CN105850026B - 压电发电模块以及遥控器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及压电发电模块以及遥控器。整流电路(3)对压电元件(1)的发电电压(Vpe)进行整流来生成直流电压(Vrc)，并供给给负载(7)。负荷开关控制电路(5)具备与整流电路(3)的输出端子对的高电位侧以及低电位侧连接的电源节点(Nc1、Nc2)，输出负荷开关控制信号(S6)来切换负荷开关(6)的接通状态和断开状态。负荷开关(6)被配置在负荷开关控制电路(5)的电源节点(Nc1、Nc2)与输出节点(N1、N2)之间。负载(7)在负荷开关(6)成为接通状态后，若接受整流电路(3)输出的直流电压(Vrc)而开始的处理结束，则通过输出端口信号(Sp)将与压电元件(1)并联连接的放电开关(2)设定为接通状态。压电元件(1)的残留电荷通过放电开关(2)而被复位为零。

Description

压电发电模块以及遥控器

技术领域

本发明涉及压电发电模块以及搭载了压电发电模块的遥控器，例如涉及将施加到压电元件上的机械能转换为电能，并向处理电路供给电力的压电发电模块、以及搭载了该压电发电模块的遥控器。

背景技术

关于内置不需要电池的压电元件的电源装置，提出一种使其发电效率提高的结构。例如国际公开第2003/025969号(专利文献1)中公开了一种具备通过对压电元件施加应变来进行发电的发电部、和对该发电部输出的交流电压进行整流而输出直流电压的整流单元的发电装置。公开了压电元件生成的交流电压通过由二极管桥以及平滑电容器构成的整流单元进行整流以及平滑，转换为直流电压的结构。

专利文献1:国际公开第2003/025969号

图7以及图8表示本申请发明的比较例。压电发电模块100R具备压电元件1、整流电路3、平滑电容器4、负荷开关控制电路5、负荷开关6、输出节点N1、以及输出节点N2。在输出节点N1以及输出节点N2间连接负载7。这样，在经由作为全波整流电路的整流电路3使压电元件1生成的电荷向负载7移动的结构中，在对压电元件1的按压动作、以及释放对压电元件1的按压的动作双方中，能够将电荷供给给后段(downstream)。即，能够通过相对于压电元件1未变形的状态的电位即基准电位，压电元件1变形时所得的正的电位、以及相对于压电元件1发生变形的状态的电位即基准电位，变为压电元件1未变形的状态时所得的负的电位双方，将压电元件1生成的电荷供给给后段。

然而，例如在作为负载7而具备半导体集成电路的系统中，若在压电元件1变形时超过某阈值电压，则发电电压在通常可驱动的最低电压以下成为高阻抗状态，压电元件的输出电压在某电压被偏置。因此，在要继续将压电元件的变形返回到通常的状态时所得的电荷供给给后段的情况下，能够发电的电压变小。并且，若为了提升发电效率，而与平滑电容器4相比增大压电元件1的电容，则最差的情况下，电压不能达到负荷开关6进行动作的阈值电压。因此，在对压电元件的按压动作、以及释放对压电元件的按压的动作双方中存在不能稳定的驱动这样的问题。

发明内容

基于本发明的压电发电模块具备：压电元件，具有第一端子以及第二端子；放电机构，与上述压电元件并联连接；整流电路，具有分别与上述第一端子和第二端子连接的输入端子对、和输出直流电压的输出端子对；开关控制电路，具有与上述整流电路的一个输出端子连接的第一输入端子、与上述整流电路的另一个输出端子连接的第二输入端子、以及输出开关控制信号的输出端子；电容元件，与上述开关控制电路的第一输入端子和第二输入端子并联连接；以及第一开关，与上述整流电路的一个输出端子连接，并响应于上述开关控制信号而切换接通状态和断开状态，在上述第一开关成为接通状态后，上述放电机构成为接通状态。

在该结构中，将压电元件的两端电压作为基准电位的放电机构与压电元件并联设置，在对压电元件的按压状态变化前，放电机构成为接通状态。因此，直流电压在对压电元件的按压动作以及释放对压电元件的按压的动作双方中，上升到第一开关的切换所需的阈值电压。因此，实现能够在对压电元件的按压动作以及释放对压电元件的按压的动作双方中进行稳定的驱动的压电发电模块。

