CN1201459C - 斩波电路、斩波电路控制方法、斩波式充电电路、电子器件和计时装置 - Google Patents

斩波电路、斩波电路控制方法、斩波式充电电路、电子器件和计时装置 Download PDF

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Abstract

一种用来控制两个N沟道FET的控制电路，它基于来自两个比较器的比较结果，通过检测两个P沟道FET已经关断达一规定时间量，确定充电是否结束，如果判定充电已经结束，那么将两个N沟道FET设定至关断状态达一设定时间量。

Description

斩波电路、斩波电路控制方法、斩波式充电电路、 电子器件和计时装置
技术领域
本发明涉及一种斩波电路、一种斩波电路控制方法、一种斩波式充电电路、一种电子器件和计时装置。
背景技术
斩波式充电电路即为通常所说的一种用由发电机产生的交流电对一电容器或一电池充电的充电电路。
附图中的图25是一种以往斩波式充电电路的电路图。该斩波式充电电路1由振荡电路2、比较器COM1与COM2、“与”门电路3、大容量电容器4和P沟道FETP1与P2、N沟道FETN1与N2构成。
振荡电路2输出一时钟信号CL。比较器COM1(COM2)将交流发电机AG输出端A(B)处的电压与电源的端电压VDD进行比较。“与”门电路3计算比较器COM1与COM2的输出信号SP1与SP2和时钟信号CL的逻辑积。大容量电容器4用来存储充电电流。P沟道FETP1(P2)受比较器COM1(COM2)的输出信号SP1(SP2)的接通/关断控制。N沟道FETN1(N2)受“与”门电路3的输出信号SN的接通/关断控制。
二极管D1是P沟道FETP1的寄生二极管。二极管D2是P沟道FETP2的寄生二极管。二极管D3是N沟道FETN1的寄生二极管。二极管D4是N沟道FETN2的寄生二极管。
以下将参照图26所示的时序图描述该斩波式充电电路的工作。
图26中，假定到时间ta时，输出端A上的电压等于或小于端电压VDD，且输出端B上的电压等于或小于端电压VDD。比较器COM1的输出信号SP1保持在高电平，且比较器COM2的输出信号SP2保持在高电平。这样，P沟道FET P1和P2二者都处在关断状态。
在时间ta时，当时钟信号CL从低电平升至高电平时，“与”门电路3的输出信号SN转至高电平。这样，将N沟道FETN1和N2二者都置于接通状态。因此，由交流发电机AG和N沟道FET N1与N沟道FET N2构成一闭环。
在上面的情况下，交流发电机AG产生一电动势。例如，当输出端A相对于输出端B到达一正电位时。如图25中的箭头α所示，电流i1流过从交流发电机AG至N沟道FET N1然后至N沟道FET N2的通路。
在时间tb时，当时钟信号CL降至低电平时，“与”门电路3的输出信号SN转至低电平。这样，将N沟道FET N1和N2二者都置于关断状态，由此切断了上述电流通路。
在上面的情况下，由于时钟信号CL在高电平期间(下文称作短接期(shortedperiod))流过的电流，交流发电机的发电机线圈电感存储一能量。该能量提高了输出端A的电压。接着在时间tc时，当输出端A的电压等于或大于大容量电容器4的端电压VDD时，比较器COM1的输出信号SP1转到低电平，从而将P沟道FET P1置于接通状态。
因此，如图25中的箭头β所示，电流i2流过从N沟道FET N2的二极管D4至交流发电机AG、P沟道FET P1然后至大容量电容器4的通路。
由于充电过程的进行，存储在发电机线圈电感中能量逐渐释放，以致充电电流i2逐渐减小。当输出端A的电压降至大容量电容器4的端电压VDD以下时，比较器COM1的输出信号SP1转至高电平，从而将P沟道FET P1置于关断状态，由此切断上述充电电流电路。
也就是说，直到输出端A上的电压降至大容量电容器4的端电压VDD以下为止，“与”门电路3一直将N沟道FET N1和N2保持在关断状态，从而继续进行充电。为此，当交流发电机AG产生的电量很大，使得存储于发电机线圈的电感中的能量很大时，即使在切换至短接期之后，仍继续充电。因而充电时间很长，从而它占去了相当一段的短接期。
在交流发电机AG产生电动势且输出端B相对于输出端A到达一正电位的情况下。这样，在上述短接期流过的电流i1的方向反向，以致输出端B的电压升高。因此，充电电流i2流过从N沟道FET N1、交流发电机AG、P沟道FET P2至大容量电容器4的通路，这最终导致对大容量电容器4充电。
因而，在以往的斩波式充电电路1中，通过根据时钟信号对电路反复进行短路(shorting)和升高电压。从交流发电机的电动势中产生对大容量电容器4充电的斩波电压，它所产生的电很小且量不均匀。在发电机线圈电感中存储大量能量的情况下，或者在输入能量很大的情况下，使斩波的短接期不工作，以便优选由非斩波操作进行充电。通过斩波与非斩波操作之间的切换进行充电，可以对大容量电容器进行有效地充电。
在如上所述的斩波式充电电路1中，如果交流发电机产生的电量很大，那么由于即使在转至短接期之后也继续充电，所以占用了短接期。为此，存在不可能实现发电机线圈电感中有足够的存储能量的问题，还存在降低充电效率的问题。
不过，可以把使得短接期延长的方法想象为实现足够短接期的一种方法。尤其是在交流发电机的情况下，发电机的内阻在短接期的阶段使得电流通路中有较大的损耗，由此导致充电效率降低。
不过，这种情况下，可以想到的一种方法是设定短接期的占空度，这是斩波操作中短接期的比例。根据所产生的电量，检测交流发电机所产生的电量需要提供一分离电路以检测充电电流，从而增大了功耗。尤其是在将一斩波式充电电路用于其中发电机很小的手表的情况下，该电路用来检测充电电流所消耗的电量是整个功耗的较大比例部分。站在手表整个功耗的立场上看，不希望存在这一问题。
本发明提供一种斩波电路、一种斩波电路控制方法、一种斩波式充电电路和一种包括这些的电子器件或者计时装置，即使所产生的电量有变化，它们也能使得充电效率提高而不会增大功耗。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种用来从一电源的电能中产生一斩波电压的斩波电路，该斩波电压产生于第一线与第二线之间。该斩波电路可以具有：一比较器，它用来将第一线的电压与供有电源电能的输入端的电压进行比较；用来充电的开关单元，它设置在第一线与该输入端之间，在来自比较器的比较结果表示该输入端的电压等于或大于一规定电压的情况下，该开关单元使得电流沿一个方向流动；一闭环的开关单元，它设置在第二线与该输入端之间，它具有一开关元件和与该开关元件并联连接的单向元件，该开关单元使得电流沿一个方向流动；和一控制开关元件的控制器，其中该控制器具有一充电结束确定单元和一开关元件控制器，该充电结束确定单元通过检测该输入端的电压已经小于第一线的电压达一给定时间量来确定充电的结束，而该开关元件控制器在通过充电结束确定单元判定充电已经结束的情况下，将开关元件置于接通状态达一在先建立的时间量。
