CN109716639B - 电源电路 - Google Patents

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Abstract

本发明的电源电路具备：初级电容器，用于暂时储存来自发电装置的电力，蓄电元件，用于储存向负载供给的电力，降压斩波器，用于利用初级电容器中储存的电力对蓄电元件进行充电，次级电容器，以可处于第一状态和第二状态的方式与初级电容器连接，第一状态是向该次级电容器的两端之间施加初级电容器的两端之间的电压的状态，第二状态是不向该次级电容器的两端之间施加初级电容器的两端之间的电压的状态，以及控制电路，以次级电容器作为电源而进行动作，在初级电容器的两端之间的电压小于第一规定电压的情况下，不驱动降压斩波器，使次级电容器处于第一状态，在初级电容器的两端之间的电压为第一规定电压以上的情况下，使次级电容器处于第二状态，并且驱动降压斩波器从而利用初级电容器中储存的电力对蓄电元件进行充电。

Description

电源电路
技术领域
本发明涉及电源电路，特别是涉及将发电装置所产生的高电压、低电流的电力转化成用于使负载(电子电路)工作的低电压的电源电路。
背景技术
已知将来自驻极体振动发电装置这种可产生微小电力的发电装置的高电压转换成用于使负载(电子电路)工作的低电压的电源电路。
这种电源电路采用下述结构，即，将来自发电装置的电力暂时储存在小容量的输入侧电容器中，用降压斩波器，利用输入侧电容器中储存的电力对大容量的输出侧电容器进行充电。因此，若从输入侧电容器获取驱动降压斩波器所需的电力，则由于电压较高，因此，会浪费从发电装置供给至电源电路的电力。因此，提出了从输出侧电容器获取用于驱动降压斩波器的电力的方案。
具体来讲，提出了下述方案，即，设置根据输入侧电容器的电压生成恒定电流的第一恒定电流电路以及根据输出侧电容器的电压生成恒定电流的第二恒定电流电路，在输出侧电容器的电压较低的情况下，利用来自第一恒定电流电路的电流驱动降压斩波器，在输出侧电容器的电压较高的情况下，利用来自第二恒定电流电路的电流驱动降压斩波器(参照专利文献1)。另外，还提出下述方案，即，对输出侧电容器以及输入侧电容器同时充电，直至输入侧电容器的电压变为规定电压，当输入侧电容器的电压变为规定电压时，将输出侧电容器与输入侧电容器分离，利用输出侧电容器的电压驱动降压斩波器(参照非专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-33494号公报
非专利文献
非专利文献1：Stefano Stanzione,et al.“A 500nW Batteryless IntegratedElectrostatic Energy Harvester Interface Based on a DC-DC Converter with 60VMaximum Input Voltage and Operating From 1μW Available Power,Including MPPTand Cold Start(基于具有60V最大输入电压、工作功率为1μW的DC-DC转换器的500nW无电池集成的静电能采集器接口，该静电能采集器接口包括MPPT和冷启动功能)”，ISSCC 201520.8
发明内容
发明所要解决的问题
为了将大容量的输出侧电容器以及输入侧电容器同时充电，需要与输出侧电容器的容量大致成比例的时间。因此，难以通过非专利文献1的结构得到启动性能良好的电源电路。
因此，本发明的课题在于提供基于新型结构来驱动降压斩波器的、启动性能良好的电源电路。
解决问题的技术方案
为了解决上述课题，本发明的电源电路具备：初级电容器，用于暂时储存来自发电装置的电力，蓄电元件，用于储存向负载供给的电力，降压斩波器，用于利用所述初级电容器中储存的电力对所述蓄电元件进行充电，次级电容器，以可处于第一状态和第二状态的方式与所述初级电容器连接，所述第一状态是向该次级电容器的两端之间施加所述初级电容器的两端之间的电压的状态，所述第二状态是不向该次级电容器的两端之间施加所述初级电容器的两端之间的电压的状态，以及控制电路，以所述次级电容器作为电源而进行动作，在所述初级电容器的两端之间的电压小于第一规定电压的情况下，不驱动所述降压斩波器，使所述次级电容器处于所述第一状态，在所述初级电容器的两端之间的电压为所述第一规定电压以上的情况下，使所述次级电容器处于所述第二状态，并且驱动所述降压斩波器从而利用所述初级电容器中储存的电力对所述蓄电元件进行充电。