优选，在上述第一开关的后段具有负载，在上述负载的处理结束后，上述放电机构成为接通状态。由此，发电的效率变得更良好。

优选，上述压电元件的静电电容为上述电容元件的静电电容以上。由此，由于每一次的动作的发电量提高，所以发电的效率变得更良好。

优选，上述放电机构是第二开关。

优选，上述放电机构利用从负载输出的控制信号切换接通状态和断开状态。

优选，还具备输出控制信号的控制电路，上述放电机构基于上述第一开关的接通状态并利用从控制电路输出的控制信号切换接通状态和断开状态。由此，能够更高效地控制压电发电模块。

基于本发明的遥控器具备压电发电模块和RF电路，若上述负载从上述第一开关被供给上述直流电压，则上述RF电路执行处理，上述处理结束后，上述放电机构成为接通状态。

在该结构中，将压电元件的两端电压作为基准电位的放电机构与压电元件并联地设置，在对压电元件的按压状态变化前，放电机构成为接通状态。因此，直流电压在对压电元件的按压动作以及释放对压电元件的按压的动作双方中，上升到第一开关的切换所需的阈值电压。因此，实现能够向能够在对压电元件的按压动作以及释放对压电元件的按压的动作双方中进行稳定的驱动的负载供给需要的电源电压的遥控器。

实现能够在对压电元件的按压动作以及释放对压电元件的按压的动作双方中进行稳定的驱动的压电发电模块以及遥控器。

附图说明

图1是实施方式1所涉及的压电发电模块的电路图。

图2是说明对实施方式1所涉及的压电发电模块具备的压电元件的按压状态和产生电荷的关系的剖视图。

图3是实施方式1的变形例所涉及的压电元件的剖视图。

图4是实施方式1所涉及的压电发电模块具备的负荷开关控制电路的电路图。

图5是对实施方式1所涉及的压电发电模块的处理流程进行说明的流程图。

图6是对实施方式1所涉及的压电发电模块的动作进行说明的时序图。

图7是比较例所涉及的压电发电模块的电路图。

图8是对比较例所涉及的压电发电模块的动作进行说明的时序图。

图9是实施方式2所涉及的压电发电模块的电路图。

图10是对实施方式2所涉及的压电发电模块的处理流程进行说明的流程图。

图11是对实施方式2所涉及的压电发电模块的动作进行说明的时序图。

具体实施方式

以下，参照附图，对实施方式进行说明。在实施方式的说明中，在提及个数、量等的情况下，除了有特别记载的情况，不一定限定为该个数、量等。在实施方式的附图中，同一参照符号、参照编号表示同一部分或者相当部分。另外，在实施方式的说明中，对于附加同一参照符号等的部分等，有时不反复重复的说明。

＜实施方式1＞

图1是实施方式1所涉及的压电发电模块100的电路图。

压电发电模块100具备压电元件1、放电开关2、整流电路3、平滑电容器4、负荷开关控制电路5、负荷开关6、输出节点N1、输出节点N2、以及输入节点Np。

在输出节点N1以及输出节点N2间连接负载7。负载7例如是RF电路或者微型计算机等的处理电路。这些处理电路从压电发电模块100的输出节点N1以及输出节点N2供给电源电压，并输出对处于分离的位置的电子设备进行控制的信号(识别代码ID等)。因此，通过在压电发电模块100连接负载7，来实现遥控器或者无线开关。此外，放电开关2相当于本申请的放电机构。平滑电容器4相当于本申请的电容元件。负荷开关控制电路5相当于本申请的开关控制电路。负荷开关6相当于本申请的第一开关。

图2是说明对实施方式1所涉及的压电发电模块100具备的压电元件1的按压状态和产生电荷的关系的剖视图。

图2(a)是示意性地表示未施加应力的压电元件1的状态的剖视图。压电元件1具有压电体1C和金属板1D。压电体1C具有平板状的形状，例如由锆钛酸铅系陶瓷构成。在压电体1C的一个主面上设置有电极1A，在另一个主面上设置有电极1B。压电元件1经由电极1B使金属板1D和压电体1C电接合。电极1A与第一信号线Tpe1连接，金属板1D与第二信号线Tpe2连接。如图2(b)所示，压电元件1的两端被支持部1E保持。压电元件1受到向图2(b)所示的箭头方向施加的应力，并极化。此外，电极1A相当于本申请的压电元件的第一端子。电极1B相当于本申请的压电元件的第二端子。

