JPH03148092A - 電子時計 - Google Patents
電子時計Info
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- JPH03148092A JPH03148092A JP28839889A JP28839889A JPH03148092A JP H03148092 A JPH03148092 A JP H03148092A JP 28839889 A JP28839889 A JP 28839889A JP 28839889 A JP28839889 A JP 28839889A JP H03148092 A JPH03148092 A JP H03148092A
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- Japan
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- voltage
- circuit
- capacitor
- condenser
- boost
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Links
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Landscapes
- Electromechanical Clocks (AREA)
- Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野J
本発明は1発電装置を有する電子腕時計の電源部の制御
回路に関する。
回路に関する。
r従来の技術〕
従来の発電装置付腕時計は、特開昭60−203887
に書かれている様に発電エネルギーを蓄電する高容量コ
ンデンサ(以後キャパシタと称す、)等の2次電源の電
圧な昇圧回路で昇圧して時計の駆動源としていた。その
ことにより、時計の作動時間を広げることができるから
である。
に書かれている様に発電エネルギーを蓄電する高容量コ
ンデンサ(以後キャパシタと称す、)等の2次電源の電
圧な昇圧回路で昇圧して時計の駆動源としていた。その
ことにより、時計の作動時間を広げることができるから
である。
〔発明が解決しようとする課題J
腕時計の様な駆動負荷の小さな物に対しては、変換効率
の高さから、昇圧回路としてコンデンサつなぎ変えを繰
り返すチャージポンプ方式を用いるのが一般的であった
。しかし、キャパシタの電荷を転送して昇圧するために
はどうしてもスイッチング素子を電荷が通過し、そこに
熱損失が発生してしまった。また、−船釣に時計用IC
内でスイッチング素子として用いられるのはMOS−F
ETであり、そのON10 F Fを繰返すためには、
必然的にゲート容量の充放電により電流も消費してしま
う。
の高さから、昇圧回路としてコンデンサつなぎ変えを繰
り返すチャージポンプ方式を用いるのが一般的であった
。しかし、キャパシタの電荷を転送して昇圧するために
はどうしてもスイッチング素子を電荷が通過し、そこに
熱損失が発生してしまった。また、−船釣に時計用IC
内でスイッチング素子として用いられるのはMOS−F
ETであり、そのON10 F Fを繰返すためには、
必然的にゲート容量の充放電により電流も消費してしま
う。
発電装置を有する様な電子腕時計においては、消費電力
を出来るだけ低く押える必要があり、本発明では昇圧回
路で消費する電力を低減するのを目的とする。
を出来るだけ低く押える必要があり、本発明では昇圧回
路で消費する電力を低減するのを目的とする。
[課題を解決するための手段]
上記問題点を解決するために本発明では、発電手段と前
記発電手段より得られる電気エネルギーを蓄える蓄電手
段と前記蓄電手段の電圧を変換する電圧変換回路と前記
電圧変換回路の出力電圧が充電され駆動電源となるコン
デンサよりなる電子腕時計において、前記電子腕時計が
重負荷時と軽負荷時とで前記電圧変換回路を作動させた
り停止させたりする制御回路を有したことを特徴とする
。
記発電手段より得られる電気エネルギーを蓄える蓄電手
段と前記蓄電手段の電圧を変換する電圧変換回路と前記
電圧変換回路の出力電圧が充電され駆動電源となるコン
デンサよりなる電子腕時計において、前記電子腕時計が
重負荷時と軽負荷時とで前記電圧変換回路を作動させた
り停止させたりする制御回路を有したことを特徴とする
。
[作 用1
本発明の上記の構成によれば、電子腕時計のモダ駆動パ
ルス出力時等の重負荷時は電圧変換回路を動作させて駆
動電源となるコンデンサの電圧レベルを維持すると供に
、軽負荷時は制御回路により電圧変換回路の動作を停止
させることが可能となる。このことにより、駆動電源と
なるコンデンサは負荷が軽い時は電圧レベルを維持して
かっ、電圧変換回路の動作が停止していることより、低
消費電力な発電手段を有する電子腕時計を提供すること
ができる。
ルス出力時等の重負荷時は電圧変換回路を動作させて駆
動電源となるコンデンサの電圧レベルを維持すると供に
、軽負荷時は制御回路により電圧変換回路の動作を停止
させることが可能となる。このことにより、駆動電源と
なるコンデンサは負荷が軽い時は電圧レベルを維持して
かっ、電圧変換回路の動作が停止していることより、低
消費電力な発電手段を有する電子腕時計を提供すること
ができる。
[実 施 例]
本発明をより詳細に記述するために、以下図面に従って
これを説明する。
これを説明する。
第1図は本発明の発電電子腕時計の全体回路図である。
1は発電コイルで発電機による交流誘起電圧がコイル両
端に発生することになる。2は整流ダイオードで交流誘
起電圧を半波整流していて、整流した電力を高容量キャ