即，本发明的电源电路独立于蓄电元件而设置作为控制电路的电源发挥作用的次级电容器。因此，作为控制电路的电源发挥作用所需的容量也可以小于作为负载的电源发挥作用所需的容量。由此，当使次级电容器处于第一状态时，次级电容器的端子之间的电压在短时间内上升至第一规定电压。并且，如果次级电容器的端子之间的电压上升至第一规定电压，则可以使用降压斩波器，以初级电容器中储存的电力高效地对蓄电元件进行充电。由此，若采用上述结构，则能够得到启动性能良好的电源电路。
作为本发明的电源电路的具体电路结构，可以采用各种方式。例如，本发明的电源电路可采用如下的结构：所述次级电容器与所述降压斩波器连接，以使得利用所述降压斩波器的输出进行充电，所述蓄电元件经由第一开关与所述降压斩波器连接，所述第一开关用于启动或停止利用所述降压斩波器的输出进行的充电，所述电源电路还具备第二开关，所述第二开关用于接通或断开所述次级电容器的正侧端子与所述初级电容器的正侧端子之间的连接，在所述初级电容器的两端之间的电压小于所述第一规定电压的情况下，所述控制电路不驱动所述降压斩波器，而控制所述第二开关，以使得所述次级电容器的状态变为所述第一状态，并且控制所述第一开关，以使得不利用所述降压斩波器的输出对所述蓄电元件进行充电；在所述初级电容器的两端之间的电压为第一规定电压以上的情况下，所述控制电路控制所述第二开关，以使得所述次级电容器的状态变为所述第二状态，并且控制所述第一开关，以使得利用所述降压斩波器的输出对所述蓄电元件进行充电。
另外，在具有上述结构的本发明的电源电路中，考虑到在使次级电容器处于第二状态后，次级电容器的两端之间的电压小于为了使控制电路工作所需的电压的情况。具体来讲，例如，在使次级电容器处于第二状态后，在来自发电装置的输入电力低于控制电路的功耗的状态长时间持续的情况下，次级电容器的两端之间的电压小于为了使控制电路工作所需的电压。因此，如果控制电路不工作，则无法将来自发电装置的电力供给向充电元件侧，因此，为了能够对两端之间的电压降低的次级电容器再次进行充电，在本发明的电源电路中可以附加复位电路，该复位电路在所述次级电容器的两端之间的电压降低至小于为了使所述控制电路工作所需的电压的规定电压时，使所述初级电容器放电，从而降低所述初级电容器的两端之间的电压。
并且，将次级电容器作为电源使用并进行动作的控制电路无需是始终供给次级电容器的两端之间的电压的电路。控制电路例如可以包含至少一个电路，所述至少一个电路在所述初级电容器的两端之间的电压为所述第一规定电压以上的情况下，从所述初级电容器供给电力，在所述初级电容器的两端之间的电压小于所述第一规定电压的情况下，停止从所述初级电容器的两端之间供给电力。
另外，不特别限定控制电路的降压斩波器的具体控制内容。例如，作为控制电路可以采用如下的电路，即，根据所述初级电容器的两端之间的电压来驱动所述降压斩波器，从而利用所述初级电容器中储存的电力对所述蓄电元件进行充电。
另外，电源电路可以实现为将来自直流发电装置的直流电压供给至初级电容器的电路；也可以实现为还具备整流电路的电路，所述整流电路将从所述发电装置输入的交流电压转换成直流电压并供给至所述初级电容器。
另外，可以在电源电路中附加第三开关和输出控制电路；所述第三开关插入在所述蓄电元件与所述负载之间，接通或断开对所述负载的电力供给；所述输出控制电路在所述蓄电元件的输出电压为规定电压以下的情况下，控制所述第三开关来停止对所述负载的电力供给。
发明效果
根据本发明，能够提供基于新型结构来驱动降压斩波器的、启动性能良好的电源电路。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式所涉及的电源电路的概略结构图。
图2A是用于说明第一规定电压小于第三规定电压时的第一实施方式所涉及的电源电路的动作的时序图。
图2B是用于说明第三规定电压小于第一规定电压时的第一实施方式所涉及的电源电路的动作的时序图。
图3是第一实施方式所涉及的电源电路的电路结构例的说明图。