图2(b)示意性地表示施加了载荷的状态的压电元件1的剖视图。通过按压压电元件1的中央部(施加应力)，将机械能转换为电能。图2(b)表示在基于压电元件1的压电体1C的按压的变形下极化，与第一信号线Tpe1连接的电极1A带有正电荷，与第二信号线Tpe2连接的电极1B带有负电荷的样子。

图2(c)表示对压电元件1的按压释放中，即，释放施加到压电元件1上的应力，正在从图2(b)恢复到图2(a)的状态的样子。示出在按压释放中的压电元件1中，对于压电体1C，与第一信号线Tpe1连接的电极1A带有负电荷，与第二信号线Tpe2连接的电极1B带有正电荷的样子。

若按压压电元件1(施加应力)，则第一信号线Tpe1的电位相对于第二信号线Tpe2的电位上升。而且，在第一信号线Tpe1生成发电电压Vpe。以下，有时将按压的期间所产生的发电电压Vpe记载为“正电压的发电电压Vpe”。另一方面，若释放对压电元件1的按压(释放应力)，则第一信号线Tpe1的电位相对于第二信号线Tpe2的电位下降，在第二信号线Tpe2生成发电电压Vpe。以下，有时将按压释放中所产生的发电电压Vpe记载为“负电压的发电电压Vpe”。即，响应于压电元件1的按压以及按压释放，而在第一信号线Tpe1以及第二信号线Tpe2间产生交流电压。

图1的放电开关2与压电元件1并联连接，响应于输入至输入节点Np的输出端口信号Sp，而控制其接通状态。放电开关2是电子开关。

整流电路3是由二极管桥构成的一般的全波整流电路，其输入端子对的一方与第一信号线Tpe1连接，输入端子对的另一方与第二信号线Tpe2连接。在整流电路3的输出端子对间连接平滑电容器4。施加到整流电路3的输入端子对的发电电压Vpe由二极管桥进行全波整流，再由平滑电容器4进行平滑，被转换为直流电压Vrc，直流电压从整流电路3的输出端子对输出。整流电路3的输出端子对中的低电位侧被设定为GND。

负荷开关控制电路5的电源节点Nc1与整流电路3的输出端子对的高电位侧连接，电源节点Nc2与整流电路3的输出端子对的低电位侧连接。电源节点Nc2与输出节点N2连接。负荷开关控制电路5从负荷开关6的输出端子输出负荷开关控制信号S6，对负荷开关6的接通状态和断开状态进行切换。

负荷开关6的一端以及另一端分别与负荷开关控制电路5的电源节点Nc1以及输出节点N1连接。此外，也可以代替将负荷开关6配置在电源节点Nc1以及输出节点N1间，而将负荷开关6配置在电源节点Nc2以及输出节点Nc2间。

图4是图1的压电发电模块100具备的负荷开关控制电路5的电路图。

负荷开关控制电路5例如由CMOS电路构成。负荷开关控制电路5具备与电源节点Nc1连接的第一输入端子、与电源节点Nc2连接的第二输入端子、和输出端子。负荷开关控制电路5具备：在电源节点Nc1与电源节点Nc2之间从电源节点Nc1侧开始按顺序串联连接的电阻R1、电阻R2、以及电阻R3。另外，负荷开关控制电路5具备例如作为电子开关的开关51、例如作为带隙基准的比较电压生成电路53、和例如作为运算放大器的比较电路52。

电阻R1的一端与电源节点Nc1连接，另一端与电阻R2的一端连接。电阻R2的一端与电阻R1的另一端连接，另一端与电阻R3的一端连接。电阻R3的一端与电阻R2的另一端连接，另一端与电源节点Nc2连接。开关51的一端与电源节点Nc1连接，另一端与电阻R1的另一端连接。比较电压生成电路53的输入端子与电源节点Nc2连接，输出端子与比较电路52的反转输入端子连接。比较电路52的非反转输入端子与电阻R3的一端连接，输出端子与开关51以及负荷开关6连接。

负荷开关控制电路5根据施加到电源节点Nc1以及电源节点Nc2间的直流电压Vrc的增减来使输出的负荷开关控制信号S6的逻辑电平变化。在负荷开关控制信号S6的逻辑电平被设定为高电平以及低电平的情况下，负荷开关6分别被设定为接通状态(ON状态)以及断开状态(OFF状态)。

若将负荷开关6设定为接通状态，则输出节点N1以及输出节点N2间所生成的直流电压Vrc被供给给负载7。随着负载7的电流消耗，平滑电容器4积蓄的电荷量逐渐地减少，使直流电压Vrc的值降低。此外，压电元件1未位移的状态的第二信号线Tpe2的电位相当于本申请的基准电位GND。