优选的是，该斩波电路还具有第二控制器，它设置在第二线与供有来自电源电能的另一输入端之间，在另一输入端的电压超过一规定电压的情况下，该第二控制器将开关元件置于关断状态。
优选的是，该斩波电路还具有第二控制器，它设置在第二线与供有来自电源电能的另一输入端之间，在另一输入端的电压超过一规定电压的情况下，该第二控制器将开关元件置于导通状态。
该开关元件控制器可以具有：一时间设定单元，它通过对一时钟信号进行分频产生将开关元件接通的信号；和一闭环禁止电路，该电路从该输入端的电压大于或等于第一线的电压时起直至充电已经结束确定单元判定充电结束时为止将开关元件强制置于关断状态，其中在充电结束确定单元判定充电已经结束的情况下，在时间设定单元中对时钟信号分频操作复位，并且将开关元件接通仅达一基于时间设定单元所产生的分频信号设定的时间量。
用来充电的开关单元可以具有：基于对电动势检测的比较器比较结果受控的开关元件；和与该开关元件并联连接的单向元件，它使得电流沿一个方向流动。
优选的是，用来充电的开关单元可以是一二极管。
有利的是，电源可以是一发电机。
前述电源是一交流发电机，包括一发电机线圈，设定时间在一个值的±30％范围内，该值是通过用发电机线圈的内阻除发电机线圈的电感值得到的商乘以系数0.693得到的。
前述第一线是一高压侧线，其中第二线是一低压侧线。
开关元件可以是场效应晶体管，而单向元件可以是场效应晶体管的寄生二极管。
根据本发明的另一方面，提供一种用来从一交流电源的电能中产生一斩波电压的斩波电路，该斩波电压产生于第一线与第二线之间。该斩波电路可以具有：第一比较器，它用来将第一线的电压与供有该交流电源电能的一个输入端的电压进行比较；第一开关单元，它设置在第一线与一个输入端之间，在该一个输入端的电压等于或大于第一线的电压的情况下，第一开关单元使得电流沿一个方向流动；第二比较器，它用来将第一线的电压与供有该交流电源电能的另一输入端的电压进行比较；第二开关单元，它设置在第一线与该另一输入端之间，在该另一输入端的电压等于或大于第一线的电压的情况下，第二开关单元使得电流沿一个方向流动；第三开关单元，它设置在第二线与该一个输入端之间，具有一开关元件和与该开关元件并联连接的单向元件，第三开关单元使得电流沿一个方向流动；第四开关单元，它设置在第二线与该另一输入端之间，具有一开关元件和与该开关元件并联的单向元件，第四开关单元使得电流沿一个方向流动；和控制第三与第四开关单元中开关元件的控制器，其中该控制器包括一充电结束确定单元和一开关元件控制器，充电结束确定单元用来通过检测该两个输入端的电压已经小于第一线的电压达一给定时间量来确定充电结束，而开关元件控制器在充电结束确定单元判定充电已经结束的情况下，将第三与第四开关单元中的开关元件置于接通状态达一在先建立的时间量。
在该方面中，该斩波电路还可以包括：第二控制器，它设置在第二线与另一输入电路之间，在另一输入端的电压等于或大于一规定电压的情况下，第二控制器将第三开关单元中的开关元件置于接通状态；和第三控制器，它设置在第二线与该一个输入端之间，在该一个输入端的电压等于或大于一规定电压的情况下，第三控制器将第四开关单元中的开关元件置于接通状态。
此外，该斩波电路还可以包括与第三开关单元并联连接的第五开关单元和与第四开关单元并联连接的第六开关单元，其中第五开关单元响应于另一输入端的电压切换一连接状态，其中第六开关单元响应于该一个输入端的电压切换一连接状态。
该开关元件控制器可以具有：一时间设定单元，它通过对一时钟信号进行分频产生将第三与第四开关单元的开关元件接通的信号；和一闭环禁止单元，该闭环禁止单元从该两个输入端的电压等于或大于第一线的电压时起直至充电结束确定单元判定充电已经结束时为止将第三与第四开关单元的开关元件强制置于关断状态，其中在充电结束确定单元判定充电已经结束的情况下，对时钟信号分频操作复位，并且基于时间设定单元所产生的分频信号将第三与第四开关单元的开关元件接通仅达一时间量。
第一开关单元可以包括基于第一比较器的比较结果受控的开关元件；和与该开关元件并联连接且使电流沿一个方向流动的单向元件，并且其中第二开关单元可以具有基于第二比较器的比较结果受控的开关元件和与该开关元件并联连接且使电流沿一个方向流动的单向元件。
优选的是，第一与第二开关单元可以是二极管。
有利的是，交流电源可以是一交流发电机。
前述交流电源是一交流发电机，包括一发电机线圈，设定时间在一个值的±30％范围内，该值是通过用发电机线圈的内阻除发电机线圈的电感值得到的商乘以系数0.693得到的。
前述第一线是一高压侧线，其中第二线是一低压侧线。
开关元件可以是场效应晶体管，而单向元件可以是场效应晶体管的寄生二极管。
根据本发明的又一个方面，提供一种控制一斩波电路的方法，该斩波电路包括：一比较电路，它用来将第一线的电压与供有一交流电源电能的输入端的电压进行比较；用来充电的开关电路，它设置在第一线与该输入端之间，在来自比较电路的比较结果是该输入端的电压等于或大于第一线的电压的情况下，该开关电路使得电流沿一个方向流动；一闭环的开关电路，它设置在第二线与该输入端之间，它具有一开关元件和与该开关元件并联连接的单向元件，该开关电路使得电流沿一个方向流动；和一控制开关元件的控制电路，其中从电源的电能中产生一斩波电压，该斩波电压产生于第一线与第二线之间。该方法可以包括：判定该输入端的电压是否已经小于第一线的电压达一给定时间量；以及当该判定结果为肯定时，将闭环的开关电路的开关元件激活至接通状态达一给定时间段。
前述交流电源是一交流发电机，包括一发电机线圈，设定时间在一个值的±30％范围内，该值是通过用发电机线圈的内阻除发电机线圈的电感值得到的商乘以系数0.693得到的。