图4是第一实施方式所涉及的电源电路的其他电路结构例的说明图。
图5是本发明的第二实施方式所涉及的电源电路的概略结构图。
图6是第二实施方式所涉及的电源电路的电路结构例的说明图。
图7是各实施方式所涉及的电源电路的变形例的说明图。
图8是各实施方式所涉及的电源电路的变形例的说明图。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的实施方式进行说明。另外，以下说明的实施方式的结构只是示例性的，本发明并不限于实施方式的结构。
第一实施方式
图1中示出了本发明的第一实施方式所涉及的电源电路的概略。
如图所示，本实施方式所涉及的电源电路具备输入端子In1、In2、输出端子Out1、Out2。另外，电源电路还具备全波整流电路D1、初级电容器C1、降压斩波器10、二极管D3、次级电容器C2、蓄电元件C3、半导体开关SW2、SW3以及控制电路20。
输入端子In1以及In2是用于连接交流发电装置的端子。输入端子In1以及In2通常连接用于输出较大振幅(例如，200V)的交流的低发电量(例如100μW)的交流发电装置(例如，驻极体振动发电装置)。输出端子Out1以及Out2是用于连接负载的端子。输出端子Out1以及Out2连接可在较低的电压(例如，2～3V)下工作的低功耗的负载(例如，传感器模块)。
全波整流电路D1是用于将经由输入端子In1以及In2供给的来自交流发电装置的交流电转换为直流电的电路(本实施方式中是二极管桥)。如图所示，全波整流电路D1的正侧输出端子与初级电容器C1的一端以及降压斩波器10的输入端子(降压斩波器10内的半导体开关SW1)连接。另外，全波整流电路D1的负侧输出端子、初级电容器C1的另一端均接地。
初级电容器C1是较低容量(例如，100nF)的电容器，其用于暂时储存经由全波整流电路D1从交流发电装置供给的电力。此外，该初级电容器C1还作为将全波整流电路D1的输出平滑化的元件发挥作用。下面，将初级电容器C1的非接地侧的端子的电压(＝全波整流电路D1的正侧输出端子的电压)表示为VC1。
降压斩波器10是用于将初级电容器C1内的电力传输给蓄电元件C3(根据情况也可传输给次级电容器C2)的电路。如图所示，降压斩波器10具有将电感L1的一端以及二极管D2的阴极与半导体开关SW1连接的结构。
降压斩波器10的输出端(电感L1的未与半导体开关SW1连接的一端)经由半导体开关SW3(对应本发明的第一开关)与蓄电元件C3的一端或者输出端子Out1连接。并且，蓄电元件C3的另一端以及输出端子Out2接地。
蓄电元件C3是用于储存用于供给至负载的电力的元件。作为蓄电元件C3，例如，可以使用100μF左右容量的电容器。此外，作为蓄电元件C3，也可以使用除了电容器以外的蓄电元件(锂离子电池等)。
降压斩波器10的输出端还与二极管D3的阴极连接，在该二极管D3的阳极与接地点之间配置有次级电容器C2。
二极管D3是为了防止在半导体开关SW3导通(ON)时次级电容器C2中储存的电荷因向蓄电元件C3移动而减少，所设置的二极管。
次级电容器C2是作为控制电路20的主电源发挥作用的电容器。作为该次级电容器C2，可以使用其容量为能够将必要量的电力供给至控制电路20的程度(例如，5μF)的电容器。
次级电容器C2与二极管D3的连接部分经由半导体开关SW2(对应本发明的第二开关)与全波整流电路D1的正侧输出端子连接。下面，将上述连接部分表示为电压获取部，将电压获取部的电压(次级电容器C2的端子之间的电压)表示为VC2。
控制电路20是使用VC2作为电源电压进行以下控制的电路。
控制1：在VC1＜第一规定电压的情况下，将半导体开关SW2设置为导通(ON)。
此外，该控制1无需是在VC1＝0下将半导体开关SW2设置为导通(ON)的控制。
控制2：在VC1≥第一规定电压的情况下，将半导体开关SW2设置为关断(OFF)。
控制3：当VC1上升至第二规定电压(＞第一规定电压)时，将半导体开关SW1设置为在规定时间内导通(ON)。
控制4：当VC2为第三规定电压以上时，将半导体开关SW3设置为导通(ON)。
控制5：当VC2小于第四规定电压时，将半导体开关SW3设置为关断(OFF)。
