過電圧保護回路
【課題】蓄電池への蓄電を制御するための充電制御素子を、安価な構成で過電圧から保護することができるとともに、その後、電力供給源から供給された電力による電圧が低くなった場合に充電制御素子を用いた蓄電池への蓄電を可能とする。
【解決手段】電力供給源から供給された電力が入力され、この電力を用いて蓄電池３１の電圧に応じた電力を蓄電池３１に供給する充電制御ＩＣ２１を過電圧から保護する場合に、ＯＮ／ＯＦＦ状態が切り替え可能に構成され、ＯＮ状態である場合にのみ、電力供給源から供給された電力を充電制御ＩＣに供給するＦＥＴＱ１０２と、電力供給源から供給された電力による電圧が基準電圧を超えた場合にのみ、ＦＥＴＱ１０２をＯＦＦ状態とするバイポーラトランジスタＱ１０１との２つのスイッチング素子を用いて充電制御ＩＣ２１を過電圧から保護する。
【解決手段】電力供給源から供給された電力が入力され、この電力を用いて蓄電池３１の電圧に応じた電力を蓄電池３１に供給する充電制御ＩＣ２１を過電圧から保護する場合に、ＯＮ／ＯＦＦ状態が切り替え可能に構成され、ＯＮ状態である場合にのみ、電力供給源から供給された電力を充電制御ＩＣに供給するＦＥＴＱ１０２と、電力供給源から供給された電力による電圧が基準電圧を超えた場合にのみ、ＦＥＴＱ１０２をＯＦＦ状態とするバイポーラトランジスタＱ１０１との２つのスイッチング素子を用いて充電制御ＩＣ２１を過電圧から保護する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池への蓄電を制御する充電制御素子を過電圧から保護する過電圧保護回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、半導体技術の発展に伴い、携帯電話機や携帯ゲーム機をはじめとした小型の電子機器が普及している。このような小型の電子機器においては、携帯して利用することを目的としているため、蓄電池を内蔵し、この蓄電池に蓄電を行って利用する構造となっている。また、このような電子機器に内蔵された蓄電池に蓄電を行う充電器においても、ソーラーパネル等の電力供給源にて発電した電力を蓄電池に蓄電しておき、蓄電池に蓄電された電力を電子機器に供給するものが考えられている。
【０００３】
このように、蓄電池を内蔵し、この蓄電池に蓄電を行うものにおいては、蓄電池の電圧に応じた電力を蓄電池に供給するための充電制御素子が用いられている。この充電制御素子は、蓄電池の電圧を常時監視し、蓄電池に蓄電を行うために電力供給源から供給された電力を蓄電池の電圧に応じた電力として供給するものであり、蓄電池の電圧が低い場合は多くの電流を蓄電池に供給し、蓄電池の電圧が高くなっていくにつれて蓄電池に供給する電流を少なくしていき、蓄電池の電圧が所定の値となると蓄電池へ電流を供給しなくなる。また、このように充電制御素子から蓄電池に供給される電流が少なくなっていくと、充電制御素子の入力電圧が高くなっていく。そして、充電制御素子が蓄電池に電流を供給しなくなり、充電制御素子の入力電圧が高くなると、その入力電圧によって充電制御素子が破壊されてしまう虞れがある。特に、電力供給源としてソーラーパネル等の出力電圧の変動が大きなものを用いた場合、充電制御素子の入力電圧が高くなった状態において、その入力電圧が変動することにより充電制御素子が破壊されてしまうことになる。
【０００４】
一般にソーラーパネル等の出力電圧の変動が大きな電力供給源を用いた大型の充電システムにおいては、電力供給源からの出力電圧を大型の蓄電手段に一旦蓄電することにより、その出力電圧の変動を小さなものとして供給しているが、上述したような小型の電子機器やそれに充電を行うための充電器においては、そのような大型の蓄電手段を内蔵することができない。
【０００５】
ここで、回路を保護するための保護回路としては、一般的にヒューズの溶断を利用したものが実用化されている（例えば、特許文献参照。）。このようにヒューズの溶断を利用することにより、回路を過電圧等から保護する構成を安価に実現することができるとともに、電力供給源の選定の自由度を大きくすることができる。そこで、上述したような小型の電子機器やそれに充電を行うための充電器においても、ヒューズを内蔵させ、電力供給源から供給される電力による電圧が所定の値よりも高くなった場合にヒューズを溶断させ、それにより、充電制御素子が破壊してしまうことを安価な構成で回避することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−６７９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したようにヒューズを内蔵し、電力供給源から供給される電力による電圧が所定の値よりも高くなった場合にヒューズを溶断させることによって充電制御素子が破壊してしまうことを回避する場合は、電力供給源から供給される電力による電圧が所定の値よりも高くなると、蓄電池への電力の供給経路に介在していたヒューズが溶断してしまうため、その後、蓄電池に電力を蓄電することができなくなってしまうという問題点がある。
【０００８】
本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、小型の電子機器やそれに充電を行うための充電器に用いられる充電制御素子を、安価な構成で過電圧から保護することができるとともに、その後、電力供給源から供給された電力による電圧が低くなった場合に充電制御素子を用いた蓄電池への蓄電を可能とする過電圧保護回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、
電力供給源から供給された電力が入力され、該電力を用いて蓄電池の電圧に応じた電力を前記蓄電池に供給する充電制御素子を過電圧から保護する過電圧保護回路であって、
ＯＮ／ＯＦＦ状態が切り替え可能に構成され、ＯＮ状態である場合にのみ、前記電力供給源から供給された電力を前記充電制御素子に供給する第１のスイッチング素子と、
前記電力供給源から供給された電力による電圧が予め決められた基準電圧を超えた場合にのみ、前記第１のスイッチング素子をＯＦＦ状態とする第２のスイッチング素子とを有する。
【００１０】
上記のように構成された本発明においては、電力供給源から電力が供給されると、その電力による電圧が予め決められた基準電圧以下である場合は、第１のスイッチング素子がＯＮ状態となっており、それにより、電力供給源から供給された電力が第１のスイッチング素子を介して充電制御素子に供給され、充電制御素子において、この電力を用いて蓄電池の電圧に応じた電力が蓄電池に供給されて蓄電される。電力供給源から供給された電力による電圧が基準電圧を超えた場合は、第２のスイッチング素子の制御によって第１のスイッチング素子がＯＦＦ状態となり、それにより、電力供給源から供給された電力は充電制御素子に供給されない。これにより、充電制御素子が過電圧から保護されることになる。その後、電力供給源から供給された電力が基準電圧以下となると、第１のスイッチング素子がＯＮ状態となり、上記同様に蓄電池に電力が蓄電される。