パシター3に充電している。4はキャパシター3の過充
電防止用のリミッタ−3w素子で、キャパシター3の電
圧Vge(以後、キャパシター3の電圧値をV ieと
定義する。)が所定の電圧V L l fflに達した
時にオン状態となり発電コイル1に発生する電力をバイ
パスさせるためにある。リミッタ−設定電圧■L11I
は、回路系で必要とする電圧の最大値以上であり、キャ
パシター3の定格電圧以内の範囲に入るように設定され
ている。7は多段昇圧回路で、昇圧コンデンサー8.9
.キャパシター3、補助コンデンサー10の接続状態を
切り換えることにより、キャパシター3の電荷を補助コ
ンデンサ−10に転送することにより昇圧を実現してい
る。また、多段昇圧回路7は3倍、2倍、1.5倍、1
倍の4種類の昇圧倍率を切換可能で、昇圧された電圧は
補助コンデンサー10に充電される。この補助コンデン
サー10の電圧v88(以後、補助コンデンサー10の
電圧値を■、と定義する。)により回路は動作する。こ
の様な多段昇圧回路7を採用することにより、回路系の
動作電圧値を最適化している。11は補助コンデンサー
10の電圧を検出する■1検出回路で、リアアレンスミ
圧には、 V 、、< V a。。
端に発生することになる。2は整流ダイオードで交流誘
起電圧を半波整流していて、整流した電力を高容量キャ
パシター3に充電している。4はキャパシター3の過充
電防止用のリミッタ−3w素子で、キャパシター3の電
圧Vge(以後、キャパシター3の電圧値をV ieと
定義する。)が所定の電圧V L l fflに達した
時にオン状態となり発電コイル1に発生する電力をバイ
パスさせるためにある。リミッタ−設定電圧■L11I
は、回路系で必要とする電圧の最大値以上であり、キャ
パシター3の定格電圧以内の範囲に入るように設定され
ている。7は多段昇圧回路で、昇圧コンデンサー8.9
.キャパシター3、補助コンデンサー10の接続状態を
切り換えることにより、キャパシター3の電荷を補助コ
ンデンサ−10に転送することにより昇圧を実現してい
る。また、多段昇圧回路7は3倍、2倍、1.5倍、1
倍の4種類の昇圧倍率を切換可能で、昇圧された電圧は
補助コンデンサー10に充電される。この補助コンデン
サー10の電圧v88(以後、補助コンデンサー10の
電圧値を■、と定義する。)により回路は動作する。こ
の様な多段昇圧回路7を採用することにより、回路系の
動作電圧値を最適化している。11は補助コンデンサー
10の電圧を検出する■1検出回路で、リアアレンスミ
圧には、 V 、、< V a。。
なる関係を持つ、V upとv6゜□の2値があり、■
、がv6゜。を越えたなら、昇圧倍率を下げ、V mg
がV upを下まわったなら、昇圧倍率を上げる様に、
多段昇圧回路7に検出結果を出力している。12は時計
回路であり、32768H,の原振を持つ水晶振動子1
3を駆動する発振回路、分周回路、モーター用コイル1
4を駆動するモータ駆動回路を含んでいて、電圧V E
、で動作している。モーター用コイル14は指針回転用
のステッピングモーターを駆動するためのものである6
15のショート用Trと、16の直列抵抗とで即スター
ト回路を構成しており、V xeが所定の電圧V oN
より低い時は、即スタート動作となる様になっているが
、詳細は後述する。■よ。が前述のVLI□、■。8に
なったことを検出するのは、v、c検出回路6である。
、がv6゜。を越えたなら、昇圧倍率を下げ、V mg
がV upを下まわったなら、昇圧倍率を上げる様に、
多段昇圧回路7に検出結果を出力している。12は時計
回路であり、32768H,の原振を持つ水晶振動子1
3を駆動する発振回路、分周回路、モーター用コイル1
4を駆動するモータ駆動回路を含んでいて、電圧V E
、で動作している。モーター用コイル14は指針回転用
のステッピングモーターを駆動するためのものである6
15のショート用Trと、16の直列抵抗とで即スター
ト回路を構成しており、V xeが所定の電圧V oN
より低い時は、即スタート動作となる様になっているが
、詳細は後述する。■よ。が前述のVLI□、■。8に
なったことを検出するのは、v、c検出回路6である。
前述のVup、 V、。wnとの上下関係は、
voN<vup<vII6wI、〈vL、□の様になっ
ている。以上、回路の概略説明を行ってきたが、以後は
、各部の詳細な動作説明とその効果を記述する。
ている。以上、回路の概略説明を行ってきたが、以後は
、各部の詳細な動作説明とその効果を記述する。
まず、本実施例にて使用する交流発電機の原理を第2図
を用いて説明する。15は回転トルクを生じせしめる手
段であり回転中心と重心とが偏心した回転錘より成る。
を用いて説明する。15は回転トルクを生じせしめる手
段であり回転中心と重心とが偏心した回転錘より成る。
この回転手段15の回転運動を増速輪列16により増速
し、発電機構としてのロークー17を回転せしめる。ロ
ーター17は永久磁石17aを含み、ロークー17をか
こむ様にステーター18が配置されている。コイルlは
磁心19aに巻かれており磁心19aとステーク18と
はネジ20により固着されている。このローター17が
回転する事によりコイルlにはi=
と表わされる電流が生じる。
し、発電機構としてのロークー17を回転せしめる。ロ
ーター17は永久磁石17aを含み、ロークー17をか
こむ様にステーター18が配置されている。コイルlは
磁心19aに巻かれており磁心19aとステーク18と
はネジ20により固着されている。このローター17が
回転する事によりコイルlにはi=
と表わされる電流が生じる。
N:コイルの巻数
φ、磁心22aを通る磁束数
t:時間
R:コイルの抵抗
