JP2009519694A - 小型電子機器用電子回路 - Google Patents

Abstract

本発明は、外部電力により誘導的に給電可能な電池駆動型小型電気機器用電子回路に関する。電子回路は、アキュムレータ（Ａ）を充電する為の充電回路を備え、交流と整流ダイオード（Ｄ２）を生成する為の充電コイル（Ｌ２）を内包し、アキュムレータ（Ａ）は、直列で整流ダイオード（Ｄ２）と充電コイル（Ｌ２）に接続されている。
回路は、更に、アキュムレータ（Ａ）の充電状態及び／又は充電処理を表示する為、更に、ディスプレイとして発光ダイオード（ＬＥＤ）、上記発光ダイオード（ＬＥＤ）およびアキュムレータ（Ａ）の充電処理を制御する為の制御回路（μＣ）を備え、充電コイル（Ｌ２）の端部は、整流ダイオード（Ｄ２）のアノード及び発光ダイオード（ＬＥＤ）のカソード、或いは、整流ダイオード（Ｄ２）のカソード及び発光ダイオード（ＬＥＤ）のアノードのいずれか一方に接続されている。
アキュムレータ（Ａ）は、また、制御回路（μＣ）が動作状態にないときに充電可能である。
【選択図】 図３

Description

発明の分野

本発明は、電池駆動型小型電子機器（例えば、電動歯ブラシ、電気カミソリ）用電子回路に関し、そのアキュムレータは、充電器により誘導的に充電され、好ましくは、アキュムレータの充電状態及び／又は充電処理用ディスプレイを包含する。

関連技術の説明

電子回路とアキュムレータを備える電池駆動型装置は、充電器により充電可能であるが、ＥＰ０８７５９７８号公報により知られている。充電器により供給される電圧は、放電されたアキュムレータに応じて切れること、電子回路が動作しなくなることが、たまに生じる。これを回避するため、ダイオードを介して充電器により充電されるコンデンサからアキュムレータの充電処理中に十分に高い電圧が電子回路に給電される。短時間の間、電子スイッチは連続してアキュムレータの充電処理を中断してコンデンサが充電されるので、充電器には負荷がかからず、その電圧は、コンデンサがダイオードを介して充電される程度まで増加する。そのため、コンデンサは、アキュムレータの充電処理中、電子回路に給電する。コンデンサは、その電圧が放電中に（すなわち、アキュムレータの充電中に）許容可能な程度まで降下する。

本発明は、電池駆動型小型電子機器用電子回路を、できるだけ少ない構成部品で成し遂げ、小さいスペース要件で、経済的にすることを目的とする。

発明の概要

本発明に従う電子回路は、２つの異なる動作状態（小型電子機器がユーザに扱われている第１状態、小型電子機器が誘導的に充電ステーションに連結されている第２状態）を区別できる電池駆動型小型電子機器（例えば、電動歯ブラシ、電気かみそり）を目的とする。ディスプレイは、アキュムレータの充電中の充電処理、更に／又は、充電が完了したときのアキュムレータの充電状態を信号で知らせることができる。

アキュムレータの充電処理及び／又は充電状態の為にディスプレイとして発光ダイオードが備えられるが、ここで、電子回路は、発光ダイオードを使用することが可能であり、その順方向電圧が電池の電圧より大きいという重要な利点を有する。例えば、充電処理及び／又は充電状態は、たとえ小型電子機器が一つの電池を内包するアキュムレータにより駆動されても、青い光の発光ダイオードにより例示可能である。さらに、電子回路は、発光ダイオードが逆バイアスの電圧の対象にならない方式で構成される。

