れる。
【００１８】このチャージパルス電流の周波数は、インバータから出力されるリンギングの波形と比較して極めて低周波の単一パルス状である。従って、バッテリーＢ３にチャージされた場合、リンギングのような高周波による機器への悪影響は無くなる。
【００１９】バッテリーＢ３は、このような低周波の直流パルスに対しては有効にチャージされる。
【００２０】この時のコンデンサーＣ３のチャージ電圧は、リンギングノイズを含んだ状態の平均値となるので、バッテリーＢ３へのチャージ電圧は、従来のスナバー回路を通して図２（ａ）のような、リンギングノイズが全てカットされた場合よりも大きな電圧となる。従って、図３のバッテリーＢ３にチャージされる電圧、図４（ｃ）の＋Ｖ４は、図２（ｂ）のバッテリーＢ１にチャージされる＋Ｖ２よりもリンギングノイズ分だけ大きくなる。
【００２１】図５は、図３で説明した本発明の基本原理を基にして、構成された一実施例である。
【００２２】直流電源ＰＳ５からの電流は、ＭＯＳトランジスタＭＯＳ５によってＯＮ−ＯＦＦされてトランスの１次側に入力される。ＭＯＳトランジスタＭＯＳ５は、ＭＯＳトランジスタ駆動回路ＭＤ５によって駆動される。
【００２３】トランスＴ５の２次側の出力は、ダイオードＤ５１，Ｄ５２及びコイルＬ５１を通して、コンデンサーＣ５１及びＣ５２に倍電圧充電される。コンデンサーＣ５１、Ｃ５２は、目的に応じた蓄電機構、バッテリー等も使用可能である。
【００２４】コンデンサーＣ５１及びＣ５２のチャージは、ダイオードＤ５３及びコイルＬ５２、Ｌ５３を通して、並列に接続されたコンデンサーＣ５３，Ｃ５４に再びチャージされる。
【００２５】コイルＬ５１，Ｌ５２，Ｌ５３は、共にインダクタンスの小さい、例えば１０μＨから１ｍＨで、好ましくは数十μＨから１００μＨ程度のものを使用する。これらのコイルの働きにより、リンギングノイズの極端に鋭いスパイクの部分は除去され、コンデンサーＣ５３，Ｃ５４にチャージされる。これらのコイルの抵抗値は少なく、スナバー回路のようにエネルギーが消耗されない状態で、コンデンサーＣ５３及びＣ５４にチャージが可能である。
【００２６】コンデンサーＣ５３は比較的容量の大きい電解コンデンサーか電気二重層コンデンサーを使用するのが好ましい。例えば１００００μＦ〜１Ｆで、さらに好ましくは１５０００μＦが例示できる。またコンデンサーＣ５４は、高周波特性のよいフィルムコンデンサー、例えば１０μＦ〜１０００μＦで、好ましくは８０μＦが例示できる。これらのコンデンサーには、それぞれ目的にあった、他の蓄電機構を使用することも可能である。
【００２７】コンデンサーＣ５３及びＣ５４の両端には、電圧センサーＶＳ５が接続され、チャージ電圧がある値に達した時、リレー駆動回路ＲＤによってリレーＲＬ５が動作される。同時にリレー駆動回路ＲＤはＭＯＳトランジスタ駆動回路ＭＤ５にも信号を送り、ＭＯＳトランジスタＭＯＳ５の駆動を止める。
【００２８】リレーＲＬ５がＯＮになると、コンデンサーＣ５３、Ｃ５４のチャージは出力電源用のバッテリーＢ５にチャージされる。バッテリーＢ５には、はやり電圧センサーＶＳ５２が設けられており、コンデンサーＣ５３，Ｃ５４の電圧と、バッテリーＢ５の電圧が等しくなるかそれに近づいた時、リレー駆動回路ＲＤは、リレーＲＬ５をＯＦＦにすると同時に、ＭＯＳトランジスタ駆動回路ＭＤ５を再び動作させる。またリレーＲＬ５の代用として、ＭＯＳトランジスタ及びサイリスタを使用することも可能である。
【００２９】上記方法により、従来はスナバー回路内の抵抗により消耗されていたリンギングノイズのエネルギーを有効に利用することが可能となった。
【００３０】尚、上述した実施例においてはトランスの出力を倍電圧整流した場合について説明したが、ブリッジ整流回路或いは他の整流方法を使用する構成にも適用可能である。
【００３１】また、チョーク用のコイルＬ５１，Ｌ５２，Ｌ５３は、公知のコイルの他に、従来とは異なる様々なコイルを使用することも可能で、矛盾しない範囲で適時組み合わせ適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】以上説明した本発明は、直流電源から電圧変換された直流電源を得るためのコンバータのみならず、交流電源から電圧変換された直流電源を作る電源装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３３】ＰＳ１，ＰＳ３，ＰＳ５．．．．．直流電源、
ＭＯＳ１，ＭＯＳ３，ＭＯＳ５．．．．．．ＭＯＳトランジスタ、
ＭＤ１，ＭＤ３，ＭＤ５．．．ＭＯＳトランジスタ駆動回路、
Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５．．．．トランス、
ＳＮ．．．．スナバー回路、
Ｄ１，Ｄ３，Ｄ５１，Ｄ５２，Ｄ５３．．．．．ダイオード、
Ｃ３，Ｃ５１，Ｃ５２，Ｃ５３，Ｃ５４．．．．．コンデンサー、
Ｌ１，Ｌ５１，Ｌ５２，Ｌ５３．．．．．コイル
ＶＳ５１，ＶＳ５２．．．．電圧センサー、
ＳＷ３１，ＳＷ３２．．．．スイッチ、
ＲＬ５．．．リレー、
ＲＤ．．．．リレー制御回路
【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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