W:ローター17の回転速度
L:コイルノインダクタンス
この起電力はほぼsinカーブを持つ交流である。又ロ
ーター17とそれをかこむステーター18の穴とが同心
円でありほぼ全周にわたりロータ6珪石をかこんでいる
。これによりロークーのある場所に止まっていようとす
る力(引力トルク)を最小にする事ができる。
ーター17とそれをかこむステーター18の穴とが同心
円でありほぼ全周にわたりロータ6珪石をかこんでいる
。これによりロークーのある場所に止まっていようとす
る力(引力トルク)を最小にする事ができる。
次に第3図を用いて、多段昇圧の具体例を示す。横軸は
時間をとってあり、縦軸はキャパシター3の電圧V0(
点線)と、補助コンデンサ−10の電圧v、(実線)と
をそれぞれ示している。
時間をとってあり、縦軸はキャパシター3の電圧V0(
点線)と、補助コンデンサ−10の電圧v、(実線)と
をそれぞれ示している。
マタ、前述(7) V ON+ V Llp+ V l
Iown、V Llfiはそれぞれ、以下の様に設定し
である。
Iown、V Llfiはそれぞれ、以下の様に設定し
である。
VoN =0.4V
V、、=1.2V
■6゜□=2.0V
VLII11= 2 、3 V
ここでt0〜t6までの区間は主に発電機が稼動してい
る状態で充電期間となり、t6以後は発電されていない
状態を想定しており放電期間となる。なお、第3図にお
いては充電期間も放電期間も同様な時間スケールで書い
ているが、実際は充電期間は数分のオーダーであり、放
電期間は数日のオーダーとなる。jo’=j;+、及び
tl。以降は即スタート状態であり後述する。V we
が増加していきV geが0.4vを越えたtlから3
倍昇圧状態となり、■、にはvgex3の電圧が充電さ
れる。さらに充電されるとt2においてV□は2.0v
に達する。そこで昇圧倍率は1段落ちて2倍昇圧となる
。以後、さらに充電が進むと、ts、t4においてそれ
ぞれV□が2.OVに達し、■□が2.OVになったこ
とにより昇圧倍率を1段下げていくことになる。すなわ
ち、t1〜t2は3倍昇圧、t2〜t3は2倍昇圧、t
3〜t4は1.5倍昇圧、t4〜t7は1倍昇圧となる
。なお、1倍昇圧時は、V * c = V z gと
なって電圧上昇していくことになるが、この時はV□が
2.0Vに達しても、昇圧倍率は変化させない6さらに
電圧が上昇してv、c=v□=2.3VとなるtS−t
sにおいては、リミッタ−Sw素子をオンとして、2,
3V以上に電圧上昇しない様にしている。次にt6以降
の放電期間においては、1.2Vが昇圧倍率の切換点と
なる。すなわち、電圧が下降していき、■、よ= 12
■になると昇圧倍率を1段上げて1.5倍昇圧となる。
る状態で充電期間となり、t6以後は発電されていない
状態を想定しており放電期間となる。なお、第3図にお
いては充電期間も放電期間も同様な時間スケールで書い
ているが、実際は充電期間は数分のオーダーであり、放
電期間は数日のオーダーとなる。jo’=j;+、及び
tl。以降は即スタート状態であり後述する。V we
が増加していきV geが0.4vを越えたtlから3
倍昇圧状態となり、■、にはvgex3の電圧が充電さ
れる。さらに充電されるとt2においてV□は2.0v
に達する。そこで昇圧倍率は1段落ちて2倍昇圧となる
。以後、さらに充電が進むと、ts、t4においてそれ
ぞれV□が2.OVに達し、■□が2.OVになったこ
とにより昇圧倍率を1段下げていくことになる。すなわ
ち、t1〜t2は3倍昇圧、t2〜t3は2倍昇圧、t
3〜t4は1.5倍昇圧、t4〜t7は1倍昇圧となる
。なお、1倍昇圧時は、V * c = V z gと
なって電圧上昇していくことになるが、この時はV□が
2.0Vに達しても、昇圧倍率は変化させない6さらに
電圧が上昇してv、c=v□=2.3VとなるtS−t
sにおいては、リミッタ−Sw素子をオンとして、2,
3V以上に電圧上昇しない様にしている。次にt6以降
の放電期間においては、1.2Vが昇圧倍率の切換点と
なる。すなわち、電圧が下降していき、■、よ= 12
■になると昇圧倍率を1段上げて1.5倍昇圧となる。
以後、v8.が1.2Vを割るごとに昇圧倍率は1段上
がっていくことになる。よって、t、〜t8は1.5倍
昇圧、t8〜t9は2倍昇圧、t、〜t+oは3倍昇圧
となる。この様な昇圧システムを採用することにより、
時計の駆動電源であるV itは、V ac≧0,4■
の条件においては、常に1.2V以上を確保でき、時計
の動作時間を長くすることができる。なお、V、、(1
,2V)は回路、指針用ステッピングモーターの動作最
低電圧に設定してあり、仮に昇圧が無く■よ。を駆動電
圧とするシステムであったなら、■。=1.2V以上、
すなわちtll〜t、までの期間しか時計は動かず、充
電期間においては、時計の動き出すまでの時間が長く、
放電期間においては1時計の止まるまでの時間が短くな
ってしまい、使用者にとって好ましくない時計となって
しまう。なおV。N(0,4V)は3倍昇圧に起動がか
かる電圧であるため、VONX3≧V upなる条件に
設定するのは、明白である。また、VLl、(2,3V
) は、本実施例に使用したキャパシター3の耐圧が2
.4vであったことより、余裕をとり、2.3Vに設定
しである。
がっていくことになる。よって、t、〜t8は1.5倍
昇圧、t8〜t9は2倍昇圧、t、〜t+oは3倍昇圧
となる。この様な昇圧システムを採用することにより、
時計の駆動電源であるV itは、V ac≧0,4■
の条件においては、常に1.2V以上を確保でき、時計
の動作時間を長くすることができる。なお、V、、(1
,2V)は回路、指針用ステッピングモーターの動作最