根据本发明的再一方面，提供一种控制一斩波电路的方法，该斩波电路包括：一比较电路，它用来将第一线的电压与供有电源电能的输入端的电压进行比较；用来充电的开关电路，它设置在第一线与该输入端之间，在来自比较电路的比较结果是该输入端的电压等于或大于第一线电压的情况下，该开关电路使得电流沿一个方向流动；一闭环的开关电路，它设置在第二线与该输入端之间，它具有一开关元件和与该开关元件并联连接的单向元件，该开关电路使得电流沿一个方向流动；和基于一内部分频电路的分频信号控制闭环的开关元件的控制电路，其中从电源的电能中产生一斩波电压，该斩波电压产生于第一线与第二线之间。该方法可以包括：从该输入端的电压等于或大于第一线的电压之时起直至判定该输入端的电压已经小于第一线的电压达一给定时间量为止，强制地使该开关元件不工作而转至关断状态；对内部分频电路进行复位，以便在作出所述判定时使时钟信号分频操作结束；以及在作出所述判定时激活该开关元件至接通状态达一预定时间段。
前述电源是一交流发电机，包括一发电机线圈，设定时间在一个值的±30％范围内，该值是通过用发电机线圈的内阻除发电机线圈的电感值得到的商乘以系数0.693得到的。
根据本发明的还一个方面，提供一种控制一斩波电路的方法，该斩波电路包括：第一比较电路，它用来将第一线的电压与供有一交流电源电能的一个输入端的电压进行比较；第一开关电路，它设置在第一线与该一个输入端之间，在该一个输入端的电压等于或大于第一线的电压的情况下，第一开关电路使得电流沿一个方向流动；第二比较电路，它将第一线的电压与供有一交流电源电能的另一个输入端的电压进行比较；第二开关电路，它设置在第一线与该另一个输入端之间，在该另一个输入端的电压等于或大于第一线的电压的情况下，第二开关电路使得电流沿一个方向流动；第三开关电路，它设置在第二线与该一个输入端之间，具有一开关元件和与该开关元件并联连接的单向元件，第三开关电路使得电流沿一个方向流动；第四开关电路，它设置在第二线与该另一个输入端之间，具有一开关元件和与该开关元件并联连接的单向元件，第四开关电路使得电流沿一个方向流动；和一控制电路，它控制第三与第四开关电路的开关元件，其中从交流电源的电动势中产生一斩波电压，该斩波电压产生于第一线与第二线之间。该方法可以包括：判定该两个输入端的电压已经小于第一线的电压达一给定时间量；以及在判定结果为肯定时，激活第三与第四开关电路的开关元件至接通状态达一预定时间段。
前述交流电源是一交流发电机，包括一发电机线圈，设定时间在一个值的±30％范围内，该值是通过用发电机线圈的内阻除发电机线圈的电感值得到的商乘以系数0.693得到的。
根据本发明的又一个方面，提供一种用来控制一斩波电路的方法，该斩波电路包括：第一比较电路，它用来将第一线的电压与供有一交流电源电能的一个输入端的电压进行比较；第一开关电路，它设置在第一线与该一个输入端之间，在该一个输入端的电压等于或大于第一线电压的情况下，第一开关电路使得电流沿一个方向流动；第二比较电路，它将第一线的电压与供有一交流电源电能的另一个输入端的电压进行比较；第二开关电路，它设置在第一线与该另一个输入端之间，在该另一个输入端的电压等于或大于第一线的电压的情况下，第二开关电路使得电流沿一个方向流动；第三开关电路，它设置在第二线与该一个输入端之间，具有一开关元件和与该开关元件并联连接的单向元件，第三开关电路使得电流沿一个方向流动；第四开关电路，它设置在第二线与该另一个输入端之间，具有一开关元件和与该开关元件并联连接的单向元件，第四开关电路使得电流沿一个方向流动；和一控制电路，它基于一内部分频电路的分频信号控制第三与第四开关电路的开关元件，其中从交流电源的电动势中产生一斩波电压，该斩波电压产生于第一线与第二线之间。该方法可以包括：从该两个输入端的电压等于或大于第一线的电压之时起直至判定该两个输入端的电压已经小于第一线的电压达一给定时间量结束为止，使该开关元件不工作而强制转至关断状态；对内部分频电路进行复位，以便在作出所述判定时使时钟信号分频操作结束；以及在作出所述判定时激活第三与第四开关电路的开关元件至接通状态达一预定时间段。
前述交流电源是一交流发电机，包括一发电机线圈，设定时间在一个值的±30％范围内，该值是通过用发电机线圈的内阻除发电机线圈的电感值得到的商乘以系数0.693得到的。
根据本发明的另一个方面，一种斩波式充电电路可以包括前述斩波电路的任意一个，以及存储该斩波电路斩波电压电能的存储部。
根据本发明的还一个方面，一种电子器件内部可以包括上述斩波式充电电路，该斩波式充电电路提供的电能使该电子器件工作。
根据本发明的再一个方面，一种计时装置可以具有前述斩波式充电电路，其中该斩波式充电电路提供的电能进行计时。
附图说明
通过结合附图阅读以下对典型实施例的描述，可以更好地理解本发明的以上及其他特征，这些附图中：
图1是用于根据本发明的手表的斩波式充电电路的电路图；
图2是图1斩波式充电电路的控制电路图；
图3是示出图1手表的交流发电机与外围机构结构的透视图；
图4和5构成示出图1斩波式充电电路操作的流程；
图6是图1斩波式充电电路的时序图；
图7是示出因电感产生电压升高动作的电路图；
图8是示出当考虑内阻时因电感产生电压升高动作的电路图；
图9是示出斩波短接期期间发电机线圈内阻和加在电感L上电压的时间变化的特性曲线；
图10是示出斩波短接期间发电机线圈和电感L瞬时能量的时间变化的特性曲线；
图11是示出图10中转变为累积能量值的结果的特性曲线；
图12是示出斩波频率为2kHz而短接期T为0.25ms情况下电压升模拟结果的特性曲线；
图13是示出短接期占空度的图；
图14是示出一低输入电压情况下短接期占空度和充电电荷量的模拟结果的特性曲线；
图15是示出一高输入电压情况下短接期占空度和充电电荷量的模拟结果的特性曲线；
图16是示出一低输入电压情况下斩波频率与充电电荷量的实验结果的特性曲线；
图17是示出一高输入电压情况下斩波频率与充电电荷量的实验结果的特性曲线；
图18是示出将图16所示结果和图11所示结果模范化时短接期和充电电荷量的实验结果的特性曲线；
图19是示出一低输入电压情况下短接期占空度和充电电荷量的实验结果的特性曲线；
图20是示出一高输入电压情况下短接期占空度和充电电荷量的实验结果的特性曲线；
图21是示出混合斩波操作和非斩波操作情况下所产生电压波形的波形图；
图22是第二种变型的斩波式充电电路的电路图；
图23是第二种变型的另一个斩波式充电电路的电路图；
图24是示出输入一交流电源电能的非接触式(non-contact)方法的图；
