JP3999719B2

JP3999719B2 - 乾電池式携帯型電話機用充電回路

Info

Publication number: JP3999719B2
Application number: JP2003319740A
Authority: JP
Inventors: 勇谷下
Original assignee: 株式会社トップランド
Priority date: 2003-09-11
Filing date: 2003-09-11
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2023-09-11
Also published as: US20050110465A1; JP2005086975A

Description

本発明は、携帯型電話機内蔵バッテリーを乾電池により充電（通常、緊急充電）する乾電池式携帯型電話機用充電回路に関し、実際に充電が行なわれているときに当該充電動作をＬＥＤにより表示することができる乾電池式携帯型電話機用充電回路に関する。

従来の乾電池式携帯型電話機用充電器の多くは、充電中であることを表示するための手段（ＬＥＤ）が設けられていないものが多い。また、携帯型電話機用充電器の中には、充電動作表示や満充電表示のためのＬＥＤを備えたものもある。

図６は、従来の充電動作表示のためのＬＥＤを備えた乾電池式携帯型電話機用充電器の例を示すブロック図である。図６の充電器５では、乾電池ＢＣ（電源電圧：Ｅ）が電源回路（ＤＣ／ＤＣコンバータ）５１の入力端子ａ１，ａ２に接続されている。電源回路５１と一方の出力端子（ｂ１）との間は充電電流制限抵抗Ｒ１が接続され、出力端子ｂ１，ｂ２間にはＬＥＤ電流制限抵抗Ｒ２とＬＥＤ（符号Ｄ１で示す）とからなる表示回路が接続されている。携帯型電話機内蔵バッテリー５２は、出力端子ｂ１，ｂ２に接続され、充電中にはＬＥＤ（Ｄ１）が点灯する。

図７は、従来の充電動作表示のためのＬＥＤを備えた携帯型電話機内蔵バッテリー用充電器の例を示すブロック図である。図７の充電器６では、商用ＡＣ電源が電源回路（ＡＣ／ＤＣインバータ）６１の入力端子ａ１，ａ２に接続されている。電源回路６１と一方の出力端子（ｂ１）との間には充電電流制限抵抗Ｒ１が接続されている。また、電源回路６１の後段には、比較器ＣＭＰと、入力側抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６と、帰還抵抗Ｒ７とからなる比較回路６３が接続されている。また、電源回路６１の充電電流制限抵抗Ｒ１が接続されている側の端子と比較器ＣＭＰの出力端子との間にはＬＥＤ電流制限抵抗Ｒ２とＬＥＤ（符号Ｄ１で示す）とからなる表示回路が接続されている。携帯型電話機内蔵バッテリー６２は、出力端子ｂ１，ｂ２に接続され、例えば、充電中にはＬＥＤ（Ｄ１）が点灯する。

ところで、図６の充電器５では、電源回路５１が駆動すると、携帯型電話機内蔵バッテリー５２に電力が供給され、ＬＥＤ（Ｄ１）は出力端子ｂ１，ｂ２間の充電電圧により点灯する。このため、携帯型電話機内蔵バッテリー５２への充電が行なわれているか否かによらず、電源回路５１が駆動すればＬＥＤ（Ｄ１）は点灯してしまい、ユーザは、充電不可能な状態でも、充電動作が行なわれていると判断してしまう。

具体的には、（１）携帯型電話機内蔵バッテリー５２が充電を拒否する場合、（２）携帯型電話機内蔵バッテリー５２が満充電である場合、（３）充電器５の乾電池の容量が低下し、充電が不可能であるがＬＥＤを点灯するには十分な電圧を出力している場合等においてもＬＥＤ（Ｄ１）は点灯する。
一般的なＬＥＤは、順方向電圧Ｖｆ以上の電圧がアノード・カソード間に印加されれば点灯する。ＬＥＤの順方向電圧Ｖｆは、発光色、電流、製法、発光材料等により異なるが、一般的な赤色ＬＥＤでは概ね１．５〜２．０〔Ｖ〕程度である。したがって、上記した（３）の充電器５の乾電池の容量が低下した場合でもＬＥＤは駆動されることになる。