本発明に従う電子回路は、本来的に知られた直列接続を備え、直接接続は、アキュムレータ、整流ダイオード、充電用コイルを備えている。充電用コイルが充電器に結合されるとき、充電用コイルは、交流電流を供給し、交流電流は整流ダイオードにより整流され、アキュムレータを充電する。アキュムレータの極性または使用される電子部品（例えば、ｐｎｐ型トランジスタの代わりにｎｐｎ型トランジスタ）にそれぞれ依存して、充電コイルの端部は、整流ダイオードのアノード及び発光ダイオードのカソード、又は、整流ダイオードのカソード及び発光ダイオードのアノードのいずれか一方に接続される。更に、電子回路は、発光ダイオードおよびアキュムレータと負荷の充電処理を制御する為の制御回路を備えるが、負荷は、電動歯ブラシ又は電気かみそりの場合、例えば電気モータから成る。アキュムレータは、制御回路に電流を給電する。電子回路の考慮すべき利点は、たとえ深く放電されたアキュムレータであっても（すなわち、制御回路が動作状態にないときであっても）アキュムレータの充電が可能である点である。電池の電圧が十分に高いとき、制御回路は、動作状態にあり、該当する場合には、アキュムレータの充電を完了させ、それが、制御可能なスイッチを制御し、それが、充電コイルにより供給される交流電流を効率よく短絡させる（すなわち、その後、充電電流は、最早、アキュムレータには流れ込まないが、制御可能なスイッチ、整流ダイオード、該当する場合には発光ダイオードを通してのみ、である。）発光ダイオードは、更に制御可能なスイッチを介して、制御回路によりオン・オフが可能になる。充電処理は、本来的に知られた基準（例えば、電池電圧、充電及び／又は放電時間、充電及び／又は放電電流及び／又は電池温度など）により切断される。

以下、同一要素が同一符号で提供されている図面に例示された、本発明に従う電子回路用の典型的実施形態により、定義する。更なる実施形態は、詳細な説明で説明されている。

好適実施形態の詳細な説明

図１に例示された第１の電子回路は、全波整流器を備え、全波整流器は、第１ダイオードＤ１、第２ダイオードＤ２、中央タップを備える充電コイルを内包しており、充電コイルは、そのため、第１の部分巻線部Ｌ１、第２の部分巻線部Ｌ２を備える。充電コイルの中央タップは、更なるダイオードＤ３のアノードに接続され、ダイオードＤ３のカソードは、アキュムレータＡの正極に接続されている。アキュムレータＡの負極は、第１ダイオードＤ１と第２ダイオードＤ２に接続され、第１トランジスタＴ１を介して充電コイルの中央タップに接続されている。第１ダイオードＤ１のカソードは、第１の部分巻線部Ｌ１に接続され、第２ダイオードのカソードは第２の部分巻線部Ｌ２と発光ダイオードＬＥＤのアノードに接続されている。発光ダイオードＬＥＤのカソードは、アキュムレータＡの負極に抵抗Ｒ、制御可能なスイッチＳ（例えば、トランジスタ）を介して接続されている。電気モータＭと第２トランジスタＴ２から成る直列接続部は、アキュムレータＡに接続されている。他の負荷も同様に電子スイッチを介してアキュムレータＡに接続可能であることはいうまでもない。制御可能なスイッチＳと第１トランジスタＴ１、第２トランジスタＴ２は、制御回路μＣにより制御され、ここに電流がアキュムレータＡにより供給される。制御回路μＣは、更に、充電コイルの中央タップに接続され、充電電圧の有無を検出する。
以下、この電子回路の動作モードを説明する。

充電コイルが誘導的に充電器に結合されるとき（図示せず）全波整流器は、脈動直流電流を中央タップに供給し、対応する脈動直流電流は、更なるダイオードＤ３を横切り、アキュムレータＡに流れ、それにより充電される。充電開始時、アキュムレータＡが深く放電されていたとき、アキュムレータの電圧は小さいので、制御回路μＣは動作可能ではない。短期の充電の後、制御回路μＣが起動する（"wakes up"）程度まで電池の電圧が増加すると、制御回路μＣは、脈動直流電流の存在を検出し、制御可能なスイッチＳを介して発光ダイオードＬＥＤのスイッチを入れる。発光ダイオードＬＥＤは、オプションで、アキュムレータＡの充電を表示する。さらに、制御回路μＣは、連続的に、電池の電圧の大きさと、完全に充電されたアキュムレータの電圧に対応した参照値とを比較する。アキュムレータＡが完全に充電されたことを制御回路μＣが認識すると、第１トランジスタＴ１により充電電流が短絡され、充電コイルの中央タップを第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２のアノードに接続させる。更なるダイオードＤ３は、第１のトランジスタＴ１が相互接続されるとき、アキュムレータＡも同様に短絡されるように維持する。