【００１１】
このように２つのスイッチング素子を用いて充電制御素子を過電圧から保護する構成とすることにより、安価な構成において、充電制御素子を過電圧から保護した後でも、電力供給源から供給された電力による電圧が低くなれば充電制御素子による蓄電池への蓄電が可能となる。
【００１２】
また、第１のスイッチング素子としてＦＥＴを用いるとともに、第２のスイッチング素子としてバイポーラトランジスタを用いれば、第１のスイッチング素子の方が第２のスイッチング素子よりも速く動作することにより、蓄電池への蓄電初期時において電力供給源から供給された電力による電圧が基準電圧を一瞬超える際に、第１のスイッチング素子がＯＦＦ状態となって蓄電池への電力の蓄電ができなくなってしまうことを回避できる。
【００１３】
また、電力供給源から供給された電力が入力される入力端に、該入力端に入力された電力を一時蓄電する予備蓄電手段を設けることにより、蓄電池への蓄電初期時において電力供給源から供給された電力による電圧が基準電圧を一瞬超える際に、その電力がまずこの予備蓄電手段に蓄電されてから第２のスイッチング素子に供給されるので、その場合に第２のスイッチング素子の制御によって第１のスイッチング素子がＯＦＦ状態となって蓄電池への電力の蓄電ができなくなってしまうことを回避できる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明においては、電力供給源から供給された電力が入力され、この電力を用いて蓄電池の電圧に応じた電力を蓄電池に供給する充電制御素子を過電圧から保護する場合に、ＯＮ／ＯＦＦ状態が切り替え可能に構成され、ＯＮ状態である場合にのみ、電力供給源から供給された電力を充電制御素子に供給する第１のスイッチング素子と、電力供給源から供給された電力による電圧が予め決められた基準電圧を超えた場合にのみ、第１のスイッチング素子をＯＦＦ状態とする第２のスイッチング素子との２つのスイッチング素子を用いて充電制御素子を過電圧から保護する構成としたため、小型の電子機器やそれに充電を行うための充電器に用いられる充電制御素子を、安価な構成で過電圧から保護することができるとともに、その後、電力供給源から供給された電力による電圧が低くなれば充電制御素子による蓄電池への蓄電を再度行うことができる。
【００１５】
また、第１のスイッチング素子をＦＥＴとし、第２のスイッチング素子をバイポーラトランジスタとしたものにおいては、第１のスイッチング素子の方が第２のスイッチング素子よりも速く動作することにより、蓄電池への蓄電初期時において電力供給源から供給された電力による電圧が基準電圧を一瞬超える際に、第１のスイッチング素子がＯＦＦ状態となって蓄電池への電力の蓄電ができなくなってしまうことを回避できる。
【００１６】
また、電力供給源から供給された電力が入力される入力端に、該入力端に入力された電力を一時蓄電する予備蓄電手段を有するものにおいては、蓄電池への蓄電初期時において電力供給源から供給された電力による電圧が基準電圧を一瞬超える際に、その電力がまずこの予備蓄電手段に蓄電されてから第２のスイッチング素子に供給されるので、その場合に第２のスイッチング素子の制御によって第１のスイッチング素子がＯＦＦ状態となって蓄電池への電力の蓄電ができなくなってしまうことを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の過電圧保護回路を用いた充電器の実施の一形態を示す回路図である。
【図２】図１に示した充電器に充電する際の動作を説明するための図である。
【図３】図１に示した蓄電池に対する充電が完了していない状態における過電圧保護回路の動作を説明するための図であり、（ａ）は回路図、（ｂ）はブロック図である。
【図４】図１に示した蓄電池に対する充電が完了した状態における過電圧保護回路の動作を説明するための図であり、（ａ）は回路図、（ｂ）はブロック図である。
【図５】図１に示した充電器におけるコンデンサによる作用を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明の過電圧保護回路を用いた充電器の実施の一形態を示す回路図である。
【００２０】
本形態における充電器は図１に示すように、電力供給源に接続され、電力供給源から供給された電力が入力される入力用端子１１と、入力用端子１１に入力された電力が蓄電される蓄電部３０と、入力用端子１１に入力された電力の蓄電部３０への蓄電を制御する充電制御素子である充電制御ＩＣ２１と、入力用端子１１に入力された電力による電圧が予め決められた基準電圧を超えた場合に、入力用端子１１に入力された電力の充電制御ＩＣ２１への供給を停止する過電圧保護回路１００と、蓄電部３０内の蓄電池３１の残量を表示する残量表示部６０と、蓄電池３１に蓄電された電力を昇圧する昇圧部５０と、昇圧部５０にて昇圧された電力を分圧する分圧部７０と、昇圧部５０にて昇圧された電力及び分圧部７０にて分圧された電力を出力する出力用端子８１とを有している。
【００２１】
入力用端子１１は、５つのポート端子１１ａ〜１１ｅからなり、電力供給源に接続されることにより、電力供給源から供給された電力が入力される。本形態の充電器においては、電力供給源から供給された電力がポート端子１１ａに入力される。
【００２２】
過電圧保護回路１００は、２つのコンデンサＣ１０１，Ｃ１０２と、４つの抵抗Ｒ１０１〜Ｒ１０４と、ツェナーダイオードＤ１０１と、第１のスイッチング素子となるＦＥＴＱ１０２と、第２のスイッチング素子となるバイポーラトランジスタＱ１０１とから構成されている。入力用端子１１に入力された電力が入力される入力端には、予備蓄電手段となるコンデンサＣ１０１が、他方の電極が接地されて設けられており、このコンデンサ１０１と並列に、２つの抵抗Ｒ１０１，Ｒ１０２とツェナーダイオードＤ１０１とが、ツェナーダイオードＤ１０１のアノードが接地された状態で直列に接続されて設けられている。この２つの抵抗Ｒ１０１，Ｒ１０２の接続点には、バイポーラトランジスタＱ１０１のベースが接続されており、バイポーラトランジスタＱ１０１にエミッタは、入力用端子１１に入力された電力が入力される入力端に接続されている。また、コンデンサ１０１と並列に、２つの抵抗Ｒ１０３，Ｒ１０４が直列に接続されて設けられており、バイポーラトランジスタＱ１０１のコレクタが、この２つの抵抗Ｒ１０３，Ｒ１０４の接続点に接続されている。また、２つの抵抗Ｒ１０３，Ｒ１０４の接続点には、ＦＥＴＱ１０２のゲートが接続されており、ＦＥＴＱ１０２のソースは、入力用端子１１に入力された電力が入力される入力端に接続されている。そして、ＦＥＴＱ１０２のドレインには、他方の電極が接地されたコンデンサＣ１０２が接続されており、これらＦＥＴＱ１０２のドレインとコンデンサＣ１０２との接続点が、過電圧保護回路１００の出力端となっている。