负荷开关控制电路5被设定为相对于输入至电源节点Nc1以及电源节点Nc2间的直流电压Vrc的变化，输出的负荷开关控制信号S6的逻辑电平的变化具有滞后特性。该滞后特性通过利用比较电路52输出的负荷开关控制信号S6切换开关51的接通状态来实现。

若直流电压Vrc的值从零上升到阈值电压Vth，则负荷开关6从断开状态迁移为接通状态。之后，伴随着对负载7的电流供给，若直流电压Vrc的值下降到比阈值电压Vth低的阈值电压Vtl，则负荷开关6从接通状态迁移为断开状态。

在开关51为断开状态的情况下，直流电压Vrc被在电源节点Nc1以及电源节点Nc2间串联连接的电阻R1、电阻R2、以及电阻R3分压。比较电路52对电阻R3的两端间的电位和比较电压生成电路53生成的电位进行比较，并决定负荷开关控制信号S6的逻辑电平。适当地设定电阻R1～R3的值、以及比较电压的值，以使阈值电压Vth(参照图1)成为目标的值。若直流电压Vrc的值超过阈值电压Vth，则比较电路52使负荷开关控制信号S6的逻辑电平从低电平变化为高电平。响应于该负荷开关控制信号S6的变化，负荷开关6被设定为接通状态，对输出节点N1以及输出节点N2间施加直流电压Vrc(参照图1)。

若负荷开关控制信号S6被设定为高电平，则与电阻R1并联连接的开关51也被设定为接通状态，电源节点Nc1的电压(直流电压Vrc)被电阻R2以及电阻R3分压。由于与开关51处于断开状态的情况下相比较，由于电阻R3的两端间的电压的值增加，所以在直流电压Vrc的值达到比阈值电压Vth低的阈值电压Vtl时，比较电路52使负荷开关控制信号S6的逻辑电平从高电平变化为低电平。响应于该负荷开关控制信号S6的变化，负荷开关6被设定为断开状态，停止向输出节点N1供给直流电压Vrc。

图5是对图1的压电发电模块100的处理流程进行说明的流程图。

参照图5以及图1，对压电发电模块100的处理流程进行说明。

通过进行压电元件1的按压(产生正电压的发电电压Vpe)或者压电元件1的按压释放(产生负电压的发电电压Vpe)，对整流电路3的输入端子对间施加发电电压Vpe(步骤S11)。经过整流电路3整流的发电电压Vpe由平滑电容器4进行平滑，生成直流电压Vrc(步骤S12)。负荷开关控制电路5判定施加的直流电压Vrc的值是否达到阈值电压Vth(步骤S13)。

在直流电压Vrc的值小于阈值电压Vth的情况下(步骤S13：“否”)，负荷开关6被设定为断开状态，整流电路3继续平滑电容器4的蓄电。若直流电压Vrc的值达到阈值电压Vth(步骤S13：“是”)，则负荷开关控制电路5通过负荷开关控制信号S6将负荷开关6设定为接通状态(步骤S14)。

直流电压Vrc经由负荷开关6以及输出节点N1被供给给负载7，负载7执行对电子设备的信号发送处理(步骤S15)。之后，负载7向输入节点Np输出输出端口信号Sp。放电开关2响应于该输出端口信号Sp而被设定为接通状态，使第一信号线Tpe1以及第二信号线Tpe2短路。在该时刻，压电元件1积蓄的电荷在压电元件1的内部被放电，发电电压Vpe的值变为零(步骤S16)。

负荷开关控制电路5对施加的直流电压Vrc的值和阈值电压Vtl的大小进行比较(步骤S17)。在直流电压Vrc的值为阈值电压Vtl以上的情况下(步骤S17：“否”)，维持负荷开关6的接通状态。若直流电压Vrc的值小于阈值电压Vtl(步骤S17：“是”)，则负荷开关控制电路5通过负荷开关控制信号S6将负荷开关6设定为断开状态(步骤S18)。若负荷开关6被设定为断开状态，则停止向负载7供给直流电压Vrc，负载7断电。

图6是对图1的压电发电模块100的动作进行说明的时序图。

参照图6以及图1，对压电发电模块100的动作进行说明。图6中，横轴示意性地表示时刻，纵轴示意性地表示发电电压Vpe等的电压信号。图6所示的压电发电模块100的动作分为1)整个按压期间T10的对压电元件1的按压、2)整个按压维持期间T20的对压电元件1的按压维持、以及3)整个按压释放期间T30的压电元件1的按压释放、的连续的3个期间中的动作。