充電コイルは、更に誘導的に充電器に接続されると、一つの半波長の脈動直流電流が更に第１ダイオードＤ１、第１の部分巻線部Ｌ１、第２の部分巻線部Ｌ２、発光ダイオードＬＥＤを通って、制御可能なスイッチＳのスイッチが入れられるまで流れる。制御回路μＣは、好ましくは、発光ダイオードＬＥＤが点滅してアキュムレータＡの完全充電状態を表示するように、現時点で、制御可能なスイッチＳを制御する。他の半波長の脈動直流電流は、現時点で、第２ダイオードＤ２、第２部分巻線部Ｌ２、第１トランジスタＴ１を通ってのみ流れる。充電コイルが充電器から分離されるとき、脈動直流電流は、最早、流れず、発光ダイオードＬＥＤは、消えていく。

制御回路μＣが第１トランジスタＴ１を接続したとき、アキュムレータＡは、更なるダイオードＤ３の為に全波整流器から切り離され、更に、制御回路μＣと電気モータＭに給電するが、これらは、第２トランジスタＴ２を介して制御回路μＣによりスイッチがＯＮ／ＯＦＦされる。

前述された電子回路の代替案では、制御可能なスイッチＳがジャンパーにより置き換えられている。この場合、発光ダイオードＬＥＤは、充電コイルが充電器に結合されるときは常に輝いているので、ユーザは最早、アキュムレータＡが充電されているのか、完全に充電されたのか区別できない。

他の前述された電子回路（図２に図示）では、第１ダイオードＤ１と第１部分巻線部Ｌ１がなく、第１トランジスタＴ１がｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴと交換されている。このようなトランジスタは、本来、保護ダイオードを内包する。制御回路μＣが第１トランジスタＴ１に相互接続し、アキュムレータＡの充電を完了するとき、発光ダイオードＬＥＤは、完全に充電されたアキュムレータＡの状態を表示することができ、このために必要な電流（一つの半波脈動電流）は、充電コイルＬ２、保護ダイオード、制御スイッチμＣによりスイッチが入れられる制御可能なスイッチＳ、抵抗Ｒを通って流れる。他の半波脈動直流電流は、その後、充電コイルＬ２、第２ダイオードＤ２、第１トランジスタＴ１を通って流れる。

図１に例示された電子回路を備えたケースのように、図３に例示された第３電子回路は、全波整流器を備え、全波整流器は、第１ダイオードＤ１、第２ダイオードＤ２、充電コイルを内包し、充電コイルは、中央タップを備えるので、第１部分巻線部Ｌ１と第２部分巻線部Ｌ２とを備える。第１ダイオードＤ１のカソードは、第１部分巻線部Ｌ１に接続され、第２ダイオードＤ２のカソードは、第２部分巻線部Ｌ２と、発光ダイオードＬＥＤのアノードとに接続されている。発光ダイオードＬＥＤのカソードは、抵抗Ｒ、制御可能なスイッチ（例えば、トランジスタ）を介して、アキュムレータＡの負極、第１ダイオードＤ１、第２ダイオードＤ２に接続されている。制御可能なスイッチＳは、制御回路μＣにより制御され、それに対する電流は、アキュムレータＡにより供給されている。制御回路μＣは、更に、充電コイルの中央タップに接続されているので、充電電圧の有無を検出することができる。

図３に例示された電子回路は、図１に例示された電子回路と異なる点は、充電コイルの中央タップがブリッジ回路の横断線に接続されており、４つのトランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を内包し、これらの横断線において、電気モータＭ又は他の負荷がアレンジされている点である。４つのトランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は、ＭＯＳＦＥＴであり、これらは、制御回路μＣにより制御可能であり、各々の場合、本来、保護ダイオードを内包している。第１トランジスタＴ１と第２トランジスタＴ２は、ｎ型チャネルのＭＯＳＦＥＴであり、そのソース端子は、アキュムレータＡの負極に接続されている。第３トランジスタＴ３と第４トランジスタＴ４は、ｎ型チャネルのＭＯＳＦＥＴであり、これらのソース端子は、アキュムレータＡの正極に接続されている。第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３のドレイン端子は、全波整流器の中央タップ、モータＭの一端に接続され、第２トランジスタＴ２と第４トランジスタＴ４のドレイン端子は、モータＭの他端に接続されている。

図１に例示された回路と比較すると、トランジスタＴ３の保護ダイオードは、更なるダイオードＤ３の機能、すなわち、脈動直流電流が充電コイルの中央タップにあるとき動作状態になければならない制御回路μＣがなくてもアキュムレータＡは充電可能になることを引き継ぐ。図３に例示された回路では、第１トランジスタＴ１も同様に、図１に例示された回路の第１トランジスタＴ１の機能、すなわち、アキュムレータＡの充電の終了を引き継ぐ。制御回路μＣは、第１トランジスタが相互接続されアキュムレータＡが短絡されるとき、第３トランジスタＴ３が遮断されることを確実にする。