【００２３】
過電圧保護回路１００の出力端には、充電制御ＩＣ２１が接続されているとともに、抵抗Ｒ１を介して２つの発光ダイオード９０ａ，９０ｂが接続されている。これら２つの発光ダイオード９０ａ，９０ｂは、互いに異なる色を発光するものであって、充電制御ＩＣ２１における制御によって、蓄電部３０への充電時は発光ダイオード９０ａが点灯し、蓄電部３０への充電が完了すると発光ダイオード９０ｂが点灯する。
【００２４】
充電制御ＩＣ２１は、蓄電池３１の電圧を常時監視し、入力用端子１１に入力された電力を蓄電池３１の電圧に応じた電力として供給するものであり、蓄電池３１の電圧が低い場合は多くの電流を蓄電池３１に供給し、蓄電池３１の電圧が高くなっていくにつれて蓄電池３１に供給する電流を少なくしていき、蓄電池３１の電圧が所定の値となると蓄電池３１へ電流を供給しなくなる。
【００２５】
充電制御ＩＣ２１の出力端には、他端が接地された抵抗Ｒ３が接続されているとともに、この抵抗Ｒ２を介して、コンデンサＣ１、蓄電部３０、抵抗Ｒ６及びＦＥＴＱ１がそれぞれ接続されている。
【００２６】
蓄電部３０は、リチウムやニッケル水素からなり、入力用端子１１に入力された電力が蓄電される蓄電池３１と、蓄電池３１への蓄電を、蓄電池３１の容量を超えないように保護しながら制御する蓄電用ＩＣ３３及び保護用ＩＣ３２と、２つの抵抗Ｒ４，Ｒ５と、２つのコンデンサＣ２，Ｃ３とから構成されている。
【００２７】
ＦＥＴＱ１は、ゲートが抵抗Ｒ６に接続され、ソースが抵抗Ｒ２に接続されており、ドレインには残量表示部６０が接続されている。
【００２８】
残量表示部６０は、蓄電池３１の残量を３段階で表示するための３つの発光ダイオード６１ａ〜６１ｃと、それらに接続された４つのコンパレータＡ１〜Ａ４と、８つの抵抗Ｒ８〜Ｒ１５と、２つのコンデンサＣ５，Ｃ６と、ツェナーダイオードＤ３とから構成されている。
【００２９】
また、ＦＥＴＱ１のドレインには、コンデンサＣ４及びコイルＬ１が接続されており、このコイルＬ１を介して昇圧部５０が接続されている。
【００３０】
昇圧部５０は、蓄電部３０から供給された電力を昇圧する昇圧用ＩＣ５１と、その入力端に設けられたＦＥＴＱ２と、昇圧用ＩＣ５１と並列に設けられたダイオードＤ２とから構成されており、ＦＥＴＱ２のゲートが昇圧用ＩＣ５１に接続され、ＦＥＴＱ２のソースが昇圧部５０の入力端に接続され、ＦＥＴＱ２のドレインが接地されている。
【００３１】
昇圧部５０の出力端には、他方の電極が接地されたコンデンサＣ７が接続されているとともに、分圧部７０が接続されている。
【００３２】
分圧部７０は、２つの抵抗Ｒ１６，Ｒ１７からなる配線と、２つの抵抗Ｒ１８，Ｒ１９からなる配線とが並列に接続されて構成されている。
【００３３】
出力用端子８１は、４つのポート端子８１ａ〜８１ｄからなり、昇圧部５０の出力端にポート端子８１ａが接続され、分圧部７０の抵抗Ｒ１６と抵抗Ｒ１７との接続点にポート端子８１ｂが接続され、分圧部７０の抵抗Ｒ１８と抵抗Ｒ１９との接続点にポート端子８１ｃが接続され、ポート端子８１ｄが接地されている。
【００３４】
以下に、上記のように構成された充電器１の動作について説明する。
【００３５】
図２は、図１に示した充電器１に充電する際の動作を説明するための図である。
【００３６】
図１に示した充電器１は、例えば、図２に示すように入力用端子１１にケーブル５を介して太陽電池モジュール３が接続されることによって充電される。なお、太陽電池モジュール３は、太陽光を受光することによって発電する電力供給源となるものであって、発電した電力は、入力用端子１１のうち１つのポート端子１１ａを介して供給されてくる。
【００３７】
ポート端子１１ａを介して供給された電力は、ダイオードＤ１を介して過電圧保護回路１００に入力されてくる。
【００３８】
図３は、図１に示した蓄電池３１に対する充電が完了していない状態における過電圧保護回路１００の動作を説明するための図であり、（ａ）は回路図、（ｂ）はブロック図である。
【００３９】
充電制御ＩＣ２１においては、蓄電池３１の電圧が常時監視されており、蓄電池３１の電圧が低い場合は多くの電流が蓄電池３１に供給されることになる。そのため、図１に示した蓄電池３１に対する電力の蓄電による充電が完了していない場合は、蓄電池３１の電圧が低いものであることにより、充電制御ＩＣ２１の制御によって、ポート端子１１ａを介して供給された電力を用いて多くの電流が蓄電部３０に供給される。
【００４０】
入力用端子１１においては、ポート端子１１ａを介して供給された電力を用いて多くの電流が蓄電部３０に供給されていく場合は、その電力による電圧が低いものとなっている。そのため、蓄電池３１に対する充電が完了していない場合は、過電圧保護回路１００の入力端の電圧が、ツェナーダイオードＤ１０１の降伏電圧と抵抗Ｒ１０２の抵抗値による電圧とバイポーラトランジスタＱ１０１のベース−エミッタ間電圧とを加えた値以下となっており、それにより、図３（ａ）に示すように、バイポーラトランジスタＱ１０１がＯＦＦ状態となっている。これにより、図３（ｂ）に示すようにＦＥＴＱ１０２がＯＮ状態となり、ポート端子１１ａを介して供給された電力が過電圧保護回路１００を介して充電制御ＩＣ２１に供給され、充電制御ＩＣ２１による制御によって、ポート端子１１ａを介して供給された電力を用いて蓄電池３１に電力が蓄電されていく。なお、バイポーラトランジスタＱ１０１のベースに接続されたツェナーダイオードＤ１０１の降伏電圧と抵抗Ｒ１０２の抵抗値は、基準電圧となる充電制御ＩＣ２１の最大入力電圧に応じて予め決められている。
【００４１】
またその際、太陽電池モジュール３からポート端子１１ａを介して電力が供給されてくると、充電確認ランプ９０を構成する発光ダイオード９０ａ，９０ｂが選択的に点灯する。この２つの発光ダイオード９０ａ，９０ｂは、上述したように互いに異なる色を発光するものであるため、太陽電池モジュール３が入力用端子１１に接続されている状態においては、充電確認用ランプ９０が、蓄電部３０への充電時と充電完了時とで異なる色に点灯することになる。
【００４２】
図４は、図１に示した蓄電池３１に対する充電が完了した状態における過電圧保護回路１００の動作を説明するための図であり、（ａ）は回路図、（ｂ）はブロック図である。
【００４３】
充電制御ＩＣ２１においては、蓄電池３１の電圧が常時監視されており、蓄電池３１に対する電力の蓄電による充電が完了してその電圧が高くなると、蓄電池３１への電流の供給が停止される。すると、入力用端子１１を介して供給される電力による過電圧保護回路１００の入力端の電圧が高くなる。そして、過電圧保護回路１００の入力端の電圧が、ツェナーダイオードＤ１０１の降伏電圧と抵抗Ｒ１０２の抵抗値による電圧とバイポーラトランジスタＱ１０１のベース−エミッタ間電圧とを加えた値を超えると、図４（ａ）に示すように、バイポーラトランジスタＱ１０１がＯＮ状態となり、それにより、図４（ｂ）に示すようにＦＥＴＱ１０２がＯＦＦ状態となる。そのため、ポート端子１１ａを介して供給された電力は、充電制御ＩＣ２１に供給されなくなる。なお、バイポーラトランジスタＱ１０１のコレクタ−エミッタ間、並びにＦＥＴＱ１０２のドレイン−ソース間の絶対最大定格電圧は、充電制御ＩＣ２１の最大入力電圧よりも高いものに設定されている。