また、図７の充電器６では、一定以上の電流が携帯型電話機内蔵バッテリー６２に流れている場合にＬＥＤを点灯することができる。
すなわち、充電器６では、充電電流制限抵抗Ｒ１の電位差Ｖｄを検出し、一定以上の電位差Ｖｄを検出したとき（Ｒ１×ｉ＝Ｖｄ：ただし、ｉは充電電流）に比較器ＣＭＰが作動し、ＬＥＤ（Ｄ１）に電流が流れ点灯する。
しかし、この充電器６は、部品点数が多く、部品価格が高額であるため、携帯型電話機内蔵バッテリー用の充電器として使用されることはあっても、低価格で販売される乾電池式携帯型電話機用充電器としては使用できない。

本発明の目的は、簡単な回路構成で、実際に充電が行なわれているときにのみ当該充電動作を表示することができる乾電池式携帯型電話機用充電回路を提供することである。

本発明の乾電池式携帯型電話機用充電回路は、
乾電池を電源とし、携帯型電話機の充電端子に所定充電電力を供給する昇圧スイッチングレギュレータを備えたもので、充電表示用のＬＥＤと、前記昇圧スイッチングレギュレータの昇圧チョッパの駆動用のオン・オフ制御信号を生成する制御回路と、前記昇圧チョッパのオン期間を検出するチョッパオン期間検出回路と、前記チョッパオン期間検出回路が検出する当該オン期間が所定値に達したときに前記ＬＥＤを駆動するＬＥＤ点灯回路を備えたことを特徴とする。
本発明の乾電池式携帯型電話機用充電回路は、主として携帯型電話機用の緊急用充電装置に適用される。

本発明の乾電池式携帯型電話機用充電回路では、
前記チョッパオン期間検出回路を、前記オン・オフ制御信号を入力するＣＲ積分回路とすることができ、前記ＬＥＤ点灯回路は前記ＣＲ積分回路の電圧値が所定値に達したときに駆動するように構成することができる。この場合には、前記ＬＥＤ点灯回路は、前記乾電池の（＋）端子，（−）端子間に接続された抵抗とトランジスタスイッチとを有し、前記ＬＥＤはトランジスタスイッチとグランド間に接続され、トランジスタスイッチの制御端子に前記ＣＲ積分回路の出力電圧が入力される。

本発明によれば、簡単な回路構成、すなわち低製造コストで、実際に充電が行なわれているときにのみ、当該充電動作を表示することができる乾電池式携帯型電話機用充電回路を提供することができる。

図１は本発明の乾電池式携帯型電話機用充電回路を示す機能ブロック図である。図１において、乾電池式携帯型電話機用充電回路１００は、昇圧チョッパ１０１と、制御回路１０２と、チョッパオン期間検出回路１０３と、ＬＥＤ点灯回路１０４と、充電表示用のＬＥＤ１０５とからなる。昇圧チョッパ１０１は、後述するようにインダクタとトランジスタスイッチからなる。
なお、実際の回路では、図２に示すように、昇圧チョッパ１０１と出力回路１０６とにより昇圧スイッチングレギュレータが構成される。

制御回路１０２はＰＷＭ（パルス幅変調）制御信号や、ＰＦＭ（パルス周波数変調）制御信号などの、昇圧チョッパ１０１の駆動用のオン・オフ制御信号を生成することができる。チョッパオン期間検出回路１０３は昇圧チョッパ１０１のオン期間を検出することができる。ＬＥＤ点灯回路１０４はチョッパオン期間検出回路１０３が検出するオン期間が所定値に達したときにＬＥＤ１０５を駆動することができる。ＬＥＤ１０５は例えば、赤色発光ダイオードである。

図１の乾電池式携帯型電話機用充電回路１００では、回路電源（乾電池２００からの電源）が投入されると、制御回路１０２が昇圧チョッパ１０１を所定信号（Ｓ３）により制御する。これにより、乾電池２００からの電力（Ｓ１）が昇圧チョッパ１０１に供給される、昇圧チョッパ１０１は携帯型電話機内蔵バッテリー３００を所定充電電圧・所定充電電流（ここでは充電電流Ｓ２で示す）で充電する。

一方、制御回路１０２からの制御信号Ｓ３はチョッパオン期間検出回路１０３に入力されており、チョッパオン期間検出回路１０３は、昇圧チョッパ１０１のオン期間を検出することができる。具体的には、チョッパオン期間検出回路１０３は後述するようにＣＲ積分回路により構成することができる。ＬＥＤ点灯回路１０４は、例えば、チョッパオン期間検出回路１０３がＣＲ積分回路である場合、出力電圧（当該ＣＲ積分回路を構成するキャパシタの充電電圧）が所定値に達した場合（検出信号をＳ４で示す）にオンし、ＬＥＤ１０５は、乾電池２００からの電力（Ｓ５）により点灯する。