図３に例示された電子回路の代替案では、第１ダイオードＤ１と第１部分巻線部Ｌ１がない。この電子回路は、図２，図３に各々が例示された電子回路と同様に動作する。

図１は、第１の電子回路を示す。 図２は、第２の電子回路を示す。 図３は、第３の電子回路を示す。

符号の説明

Ａ…アキュムレータ、Ｄ１…第１ダイオード、Ｄ２…第２ダイオード、Ｄ３…更なるダイオード、Ｌ１…第１の部分巻線部、Ｌ２…第２の部分巻線部、ＬＥＤ…発光ダイオード、Ｍ…電気モータ、Ｒ…抵抗、Ｓ…制御可能なスイッチ、Ｔ１…第１トランジスタ、Ｔ２…第２トランジスタ、Ｔ３…第３トランジスタ、Ｔ４…第４トランジスタ、μＣ…制御回路。

Claims (8)

1. 誘導的に外部電源により給電された電池駆動型小型電子機器用電子回路において、
   アキュムレータ（Ａ）を充電する為の充電回路であって、充電コイル（Ｌ２）とダイオード（Ｄ２）とを内包し、前記アキュムレータ（Ａ）は直列に前記ダイオード（Ｄ２）および前記充電コイル（Ｌ２）に接続される、前記充電回路と、
   前記アキュムレータ（Ａ）の充電状態及び／又は充電処理の為のディスプレイとしての発光ダイオード（ＬＥＤ）と、
   を備え、
   前記充電コイル（Ｌ２）の端部が前記ダイオード（Ｄ２）のアノード側および前記発光ダイオード（ＬＥＤ）のカソード側に接続されるか、或いは、前記ダイオード（Ｄ２）のカソード側及び前記発光ダイオード（ＬＥＤ）のアノード側に接続される、前記電子回路。
2. 電子回路が制御可能なスイッチ（Ｓ）を内包し、前記制御可能なスイッチ（Ｓ）が制御回路（μＣ）により制御可能であり、それにより、前記発光ダイオード（ＬＥＤ）がオン・オフ可能になることを特徴とする、請求項１に記載の電子回路。
3. 前記電子回路が電子スイッチ（Ｔ１）を内容し、前記電子スイッチ（Ｔ１）が制御回路（μＣ）により制御可能であり、それにより、前記アキュムレータ（Ａ）の充電処理が完了可能になることを特徴とする、請求項１または２に記載の電子回路。
4. 前記制御回路（μＣ）は、前記アキュムレータ（Ａ）の充電中、更に／又は、前記アキュムレータ（Ａ）の充電処理が完了した後、発光ダイオード（ＬＥＤ）をオンにすることを特徴とする、請求項２又は３に記載の電子回路。
5. 更なる充電コイル（Ｌ１）と更なるダイオード（Ｄ１）とを内包し、これらが、ダイオード（Ｄ２）及び前記充電コイル（Ｌ２）と共に全波整流器を形成することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子回路。
6. 電池駆動型小型電子機器用電子回路において、
   負荷（Ｍ）と、交流電流を生成する為の充電コイル（Ｌ２）を内包し、ブリッジ回路で複数のスイッチ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４）に接続され、保護ダイオードが並列に、少なくとも１つの電子スイッチ（Ｔ３）に接続された前記電子回路であって、
   前記アキュムレータ（Ａ）は、前記保護ダイオードと前記充電コイル（Ｌ２）に直列で接続され、前記アキュムレータ（Ａ）の前記充電に応じて、前記充電コイル（Ｌ２）により供給された前記充電電流が前記保護ダイオードを通って流れることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子回路。
7. 前記電子スイッチ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４）は、組み込まれた保護ダイオードを備えるＭＯＳＦＥＴから成ることを特徴とする、請求項６に記載の電子回路。
8. 前記電子スイッチは、これにより前記アキュムレータ（Ａ）の前記充電処理が完了可能になり、前記ブリッジ回路の前記電子スイッチ（Ｔ１）の一つにより形成されていることを特徴とする、請求項３〜７のいずれか一項に記載の電子回路。

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