【００４４】
このように、２つのスイッチング素子であるバイポーラトランジスタアＱ１０１とＦＥＴＱ１０２を用いた安価な構成において、過電圧保護回路１００の入力端の電圧が、基準電圧となる充電制御ＩＣ２１の最大入力電圧以下の場合は、バイポーラトランジスタＱ１０１がＯＦＦ状態となっていることによってＦＥＴＱ１０２がＯＮ状態となり、入力用端子１１を介して供給された電力が充電制御ＩＣ２１に供給され、また、過電圧保護回路１００の入力端の電圧が、基準電圧となる充電制御ＩＣ２１の最大入力電圧を超えた場合は、バイポーラトランジスタＱ１０１がＯＮ状態となることによってＦＥＴＱ１０２がＯＦＦ状態となり、入力用端子１１を介して供給された電力が充電制御ＩＣ２１に供給されなくなる。
【００４５】
その後、過電圧保護回路１００の入力端の電圧が、ツェナーダイオードＤ１０１の降伏電圧と抵抗Ｒ１０２の抵抗値による電圧とバイポーラトランジスタＱ１０１のベース−エミッタ間電圧とを加えた値以下となれば、上記同様に、バイポーラトランジスタＱ１０１がＯＦＦ状態となり、それにより、ＦＥＴＱ１０２がＯＮ状態となり、ポート端子１１ａを介して供給された電力が過電圧保護回路１００を介して充電制御ＩＣ２１に供給されることになる。
【００４６】
この際、蓄電池３１への蓄電初期時においては、蓄電池３１に対する電力の蓄電による充電が完了していない場合でも、太陽電池モジュール３から供給された電力による電圧が、上述した基準電圧を一瞬超えてしまう。そこで、第２のスイッチング素子としてバイポーラトランジスタＱ１０１を用いるとともに、第１のスイッチング素子として、バイポーラトランジスタＱ１０１よりも動作が速いＦＥＴＱ１０２を用いることにより、蓄電池３１への蓄電初期時にＦＥＴＱ１０２がＯＦＦ状態となって蓄電池３１への電力の蓄電ができなくなってしまうことを回避することができる。
【００４７】
ここで、コンデンサＣ１０１による作用について説明する。
【００４８】
図５は、図１に示した充電器１におけるコンデンサＣ１０１による作用を説明するための図である。
【００４９】
上述したように、蓄電池３１への蓄電初期時においては、蓄電池３１に対する電力の蓄電による充電が完了していない場合でも、太陽電池モジュール３から供給された電力による電圧が、上述した基準電圧を一瞬超えてしまう。
【００５０】
ところが、本形態における充電器１のように、過電圧保護回路１００の入力端にコンデンサＣ１０１が設けられていることにより、蓄電池３１への蓄電初期時においては、コンデンサＣ１０１が蓄電されていないため、図５（ａ）に示すように、太陽電池モジュール３から供給された電力による電流がまずコンデンサＣ１０１に供給され、それにより、過電圧保護回路１００の入力端の電圧が低下する。
【００５１】
そして、コンデンサＣ１０１が蓄電されていくと、過電圧保護回路１００の入力端の電圧が高くなっていき、それにより、図５（ｂ）に示すように、ＦＥＴＱ１０２がＯＮ状態となり、太陽電池モジュール３から供給された電力がＦＥＴＱ１０２を介して充電制御ＩＣ２１に供給されていく。
【００５２】
これにより、蓄電池３１への蓄電初期時にＦＥＴＱ１０２がＯＦＦ状態となって蓄電池３１への電力の蓄電ができなくなってしまうことを回避することができる。
【００５３】
このようにして蓄電池３１に蓄電された電力を利用する場合は、蓄電池３１に蓄電された電力を用いて充電する携帯電話機等の機器を出力用端子８１に接続する。
【００５４】
すると、昇圧部５０において、蓄電池３１に蓄電された電力が、出力用端子８１に接続された機器の電源電圧に昇圧される。
【００５５】
また、残量表示部６０においては、蓄電池３１の電圧が測定され、その電圧に基づいて蓄電池３１における蓄電量が残量インジケータ６０ａ〜６０ｃを用いた３段階で表示される。残量表示部６０においては、蓄電池３１から供給された電力が抵抗Ｒ８〜Ｒ１２によって分圧され、その分圧された電圧値がコンパレータＡ１〜Ａ４にて所定の電圧値と比較され、比較結果に基づいて発光ダイオード６１ａ〜６１ｃが点灯することになる。すなわち、発光ダイオード６１ａ〜６１ｃは、蓄電池３１の蓄電量が互いに異なる状態にて発光することとなり、それにより、蓄電池３１における蓄電量が残量インジケータ６０ａ〜６０ｃの点灯によって表示されることになる。
【００５６】
昇圧部５０にて昇圧された電力は、その後、分圧部７０に供給される。分圧部７０においては、抵抗Ｒ１６〜Ｒ１９の抵抗値によって、昇圧部５０にて昇圧された電力が分圧され、出力用端子８１においては、昇圧部５０にて昇圧された電圧がポート端子８１ａから出力され、分圧部７０にて分圧された電圧がポート端子８１ｂ，８１ｃからそれぞれ出力され、ポート端子８１ｄはＧＮＤ電位とされる。
【００５７】
なお、本形態においては、充電器１に設けられた充電制御ＩＣ２１を過電圧から保護する過電圧保護回路１００を例に挙げて説明したが、蓄電池への電力の蓄電を制御する充電制御素子を過電圧から保護するものであれば、携帯電話機やゲーム機等の充電可能な小型の電子機器に内蔵された充電制御ＩＣを保護するものであってもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１ 充電器
３ 太陽電池モジュール
５ ケーブル
１０ 入力部
１１ 入力用端子
１１ａ〜１１ｅ，８１ａ〜８１ｄ ポート端子
２１ 充電制御ＩＣ
３０ 蓄電部
３１ 蓄電池
３２ 保護用ＩＣ
３３ 蓄電用ＩＣ
５０ 昇圧部
５１ 昇圧用ＩＣ
６０ 残量表示部
６０ａ〜６０ｃ 残量インジケータ
７０ 分圧部
８０ 出力部
８１ 出力用端子
９０ 充電確認ランプ
１００ 過電圧保護回路
Ｑ１０１ バイポーラトランジスタ
Ｑ１０２ ＦＥＴ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池への蓄電を制御する充電制御素子を過電圧から保護する過電圧保護回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、半導体技術の発展に伴い、携帯電話機や携帯ゲーム機をはじめとした小型の電子機器が普及している。このような小型の電子機器においては、携帯して利用することを目的としているため、蓄電池を内蔵し、この蓄電池に蓄電を行って利用する構造となっている。また、このような電子機器に内蔵された蓄電池に蓄電を行う充電器においても、ソーラーパネル等の電力供給源にて発電した電力を蓄電池に蓄電しておき、蓄電池に蓄電された電力を電子機器に供給するものが考えられている。
【０００３】