(按压期间T10)

若在时刻t0开始压电元件1的按压，则伴随着压电元件1产生的发电电压Vpe的增加，整流电路3输出的直流电压Vrc也增加。在时刻t0开始的压电元件1的按压期间中，压电元件1输出正电压的发电电压Vpe，在时刻t1，发电电压Vpe以及直流电压Vrc的值达到阈值电压Vth。若直流电压Vrc的值达到阈值电压Vth，则负荷开关控制电路5使负荷开关控制信号S6的逻辑电平从低电平L变化为高电平H。响应于该负荷开关控制信号S6的变化，负荷开关6成为接通状态，压电发电模块100向负载7开始直流电压Vrc的供给。

在时刻t1以后，负载7消耗平滑电容器4积蓄的电荷，执行规定的处理(向电子设备的信号发送处理)，到时刻t2，使该处理结束，在时刻t2以后，维持空闲状态。在时刻t3，若直流电压Vrc的值达到阈值电压Vtl，则负荷开关控制电路5使负荷开关控制信号S6变化为低电平L来将负荷开关6设定为断开状态，停止向负载7供给直流电压Vrc。

另一方面，发电电压Vpe的变化如下。若在时刻t1开始了信号发送处理的负载7在时刻t2结束该处理，则向输入节点Np输出输出端口信号Sp。放电开关2响应于该输出端口信号Sp，从断开状态被设定为接通状态。因此，使第一信号线Tpe1以及第二信号线Tpe2短路，在该时刻，压电元件1积蓄的电荷被放电，在时刻t2以后，发电电压Vpe的值迅速达到零。另一方面，直流电压Vrc因向处于空闲状态的负载的电力供给而缓缓地降低。

(按压维持期间T20)

按压维持期间T20是对压电元件1施加一定应力的期间，例如是将从一方向被按压的压电元件1向配置在另一方向侧的固定部推压，维持为压电元件1所产生的应变量几乎没有变化的状态的期间。图6表示在按压维持期间T20开始前，通过上述的放电开关2将发电电压Vpe设定为零，不进行向负载的电力供给的样子。如前述，在按压期间T20中，直流电压Vrc缓缓地降低到预先决定的阈值电压Vtl。

在直流电压Vrc达到Vtl的时刻t3，负荷开关控制电路5使负荷开关控制信号S6从高电平H变化为低电平L。由此，停止向负载7供给直流电压Vrc，施加给输入节点Np的输出端口信号Sp的电位从负载7设定的高电平H向通过下拉电阻(未图示)所设定的低电平L变化。

(按压释放期间T30)

若在时刻t4释放对压电元件1的按压，则压电元件1输出负电压的发电电压Vpe，整流电路3对该负电压的发电电压Vpe进行整流，并输出直流电压Vrc。在时刻t5，若发电电压Vpe以及直流电压Vrc分别达到负的阈值电压Vth以及(正的)阈值电压Vth，则起因于负载7的电流消耗，直流电压Vrc的值和发电电压Vpe的绝对值转为减少。与按压期间T10同样地，在时刻t5以后，负载7开始信号发送处理，若在时刻t6结束该处理，则向输入节点Np输出输出端口信号Sp。

放电开关2响应于该输出端口信号Sp，使第一信号线Tpe1以及第二信号线Tpe2间短路，在时刻t6以后，发电电压Vpe的值迅速地达到零。此外，时间T3以及时间T4分别与时间T1以及时间T2对应，省略它们的重复说明。

如上述，根据压电发电模块100，能够在压电元件1的按压期间以及按压释放期间的两期间中，向与压电发电模块100的输出节点N1以及输出节点N2间连接的负载7供给电源电压。

图7是图1的压电发电模块100之比较例所涉及的压电发电模块100R的电路图。

图7中，附加与图1同一符号的具备同一构成或者功能，省略它们的重复说明。图7的压电发电模块100R是用于说明图1的压电发电模块100的效果的比较例，相当于从图1的压电发电模块100删除放电开关2、输入节点Np、以及输出端口信号Sp的结构。即，在压电发电模块100R中，负载7的处理动作结束后，不进行压电元件1的放电。

图8是对图7的压电发电模块100R的动作进行说明的时序图。

参照图8以及图7，对压电发电模块100R的动作进行说明。

(按压期间T10)