图25是以往斩波式充电电路的电路图；
图26是以往斩波式充电电路的时序图。
具体实施方式
以下把采用一斩波式充电电路的手表作为本发明的一个实施例进行描述。
图1是用于根据本发明手表的斩波式充电电路的电路图。在该斩波式充电电路10中，除了用一控制电路20代替图25中所示“与”门电路3以外，其结构几乎与以往的斩波式充电电路1的结构相同，相应的元件被赋予相同的参考数字，在此不对这些元件作详细的描述。
该斩波式充电电路10由振荡电路2A、比较器COM1和COM2、P沟道FET P1和P2(用于充电的开关)、N沟道FET N1和N2(闭环的开关)、控制电路20和大容量电容器4(存储元件)构成。
振荡电路2A输出一时钟信号CL1。比较器COM1(COM2)将一交流发电机AG的输出端A(B)的电压与一端电压VDD进行比较。P沟道FET P1受比较器COM1输出信号SP1的接通/关断控制。P沟道FET P2受比较器COM2输出信号SP2的接通/关断控制。通过接收比较器COM1的输出信号SP1和比较器COM2的输出信号SP2，控制电路20输出信号SN1。因而，N沟道FET N1和N2受控制电路20输出的输出信号SN1的接通/关断控制。
尽管二极管D1、D2、D3和D4(单向元件)在这种情况下是P沟道FET P1和P2以及N沟道FET N1和N2的寄生二极管，不过可以理解的是，它们另一方面也可以是普通二极管。
另外，振荡电路2A与以往的振荡电路2结构相同，这种情况下，振荡电路2A输出32kHz时钟信号CL1。
图2是控制电路20的电路图。
控制电路20由分频电路(开关元件控制器)21、三个“与”门电路22、23和24、两个D触发电路25和26、定时计数器(充电结束确定单元)27以及反相器28构成。
分频电路21对时钟信号CL1进行分频，并且将分频信号SB提供给“与”门电路22的一个输入端。分频电路21的分频比N设定为N＝8，以使分频信号SB的频率F是时钟信号CL1频率的1/8。分频电路21的分频操作由以后要描述的信号ST复位，该信号加在一复位端。
“与”门电路22计算分频信号SB与以后要描述的接通禁止(on-inhibit)信号SNQ的逻辑积(AND)，其输出信号SN1供给N沟道FETN1和N2的栅极。
“与”门电路23计算比较器COM1的输出信号SP1与比较器COM2的输出信号SP2的逻辑积。因而，其输出信号SPP供给D触发电路25的时钟输入端、“与”门电路24的一个输入端，并且通过反相器28供给D触发电路26的时钟输入端。
D触发电路25(充电结束确定单元)在信号SPP上升时捕获供给其D输入端的一个高电平信号，Q输出端由此变至高电平。当供给其清零端CLR的信号SP变至低电平时，D触发电路25被清零。D触发电路25的Q输出端上的信号作为信号SQ供给“与”门电路24的另一输入端。
信号SQ在这种情况下起一打开和关闭“与”门电路24的信号作用。为此，当SQ信号在高电平时，供给“与”门电路24另一输入端的信号SPP经“与”门电路24供给定时计数器27的置位/清零端。
如果信号SPP变至高电平，那么由于信号SP1和信号SP2都处在高电平，所以P沟道FET P1和P2都处于关断状态。为此，P沟道FET P1和P2都向关断状态的转变使得从D触发电路25输出的信号SQ变至高电平，这经“与”门电路24供给定时计数器27的置位/清零端。
定时计数器27在供给其置位/清零端的信号SA处在高电平时对供给其输入端的时钟信号进行计数，而在信号SA变至低电平时对其计数值复位。当定时计数电路27的计数值达到存储在寄存器29中的一个设定值时，其输出端的进位信号(carry signal)ST降至低电平，并且计数值被复位。可以理解的是，时钟信号CL1也可以用作时钟信号，也可以采用一个不同频率的时钟信号。
也就是说，定时计数器27对信号SA处在高电平的时间段进行计数，当信号SA保持在高电平达一给定时间段时，进位信号ST降至低电平达一较短时间量。
进位信号ST供给D触发电路25和26的清零端，并且供给分频电路21的复位端。为此，当进位信号ST变至低电平时，D触发电路25和26清零，分频电路21的分频操作被复位。
D触发电路26(时间设定单元和闭环禁止单元)在其时钟输入端供有经反相器28的信号SPP，当信号SPP降低高电平时，捕获供给D输入端的信号，反相Q输出端由此变至低电平。如上所述，当供给其清零输入端CLR的进位信号ST变至低电平时，D触发电路26被清零。
D触发电路26反相Q输出端上的信号作为一接通禁止信号SNQ供给“与”门电路22的另一输入端。
上述接通禁止信号SNQ起将“与”门电路22打开和关闭的信号作用。为此，当接通禁止信号SNQ处于高电平时，从分频电路21中输出的分频信号SB经“与”门电路22作为信号SN1供给N沟道FET N1和N2的栅极。
交流发电机AG和外围机构的结构如下。
图3是示出交流发电机AG和周围机构的结构的透视图。如该图所示，交流发电机AG具有转子35和定子36，当双极盘形转子35旋转时，在定子36的发电机线圈37中产生一电动势，从而由其中产生一交流电流作为输出。图3中，参考数字38代表一旋转飞轮，39是将转子38的旋转位移传送给交流发电机AG的齿轮系机构。飞轮38响应于手表佩戴者手臂的摆动而旋转，从而从交流发电机AG中得到一电动势。
这里所用的交流发电机AG一词指的是通过用手旋转一杆来旋转一转子发电的设备，和通过绕紧和释放一圈簧旋转一转子发电的交流电流。
从交流发电机AG中输出的交流电流由本实施例的斩波式充电电路10进行整流，并且供给处理装置40。处理装置40借助从斩波式充电电路10中提供的电能驱动计时装置41。计时装置41基于从振荡电路2A中输出的时钟信号CL1执行计时操作。
如上所述，产生时钟信号CL1的振荡电路2A被斩波式充电电路10和计时装置41共同使用。由此，除了简化了手表的整个电路结构以外，还可以降低手表的整个电流损耗。
参照图4和图5所示的斩波式充电电路100的操作流程以及图6的时序图，以下描述上述实施例的工作。这种情况下，具有斩波式充电电路100的手表戴在手腕上，从交流发电机AG中产生电动势。
图6是根据本实施例的斩波式充电电路1000的时序图。这种情况下，假定在时间t1，比较器COM1的输出信号SP1和比较器COM2的输出信号SP2处于高电平，P沟道FET P1和P2处在关断状态，也就是说，交流发电机AG的输入端A和B上的电压低于端电压VDD。