このように、蓄電池を内蔵し、この蓄電池に蓄電を行うものにおいては、蓄電池の電圧に応じた電力を蓄電池に供給するための充電制御素子が用いられている。この充電制御素子は、蓄電池の電圧を常時監視し、蓄電池に蓄電を行うために電力供給源から供給された電力を蓄電池の電圧に応じた電力として供給するものであり、蓄電池の電圧が低い場合は多くの電流を蓄電池に供給し、蓄電池の電圧が高くなっていくにつれて蓄電池に供給する電流を少なくしていき、蓄電池の電圧が所定の値となると蓄電池へ電流を供給しなくなる。また、このように充電制御素子から蓄電池に供給される電流が少なくなっていくと、充電制御素子の入力電圧が高くなっていく。そして、充電制御素子が蓄電池に電流を供給しなくなり、充電制御素子の入力電圧が高くなると、その入力電圧によって充電制御素子が破壊されてしまう虞れがある。特に、電力供給源としてソーラーパネル等の出力電圧の変動が大きなものを用いた場合、充電制御素子の入力電圧が高くなった状態において、その入力電圧が変動することにより充電制御素子が破壊されてしまうことになる。
【０００４】
一般にソーラーパネル等の出力電圧の変動が大きな電力供給源を用いた大型の充電システムにおいては、電力供給源からの出力電圧を大型の蓄電手段に一旦蓄電することにより、その出力電圧の変動を小さなものとして供給しているが、上述したような小型の電子機器やそれに充電を行うための充電器においては、そのような大型の蓄電手段を内蔵することができない。
【０００５】
ここで、回路を保護するための保護回路としては、一般的にヒューズの溶断を利用したものが実用化されている（例えば、特許文献参照。）。このようにヒューズの溶断を利用することにより、回路を過電圧等から保護する構成を安価に実現することができるとともに、電力供給源の選定の自由度を大きくすることができる。そこで、上述したような小型の電子機器やそれに充電を行うための充電器においても、ヒューズを内蔵させ、電力供給源から供給される電力による電圧が所定の値よりも高くなった場合にヒューズを溶断させ、それにより、充電制御素子が破壊してしまうことを安価な構成で回避することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−６７９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したようにヒューズを内蔵し、電力供給源から供給される電力による電圧が所定の値よりも高くなった場合にヒューズを溶断させることによって充電制御素子が破壊してしまうことを回避する場合は、電力供給源から供給される電力による電圧が所定の値よりも高くなると、蓄電池への電力の供給経路に介在していたヒューズが溶断してしまうため、その後、蓄電池に電力を蓄電することができなくなってしまうという問題点がある。
【０００８】
本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、小型の電子機器やそれに充電を行うための充電器に用いられる充電制御素子を、安価な構成で過電圧から保護することができるとともに、その後、電力供給源から供給された電力による電圧が低くなった場合に充電制御素子を用いた蓄電池への蓄電を可能とする過電圧保護回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、
電力供給源から供給された電力が入力され、該電力を用いて蓄電池の電圧に応じた電力を前記蓄電池に供給する充電制御素子を過電圧から保護する過電圧保護回路であって、
ＯＮ／ＯＦＦ状態が切り替え可能に構成され、ＯＮ状態である場合にのみ、前記電力供給源から供給された電力を前記充電制御素子に供給する第１のスイッチング素子と、
前記電力供給源から供給された電力による電圧が予め決められた基準電圧を超えた場合にのみ、前記第１のスイッチング素子をＯＦＦ状態とする第２のスイッチング素子とを有する。
【００１０】
上記のように構成された本発明においては、電力供給源から電力が供給されると、その電力による電圧が予め決められた基準電圧以下である場合は、第１のスイッチング素子がＯＮ状態となっており、それにより、電力供給源から供給された電力が第１のスイッチング素子を介して充電制御素子に供給され、充電制御素子において、この電力を用いて蓄電池の電圧に応じた電力が蓄電池に供給されて蓄電される。電力供給源から供給された電力による電圧が基準電圧を超えた場合は、第２のスイッチング素子の制御によって第１のスイッチング素子がＯＦＦ状態となり、それにより、電力供給源から供給された電力は充電制御素子に供給されない。これにより、充電制御素子が過電圧から保護されることになる。その後、電力供給源から供給された電力が基準電圧以下となると、第１のスイッチング素子がＯＮ状態となり、上記同様に蓄電池に電力が蓄電される。
【００１１】
このように２つのスイッチング素子を用いて充電制御素子を過電圧から保護する構成とすることにより、安価な構成において、充電制御素子を過電圧から保護した後でも、電力供給源から供給された電力による電圧が低くなれば充電制御素子による蓄電池への蓄電が可能となる。
【００１２】
また、第１のスイッチング素子としてＦＥＴを用いるとともに、第２のスイッチング素子としてバイポーラトランジスタを用いれば、第１のスイッチング素子の方が第２のスイッチング素子よりも速く動作することにより、蓄電池への蓄電初期時において電力供給源から供給された電力による電圧が基準電圧を一瞬超える際に、第１のスイッチング素子がＯＦＦ状態となって蓄電池への電力の蓄電ができなくなってしまうことを回避できる。
【００１３】
また、電力供給源から供給された電力が入力される入力端に、該入力端に入力された電力を一時蓄電する予備蓄電手段を設けることにより、蓄電池への蓄電初期時において電力供給源から供給された電力による電圧が基準電圧を一瞬超える際に、その電力がまずこの予備蓄電手段に蓄電されてから第２のスイッチング素子に供給されるので、その場合に第２のスイッチング素子の制御によって第１のスイッチング素子がＯＦＦ状態となって蓄電池への電力の蓄電ができなくなってしまうことを回避できる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明においては、電力供給源から供給された電力が入力され、この電力を用いて蓄電池の電圧に応じた電力を蓄電池に供給する充電制御素子を過電圧から保護する場合に、ＯＮ／ＯＦＦ状態が切り替え可能に構成され、ＯＮ状態である場合にのみ、電力供給源から供給された電力を充電制御素子に供給する第１のスイッチング素子と、電力供給源から供給された電力による電圧が予め決められた基準電圧を超えた場合にのみ、第１のスイッチング素子をＯＦＦ状態とする第２のスイッチング素子との２つのスイッチング素子を用いて充電制御素子を過電圧から保護する構成としたため、小型の電子機器やそれに充電を行うための充電器に用いられる充電制御素子を、安価な構成で過電圧から保護することができるとともに、その後、電力供給源から供給された電力による電圧が低くなれば充電制御素子による蓄電池への蓄電を再度行うことができる。