图8中，在从时刻t0到时刻t3的期间中的直流电压Vrc的波形与图6中的同期间的直流电压Vrc的波形相同。即，若在时刻t0开始对压电元件1的按压，则在时刻t1，发电电压Vpe以及直流电压Vrc的值都达到阈值电压Vth。在时刻t1以后，负载7在执行信号发送处理后成为空闲状态，在时刻t3，直流电压Vrc的值达到阈值电压Vtl。

在图6中，在时刻t2以后，发电电压Vpe因被设定成接通状态的放电开关2而急剧地降低到零。另一方面，在图8中，在时刻t2以后，发电电压Vpe的波形成为与直流电压Vrc相同的波形。这是因为压电发电模块100R不具备对压电元件1进行放电的放电开关2。

(按压维持期间T20)

并且，在图6中，在时刻t2以后，降低到零的发电电压Vpe的值到释放对压电元件1的按压的时刻t4为止维持零。另一方面，在图8中，发电电压Vpe以及直流电压Vrc的值在时刻t3以后被维持为比阈值电压Vtl大若干的电压值。这是因为在整个按压维持期间T20中，压电元件1产生的发电电压Vpe经由整流电路3被施加给平滑电容器4。

(按压释放期间T30)

若在时刻t4开始对压电元件1的按压，则压电元件1从保持高于阈值电压Vtl若干的值的正电压的发电电压Vpe的状态开始负电压的发电电压Vpe的输出，第二信号线Tpe2产生与阈值电压Vth相当的电压。然而，在时刻t4，第二信号线Tpe2产生比阈值电压Vtl大若干的电压值，所以输入至整流电路3的压电元件1的负电压的发电电压Vpe是低于零若干的程度。

因此，压电元件1不能对已经充电到阈值电压Vtl以上的平滑电容器4进行充电，直流电压Vrc的值不会达到阈值电压Vth。结果维持负荷开关6的断开状态，负载7不能执行信号发送处理。

对实施方式1所涉及的压电发电模块100的效果进行说明。

在压电发电模块100中，整流电路3在整个按压期间T10中，对通过压电元件1的按压而产生的正电压的发电电压Vpe进行整流，并输出直流电压Vrc。若直流电压Vrc的值超过阈值电压Vth，则负荷开关6被设定为接通状态，开始向负载7供给直流电压Vrc。负载7的处理动作结束后，与压电元件1并联连接的放电开关2响应于负载7输出的输出端口信号Sp，使第一信号线Tpe1以及第二信号线Tpe2间短路，压电元件1的发电电压Vpe的值被复位为零。

之后，整流电路3在整个按压释放期间T30中，对因压电元件1的按压释放而产生的负电压的发电电压Vpe进行整流，并输出直流电压Vrc。在压电元件1产生负电压的发电电压Vpe前，压电元件1的压电电压Vpe通过放电开关2而被复位为零，所以压电元件1输出的发电电压Vpe的值与按压期间T10的情况下同样地，上升到负载7的动作所需的阈值电压Vth。

因此，负载7紧接着按压期间T10，在按压释放期间T30中，也能够执行目标的处理动作。通过针对压电元件1的连续的一次的按压以及按压释放动作，例如能够进行照明开关的调光控制、百叶窗(blind)的开闭控制等。

＜实施方式1的变形例＞

图3是图2的压电元件1的其它例子所涉及的压电元件11的剖视图。

图3中，附加与图2相同的符号的具有同一构成或者功能，省略重复说明。在图3中，压电元件11具有以在按压中，各压电体11C所面对的面产生具有同一极性的电荷的方式层叠压电体11C而成的结构。通过使压电体11成为层叠结构，压电元件11生成的电荷量增加，能够更长的时间驱动负载7(参照图1)。

＜实施方式2＞

图9是实施方式2所涉及的压电发电模块200的电路图。

图9中，附加与图1相同的符号的具有同一构成或者功能，省略它们的重复说明。图9所示的压电发电模块200代替负载7输出的输出端口信号Sp而基于放电开关控制电路8输出的放电开关控制信号S2来进行放电开关2的接通状态的控制。因此，压电发电模块200不具有图1的压电发电模块100具备的输入节点Np。

放电开关控制电路8接受整流电路3输出的直流电压Vrc的供给来进行动作，响应于负荷开关控制信号S6的下降沿，输出具有规定的脉冲宽度的单触发脉冲作为放电开关控制信号S2。放电开关2在放电开关控制信号S2被设定为高电平的整个时间，被设定为接通状态，使第一信号线Tpe1以及第二信号线Tpe2间短路。