低電圧に設定してあり、仮に昇圧が無く■よ。を駆動電
圧とするシステムであったなら、■。=1.2V以上、
すなわちtll〜t、までの期間しか時計は動かず、充
電期間においては、時計の動き出すまでの時間が長く、
放電期間においては1時計の止まるまでの時間が短くな
ってしまい、使用者にとって好ましくない時計となって
しまう。なおV。N(0,4V)は3倍昇圧に起動がか
かる電圧であるため、VONX3≧V upなる条件に
設定するのは、明白である。また、VLl、(2,3V
) は、本実施例に使用したキャパシター3の耐圧が2
.4vであったことより、余裕をとり、2.3Vに設定
しである。
次に多段昇圧回路7の具体的構成を第4図に示す@ T
r l−T r tはコンデンサーつなぎかえ用のF
ETであり、このFETのオン/オフをl K Hzの
昇圧クロックで制御している。32の破線ブロックは公
知のアップダウンカウンターであり、その2bit出力
であるSA、Slの組合わせにより、4値の昇圧倍率を
保持している。第5図にSA、S、と昇圧倍率の関係を
示しである。アップダウンカウンター32に入力される
M、、pは、■、よ系出回路11より出力される信号で
、■□がV、、(1,2V)を下った時に出力されるク
ロックパルスとなり「0」がアクティブである。同様に
、M ao**はv□がV、、、、(2,OV)を越エ
タ時に出力されるクロックパルスである。この様に、■
□検出回路11の出力によって、昇圧倍率の切換を行っ
ている。以後、ロジック信号の説明には「0」、「1」
の表現を使用し、「0」とは補助コンデンサーlOの一
側(V、、(11+1)であり、rlJとは補助コンデ
ンサー10の+側(VO5側)のことを示す。33は昇
圧基準信号作成回路で、分周期より出力される標準信号
φIK、φ2KMより、昇圧基準信号となるCLI、C
l3を出力している。34はスイッチング制御回路で、
上記CLI、Cl3とSA、SIlよりデコードされた
信号を出力し、Tr+〜T rtのスイッチングを制御
している0以上の回路動作な各昇圧倍率ごとにタイミン
グチャートで示したのが、第6図であり、各昇圧倍率ご
とにコンデンサー接続等価図で示したのが第7図である
。第6図においては、TrI、がlになった時にTrI
lがオンすることを意味している。第6図(A)は1倍
昇圧時のスイッチング制御信号であり、TrI、3.4
.61.が常時オンしている。この時コンデンサー等価
回路は第7図(A)のごとくなり、3.8.9、lOの
全てのコンデンサーが並列に接続され、キャパシター3
の電圧V weと補助コンデンサー10の電圧V tm
が1 2 等しくなる。第6図(B)には、1.5倍昇圧時のスイ
ッチング制御信号を示し、(イ)の区間ではTri、n
、aがオンし、(ロ)の区間ではTr2.4゜6,7が
オンする。第7図(B)が1.5倍昇圧時のコンデンサ
ー等価回路で(イ)の区間では、昇圧コンデンサー8.
9にそれぞれ0.5xVscが充電され、(ロ)の区間
では■、eと0,5父V、cの和である1、5XV@e
が補助コンデンサーlOに充電される。同様に、第6図
及び第7図の(C)は、2倍昇圧時で、(イ)の区間で
はTrI、a、s、tがオンし、(ロ)の区間ではT
ra、4゜51.がオンし、その結果補助コンデンサー
lOには2×vscが充電される。また(D)は、3倍
昇圧時で、(イ)の区間はTrI、s、s、tがオンし
、(ロ)の区間はT rx、4.+tがオンし、その結
果補助コンデンサーlOには3×V、cが充電される。
r l−T r tはコンデンサーつなぎかえ用のF
ETであり、このFETのオン/オフをl K Hzの
昇圧クロックで制御している。32の破線ブロックは公
知のアップダウンカウンターであり、その2bit出力
であるSA、Slの組合わせにより、4値の昇圧倍率を
保持している。第5図にSA、S、と昇圧倍率の関係を
示しである。アップダウンカウンター32に入力される
M、、pは、■、よ系出回路11より出力される信号で
、■□がV、、(1,2V)を下った時に出力されるク
ロックパルスとなり「0」がアクティブである。同様に
、M ao**はv□がV、、、、(2,OV)を越エ
タ時に出力されるクロックパルスである。この様に、■
□検出回路11の出力によって、昇圧倍率の切換を行っ
ている。以後、ロジック信号の説明には「0」、「1」
の表現を使用し、「0」とは補助コンデンサーlOの一
側(V、、(11+1)であり、rlJとは補助コンデ
ンサー10の+側(VO5側)のことを示す。33は昇
圧基準信号作成回路で、分周期より出力される標準信号
φIK、φ2KMより、昇圧基準信号となるCLI、C
l3を出力している。34はスイッチング制御回路で、
上記CLI、Cl3とSA、SIlよりデコードされた
信号を出力し、Tr+〜T rtのスイッチングを制御
している0以上の回路動作な各昇圧倍率ごとにタイミン
グチャートで示したのが、第6図であり、各昇圧倍率ご
とにコンデンサー接続等価図で示したのが第7図である
。第6図においては、TrI、がlになった時にTrI
lがオンすることを意味している。第6図(A)は1倍
昇圧時のスイッチング制御信号であり、TrI、3.4
.61.が常時オンしている。この時コンデンサー等価
回路は第7図(A)のごとくなり、3.8.9、lOの
全てのコンデンサーが並列に接続され、キャパシター3
の電圧V weと補助コンデンサー10の電圧V tm
が1 2 等しくなる。第6図(B)には、1.5倍昇圧時のスイ
ッチング制御信号を示し、(イ)の区間ではTri、n
、aがオンし、(ロ)の区間ではTr2.4゜6,7が
オンする。第7図(B)が1.5倍昇圧時のコンデンサ
ー等価回路で(イ)の区間では、昇圧コンデンサー8.