【００１５】
また、第１のスイッチング素子をＦＥＴとし、第２のスイッチング素子をバイポーラトランジスタとしたものにおいては、第１のスイッチング素子の方が第２のスイッチング素子よりも速く動作することにより、蓄電池への蓄電初期時において電力供給源から供給された電力による電圧が基準電圧を一瞬超える際に、第１のスイッチング素子がＯＦＦ状態となって蓄電池への電力の蓄電ができなくなってしまうことを回避できる。
【００１６】
また、電力供給源から供給された電力が入力される入力端に、該入力端に入力された電力を一時蓄電する予備蓄電手段を有するものにおいては、蓄電池への蓄電初期時において電力供給源から供給された電力による電圧が基準電圧を一瞬超える際に、その電力がまずこの予備蓄電手段に蓄電されてから第２のスイッチング素子に供給されるので、その場合に第２のスイッチング素子の制御によって第１のスイッチング素子がＯＦＦ状態となって蓄電池への電力の蓄電ができなくなってしまうことを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の過電圧保護回路を用いた充電器の実施の一形態を示す回路図である。
【図２】図１に示した充電器に充電する際の動作を説明するための図である。
【図３】図１に示した蓄電池に対する充電が完了していない状態における過電圧保護回路の動作を説明するための図であり、（ａ）は回路図、（ｂ）はブロック図である。
【図４】図１に示した蓄電池に対する充電が完了した状態における過電圧保護回路の動作を説明するための図であり、（ａ）は回路図、（ｂ）はブロック図である。
【図５】図１に示した充電器におけるコンデンサによる作用を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明の過電圧保護回路を用いた充電器の実施の一形態を示す回路図である。
【００２０】
本形態における充電器は図１に示すように、電力供給源に接続され、電力供給源から供給された電力が入力される入力用端子１１と、入力用端子１１に入力された電力が蓄電される蓄電部３０と、入力用端子１１に入力された電力の蓄電部３０への蓄電を制御する充電制御素子である充電制御ＩＣ２１と、入力用端子１１に入力された電力による電圧が予め決められた基準電圧を超えた場合に、入力用端子１１に入力された電力の充電制御ＩＣ２１への供給を停止する過電圧保護回路１００と、蓄電部３０内の蓄電池３１の残量を表示する残量表示部６０と、蓄電池３１に蓄電された電力を昇圧する昇圧部５０と、昇圧部５０にて昇圧された電力を分圧する分圧部７０と、昇圧部５０にて昇圧された電力及び分圧部７０にて分圧された電力を出力する出力用端子８１とを有している。
【００２１】
入力用端子１１は、５つのポート端子１１ａ〜１１ｅからなり、電力供給源に接続されることにより、電力供給源から供給された電力が入力される。本形態の充電器においては、電力供給源から供給された電力がポート端子１１ａに入力される。
【００２２】
過電圧保護回路１００は、２つのコンデンサＣ１０１，Ｃ１０２と、４つの抵抗Ｒ１０１〜Ｒ１０４と、ツェナーダイオードＤ１０１と、第１のスイッチング素子となるＦＥＴＱ１０２と、第２のスイッチング素子となるバイポーラトランジスタＱ１０１とから構成されている。入力用端子１１に入力された電力が入力される入力端には、予備蓄電手段となるコンデンサＣ１０１が、他方の電極が接地されて設けられており、このコンデンサ１０１と並列に、２つの抵抗Ｒ１０１，Ｒ１０２とツェナーダイオードＤ１０１とが、ツェナーダイオードＤ１０１のアノードが接地された状態で直列に接続されて設けられている。この２つの抵抗Ｒ１０１，Ｒ１０２の接続点には、バイポーラトランジスタＱ１０１のベースが接続されており、バイポーラトランジスタＱ１０１にエミッタは、入力用端子１１に入力された電力が入力される入力端に接続されている。また、コンデンサ１０１と並列に、２つの抵抗Ｒ１０３，Ｒ１０４が直列に接続されて設けられており、バイポーラトランジスタＱ１０１のコレクタが、この２つの抵抗Ｒ１０３，Ｒ１０４の接続点に接続されている。また、２つの抵抗Ｒ１０３，Ｒ１０４の接続点には、ＦＥＴＱ１０２のゲートが接続されており、ＦＥＴＱ１０２のソースは、入力用端子１１に入力された電力が入力される入力端に接続されている。そして、ＦＥＴＱ１０２のドレインには、他方の電極が接地されたコンデンサＣ１０２が接続されており、これらＦＥＴＱ１０２のドレインとコンデンサＣ１０２との接続点が、過電圧保護回路１００の出力端となっている。
【００２３】
過電圧保護回路１００の出力端には、充電制御ＩＣ２１が接続されているとともに、抵抗Ｒ１を介して２つの発光ダイオード９０ａ，９０ｂが接続されている。これら２つの発光ダイオード９０ａ，９０ｂは、互いに異なる色を発光するものであって、充電制御ＩＣ２１における制御によって、蓄電部３０への充電時は発光ダイオード９０ａが点灯し、蓄電部３０への充電が完了すると発光ダイオード９０ｂが点灯する。
【００２４】
充電制御ＩＣ２１は、蓄電池３１の電圧を常時監視し、入力用端子１１に入力された電力を蓄電池３１の電圧に応じた電力として供給するものであり、蓄電池３１の電圧が低い場合は多くの電流を蓄電池３１に供給し、蓄電池３１の電圧が高くなっていくにつれて蓄電池３１に供給する電流を少なくしていき、蓄電池３１の電圧が所定の値となると蓄電池３１へ電流を供給しなくなる。
【００２５】
充電制御ＩＣ２１の出力端には、他端が接地された抵抗Ｒ３が接続されているとともに、この抵抗Ｒ２を介して、コンデンサＣ１、蓄電部３０、抵抗Ｒ６及びＦＥＴＱ１がそれぞれ接続されている。
【００２６】
蓄電部３０は、リチウムやニッケル水素からなり、入力用端子１１に入力された電力が蓄電される蓄電池３１と、蓄電池３１への蓄電を、蓄電池３１の容量を超えないように保護しながら制御する蓄電用ＩＣ３３及び保護用ＩＣ３２と、２つの抵抗Ｒ４，Ｒ５と、２つのコンデンサＣ２，Ｃ３とから構成されている。
【００２７】
ＦＥＴＱ１は、ゲートが抵抗Ｒ６に接続され、ソースが抵抗Ｒ２に接続されており、ドレインには残量表示部６０が接続されている。
【００２８】
残量表示部６０は、蓄電池３１の残量を３段階で表示するための３つの発光ダイオード６１ａ〜６１ｃと、それらに接続された４つのコンパレータＡ１〜Ａ４と、８つの抵抗Ｒ８〜Ｒ１５と、２つのコンデンサＣ５，Ｃ６と、ツェナーダイオードＤ３とから構成されている。
【００２９】
また、ＦＥＴＱ１のドレインには、コンデンサＣ４及びコイルＬ１が接続されており、このコイルＬ１を介して昇圧部５０が接続されている。
【００３０】
昇圧部５０は、蓄電部３０から供給された電力を昇圧する昇圧用ＩＣ５１と、その入力端に設けられたＦＥＴＱ２と、昇圧用ＩＣ５１と並列に設けられたダイオードＤ２とから構成されており、ＦＥＴＱ２のゲートが昇圧用ＩＣ５１に接続され、ＦＥＴＱ２のソースが昇圧部５０の入力端に接続され、ＦＥＴＱ２のドレインが接地されている。