なお、携帯型電話機内蔵バッテリー３００として通常はリチウムイオン蓄電池が使用される。リチウムイオン蓄電池の定格出力は通常は３．６〜３．７〔Ｖ〕程度である。リチウムイオン蓄電池は、上記電圧以上で、かつ、８０ｍＡ以上で充電する必要があり、通常は、４．５〔Ｖ〕以上、５．７〔Ｖ〕未満、３００〜６００ｍＡで充電を行なう。

図２は、図１に示した乾電池式携帯型電話機用充電回路１００の具体的な回路図である。図２の乾電池式携帯型電話機用充電回路１００では、入力端子ａ１，ａ２に乾電池２００が接続されている。ここでは、乾電池は１．５〔Ｖ〕の電池を２本直列に接続して３〔Ｖ〕で使用するものとする。

また、昇圧チョッパ１０１は、インダクタＬと、トランジスタスイッチＱ１（ここでは、ＦＥＴ）と、ダイオード（ショットキーバリアダイオードＳＢＤ）とからなる。制御回路１０２は、ＰＷＭまたはＰＦＭの制御信号をトランジスタスイッチＱ１の制御端子に出力できるＩＣにより構成されている。

チョッパオン期間検出回路１０３は、抵抗Ｒ２とキャパシタＣ２とからなる積分回路として構成されている。ＬＥＤ点灯回路１０４は、ＬＥＤ電流制限抵抗Ｒ３と、トランジスタスイッチＱ２（ここでは、バイポーラトランジスタ）とから構成されている。ＬＥＤ１０５は赤色ＬＥＤである。

また、図２では乾電池式携帯型電話機用充電回路１００の出力段（出力端子ｂ１，ｂ２間）に出力電流制限抵抗Ｒ１と平滑コンデンサＣ１とからなる出力回路１０６が接続されている。
図２では、昇圧チョッパ１０１と出力回路１０６とにより昇圧スイッチングレギュレータが構成されている。

図２の乾電池式携帯型電話機用充電回路１００では、トランジスタＱ１がオンするとインダクタＬにエネルギーが蓄積される。次に、トランジスタＱ１がオフされると、インダクタＬに蓄積されたエネルギーがショットキーバリアダイオードＳＢＤを介して出力回路１０６に供給され、携帯型電話機内蔵バッテリー３００には充電電流ｉが供給される。
したがって、トランジスタＱ１のオン期間（インダクタＬの通電時間）が長ければインダクタＬに蓄積されるエネルギーも大きくなり、したがって、充電電流ｉも大きくなる。

本実施形態では、充電電流ｉが一定の値を超えていれば、トランジスタＱ１のオン期間も一定時間以上であり、したがって、この場合にＬＥＤ１０５を点灯するようにしている。

図３に、チョッパオン期間検出回路１０３と、ＬＥＤ点灯回路１０４と、ＬＥＤ１０５とを抜き出して示す。図３を参照すると、トランジスタスイッチＱ１の制御信号（Ａ点に表われる制御信号ＣＴＲＬ）は、抵抗Ｒ２，キャパシタＣ２からなる積分回路１０３で積分し、Ｂ点の電圧（キャパシタＣ２の電圧）が、所定の値Ｖｓｈ（＝Ｖｂｅ＋Ｖｆ）に達すると、トランジスタスイッチＱ２が導通し、ＬＥＤ１０５に電流が流れて、当該ＬＥＤは点灯する。
ここで、ＶｂｅはトランジスタスイッチＱ２のエミッタ・ベース間電圧、ＶｆはＬＥＤ１０５の順方向電圧である。

図４に制御信号ＣＴＲＬ，キャパシタＣ２の端子電圧ＶＣ２，トランジスタスイッチＱ２のオン・オフ状態のタイムチャートを示す。

本実施形態では、ＬＥＤ１０５を、トランジスタスイッチＱ２のエミッタ側に接続している。これにより、トランジスタスイッチＱ２が導通するしきい値電圧ＶｓｈをＶｆ相当分（例えば、約１．７〔Ｖ〕）上げることができる。
また、Ａ点の波形がＬレベルとなったときに、キャパシタＣ２に蓄積された電荷を速やかに放出でき（すなわち、ＶｓｈとＬレベル電位との差を大きくとることができ）、これにより、Ａ点波形のＨレベル時間が短く、充電電流ｉが携帯型電話機内蔵バッテリー３００に流れていないときのＬＥＤの消灯を確実なものとしている。