其中，第四规定电压是为了进行控制3～5而需要向控制电路20供给的最低电压以上的电压。作为该第四规定电压，例如，使用2.3V。另外，第一规定电压是大于第四规定电压的电压，第三规定电压是第四规定电压以上的电压。作为第一规定电压，例如，使用2.5V，作为第三规定电压，例如，使用2.5V、2.7V。
另外，为了能够利用降压斩波器10将初级电容器C1中储存的电力进行高效地传输，使用“全波整流电路D1无负载时的输出的时间平均值”/2附近的值(电压)作为第二规定电压。
下面，分为第一规定电压＜第三规定电压的情况以及第一规定电压＞第三规定电压的情况，具体说明本实施方式所涉及的电源电路的动作。
首先，使用图2A，说明在第一规定电压＜第三规定电压的情况下的电源电路的动作。此外，该图2A是在第一规定电压小于第三规定电压的电源电路中，在电容器C1以及C2、蓄电元件C3的充电量均为零的状态下交流发电装置开始发电时的次级电容器C2的电压VC2以及蓄电元件C3的电压VC3的时序图。另外，该图2A以及后面所述的图2B中，Vth1、Vth2、Vth3分别是第一规定电压、第二规定电压、第三规定电压。
在电容器C1、C2、蓄电元件C3的充电量均为零的状态下交流发电装置开始发电，随着时间的经过，VC1上升，控制电路20在VC1＜第一规定电压的情况下，将半导体开关SW2设置为导通(ON)。由此，在VC1小于第一规定电压的情况下，利用全波整流电路D1的输出对初级电容器C1以及次级电容器C2进行充电。此外，在半导体开关SW2为导通(ON)的情况下，VC2与VC1一致。由此，在此处进行说明的例子中(第一规定电压Vth1＜第三规定电压Vth3)，在半导体开关SW2为导通(ON)的期间，半导体开关SW3不会被设置为导通(ON)。
当VC1上升至第一规定电压时，通过控制电路20将半导体开关SW2设置为关断(OFF)。如果半导体开关SW2变为关断(OFF)，则变成利用全波整流电路D1的输出仅对低容量的初级电容器C1进行充电的状态。因此，VC1立即上升至第二规定电压，由控制电路20驱动降压斩波器10，利用初级电容器C1中储存的电力对次级电容器C2进行充电。此外，在利用初级电容器C1中储存的电力对次级电容器C2进行充电时的VC2的上升速度比半导体开关SW2为导通(ON)时的VC2的上升速度快。由此，在VC2的初始上升曲线上，VC1为第一规定电压的点是拐点。
另外，当半导体开关SW1变为导通(ON)时(驱动降压斩波器10时)，VC1降低至小于第二规定电压的电压。并且，在随着VC1降低，半导体开关SW1恢复为关断(OFF)时，VC1上升至第二规定电压，因此，降压斩波器10再次被驱动。
重复这种控制，当VC2上升至第三规定电压Vth3时，由控制电路20将半导体开关SW3设置为导通(ON)。
根据电源电路的电路结构可以明确知道，在半导体开关SW3不为导通(ON)时，不会对蓄电元件C3进行充电。由此，在第一规定电压Vth1＜第三规定电压Vth3的情况下，如图2示意性所示，VC3保持为0V，仅VC2上升，直至VC2达到第三规定电压Vth3的时间t0。
当VC2上升至第三规定电压Vth3、半导体开关SW3被设置为导通(ON)时，降压斩波器10的输出端与次级电容器C2以及蓄电元件C3连接。而且，每当VC1上升至第二规定电压时，都已经开始进行用于驱动降压斩波器10的控制，因此，当VC2上升至第三规定电压Vth3时，变成利用初级电容器C1中储存的电力(以及来自全波整流电路D1的电力)对蓄电元件C3进行充电的状态A。此外，由于VC2＞VC3，在该状态A下，次级电容器C2不会被充电。
然后，在状态A下，用次级电容器C2内的电力控制半导体开关SW1、SW2，因此，如图2所示，在状态A下，随着时间的经过，VC3上升，并且VC2减少。
在状态A下，当VC2减少至第四规定电压Vth4时，控制电路20将半导体开关SW3设置为关断(OFF)。即，控制电路20将蓄电元件C3与降压斩波器10的输出端分离，形成利用降压斩波器10的输出对次级电容器C2进行充电的状态B。此外，由于半导体开关SW3为关断(OFF)，因此，在该状态B下，VC3不变。另外，与半导体开关SW1为关断(OFF)时的情况相比，VC2高速上升。
此后，控制电路20在VC1每次上升至第二规定电压时，驱动降压斩波器10。因此，当VC2上升至第三规定电压Vth3时，控制电路20将半导体开关SW3设置为导通(ON)，再次变成状态A。