当斩波式充电电路100开始工作时，如图6所示，在时间t1时，信号SA从高电平转至低电平，定时计数器27的计数值被复位(图4中的步骤S1)。定时计数器27输出一进位信号ST，该进位信号ST处于低电平仅仅达一较短时间段，由此对D触发电路25和26清零，对分频电路21的分频操作复位。
通过以上动作，如图6所示，接通禁止信号SNQ变至高电平，使得“与”门电路22输出分频信号SB作为信号SN1。
如图6所示，在时钟信号CL1下一个下降点时间t2处，分频信号SB变至高电平。为此，控制电路20的输出信号SN1变至高电平(图4中的步骤S2)，N沟道FET N1和N2转至接通状态。
由于以上的结果，如图1中的箭头α所示，由交流发电机AG和N沟道FET N1与N2构成的闭环形成一电流通路，短接期开始(图4的步骤S3)。当这一动作发生时，响应于交流发电机AG的电动势，电流i1流入该闭环，能量存储在发电机线圈37的电感中。该闭环也可以通过短接发电机线圈37的两端或者经一二极管或一电阻等形成。
当D触发电路25在时间t1被进位信号ST清零时。如图6所示，信号SQ变至低电平，导致“与”门电路24的信号SA变至低电平。
为此，定时计数器27的计数值保持在复位状态，进位信号ST保持在高电平。
由于图6所示的分频信号SB是频率信号F，所以当在时间t3该频率的半个周期(时钟信号CL1的8个脉冲)过去时，它变至低电平。
通过以上改变，控制电路20的输出信号SN1变至低电平，N沟道FET N1和N2转至关断状态，从而该短接期结束(图4中的步骤S4)。
通过存储在发电机线圈37电感中的能量，例如输出端A上的电压升高，在时间t4时，输出端A上的电压达到端电压VDD，比较器COM1的输出信号SP1变至低电平，P沟道FET P1置于接通状态。
由于以上结果，一电流通路形成至大容量电容器4，如图1中的箭头β所示，充电电流i2流入大容量电容器4，由此开始充电(图4中的步骤S5)。
在时间t4，当比较器COM1的输出信号SP1变至低电平时，如图6所示，“与”门电路23的输出信号SPP变至低电平，从而使接通禁止信号SNQ变至低电平。
也就是说，如果输出端A上的电压上升至等于或大于端电压VDD并且一至大容量电容器4的电流通路形成，那么由于可以使得一充电电流流入大容量电容器4，所以接通禁止信号SNQ变至低电平(图4中的步骤S6)。
通过以上步骤，当充电状态令人满意时，接通禁止信号SNQ将控制电路20的输出信号SN1变至低电平，由此将N沟道FET N1和N2保持在关断状态(图4中的步骤S7)。
尽管所描述的是针对一端A上电压升高的情况，不过由于比较器COM2和P沟道FET P2在端B上电压升高的情况下的操作与比较器COM1和P沟道FET P2在所述情况下的操作相同，所以不对此进行详述。
当充电导致输出端A上的电压逐渐减小，从而在时间t5使得输出端A上的电压降至端电压VDD以下时，比较器COM1的输出信号SP1变至高电平，P沟道FET P1转至关断状态。
在以上情况下，由于信号SP1和信号SP2都在高电平，所以如图6所示，来自“与”门电路23的输出信号SPP变至高电平。为此，D触发电路25检测信号SPP的升高，其信号SQ变至高电平(图4中的步骤S8)，信号SPP经“与”门电路24供给定时计数器27的置位/复位端。其结果是，定时计数器27仅对信号SPP(与信号SA相同)在高电平的时间段进行计数(图4中的步骤S9)。
在定时计数器27中，对信号SA是否处于高电平进行判定(图5中的步骤S10)，如果它在高电平，则测量该时钟(图5中的步骤S11)，反复进行该测量直至达到一预先建立的计数值为止(图5中的步骤S12)。如果在步骤S12该计数值达到t(步骤S12的“是”结果)，那么判定因抖动产生的变化已经调制过并且充电已经完成，将定时计数器27的计数值复位以为下一个短接期作准备(步骤S13)，然后从步骤S2开始重复该处理过程。
也就是说，当P沟道FET P1在充电期转至关断状态时，定时计数器27就开始对P关断FET P1和P2这二者的关断状态时间段进行计数。
然后，如果P关断FET P1和P2的关断状态持续了一给定时间段，那么在时间t7时，计数值达到保持在寄存器29中的一个设定值，如图6所示，进位信号ST降至低电平达一较短的时间量。
时间t6与时间t7之间的时间差t对应于保持在寄存器32中的设定值。为此，通过改变该设定值，可以调整时间t的长度。
通过以上操作，当D触发电路26通过接收进位信号ST被清零时，如图6所示，接通禁止信号SNQ在时间t7变至高电平，分频信号SB作为信号SN1经“与”门电路22供给N沟道FET N1和N2的栅极。
因此，接通禁止信号SNQ保持在高电平，直至P沟道FET P1和P2这二者的关断状态都保持有一给定时间量时为止，由此将N沟道FET N1和N2保持在关断状态。
因此，当充电状态令人满意时，控制电路20借助接通禁止信号SNQ将N沟道FEF N1和N2转至接通状态，而将N沟道FET N1和N2保持在关断状态直至P沟道FET P1和P2已经处于关断状态达一给定时间量为止。
为了减小充电通路中的电阻并提供充电效率，采用具有较低源—漏导通电阻(接通状态电阻)的P沟道FET P1和P2。
为此，在输出端A上的电压接近端电压VDD且P沟道FET P1从接通状态转至关断状态的充电时间段期间，由于二极管D1的正向压降，比较器COM1两端的电压上升，从而重复P沟道FET P1再次转至接通状态的操作。
也就是说，发生了其中在充电结束时P沟道FET P1重复接通和关断操作的现象(从图6的时间t5至时间t6)。
这种情况下，如果N沟道FET N1和N2转至接通状态，那么在P沟道FET P1和N沟道FET N1与N2都处于接通状态期间出现一时间段，例如如图26中所示，从而使充电电流(直通电流)ik从大容量电容器4中流出，由此降低了充电效率。
在本发明的该实施例中，如上所述，定时计数器27检测P沟道FEF P1和P2是否处于关断状态，并且借助接通禁止信号SNQ将N沟道FET N1和N2保持在关断状态，直至P沟道FET P1和P2保持在关断状态达一给定时间量为止。
通过进行该操作，在斩波式充电电路10中，在抖动发生在P沟道FET P1和P2中的时间段期间(例如从时间t5至时间t6)，可以将N沟道FET N1和N2保持在关断状态，由此防止因直通电流而导致的充电效率降低。这样，定时计数器27起一充电结束确定单元的作用，而D触发电路26起一闭环禁止单元的作用。