图10是对图9的压电发电模块200的处理流程进行说明的流程图。

参照图10以及图9，对压电发电模块200的处理流程进行说明。此外，步骤S21～步骤S25分别与图5所示的步骤S11～步骤S15相同。

通过进行压电元件1的按压(产生正电压的发电电压Vpe)或者压电元件1的按压释放(产生负电压的发电电压Vpe)，来对整流电路3的输入端子对间施加发电电压Vpe(步骤S21)。经过整流电路3整流的发电电压Vpe由平滑电容器4进行平滑，生成直流电压Vrc(步骤S22)。负荷开关控制电路5判定施加的直流电压Vrc的值是否达到阈值电压Vth(步骤S23)。

在直流电压Vrc的值小于阈值电压Vth的情况下(步骤S23：“否”)，负荷开关6被设定为断开状态，整流电路3继续平滑电容器4的蓄电。若直流电压Vrc的值达到阈值电压Vth(步骤S23：“是”)，则负荷开关控制电路5通过负荷开关控制信号S6将负荷开关6设定为接通状态(步骤S24)。

直流电压Vrc经由负荷开关6以及输出节点N1被供给给负载7，负载7执行向电子设备的信号发送处理(步骤S25)。负荷开关控制电路5对施加的直流电压Vrc的值和阈值电压Vtl的大小进行比较(步骤S26)。在直流电压Vrc的值为阈值电压Vtl以上的情况下(步骤S26：“否”)，维持负荷开关6的接通状态。若直流电压Vrc的值小于阈值电压Vtl(步骤S26：“是”)，则负荷开关控制电路5通过负荷开关控制信号S6将负荷开关6设定为断开状态(步骤S27)。

若将负荷开关6设定为断开状态，则放电开关控制电路8在放电开关控制信号S2生成单触发脉冲，将放电开关2设定为规定时间的接通状态，使压电元件1的电荷放电(步骤S28)。通过该放电，压电元件1的发电电压Vpe的值被复位为零。

图11是对图10的压电发电模块200的动作进行说明的时序图。

参照图11以及图9，对压电发电模块200的动作进行说明。图11中，横轴示意性地表示时刻，纵轴示意性地表示发电电压Vpe等的电压波形、信号波形。

若在时刻t0开始压电元件1的按压，则伴随着压电元件1产生的发电电压Vpe的增加，整流电路3输出的直流电压Vrc也增加。在时刻t0开始的压电元件1的按压期间中，压电元件1输出正电压的发电电压Vpe，在时刻t1，发电电压Vpe以及直流电压Vrc的值达到阈值电压Vth。

若直流电压Vrc的值达到阈值电压Vth，则负荷开关控制电路5使负荷开关控制信号S6的逻辑电平从低电平变化为高电平。响应于该负荷开关控制信号S6的变化，负荷开关6成为接通状态，压电发电模块200向负载7开始直流电压Vrc的供给。

在时刻t1以后，负载7消耗平滑电容器4积蓄的电荷，执行向电子设备的信号发送处理。在时刻t2，若直流电压Vrc的值达到阈值电压Vtl，则负荷开关控制电路5使负荷开关控制信号S6从高电平H变化为低电平L来将负荷开关6设定为断开状态，停止向负载7供给直流电压Vrc。在从时刻t0至时刻t2的期间中，直流电压Vrc以及发电电压Vpe的值同样地变化。

响应于时刻t2中的负荷开关控制信号S6的逻辑电平的变化，放电开关控制电路8在放电开关控制信号S2生成具有从时刻t3到时刻t3A的时间T2的脉冲宽度的单触发脉冲。放电开关2响应于该放电开关控制信号S2，在整个时间T2使第一信号线Tpe1以及第二信号线Tpe2间短路。其结果，发电电压Vpe的值从时刻t3的阈值电压Vtl在时刻t3A迅速地降低到零。直至按压释放期间T30开始的时刻t4，直流电压Vrc以及发电电压Vpe的值分别维持阈值电压Vtl以及零。

若在时刻t4释放对压电元件1的按压，则压电元件1输出负电压的发电电压Vpe，整流电路3对该负电压的发电电压Vpe进行整流并对平滑电容器4进行充电，输出直流电压Vrc。在时刻t5，若发电电压Vpe以及直流电压Vrc分别达到阈值电压Vth以及负的阈值电压Vth(－Vth)，则起因于负载7的电流消耗，直流电压Vrc的值和发电电压Vpe的绝对值转为减少。