通过重复这种控制，使VC3与VC2一致。并且，当VC3与VC2一致时，降压斩波器10的输出电压向被施加至次级电容器C2以及蓄电元件C3双方。由此，变成利用降压斩波器10的输出对次级电容器C2以及蓄电元件C3进行充电的状态C。
下面，说明第一规定电压＞第三规定电压时的电源电路的动作。图2B中示出在第三规定电压小于第一规定电压的电源电路中，在电容器C1、C2以及蓄电元件C3的充电量为零的状态下交流发电装置开始发电时次级电容器C2的电压VC2以及蓄电元件C3的电压VC3的时序图。
在电容器C1、C2以及蓄电元件C3的充电量为零的状态下交流发电装置开始发电的情况下，在第三规定电压小于第一规定电压的电源电路中，将半导体开关SW2设置为导通(ON)，利用全波整流电路D1的输出对初级电容器C1以及次级电容器C2进行充电，直到VC1变为第一规定电压。
此外，在第三规定电压小于第一规定电压的电源电路中，在将半导体开关SW2设置为关断(OFF)之前，VC2为第三规定电压以上。并且，在将半导体开关SW2设置为关断(OFF)之前，将半导体开关SW3设置为导通(ON)，但是，在该阶段，并未开始驱动控制降压斩波器10。由此，在半导体开关SW2处于导通(ON)的期间即使开关SW3为导通(ON)，也不会对蓄电元件C3充电。
当VC1达到第一规定电压从而将半导体开关SW2设置为关断(OFF)时，变成利用全波整流电路D1的输出仅对低容量的初级电容器C1进行充电的状态。因此，VC1立即上升至第二规定电压，由控制电路20驱动降压斩波器10。并且，由于半导体开关SW3已经导通(ON)，因此，变成利用初级电容器C1中储存的电力对蓄电元件C3进行充电且消耗次级电容器C2内的电力用于对各部分进行控制的状态即状态A。
在状态A下，当VC2减少至第四规定电压Vth4时，控制电路20将半导体开关SW3设置为关断(OFF)。即，变成控制电路20利用降压斩波器10的输出对次级电容器C2进行快速充电的状态B。另外，控制电路20在VC1每次上升至第二规定电压时驱动降压斩波器10，当VC2上升至第三规定电压Vth3时，将半导体开关SW3设置为导通(ON)，从而再次变成状态A。
而且，在通过重复上述控制内容，由此使VC3与VC2一致时，变成利用降压斩波器10的输出对次级电容器C2以及蓄电元件C3进行充电的状态C。
如上所述，在本实施方式所涉及的电源电路中，除蓄电元件C3之外设置作为控制电路20的电源发挥作用的次级电容器C2。而且，作为控制电路20的电源发挥作用所需的容量也可以小于作为负载的电源发挥作用所需的容量。由此，在利用全波整流电路D1的输出同时对次级电容器C2以及初级电容器C1进行充电的情况下，VC2能够在短时间内上升至第一规定电压。并且，如果次级电容器C2被充电(如果VC2上升至第一规定电压)，则可以开始利用初级电容器C1中储存的电力对蓄电元件C3进行充电，因此，如果采用上述结构，则能够实现启动性能良好的电源电路。
下面，说明第一实施方式所涉及的电源电路的具体的电路结构例。此外，在以下的说明中，将p沟道MOS场效应晶体管PMOSx(x是自然数)简称为PMOSx。同样，将n沟道MOS场效应晶体管NMOSx简称为NMOSx。
电路结构例1
第一实施方式所涉及的电源电路，能够实现为例如具有图3所示的结构的电路。
在电源电路中，分别使用PMOS1、PMOS2、PMOS4作为半导体开关SW1、SW2、SW3，并且，第一连接控制电路21、驱动电路22、第二连接控制电路23以及恒定电压电路25作为控制电路20发挥作用。此外，如图所示，作为半导体开关SW1～3的各个PMOS以源极为输入侧的方式配置。另外，在PMOS1的源极、栅极之间配置有电阻R1，在PMOS2的源极、栅极之间配置有电阻R4。
下面，说明第一连接控制电路21、驱动电路22、第二连接控制电路23以及恒定电压电路25。
恒定电压电路25是以VC2作为电源电压的电路，并且由两个NPN晶体管NPN1及NPN2、比较器U3、电阻R14～R16构成。该恒定电压电路25输出的恒定电压(例如，1V)被第一连接控制电路21内的比较器U2以及第二连接控制电路23内的比较器U1作为基准电压Vref来使用。
第一连接控制电路21是具有下述功能的电路。