如上所述，当进位信号ST降到低电平时，D触发电路25被清零，分频电路21的分频操作复位，从而使分频信号SB在对分频电路21的分频操作复位之后于时钟信号CL1的上升沿变至高电平，而接通禁止信号SNQ变至高电平(时间t8)。
通过以上操作，在P沟道FET P1和P2都处于关断状态达一给定时间量之后，N沟道FET N1和N2转至接通状态，过渡到短接期。一闭环由交流发电机AG、N沟道FET N1和N2构成，响应于交流发电机AG产生的电，将能量存储在发电机线圈37的电感中。
由于分频电路21的分频操作在时间t8时复位，所以在到达用分频电路21通过分频得到的频率F的半周时间t9之后，分频信号SB变至低电平(图6)。
因此，因为N沟道FET N1和N2在时间t9转至关断状态，所以该短接期结束，从而在该短接期内存入发电机线圈37电感中的能量使得对大容量电容器4的充电再次开始。
接着，如图6所示，在时间t10，当P沟道FET P1和P2已经处于关断状态达一给定时间量时，在时间t11，如图6所示，从定时计数器27中输出的进位信号ST处于低电平仅一较短时间段。
通过以上操作，类似早先描述的情况，D触发电路25和26被清零，分频电路21的分频操作复位，由此使得接通禁止信号SNQ和分频信号SB很高，如图6所示，使得信号SN1很高。其结果是充电期结束。
由于以上的结果，N沟道FET N1和N2转至接通状态，使得再次过渡到短接期，响应于交流发电机AG中产生的电，在该短接期内将能量存储在发电机线圈37中。
这样，由于本发明斩波式充电电路10中的短接期固定为用分频电路21通过分频得到的频率F的半周时间，所以可以实现一恒定的短接期。
由于只要P沟道FET P1和P2保持在接通状态就能维持充电时间，所以其响应于存储在发电机线圈37中的能量而变化，也就是说，响应于交流发电机AG所产生的电量而变化。因此，斩波频率受到自动调整，从而在所产生的电量很小的时候，短接期的占空度等于或大于所产生电量很大的情况下的占空度。
对短接期和上述斩波式充电电路10的斩波频率的最优化操作如下。
首先，确定交流发电机AG发电机线圈37内阻中所消耗的能量和存储在电感中的能量，并且确定最佳短接期，此后进行对电压升和斩波开通时间的模拟。
如下计算该短接期。为了有助于理解电感中的电压升操作，假定有一如图7所示的电路。这种情况下，将发电机线圈37作为没有电阻分量的理想电感，如下示出发电机线圈37的电压V(t)和I(t)的关系，其中L是发电机线圈37的电感。
V(t)＝L·di(t)/dt                 …(1)
I(t)＝∫(V(t)/L)dt                …(2)
也就是说，流入发电机线圈37中的电流I(t)与电压V(t)的积分值成正比。如果开关SW接通并且在规定时间量过去之后流过发电机线圈37的电流是I，那么存储在发电机线圈37中的能量UL为UL＝1/2·L·I2。如果将大容量电容器4的电压初始值为给定为Vc，那么大容量电容器4的能量UC为UC＝1/2·C·Vc2，其中关系量C是大容量电容器4的电容。
如果开关SW打开(置于关断状态)，那么已经流入发电机线圈37中的电流就流入大容量电容器4中，已经存储在发电机线圈37中的能量UL存储在大容量电容器4中。当发生此现象时，忽略二极管D的正向电压和电路损耗，如果大容量电容器4的电压升至电压Vc1，那么电压Vc1如下表示。
根据dUC＝UL，
1/2·C·(Vc12-Vc2)＝1/2·L·I2    …(3)
这样，解方程(3)，得到
Vc1＝I·√(L/C)+Vc                …(4)
根据方程(4)，通过电压升高得到的电压Vc1与流入发电机线圈37中的电流成正比。由于流入发电机线圈37中的电流与发电机线圈37的电压积分值成正比，所以如果使该电压为恒定值，那么开关SW接通的时间，即，短接期建立起发电机线圈37的电压。置于对例如通过电压升得到的电压的计算，将引用有关Hasegawa著Akira Switching Regulator Design Knowhow，Revised Edition(CQ Shuppan)第18-19页上的部分文字。
由于本实施例的发电机线圈37是一小交流发电机AG的发电机线圈，所以内阻很大，使得它很难忽略。因此，本实施例的斩波式充电电路10可以如图8所示表示。
图8中，R代表发电机线圈37的内阻，Rc是大容量电容器4的内阻。
这种情况下，如果将开关SW置于接通并且流入发电机线圈37中的电流是i1(t)，那么发电机线圈37上的电压V1(t)如下表示。
V1(t)＝L·di(t)/dt+R1·i1(t)      …(5)
根据方程(5)，流入发电机线圈37中的电流i1(t)如下。
i1(t)＝V1(t)/R·(1-e-R·t/L       …(6)
通过以上操作，根据方程(6)，流入发电机线圈37中的电流i1(t)受发电机线圈37的电压V1(t)和内阻R建立的电流值控制。
图9是示出斩波短接期中发电机线圈的内阻与加到电感L上的电压时间变化的特性曲线。这种情况下，假定发电机线圈37具有一时间常数τ＝(L/R)＝约0.4ms，电动势为0.6V。
如图9所示，加到电感L上的电压V1(t)按指数规律降低，在等于或大于约2ms处，所有的0.6-V电动势加到内阻R上，作为铜耗消耗掉。因此，如果短接期等于或大于约2ms，那么甚至在过渡到斩波开通期，不仅不可能实现有效的高电压充电，而且在是转子35停止旋转的方向上作用有一力，由此使得充电效率降低。
图10是示出基于方程(6)的发电机线圈内阻与每10微秒所取电感L瞬时能量的时间变化的特性曲线。图10中，该电感L的瞬时能量与内阻R的差由虚线示出。
图11是示出图10所示结果转换成累积能量值的特性曲线。如图11所示，存储在电感L中的能量UL在约1.6ms之后饱和。内阻R中所消耗的能量UR(图11中的实线所示)以一加速度方式增大，变得等于或大于存储在发电机线圈37中的能量，从而使能量平衡(UL-UR)变成负值(图11中的虚线所示)。
因此，如果消除了二极管在充电期间的整流损耗和例如大容量电容4内阻中的损耗，那么为了使充电效率最高，完全可以设定短接期以便得到最大的能量平衡(UL-UR)。也就是说，如图11所示，这种情况下，由于能量平衡(UL-UR)在将开关SW置于接通之后的时间0.27ms时最大，所以如果将短接期设定为0.27ms则充电效率最高。