【００３１】
昇圧部５０の出力端には、他方の電極が接地されたコンデンサＣ７が接続されているとともに、分圧部７０が接続されている。
【００３２】
分圧部７０は、２つの抵抗Ｒ１６，Ｒ１７からなる配線と、２つの抵抗Ｒ１８，Ｒ１９からなる配線とが並列に接続されて構成されている。
【００３３】
出力用端子８１は、４つのポート端子８１ａ〜８１ｄからなり、昇圧部５０の出力端にポート端子８１ａが接続され、分圧部７０の抵抗Ｒ１６と抵抗Ｒ１７との接続点にポート端子８１ｂが接続され、分圧部７０の抵抗Ｒ１８と抵抗Ｒ１９との接続点にポート端子８１ｃが接続され、ポート端子８１ｄが接地されている。
【００３４】
以下に、上記のように構成された充電器１の動作について説明する。
【００３５】
図２は、図１に示した充電器１に充電する際の動作を説明するための図である。
【００３６】
図１に示した充電器１は、例えば、図２に示すように入力用端子１１にケーブル５を介して太陽電池モジュール３が接続されることによって充電される。なお、太陽電池モジュール３は、太陽光を受光することによって発電する電力供給源となるものであって、発電した電力は、入力用端子１１のうち１つのポート端子１１ａを介して供給されてくる。
【００３７】
ポート端子１１ａを介して供給された電力は、ダイオードＤ１を介して過電圧保護回路１００に入力されてくる。
【００３８】
図３は、図１に示した蓄電池３１に対する充電が完了していない状態における過電圧保護回路１００の動作を説明するための図であり、（ａ）は回路図、（ｂ）はブロック図である。
【００３９】
充電制御ＩＣ２１においては、蓄電池３１の電圧が常時監視されており、蓄電池３１の電圧が低い場合は多くの電流が蓄電池３１に供給されることになる。そのため、図１に示した蓄電池３１に対する電力の蓄電による充電が完了していない場合は、蓄電池３１の電圧が低いものであることにより、充電制御ＩＣ２１の制御によって、ポート端子１１ａを介して供給された電力を用いて多くの電流が蓄電部３０に供給される。
【００４０】
入力用端子１１においては、ポート端子１１ａを介して供給された電力を用いて多くの電流が蓄電部３０に供給されていく場合は、その電力による電圧が低いものとなっている。そのため、蓄電池３１に対する充電が完了していない場合は、過電圧保護回路１００の入力端の電圧が、ツェナーダイオードＤ１０１の降伏電圧と抵抗Ｒ１０２の抵抗値による電圧とバイポーラトランジスタＱ１０１のベース−エミッタ間電圧とを加えた値以下となっており、それにより、図３（ａ）に示すように、バイポーラトランジスタＱ１０１がＯＦＦ状態となっている。これにより、図３（ｂ）に示すようにＦＥＴＱ１０２がＯＮ状態となり、ポート端子１１ａを介して供給された電力が過電圧保護回路１００を介して充電制御ＩＣ２１に供給され、充電制御ＩＣ２１による制御によって、ポート端子１１ａを介して供給された電力を用いて蓄電池３１に電力が蓄電されていく。なお、バイポーラトランジスタＱ１０１のベースに接続されたツェナーダイオードＤ１０１の降伏電圧と抵抗Ｒ１０２の抵抗値は、基準電圧となる充電制御ＩＣ２１の最大入力電圧に応じて予め決められている。
【００４１】
またその際、太陽電池モジュール３からポート端子１１ａを介して電力が供給されてくると、充電確認ランプ９０を構成する発光ダイオード９０ａ，９０ｂが選択的に点灯する。この２つの発光ダイオード９０ａ，９０ｂは、上述したように互いに異なる色を発光するものであるため、太陽電池モジュール３が入力用端子１１に接続されている状態においては、充電確認用ランプ９０が、蓄電部３０への充電時と充電完了時とで異なる色に点灯することになる。
【００４２】
図４は、図１に示した蓄電池３１に対する充電が完了した状態における過電圧保護回路１００の動作を説明するための図であり、（ａ）は回路図、（ｂ）はブロック図である。
【００４３】
充電制御ＩＣ２１においては、蓄電池３１の電圧が常時監視されており、蓄電池３１に対する電力の蓄電による充電が完了してその電圧が高くなると、蓄電池３１への電流の供給が停止される。すると、入力用端子１１を介して供給される電力による過電圧保護回路１００の入力端の電圧が高くなる。そして、過電圧保護回路１００の入力端の電圧が、ツェナーダイオードＤ１０１の降伏電圧と抵抗Ｒ１０２の抵抗値による電圧とバイポーラトランジスタＱ１０１のベース−エミッタ間電圧とを加えた値を超えると、図４（ａ）に示すように、バイポーラトランジスタＱ１０１がＯＮ状態となり、それにより、図４（ｂ）に示すようにＦＥＴＱ１０２がＯＦＦ状態となる。そのため、ポート端子１１ａを介して供給された電力は、充電制御ＩＣ２１に供給されなくなる。なお、バイポーラトランジスタＱ１０１のコレクタ−エミッタ間、並びにＦＥＴＱ１０２のドレイン−ソース間の絶対最大定格電圧は、充電制御ＩＣ２１の最大入力電圧よりも高いものに設定されている。
【００４４】
このように、２つのスイッチング素子であるバイポーラトランジスタアＱ１０１とＦＥＴＱ１０２を用いた安価な構成において、過電圧保護回路１００の入力端の電圧が、基準電圧となる充電制御ＩＣ２１の最大入力電圧以下の場合は、バイポーラトランジスタＱ１０１がＯＦＦ状態となっていることによってＦＥＴＱ１０２がＯＮ状態となり、入力用端子１１を介して供給された電力が充電制御ＩＣ２１に供給され、また、過電圧保護回路１００の入力端の電圧が、基準電圧となる充電制御ＩＣ２１の最大入力電圧を超えた場合は、バイポーラトランジスタＱ１０１がＯＮ状態となることによってＦＥＴＱ１０２がＯＦＦ状態となり、入力用端子１１を介して供給された電力が充電制御ＩＣ２１に供給されなくなる。
【００４５】
その後、過電圧保護回路１００の入力端の電圧が、ツェナーダイオードＤ１０１の降伏電圧と抵抗Ｒ１０２の抵抗値による電圧とバイポーラトランジスタＱ１０１のベース−エミッタ間電圧とを加えた値以下となれば、上記同様に、バイポーラトランジスタＱ１０１がＯＦＦ状態となり、それにより、ＦＥＴＱ１０２がＯＮ状態となり、ポート端子１１ａを介して供給された電力が過電圧保護回路１００を介して充電制御ＩＣ２１に供給されることになる。
【００４６】
この際、蓄電池３１への蓄電初期時においては、蓄電池３１に対する電力の蓄電による充電が完了していない場合でも、太陽電池モジュール３から供給された電力による電圧が、上述した基準電圧を一瞬超えてしまう。そこで、第２のスイッチング素子としてバイポーラトランジスタＱ１０１を用いるとともに、第１のスイッチング素子として、バイポーラトランジスタＱ１０１よりも動作が速いＦＥＴＱ１０２を用いることにより、蓄電池３１への蓄電初期時にＦＥＴＱ１０２がＯＦＦ状態となって蓄電池３１への電力の蓄電ができなくなってしまうことを回避することができる。
【００４７】
ここで、コンデンサＣ１０１による作用について説明する。