·在VC1＜第一规定电压成立的情况下，将PMOS4设置为导通(ON)；当VC1≥第一规定电压时，将PMOS4设置为关断(OFF)。
·在VC1为第二规定电压以上的情况下，将高电平的控制信号供给至驱动电路22。
具体来讲，如图所示，第一连接控制电路21由PMOS3、电阻R6～8以及比较器U2构成。并且，PMOS3的源极、漏极分别与PMOS4的源极、栅极连接。另外，电阻R6设置在PMOS3的源极、栅极之间，电阻R7设置在PMOS3的栅极与接地点之间。
电阻R8设置在PMOS3的漏极(PMOS4的栅极)与的接地点之间，比较器U2的负极输入端子、正极输入端子上分别输入基准电压Vref、电阻R6、R7的连接部分的电压(下面，表示为U2用电压)。并且，比较器U2的输出作为控制信号被供给至驱动电路22，电阻R6、R7的电阻值被设定为满足下述条件。
·当VC1变为第一规定电压时，PMOS3导通(ON)。
·当VC1变为第二规定电压时，U2用电压与基准Vref一致。
由此，采用第一连接控制电路21，能够在VC1＜第一规定电压的情况下，将PMOS4设置为导通(ON)；当VC1≥第一规定电压时，将PMOS4设置为关断(OFF)。另外，采用第一连接控制电路21，在VC1为第二规定电压以上的情况下，能够向驱动电路22供给高电平的控制信号。
驱动电路22由比较器U2、NMOS3、配置在比较器U2的输出端子与NMOS3的栅极之间的电容器C4、以及配置在NMOS3的栅极与源极之间的电阻R13构成。并且，该驱动电路22的NMOS3的源极接地，漏极与降压斩波器10内的PMOS1的栅极连接。
因此，驱动电路22的NMOS3在U2用电压变为基准电压Vref之后，在一定时间内(根据电容器C4的容量、电阻R13的电阻值等确定的时间)导通(ON)。并且，由于在PMOS1的源极、栅极之间设置有电阻R1，因此，当NMOS3变为导通(ON)时，PMOS1变为导通(ON)。由此，驱动电路22以及第一连接控制电路21能够作为在VC1上升至第二规定电压时，将半导体开关SW1(PMOS1)设置为在规定时间内导通(ON)的电路发挥作用。
第二连接控制电路23是在VC2超过第三规定电压时将PMOS2设置为导通(ON)并在VC2小于第四规定电压时将PMOS2设置为关断(OFF)的电路。
具体来讲，第二连接控制电路23由将电阻R2与电阻R3直接连接的分压电路、PMOS2、NMOS1、比较器U1、以及配置在NMOS1的栅极与源极之间的电阻R5构成。
第二连接控制电路23中使用的比较器U1是所谓的迟滞(Hysteresis Comparator)比较器。即，比较器U1在正极输入端子的输入电压(以下，正极端子电压)大于负极输入端子的输入电压(以下，负极端子电压)时，转换为输出高信号的状态。另外，比较器U1在正极端子电压为负极端子电压×k1(k1是小于1的比例系数)以下时，转换为输出低信号的状态。
如图所示，该比较器U1的负极输入端子、正极输入端子分别被输入来自恒定电压电路25的基准电压Vref、由电阻R2以及电阻R3构成的分压电路的输出电压(电阻R2与电阻R3的连接部分的电压)。另外，比较器U1的输出端子与NMOS1的栅极连接；NMOS1的源极接地，漏极与PMOS2的栅极连接。
分压电路的电阻R2侧的一端与电压获取部连接，另一端接地。此外，如上文所定义的那样，电压获取部是指二极管D3与次级电容器C2之间的电压为VC2的部分。
并且，电阻R2以及R3的电阻值被设定为，使得在VC2变为第三规定电压时，分压电路的输出电压与基准电压Vref一致。另外，在第二连接控制电路23中，可以使用k1＝第四基准电压/第三基准电压的元件作为比较器U1。
由此，第二连接控制电路23作为如下的电路发挥作用，即，在VC2超过第三规定电压时，将PMOS2设置为导通(ON)，在VC2小于第四规定电压时，将PMOS2设置为关断(OFF)。
电路结构例2
第一实施方式所涉及的电源电路也能够实现为具有图4所示的结构的电路。
作为该电源电路，对图3所示电路结构的电源电路进行改良，使得仅在VC1为第五规定电压(第一规定电压以上、第二规定电压以下的电压，例如，20V)以上的情况下，向第一连接控制电路21、第二连接控制电路23以及恒定电压电路25供给VC1。