9にそれぞれ0.5xVscが充電され、(ロ)の区間
では■、eと0,5父V、cの和である1、5XV@e
が補助コンデンサーlOに充電される。同様に、第6図
及び第7図の(C)は、2倍昇圧時で、(イ)の区間で
はTrI、a、s、tがオンし、(ロ)の区間ではT
ra、4゜51.がオンし、その結果補助コンデンサー
lOには2×vscが充電される。また(D)は、3倍
昇圧時で、(イ)の区間はTrI、s、s、tがオンし
、(ロ)の区間はT rx、4.+tがオンし、その結
果補助コンデンサーlOには3×V、cが充電される。
第4図における信号”OFF”は、V m c≦v0、
(0,4V)なる条件、すなわち即スタート状態の時は
1となり、その時は昇圧基準信号作成信号33の出力を
止めて、Tr1〜T ryの全てがオフになる様にして
、昇圧を行わない、また、アップダウンカウンター32
の出力SA、Sllを共に1に初期設定しておき、即ス
タート解除時は3倍昇圧からスタートする様にしている
。また、信号°°OFF”’は本発明の特徴となる機能
を制御する信号であり、信号” o f f ”が0の
時すなわち昇圧作動状態において、再に°’OF F’
“の1状態、0状態を制御して、昇圧のオン、オフを切
り換えるための信号である。その動作概念を第8図(a
)、(b)に示す、第8図(a)は、昇圧状態において
常時、昇圧を行った場合で、モータ駆動パルス出力時に
、補助コンデンサlOの電圧が落ち込み、再にモータ駆
動パルス出力後は補助コンデンサlOの電圧が所定の昇
圧レベルに復帰する様子を示したものである6本発明の
多段昇圧回路7は第7図に示すごとくキャパシタ3の電
荷を補助コンデンサIOに転送することによって行なわ
れる訳だが、補助コンデンサlOから取り出す負荷がモ
ータ駆動パルス出力等により大きくなると、電荷転送の
速度が追いつかずに一時的に補助コンデンサIOの電圧
が落ち込んでしまう、しかし、モータ駆動パルス出力時
以外は負荷が軽くなり、電荷転送能力が勝って補助コン
デンサ10の電圧レベルは回復する。第8図(b)には
、°゛OFF”’信号により多段昇圧回路の作動オン/
オフを切り換える様子を示す、一般にアナログ時計の場
合、負荷のレベルとしてモーフ駆動時は大きくてもIL
LA、モーフ駆動時以外は0.1〜0゜3μ八へ度であ
り、モータ駆動時前後のみ昇圧回路を動作させて、それ
以外は昇圧回路を動作させなくても十分に補助コンデン
サ10の電圧を保持させることが可能である。例えば、
補助コンデンサ10の容量を10μFとして、モータ駆
動時以外の負荷電流を0.2μAとし、再に昇圧オフ区
間を0.5秒とした場合、補助コンデンサlOの電圧ド
ロップ分は、 程度となり、時計の動作に影響を及ぼす範囲では無い、
すなわち、補助コンデンサ10を負荷電流に応じである
値以上に設定すれば、重負荷時以外は十分に電圧レベル
を保持することが可能となる。このことにより、次の効
果が実現できる。昇圧オフ区間は第4図におけるT r
l〜T ryのゲート信号を止めることになるので、ゲ
ート容量の充放電電流による損失を無くすことが可能と
なり、低消費電力につながる。特に本願の様な発電装置
付腕時計においては、発電状況が悪い時でも時計が作動
し易くなるという大きな効果につながる。また、当然、
Trl〜Tr?においで電荷転送時の熱損失が無くなる
ことも、低消費電力化につながる。
(0,4V)なる条件、すなわち即スタート状態の時は
1となり、その時は昇圧基準信号作成信号33の出力を
止めて、Tr1〜T ryの全てがオフになる様にして
、昇圧を行わない、また、アップダウンカウンター32
の出力SA、Sllを共に1に初期設定しておき、即ス
タート解除時は3倍昇圧からスタートする様にしている
。また、信号°°OFF”’は本発明の特徴となる機能
を制御する信号であり、信号” o f f ”が0の
時すなわち昇圧作動状態において、再に°’OF F’
“の1状態、0状態を制御して、昇圧のオン、オフを切
り換えるための信号である。その動作概念を第8図(a
)、(b)に示す、第8図(a)は、昇圧状態において
常時、昇圧を行った場合で、モータ駆動パルス出力時に
、補助コンデンサlOの電圧が落ち込み、再にモータ駆
動パルス出力後は補助コンデンサlOの電圧が所定の昇
圧レベルに復帰する様子を示したものである6本発明の
多段昇圧回路7は第7図に示すごとくキャパシタ3の電
荷を補助コンデンサIOに転送することによって行なわ
れる訳だが、補助コンデンサlOから取り出す負荷がモ
ータ駆動パルス出力等により大きくなると、電荷転送の
速度が追いつかずに一時的に補助コンデンサIOの電圧
が落ち込んでしまう、しかし、モータ駆動パルス出力時
以外は負荷が軽くなり、電荷転送能力が勝って補助コン
デンサ10の電圧レベルは回復する。第8図(b)には