【００４８】
図５は、図１に示した充電器１におけるコンデンサＣ１０１による作用を説明するための図である。
【００４９】
上述したように、蓄電池３１への蓄電初期時においては、蓄電池３１に対する電力の蓄電による充電が完了していない場合でも、太陽電池モジュール３から供給された電力による電圧が、上述した基準電圧を一瞬超えてしまう。
【００５０】
ところが、本形態における充電器１のように、過電圧保護回路１００の入力端にコンデンサＣ１０１が設けられていることにより、蓄電池３１への蓄電初期時においては、コンデンサＣ１０１が蓄電されていないため、図５（ａ）に示すように、太陽電池モジュール３から供給された電力による電流がまずコンデンサＣ１０１に供給され、それにより、過電圧保護回路１００の入力端の電圧が低下する。
【００５１】
そして、コンデンサＣ１０１が蓄電されていくと、過電圧保護回路１００の入力端の電圧が高くなっていき、それにより、図５（ｂ）に示すように、ＦＥＴＱ１０２がＯＮ状態となり、太陽電池モジュール３から供給された電力がＦＥＴＱ１０２を介して充電制御ＩＣ２１に供給されていく。
【００５２】
これにより、蓄電池３１への蓄電初期時にＦＥＴＱ１０２がＯＦＦ状態となって蓄電池３１への電力の蓄電ができなくなってしまうことを回避することができる。
【００５３】
このようにして蓄電池３１に蓄電された電力を利用する場合は、蓄電池３１に蓄電された電力を用いて充電する携帯電話機等の機器を出力用端子８１に接続する。
【００５４】
すると、昇圧部５０において、蓄電池３１に蓄電された電力が、出力用端子８１に接続された機器の電源電圧に昇圧される。
【００５５】
また、残量表示部６０においては、蓄電池３１の電圧が測定され、その電圧に基づいて蓄電池３１における蓄電量が残量インジケータ６０ａ〜６０ｃを用いた３段階で表示される。残量表示部６０においては、蓄電池３１から供給された電力が抵抗Ｒ８〜Ｒ１２によって分圧され、その分圧された電圧値がコンパレータＡ１〜Ａ４にて所定の電圧値と比較され、比較結果に基づいて発光ダイオード６１ａ〜６１ｃが点灯することになる。すなわち、発光ダイオード６１ａ〜６１ｃは、蓄電池３１の蓄電量が互いに異なる状態にて発光することとなり、それにより、蓄電池３１における蓄電量が残量インジケータ６０ａ〜６０ｃの点灯によって表示されることになる。
【００５６】
昇圧部５０にて昇圧された電力は、その後、分圧部７０に供給される。分圧部７０においては、抵抗Ｒ１６〜Ｒ１９の抵抗値によって、昇圧部５０にて昇圧された電力が分圧され、出力用端子８１においては、昇圧部５０にて昇圧された電圧がポート端子８１ａから出力され、分圧部７０にて分圧された電圧がポート端子８１ｂ，８１ｃからそれぞれ出力され、ポート端子８１ｄはＧＮＤ電位とされる。
【００５７】
なお、本形態においては、充電器１に設けられた充電制御ＩＣ２１を過電圧から保護する過電圧保護回路１００を例に挙げて説明したが、蓄電池への電力の蓄電を制御する充電制御素子を過電圧から保護するものであれば、携帯電話機やゲーム機等の充電可能な小型の電子機器に内蔵された充電制御ＩＣを保護するものであってもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１ 充電器
３ 太陽電池モジュール
５ ケーブル
１０ 入力部
１１ 入力用端子
１１ａ〜１１ｅ，８１ａ〜８１ｄ ポート端子
２１ 充電制御ＩＣ
３０ 蓄電部
３１ 蓄電池
３２ 保護用ＩＣ
３３ 蓄電用ＩＣ
５０ 昇圧部
５１ 昇圧用ＩＣ
６０ 残量表示部
６０ａ〜６０ｃ 残量インジケータ
７０ 分圧部
８０ 出力部
８１ 出力用端子
９０ 充電確認ランプ
１００ 過電圧保護回路
Ｑ１０１ バイポーラトランジスタ
Ｑ１０２ ＦＥＴ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給源から供給された電力が入力され、該電力を用いて蓄電池の電圧に応じた電力を前記蓄電池に供給する充電制御素子を過電圧から保護する過電圧保護回路であって、
ＯＮ／ＯＦＦ状態が切り替え可能に構成され、ＯＮ状態である場合にのみ、前記電力供給源から供給された電力を前記充電制御素子に供給する第１のスイッチング素子と、
前記電力供給源から供給された電力による電圧が予め決められた基準電圧を超えた場合にのみ、前記第１のスイッチング素子をＯＦＦ状態とする第２のスイッチング素子とを有する過電圧保護回路。
【請求項２】
請求項１に記載の過電圧保護回路において、
前記第１のスイッチング素子は、ＦＥＴであり、
前記第２のスイッチング素子は、バイポーラトランジスタである過電圧保護回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の過電圧保護回路において、
前記電力供給源から供給された電力が入力される入力端に、該入力端に入力された電力を一時蓄電する予備蓄電手段を有する過電圧保護回路。
【請求項１】
電力供給源から供給された電力が入力され、該電力を用いて蓄電池の電圧に応じた電力を前記蓄電池に供給する充電制御素子を過電圧から保護する過電圧保護回路であって、
ＯＮ／ＯＦＦ状態が切り替え可能に構成され、ＯＮ状態である場合にのみ、前記電力供給源から供給された電力を前記充電制御素子に供給する第１のスイッチング素子と、
前記電力供給源から供給された電力による電圧が予め決められた基準電圧を超えた場合にのみ、前記第１のスイッチング素子をＯＦＦ状態とする第２のスイッチング素子とを有する過電圧保護回路。
【請求項２】
請求項１に記載の過電圧保護回路において、
前記第１のスイッチング素子は、ＦＥＴであり、
前記第２のスイッチング素子は、バイポーラトランジスタである過電圧保護回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の過電圧保護回路において、
前記電力供給源から供給された電力が入力される入力端に、該入力端に入力された電力を一時蓄電する予備蓄電手段を有する過電圧保護回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−７５２７２（Ｐ２０１２−７５２７２Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１９１４２（Ｐ２０１０−２１９１４２）
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（０００１１０２１７）トッパン・フォームズ株式会社 (989)
【出願人】（５９２０９７９３４）産電子工業株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（０００１１０２１７）トッパン・フォームズ株式会社 (989)
【出願人】（５９２０９７９３４）産電子工業株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]