即，在图3所示的电路结构中，始终向第一连接控制电路21、第二连接控制电路23以及恒定电压电路25供给VC2。当向电路21、23、25供给VC2时，会消耗次级电容器C2中储存的电力，因此，需要将来自发电装置的电力用于对次级电容器C2进行充电，而不将其用于对蓄电元件C3进行充电。由此，优选在无需供给VC2的时间段，能够停止向电路21、23、25供给VC2。
因此，即使仅在VC1为第五规定电压(例如，20V)以上的情况下向电路21、23、25供给VC2(在VC1小于第五规定电压的情况下，不会向电路21、23以及25供给VC2)，电源电路也能够正常发挥作用。
因此，该电源电路采用图4所示的结构。即，在电源电路中，使用第一连接控制电路21来取代电阻R8(参照图3)，该第一连接控制电路21中设置有将电阻R9以及R10串联而成的分压电路。
另外，在电源电路中附带有第三连接控制电路26，该第三连接控制电路26用于开(ON)/关(OFF)向第一连接控制电路21、第二连接控制电路23以及恒定电压电路25VC1的供给。该第三连接控制电路26由PMOS5、漏极与PMOS5的栅极连接的NMOS2、配置在PMOS5的源极与栅极之间的电阻R11、配置在NMOS2的源极与栅极之间的电阻R12构成。因此，第三连接控制电路26与各部分连接，使得VC1通过PMOS5被供给至第一连接控制电路21、第二连接控制电路23以及恒定电压电路25。并且，向第三连接控制电路26的NMOS2的栅极输入第一连接控制电路21内的分压电路的输出电压，并将电阻R9以及R10的电阻值设定为，使得在VC1变为第五规定电压(例如，20V)时，分压电路的输出电压变为可使NMOS2导通(ON)的电压。
另外，第三连接控制电路26具有使PMOS5如NMOS2的导通(ON)/关断(OFF)那样导通(ON)/关断(OFF)的电路结构。由此，在该电源电路中，仅在VC1为第五规定电压(例如，20V)以上的情况下，向第一连接控制电路21、第二连接控制电路23以及恒定电压电路25供给VC1。因此，作为其结果，该电源电路可作为如下的电路发挥作用，即，与图3所示的电源电路相比，使来自交流发电装置的电力更高效地储存在蓄电元件C3中。
第二实施方式
下面，以与上述的第一实施方式所涉及的电源电路的不同的部分为中心说明本发明的第二实施方式所涉及的电源电路的结构、功能。
图5表示本实施方式所涉及的电源电路的大致结构。
将该图5与图1比较可知，本实施方式所涉及的电源电路是在第一实施方式所涉及的电源电路中追加有复位电路28的电路。
复位电路28是如下的电路，即，在VC2下降至为了使控制电路20工作所需的最低电压以下的情况下，使初级电容器C1放电，使VC1降低至小于第一规定电压的电压(本实施方式中是0V)。
即，第一实施方式所涉及的电源电路通常是不会处于VC2达到为了使控制电路20工作所需的最低电压以下的状态的电路。这里，考虑VC2小于为了使控制电路20工作所需的最低电压的情况。具体来讲，例如，在VC2为第一规定电压以上之后(半导体开关SW2被关断(OFF)后)，在来自发电装置的输入电力低于控制电路20的功耗的状况长时间持续的情况下，VC2小于为了使控制电路20工作所需的电压。因此，如果控制电路20不工作，则第一实施方式所涉及的电源电路不会进行利用来自交流发电装置的电力对蓄电元件C3进行充电的动作。
另一方面，在具备复位电路28的本实施方式所涉及的电源电路中，当VC2降低至为了使控制电路20工作所需的最低电压以下时，复位电路28发挥作用，VC1降低至小于第一规定电压的电压。因此，控制电路20在VC1比第一规定电压低的情况下，将半导体开关SW3设置为导通(ON)。由此，在本实施方式所涉及的电源电路中，即使VC2达到为了使控制电路20工作所需的最低电压以下，从而停止向蓄电元件C3充电的动作，也可以立即恢复对蓄电元件C3的充电动作。
复位电路28可以采用具体结构不同的各种电路。例如，如图6所示，复位电路28可以采用将NMOS4、比较器U4以及电阻R17～R19组合而成的电路。此外，该复位电路28中的串联有电阻R18以及R19的分压电路是如下的电路，即，在VC2与为了使控制电路20工作所需的最低电压以下的规定电压一致时，输出与基准电压Vref相同的电压。
变形实施方式