、°゛OFF”’信号により多段昇圧回路の作動オン/
オフを切り換える様子を示す、一般にアナログ時計の場
合、負荷のレベルとしてモーフ駆動時は大きくてもIL
LA、モーフ駆動時以外は0.1〜0゜3μ八へ度であ
り、モータ駆動時前後のみ昇圧回路を動作させて、それ
以外は昇圧回路を動作させなくても十分に補助コンデン
サ10の電圧を保持させることが可能である。例えば、
補助コンデンサ10の容量を10μFとして、モータ駆
動時以外の負荷電流を0.2μAとし、再に昇圧オフ区
間を0.5秒とした場合、補助コンデンサlOの電圧ド
ロップ分は、 程度となり、時計の動作に影響を及ぼす範囲では無い、
すなわち、補助コンデンサ10を負荷電流に応じである
値以上に設定すれば、重負荷時以外は十分に電圧レベル
を保持することが可能となる。このことにより、次の効
果が実現できる。昇圧オフ区間は第4図におけるT r
l〜T ryのゲート信号を止めることになるので、ゲ
ート容量の充放電電流による損失を無くすことが可能と
なり、低消費電力につながる。特に本願の様な発電装置
付腕時計においては、発電状況が悪い時でも時計が作動
し易くなるという大きな効果につながる。また、当然、
Trl〜Tr?においで電荷転送時の熱損失が無くなる
ことも、低消費電力化につながる。
第9図(a)は、本発明における’OFF”信号とモー
タパルス出力のタイミングを合成する回路図を示す、ま
た第9図(b)には、そのタイムチャート図を示す、°
φIHz 、”φ2M”932M“°、“°φ64M
”は水晶13により得られる基準信号をもとに分周して
得られた信号で、35は公知の微分回路で、°°φIH
z”の立ち下がりから°°φIM”の立ち上がりまでの
250□、の間、”OFF”’信号をOレベルにす 5 6 る、36も公知の微分回路で、φlHz”の立ち下がり
後、最初の°φ32M”の立ち上がりから°φ64M”
の立ち下がりまでの3.9□、Cの間、モータパルスを
出力する。すなわち、モータパルスは’OFF”°が0
レベルで昇圧が行われている区間に出力されることにな
る。また°“OFFoooがルベルの750゜secの
区間は昇圧を行わない様にして、前述の効果を出してい
る。
タパルス出力のタイミングを合成する回路図を示す、ま
た第9図(b)には、そのタイムチャート図を示す、°
φIHz 、”φ2M”932M“°、“°φ64M
”は水晶13により得られる基準信号をもとに分周して
得られた信号で、35は公知の微分回路で、°°φIH
z”の立ち下がりから°°φIM”の立ち上がりまでの
250□、の間、”OFF”’信号をOレベルにす 5 6 る、36も公知の微分回路で、φlHz”の立ち下がり
後、最初の°φ32M”の立ち上がりから°φ64M”
の立ち下がりまでの3.9□、Cの間、モータパルスを
出力する。すなわち、モータパルスは’OFF”°が0
レベルで昇圧が行われている区間に出力されることにな
る。また°“OFFoooがルベルの750゜secの
区間は昇圧を行わない様にして、前述の効果を出してい
る。
なお、本願の多段昇圧回路7は1.5倍→2倍→3倍と
なるにしたがって昇圧能力が低下してしまう、そこで、
各昇圧倍率に応じて’OFF”’のデユーティ−を変え
ることによって、より最適化された効果を出すことがで
きる。第10図(a)はその具体的回路図であり、第1
0図(b)はそのタイムチャートである。第5図におけ
るSA、S、の組み合わせにより、昇圧倍率は決まり、
(SA 、SB )= (1,0)の時、すなわち1.
5倍昇圧の時は第10図(a)におけるデコーダー回路
37のSX+、i”がセレクトされ、その結果微分回路
38をセレクトし、第10図(b)に示したごとく、”
OFF”’は250□。0となり、その間昇圧は行われ
る。同様に(SA、S、)=(0,1)の時、すなわち
2倍昇圧の時は、デコーダー回路37の°’ S x
*°゛がセレクトされ、微分回路39がセレクトされて
、” OF F ’”は375 、、、、の間、0レベ
ルとなり、その間昇圧が行われる。(SA 、 Ss
) =(1,1)すなわち3倍昇圧の時は、デコーダー
回路37のS x x”がセレクトされ、ORゲート4
0により”OFF”’は500.、、cの間0となり、
その間、昇圧が行われる。この様に、昇圧能力が低下す
るごとに、昇圧の行っている区間を長くすることによっ
て、安定したシステム動作を実現することができる。
なるにしたがって昇圧能力が低下してしまう、そこで、
各昇圧倍率に応じて’OFF”’のデユーティ−を変え
ることによって、より最適化された効果を出すことがで
きる。第10図(a)はその具体的回路図であり、第1
0図(b)はそのタイムチャートである。第5図におけ
るSA、S、の組み合わせにより、昇圧倍率は決まり、
(SA 、SB )= (1,0)の時、すなわち1.