如果如图9所示将短接期设定为0.27ms，那么其对应于内阻R两端电压与加在电感L上电压相等的时间T。
因此，如果将R·i1(t)＝1/2·V(t)代入方程(6)，那么短接期可以如以下方程所示表达。
T＝0.693·L/R            …(7)
根据以上结果，可以根据发电机线圈37的电感和内阻建立短接期。在上述实施例中，如果例如发电机线圈37的时间常数是τ＝约0.4ms，那么将短接期设定为0.27ms。更具体地说，在分频电路21中对时钟信号CL1进行分频以实现1.851kHz频率，该频率的半周时间等于短接期。在该实施例中，由于将一32kHz时钟信号用作时钟信号CL1，所以使频率F近似为值2kHz。
希望将短接期设定在值T的±30％范围内，更优选的是将短接期设定在其±20％范围内。
接着，对于斩波频率为2kHz、短接期设定为0.25ms的情况关于电压升进行模拟，该模拟的结果示于图12中。
如图12所示，如果作为交流发电机AG电动势的输入电压是150mV或更大，那么可以将能量存储在电感L中以建立升高至约6V的电压。在实际充电中，通过连接一个二次电池，由于该二次电池的充电电压由例如大容量电容器4的内阻建立，所以尽管二次电池的充电电压没有升至该水平，关于二次电池一个小的电动势也可以说有一个足够的瞬时升高。
接着，在短接期设定为0.25ms而斩波频率设定为变化量的情况下进行对充电量的模拟。
如图13所示，对于短接期占空度为50％和75％等的情况进行模拟，以确定充电电荷量，该模拟的结果示于图14和图15中。在图14和图15中，还示出由短接期和该占空度建立的斩波频率。
图14示出低输入电压(0.15V)情况下模拟的结果，图15示出高输入电压(0.9V)情况下那么的结果。
如从图14中清楚地看到的那样，在低输入电压的情况下，如果使斩波频率很高，即，如果使充电时间很短以便实现较大量的电压升，那么表示为每个2kHz斩波频率处的充电电荷量乘以100的充电率趋于增大。
但是，如图15所示，当输入电压为高时，如果使斩波频率很高，那么不可能在电感L中实现存储有足够的能量UL，并且趋于使充电效率降低。
根据上述结果，可以看出，通过在输入电压为低的情况下使斩波频率很高，和通过在输入电压为高的情况下使斩波频率很低，可以实现一较高的充电效率。
接着，进行实验以通过改变斩波频率和短接期来测量实际斩波式充电电路中的充电率。
对斩波频率进行研究。图16和图17示出该充电效率实验的结果，其中斩波频率变化。该实验中，短接期占空度保持固定在50％。
根据图16和图17所示的结果，可以看出，当斩波频率在2kHz区域内时充电效率为最大值。
图18示出将图16所示结果和图11所示结果规范化为短接期与充电电荷量之间关系的结果。如图18所示，在类似于早先的计算结果的实验结果中，也证明充电效率在短接期为0.27ms时为最大。
对短接期占空度进行研究。图19和图20示出其中短接期占空度变化的充电率实验结果。该实验中，短接期保持固定在0.27ms。
图19中输入电压为低电压值，而图200中输入电压为高电压值。
在图19所示的实验结果中，如果输入电压为低，那么可以看出，使短接期占空度很高提高了充电效率，而在图20所示的实验结果中，如果输入电压为高，那么可以看出，使短接期占空度很高降低了充电效率。这些与图14和图15所示模拟中得到的结果相同。
在图20中短接期占空度为25％时充电率极低的原因在于，在所产生的高电压处，非斩波操作的充电时间段大于一半时间，斩波操作的充电时间段仅为整个周期的一部分。这是因为斩波操作的充电时间量接近短接期占空度为25％的斩波期。
也就是说，如由如图21的斩波操作与非斩波操作混合充电所导致产生的电压波形所示，斩波操作期间的斩波仅工作一或两次，以致对斩波几乎没有任何影响。
根据以上结果，输入电压越低，通过使短接期占空度越高，就可以保持较高的充电效率。更具体地说，如果使短接期T为0.693·L/R，通过使低输入电压的短接期占空度为60％或更大，或者使高输入电压的短接期占空度为60％或更小，那么可以保持较大的充电电荷量。更优选的是，在低输入电压的情况下使得短接期占空度约为75％，而在高输入电压的情况下使得短接期占空度约为50％，从而使得充电电荷量最大。
根据以上结果，可以看到的是，在斩波式充电电路10中，即使交流发电机AG所产生的电量有变化，也可以以最佳的短接期和斩波频率工作，并且提高了充电效率。
由于在斩波式充电电路10中充电时间段限据交流发电机AG所产生的电量建立，所以自动调制斩波频率。为此，不必检测通过为检测充电电流设置一分离电路等产生的电量。因此，可以提高充电效率而不会增大整个电路的功耗。
可以对上述实施例预想许多变型，以下将对它们描述。
第一种变型
在上述实施例中，虽然对改变斩波频率的情况进行了描述，不过本发明并不限于这种方式，即使以所产生的电量变化固定斩波频率，也可以整体提高充电效率。这种情况下，如图19和图20所示，通过设定斩波频率以使短接期占空度约为50％，即使所产生的电量变化，也可以以一简单的结构保持一较高的充电电荷量。此外，这种情况下，通过根据交流发电机(例如在小交流发电机的情况下和小交流发电机的情况)所产生的最大电量设定斩波频率，可以用一简单的结构实现对充电效率的提高。
第二种变型
在上述实施例中，尽管对其中在大容量电容器4充电时N沟道FET N1和N2受控以处于关断状态的情况进行的描述，不过本发明并不限于该方式，可以令处于大容量电容器4中的N沟道FET N1和N2处于接通状态。
这种情况下，例如如图22所示，可以预想一种增加比较器COM3和COM4以及“或”门电路OR1和OR2(第二控制器)的方法，比较器COM3和COM4用来分别将交流发电机AG端A和B上的电压与与一参考电压作比较，而“或”门电路OR1和OR2分别计算控制电路20的输出信号SN1与比较器COM3和COM4的输出信号的逻辑和，该方法将“或”门电路OR1和OR2的输出信号供给N沟道FET N1和N2的栅极。
如图23所示，可以预想分别将N沟道FET N3和N4(第二充电开关)并联连接到N沟道FET N1和N2上，并且将交流发电机AG输出端A和B的电压供给N沟道FET N3和N4的栅极。
如果这样做，可以降低二极管D3或D4的损耗，其中在充电期间有充电电流流动，由此使得斩波式充电电路的充电效率提高。
第三种变换