上述各实施方式所涉及的电源电路可以进行各种变形。例如，如图7所示，可以将第一实施方式所涉及的电源电路变形为半导体开关SW3设置在蓄电元件C3的接地侧的电路。也可以将第二实施方式所涉及的电源电路变形为半导体开关SW3设置在蓄电元件C3的接地侧的电路。
如图8所示，可以在第一实施方式所涉及的电源电路的输出端子Out1与蓄电元件C3之间附加有输出控制电路29，该输出控制电路29在VC3为规定电压(3V附近的电压)以下时禁止向外部输出VC3。另外，也可以构成下述电路，即，在负载能够输出用于表示是否需要供给电力的信号的情况下，基于来自负载的信号，输出控制电路29决定是否将VC3从输出端子Out1以及Out2输出。第二实施方式所涉及的电源电路也可以进行同样的变形。
附图标记说明
10 降压斩波器
20 控制电路
21 第一连接控制电路
22 驱动电路
23 第二连接控制电路
25 恒定电压电路
28 复位电路
29 输出控制电路

Claims (6)

1.一种电源电路，其特征在于，具备：
初级电容器，用于暂时储存来自发电装置的电力，
蓄电元件，用于储存向负载供给的电力，
降压斩波器，用于利用所述初级电容器中储存的电力对所述蓄电元件进行充电，
次级电容器，以可处于第一状态和第二状态的方式与所述初级电容器连接，所述第一状态是向该次级电容器的两端之间施加所述初级电容器的两端之间的电压的状态，所述第二状态是不向该次级电容器的两端之间施加所述初级电容器的两端之间的电压的状态，
控制电路，以所述次级电容器作为电源来工作，在所述初级电容器的两端之间的电压小于第一规定电压的情况下，不驱动所述降压斩波器，使所述次级电容器处于所述第一状态，在所述初级电容器的两端之间的电压为所述第一规定电压以上的情况下，使所述次级电容器处于所述第二状态，并且驱动所述降压斩波器从而利用所述初级电容器中储存的电力对所述蓄电元件进行充电，以及
复位电路，所述复位电路在所述次级电容器的两端之间的电压降低至小于为了使所述控制电路工作所需的电压的规定电压时，使所述初级电容器放电，从而降低所述初级电容器的两端之间的电压。
2.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，
所述次级电容器与所述降压斩波器连接，以使得利用所述降压斩波器的输出对所述次级电容器进行充电，
所述蓄电元件经由第一开关与所述降压斩波器连接，所述第一开关用于启动或停止利用所述降压斩波器的输出进行的充电，
所述电源电路还具备第二开关，所述第二开关用于接通或断开所述次级电容器的正侧端子与所述初级电容器的正侧端子之间的连接，
在所述初级电容器的两端之间的电压小于所述第一规定电压的情况下，所述控制电路不驱动所述降压斩波器，而控制所述第二开关，以使得所述次级电容器的状态变为所述第一状态，并且控制所述第一开关，以使得不利用所述降压斩波器的输出对所述蓄电元件进行充电；在所述初级电容器的两端之间的电压为第一规定电压以上的情况下，所述控制电路控制所述第二开关，以使得所述次级电容器的状态变为所述第二状态，并且控制所述第一开关，以使得利用所述降压斩波器的输出对所述蓄电元件进行充电。
3.根据权利要求1或2所述的电源电路，其特征在于，
所述控制电路包含至少一个电路，所述至少一个电路在所述初级电容器的两端之间的电压为所述第一规定电压以上的情况下，从所述初级电容器供给电力，在所述初级电容器的两端之间的电压小于所述第一规定电压的情况下，停止从所述初级电容器的两端之间供给电力。
4.根据权利要求1或2所述的电源电路，其特征在于，
所述控制电路根据所述初级电容器的两端之间的电压来驱动所述降压斩波器，从而利用所述初级电容器中储存的电力对所述蓄电元件进行充电。
5.根据权利要求1或2所述的电源电路，其特征在于，
所述电源电路还具备整流电路，所述整流电路将从所述发电装置输入的交流电压转换成直流电压并供给至所述初级电容器。
6.根据权利要求1或2所述的电源电路，其特征在于，
所述电源电路还具备：
第三开关，插入在所述蓄电元件与所述负载之间，接通或断开对所述负载的电力供给，以及
输出控制电路，在所述蓄电元件的输出电压为规定电压以下的情况下，控制所述第三开关来停止对所述负载的电力供给。
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