乾電池２００が消耗し、電池電圧Ｅが低くなると、充電電流ｉが同じでもＡ点のＨレベル時間が長くなるが、本実施形態では上述したようにＬＥＤ１０５を、トランジスタスイッチＱ２のエミッタ側に接続するとともに、また、ＬＥＤ１０５を電池電圧Ｅにより直接駆動している。
したがって、ＬＥＤが点灯するためには、ＶｃｅをトランジスタスイッチＱ２のエミッタ・コレクタ間電圧、ＩｆをＬＥＤ１０５を流れる電流として、

Ｖｆ＜Ｅ−Ｖｃｅ−Ｉｆ×Ｒ３、
すなわち、
Ｅ＞Ｖｆ＋Ｖｃｅ−Ｉｆ×Ｒ３
が条件となる。

ここで、Ｖｆ＝１．７〔Ｖ〕，Ｖｃｅ＝０．２〔Ｖ〕，Ｉｆ×Ｒ３＝０．１〔Ｖ〕とすると、
Ｅ＞１．７＋０．２＋０．１＝２．０〔Ｖ〕
となる。

したがって、本実施形態では、電池消耗状態（電池電圧２．０未満）ではＬＥＤは消灯することになる。

図５は上述した乾電池式携帯型電話機用充電回路１００を搭載した乾電池式携帯型電話機用充電装置の一例を示す図である。図５の乾電池式携帯型電話機用充電装置４００では、端子部４０１（ｂ１，ｂ２に相当する）を図示しない携帯型電話機の充電端子に接続すると、乾電池２００から充電電流が流れ、適正な充電が行なわれているときにのみＬＥＤ１０５が点灯する。

本発明の乾電池式携帯型電話機用充電回路を示す機能ブロック図である。図１に示した乾電池式携帯型電話機用充電回路の具体的な回路図である。図２に示した回路のチョッパオン期間検出回路と、ＬＥＤ点灯回路と、ＬＥＤとを抜き出して示した回路図である。図２，図３に示した回路における制御信号，キャパシタの端子電圧、トランジスタスイッチオン・オフ状態を示すタイムチャートである。本発明の乾電池式携帯型電話機用充電回路が搭載された乾電池式携帯型電話機用充電装置を示す正面図である。従来の充電動作表示のためのＬＥＤを備えた乾電池式携帯型電話機用充電器の一例を示すブロック図である。従来の充電動作表示のためのＬＥＤを備えた携帯型電話機内蔵バッテリー用充電器の例を示すブロック図である。

符号の説明

１００乾電池式携帯型電話機用充電回路
１０１昇圧チョッパ
１０２制御回路
１０３チョッパオン期間検出回路
１０４ＬＥＤ点灯回路
１０５ＬＥＤ
１０６出力回路
２００乾電池
３００携帯型電話機内蔵バッテリー
４００乾電池式携帯型電話機用充電装置

Claims

乾電池を電源とし、携帯型電話機の充電端子に所定充電電力を供給する昇圧スイッチングレギュレータを備えた乾電池式携帯型電話機用充電回路において、
充電表示用のＬＥＤと、
前記昇圧スイッチングレギュレータの昇圧チョッパの駆動用のオン・オフ制御信号を生成する制御回路と、
前記昇圧チョッパのオン期間を検出するチョッパオン期間検出回路と、
前記チョッパオン期間検出回路が検出する当該オン期間が所定値に達したときに前記ＬＥＤを駆動するＬＥＤ点灯回路と、
を備えていることを特徴とする乾電池式携帯型電話機用充電回路。
前記チョッパオン期間検出回路は、前記オン・オフ制御信号を入力するＣＲ積分回路であり、前記ＬＥＤ点灯回路は、前記ＣＲ積分回路の電圧値が所定値に達したときに駆動することを特徴とする請求項１に記載の乾電池式携帯型電話機用充電回路。
前記ＬＥＤ点灯回路は、前記乾電池の（＋）端子，（−）端子間に接続された抵抗とトランジスタスイッチとを有し、前記ＬＥＤは前記トランジスタスイッチとグランド間に接続され、前記トランジスタスイッチの制御端子に前記ＣＲ積分回路の出力電圧が入力されることを特徴とする請求項２に記載の乾電池式携帯型電話機用充電回路。