5倍昇圧の時は第10図(a)におけるデコーダー回路
37のSX+、i”がセレクトされ、その結果微分回路
38をセレクトし、第10図(b)に示したごとく、”
OFF”’は250□。0となり、その間昇圧は行われ
る。同様に(SA、S、)=(0,1)の時、すなわち
2倍昇圧の時は、デコーダー回路37の°’ S x
*°゛がセレクトされ、微分回路39がセレクトされて
、” OF F ’”は375 、、、、の間、0レベ
ルとなり、その間昇圧が行われる。(SA 、 Ss
) =(1,1)すなわち3倍昇圧の時は、デコーダー
回路37のS x x”がセレクトされ、ORゲート4
0により”OFF”’は500.、、cの間0となり、
その間、昇圧が行われる。この様に、昇圧能力が低下す
るごとに、昇圧の行っている区間を長くすることによっ
て、安定したシステム動作を実現することができる。
次に即スタート回路の説明をする。その目的はv、cが
0.4v以下から0.4V以上になる遷移点において、
スムーズかつ確実に昇圧動作に移行できるためにある。
0.4v以下から0.4V以上になる遷移点において、
スムーズかつ確実に昇圧動作に移行できるためにある。
上記遷移点において昇圧はスタートする必要があるが、
昇圧がスタートするためには、発振回路が発振していて
、回路が動作している必要がある。しかし、遷移点での
電圧は0.4vと低く、遷移点にいたるまでは当然昇圧
もされてないことから、回路は動作しようがない。また
、遷移点を回路動作可能電圧に設定したのであれば、昇
圧システムを導入した意味が無くなる。以上の問題点を
解決するために、即スタート回路は、遷移点において、
昇圧回路とは別の方式でV□電圧を高電圧にすることを
可能とした。
昇圧がスタートするためには、発振回路が発振していて
、回路が動作している必要がある。しかし、遷移点での
電圧は0.4vと低く、遷移点にいたるまでは当然昇圧
もされてないことから、回路は動作しようがない。また
、遷移点を回路動作可能電圧に設定したのであれば、昇
圧システムを導入した意味が無くなる。以上の問題点を
解決するために、即スタート回路は、遷移点において、
昇圧回路とは別の方式でV□電圧を高電圧にすることを
可能とした。
その具体的回路構成は第11図に示す。V ic検出回
路6によって、V、e<VON (0,4V)であるこ
とが検出されたなら、” o f f ”信号はlとな
りショート用T r18はオフとなる。またoff信号
により第4図における昇圧回路の初期設定を行うととも
に、TrI−Tr?を全てオフにする。この状態で発電
機が稼動すると、充電電流iがキャパシター3に流れる
ことになるが、その時、直列抵抗16にはその抵抗値X
1=vの電圧降下分が生ずる。すなわちiが流れている
時に限って、V十■scの電圧が補助コンデンサーlO
の両端にかかる。また即スタート時にTrs、T r4
はオフであるが、その寄生ダイオード43により、先の
V+v86の電圧を補助コンデンサー10に充電するこ
とが可能となる。また補助コンデンサー10は平滑コン
デンサーの役割もはたし、以後、補助コンデンサー10
にy+Vicが充電されたなら、回路動作は可能となる
。直列抵抗16の抵抗値は、その抵抗値X1=vがV。
路6によって、V、e<VON (0,4V)であるこ
とが検出されたなら、” o f f ”信号はlとな
りショート用T r18はオフとなる。またoff信号
により第4図における昇圧回路の初期設定を行うととも
に、TrI−Tr?を全てオフにする。この状態で発電
機が稼動すると、充電電流iがキャパシター3に流れる
ことになるが、その時、直列抵抗16にはその抵抗値X
1=vの電圧降下分が生ずる。すなわちiが流れている
時に限って、V十■scの電圧が補助コンデンサーlO
の両端にかかる。また即スタート時にTrs、T r4
はオフであるが、その寄生ダイオード43により、先の
V+v86の電圧を補助コンデンサー10に充電するこ
とが可能となる。また補助コンデンサー10は平滑コン
デンサーの役割もはたし、以後、補助コンデンサー10
にy+Vicが充電されたなら、回路動作は可能となる
。直列抵抗16の抵抗値は、その抵抗値X1=vがV。
、(1,2V)以上になるように設定すれば良い。また
off”信号は発振が停止していて、回路が作動してい
ない時も「1」になる様に回路上設定されており、即ス
タト回路の起動に関しては問題が無い。さらに■、ゎが
■。Nを越えて昇圧動作に入った場合は、ショート用T
r l 8をオンにして、発電コイル1、整流ダイオ
ード2、キャパシター3より構成される充電経路内に余
分なインピーダンス分がつかないようにして、充電効率
を高めている。またV tcが上昇していき遷移点を越
えるということは、当然発電機も稼動して充電電流が流
れていることになるので、即スタートの動作をしており
、それにより遷移点においてV−を高電圧化することが
可能 9 0 となる、したがって、本発明により遷移点においては回
路系が動作しており、スムーズかつ確実に昇圧動作に移
行することが可能となった。
off”信号は発振が停止していて、回路が作動してい
ない時も「1」になる様に回路上設定されており、即ス
タト回路の起動に関しては問題が無い。さらに■、ゎが
■。Nを越えて昇圧動作に入った場合は、ショート用T
r l 8をオンにして、発電コイル1、整流ダイオ
ード2、キャパシター3より構成される充電経路内に余
分なインピーダンス分がつかないようにして、充電効率
を高めている。またV tcが上昇していき遷移点を越
えるということは、当然発電機も稼動して充電電流が流
れていることになるので、即スタートの動作をしており
、それにより遷移点においてV−を高電圧化することが
可能 9 0 となる、したがって、本発明により遷移点においては回
路系が動作しており、スムーズかつ確実に昇圧動作に移
行することが可能となった。
以上で本発明の詳細な説明を終えるが、あくまで本願の
一実施例を説明したに過ぎず、多少の数値の変更、及び
に回路方式の変更等は本願の主旨を逸脱するものではな
い。また、発電機としてソーラー電池を使った物に関し
て本発明を適用できるのは言うまでもない。
一実施例を説明したに過ぎず、多少の数値の変更、及び
に回路方式の変更等は本願の主旨を逸脱するものではな
い。また、発電機としてソーラー電池を使った物に関し
て本発明を適用できるのは言うまでもない。
[発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、昇圧回路に簡単なオ
ン/オフ制御回路を追加したのみで、モータパルス出力
時以外は昇圧回路の動作を停止することが可能となり低
消費電力化が可能となった。このことは、発電装置付電