与时刻t1以后同样地，在时刻t5以后，负载7开始信号发送处理。在时刻t6，若直流电压Vrc达到阈值电压Vtl，则负荷开关控制信号S6的逻辑电平从高电平H变化为低电平L。响应于该变化，放电开关控制电路8在放电开关控制信号S2生成具有时间T4的脉冲宽度的单触发脉冲。响应于该放电开关控制信号S2，放电开关2使第一信号线Tpe1以及第二信号线Tpe2间短路，在时刻t7以后，发电电压Vpe的值迅速地上升到零。

根据压电发电模块200，不需要负载7对放电开关2的控制，能够基于压电发电模块200具备的整流电路3输出的直流电压Vrc的值进行放电开关2的控制。由此，对于不具有输出端口信号的输出功能的负载7，也能够在对压电元件1的按压以及按压释放的两动作中，供给需要的电源电压。

此外，在上述的实施方式中，压电元件由锆钛酸铅系陶瓷构成，但并不限于此。例如也可以由铌酸钾钠系以及碱金属铌酸系陶瓷等非铅系压电体陶瓷的压电材料等构成。

此外，在上述的实施方式中，压电元件1的支持结构为利用2个支持部1E的支持，但并不限于此。例如也可以是利用悬臂梁保持压电元件1的一端，而对成为自由端的另一端施加应力的构成。另外，也可以是使压电元件1成为棒状的形状，利用悬臂梁保持其一端，而对另一端施加应力的构成。换言之，压电元件1的支持方式是通过按压能够变形的结构即可。

本次公开的实施方式在所有方面都是例示，应当理解为没有限制性。本发明的范围不是上述的说明，而是由权利要求书所示出的，并包括与权利要求书等同的意思以及在范围内的所有变更。

附图标记的说明：1…压电元件，1A、1B…电极，1C…压电体，1D…金属板，1E…支持部，2…放电开关，3…整流电路，4…平滑电容器，5…负荷开关控制电路，6…负荷开关，7…负载，8…放电开关控制电路，11…压电元件，11C…压电体，51…开关，52…比较电路，53…比较电压生成电路，100、100R、200…压电发电模块，N1、N2…输出节点，Nc1、Nc2…电源节点，Np…输入节点，R1、R2、R3…电阻，S2…放电开关控制信号，S6…负荷开关控制信号，Sp…输出端口信号，Tpe1…第一信号线，Tpe2…第二信号线，Vpe…发电电压，Vrc…直流电压，Vth、Vtl…阈值电压。

Claims (7)

1.一种压电发电模块，具备：

压电元件，具有第一端子以及第二端子；

放电机构，与上述压电元件并联连接；

整流电路，具有分别与上述第一端子和第二端子连接的输入端子对、和输出直流电压的输出端子对；

开关控制电路，具有与上述整流电路的一个输出端子连接的第一输入端子、与上述整流电路的另一个输出端子连接的第二输入端子、以及输出开关控制信号的输出端子；

电容元件，与上述开关控制电路的第一输入端子和第二输入端子并联连接；以及

第一开关，与上述整流电路的一个输出端子连接，并响应于上述开关控制信号而切换接通状态和断开状态，

在上述第一开关成为接通状态后，上述放电机构成为接通状态。

2.根据权利要求1所述的压电发电模块，其中，

在上述第一开关的后段具有负载，

在上述负载的处理结束后，上述放电机构成为接通状态。

3.根据权利要求1或者2所述的压电发电模块，其中，

上述压电元件的静电电容为上述电容元件的静电电容以上。

4.根据权利要求1或者2所述的压电发电模块，其中，

上述放电机构是第二开关。

5.根据权利要求1或者2所述的压电发电模块，其中，

上述放电机构利用从负载输出的控制信号切换接通状态和断开状态。

6.根据权利要求1或者2所述的压电发电模块，其中，

还具备输出控制信号的控制电路，

上述放电机构基于上述第一开关的接通状态并利用从控制电路输出的控制信号切换接通状态和断开状态。

7.一种遥控器，

具备权利要求2或者5所述的压电发电模块，

上述压电发电模块的负载是RF电路，

若上述负载从上述第一开关被供给上述直流电压，则上述RF电路执行处理，

上述处理结束后，上述放电机构成为接通状态。