子腕時計にとって入力エネルギに対して出力エネルギの
分が少なくなることを意味して大きな効果を得ることが
できる。具体的には、時計の持続時間が長くなり、週末
等に時計をはずしていたり、夜の就寝時にはずした際に
、再度時計をはめようとした時に時計が止まっている確
率が減る。また、従来と同じ持続時間で良いような商品
仕様であれば、キャパシタの容量を小さくすることが可
能となり、小型化、低価格化に寄与することができる。
ン/オフ制御回路を追加したのみで、モータパルス出力
時以外は昇圧回路の動作を停止することが可能となり低
消費電力化が可能となった。このことは、発電装置付電
子腕時計にとって入力エネルギに対して出力エネルギの
分が少なくなることを意味して大きな効果を得ることが
できる。具体的には、時計の持続時間が長くなり、週末
等に時計をはずしていたり、夜の就寝時にはずした際に
、再度時計をはめようとした時に時計が止まっている確
率が減る。また、従来と同じ持続時間で良いような商品
仕様であれば、キャパシタの容量を小さくすることが可
能となり、小型化、低価格化に寄与することができる。
第1図は本発明の電子腕時計の全体回路図。
第2図は発電機の原理図。
第3図は昇圧動作概念図。
第4図は多段昇圧回路の詳細回路図。
第5図は昇圧倍率の回路記憶方法を表す図。
第6図は多段昇圧回路のタイムチャート図。
第7図は多段昇圧回路のコンデンサ接続等価回路図。
第8図(a)はモータパルスと補助コンデンサ電圧の関
係を示す図。 第8図(b)は本発明によって昇圧回路をオン/オフし
た時の補助コンデンサ電圧を示す図。 第9図(a ’)は昇圧回路のオン/オフのタイミング
を制御する回路図。 第9図(b)は第9図(a)の動作を説明するタイムチ
ャート図。 第1O図(a)は昇圧回路のオン/オフのタイミングを
制御する別の回路図。 第10図(b)は第10図(a)の動作を説明するタイ
ムチャート図。 以上
係を示す図。 第8図(b)は本発明によって昇圧回路をオン/オフし
た時の補助コンデンサ電圧を示す図。 第9図(a ’)は昇圧回路のオン/オフのタイミング
を制御する回路図。 第9図(b)は第9図(a)の動作を説明するタイムチ
ャート図。 第1O図(a)は昇圧回路のオン/オフのタイミングを
制御する別の回路図。 第10図(b)は第10図(a)の動作を説明するタイ
ムチャート図。 以上
Claims (1)
- 発電手段と前記発電手段より得られる電気エネルギーを
蓄える蓄電手段と前記蓄電手段の電圧を変換する電圧変
換回路と前記電圧変換回路の出力に接続されてかつ前記
電圧変換回路の出力電圧に充電されるコンデンサを有し
、前記コンデンサを駆動電源とする電子腕時計において
、前記電子時計が重負荷時と軽負荷時とで前記電圧変換
回路を作動させたり停止させたりする制御回路を有した
ことを特徴とする電子時計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28839889A JPH03148092A (ja) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | 電子時計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28839889A JPH03148092A (ja) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | 電子時計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03148092A true JPH03148092A (ja) | 1991-06-24 |
Family
ID=17729693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28839889A Pending JPH03148092A (ja) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | 電子時計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03148092A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997028491A1 (en) * | 1996-01-30 | 1997-08-07 | Citizen Watch Co., Ltd. | Electronic timepiece with power generating function |
| US7551507B2 (en) * | 2006-11-16 | 2009-06-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Power supply circuit and semiconductor memory |
| JP2019062653A (ja) * | 2017-09-26 | 2019-04-18 | カシオ計算機株式会社 | 電源制御装置、電子時計、電源制御方法、及びプログラム |
-
1989
- 1989-11-06 JP JP28839889A patent/JPH03148092A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997028491A1 (en) * | 1996-01-30 | 1997-08-07 | Citizen Watch Co., Ltd. | Electronic timepiece with power generating function |
| US7551507B2 (en) * | 2006-11-16 | 2009-06-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Power supply circuit and semiconductor memory |
| US7742358B2 (en) * | 2006-11-16 | 2010-06-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Power supply circuit and semiconductor memory |
| JP2019062653A (ja) * | 2017-09-26 | 2019-04-18 | カシオ計算機株式会社 | 電源制御装置、電子時計、電源制御方法、及びプログラム |
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