在上述实施例中，尽管对其中交流发电机的电动势充电的情况进行了描述，不过本发明并不限于这种方式，可以将自市电交流线的交流电、来自无线电信号的交流电流、或者来自直流发电机的直流电等用来充电。
输入电能的方法包括采用一插入线圈(intervening coil)(初级线圈和次级线圈)的非接触法(non-contact method)，如图24所示。
第四种变换
在上述实施例中，尽管对把一P沟道场效应晶体管用作开关单元的实例进行了描述，不过本发明并不限于这种方式，另一方面，可以用PNP双极晶体管代替P沟道FET，而用NPN双极晶体管代替N沟道FET。
还可以用二极管代替P沟道FETP1和P2，在这种情况下，比较器COM1和COM2检测二极管的正向电压，而其各个输出信号SP1和SP2仅供给控制器20。
第五种变换
在上述实施例中，尽管对本发明用于其中进行全波整流的斩波式充电电路的情况进行了描述，不过本发明并不限于这种方式，也可以将本发明用于半波整流斩波。
第六种变换
在上述实施例中，尽管对其中斩波式充电电路用于一手表的情况进行了描述，不过本发明并不限于这种方式，可以将本发明用于其他类型的钟表，用于包括在电子设备如个人计算机、计算器和移动电话内的时钟，还可以用于宽频范围(broadrange)的电子设备，如便携式血压计、寻呼机和行走步数计数器。还可以在这些电子设备中设置一电池和一斩波式充电电路，当存储的电能变小的时候，操作依靠来自电池的电能。
第七种变换
在上述实施例中，尽管对其中将本发明用于一斩波式充电电路的情况进行了描述，不过本发明也可以用于简单输出一斩波电压的斩波电路。
在如以上详细描述的本发明斩波式充电电路中，通过基于来自比较器COM1和COM2的比较结果，检测晶体管P1和P2何时关断达一给定时间量，以便判定充电的结束，而当判定充电已经结束时，通过将晶体管N1和N2设定为接通达一预先建立的设定时间，然后再将它们设定为关断，即使发电机所产生的电量有变化，也可以提高充电效率，而不过增大功耗。

Claims (34)

1.一种用来从一电源的电能中产生一斩波电压的斩波电路，该斩波电压产生于第一线与第二线之间，该斩波电路包括：
一比较器，它用来将第一线的电压与受电源供电能的输入端的电压进行比较；
用来充电的开关单元，它设置在第一线与该输入端之间，在来自比较器的比较结果表示该输入端的电压等于或大于第一线的电压的情况下，该开关单元使得电流沿一个方向流动；
一闭环的开关单元，它设置在第二线与该输入端之间，具有一开关元件和与该开关元件并联连接的单向元件，该开关单元使得电流沿一个方向流动；和
一控制开关元件的控制器，
其中该控制器具有一充电结束确定单元和一开关元件控制器，该充电结束确定单元通过检测该输入端的电压已经小于第一线的电压达一给定时间量来确定充电的结束，而该开关元件控制器在通过充电结束确定单元判定充电已经结束的情况下，将开关元件置于接通状态达一在先建立的时间量。
2.根据权利要求1的斩波电路，还包括第二控制器，它设置在第二线与受电源供电能的另一输入端之间，在另一输入端的电压超过一规定电压的情况下，该第二控制器将开关元件置于导通状态。
3.根据权利要求1的斩波电路，还包括用来充电的第二开关单元，它与一闭环的开关单元并联连接，其中该用来充电的第二开关单元响应于受电源供电能的另一输入端的电压，切换一连接状态。
4.根据权利要求1的斩波电路，其中该开关元件控制器包括：
一时间设定单元，它通过对一时钟信号进行分频产生将开关元件接通的信号；和
一闭环禁止电路，该电路从该输入端的电压大于或等于第一线的电压时起直至充电结束确定单元判定充电已经结束时为止将开关元件强制置于关断状态，
其中在充电结束确定单元判定充电已经结束的情况下，在时间设定单元中对时钟信号分频操作复位，并且将开关元件接通仅达一基于时间设定单元所产生的分频信号设定的时间量。
5.根据权利要求1的斩波电路，其中用来充电的开关单元包括：
基于对电动势检测的比较器比较结果受控的开关元件；和
与该开关元件并联连接的单向元件，它使得电流沿一个方向流动。
6.根据权利要求1的斩波电路，其中用来充电的开关单元是一二极管。
7.根据权利要求1的斩波电路，其中电源是一发电机。
8.根据权利要求1的斩波电路，其中电源是一交流发电机，包括一发电机线圈，设定时间在一个值的±30％范围内，该值是通过用发电机线圈的内阻除发电机线圈的电感值得到的商乘以系数0.693得到的。
9.根据权利要求1的斩波电路，其中第一线是一高压侧线，其中第二线是一低压侧线。
10.根据权利要求1的斩波电路，其中开关元件是场效应晶体管，而其中单向元件是场效应晶体管的寄生二极管。
11.一种用来从一交流电源的电能中产生一斩波电压的斩波电路，该斩波电压产生于第一线与第二线之间，该斩波电路包括：
第一比较器，它用来将第一线的电压与受该交流电源供电能的一个输入端的电压进行比较；
第一开关单元，它设置在第一线与该一个输入端之间，在该一个输入端的电压等于或大于第一线的电压的情况下，第一开关单元使得电流沿一个方向流动；
第二比较器，它用来将第一线的电压与受该交流电源供电能的另一输入端的电压进行比较；
第二开关单元，它设置在第一线与该另一输入端之间，在该另一输入端的电压等于或大于第一线的电压的情况下，第二开关单元使得电流沿一个方向流动；
第三开关单元，它设置在第二线与该一个输入端之间，具有一开关元件和与该开关元件并联连接的单向元件，第三开关单元使得电流沿一个方向流动；
第四开关单元，它设置在第二线与该另一输入端之间，具有一开关元件和与该开关元件并联的单向元件，第四开关单元使得电流沿一个方向流动；和
控制第三与第四开关单元中开关元件的控制器，
其中该控制器包括一充电结束确定单元和一开关元件控制器，充电结束确定单元用来通过检测该两个输入端的电压已经小于第一线的电压达一给定时间量来确定充电结束，而开关元件控制器在充电结束确定单元判定充电已经结束的情况下，将第三与第四开关单元中的开关元件置于接通状态达一在先建立的时间量。
12.根据权利要求11的斩波电路，还包括：
第二控制器，它设置在第二线与另一输入电路之间，在另一输入端的电压等于或大于一规定电压的情况下，第二控制器将第三开关单元中的开关元件置于接通状态；和
第三控制器，它设置在第二线与该一个输入端之间，在该一个输入端的电压等于或大于一规定电压的情况下，第三控制器将第四开关单元中的开关元件置于接通状态。
13.根据权利要求11的斩波电路，还包括：
与第三开关单元并联连接的第五开关单元；和
与第四开关单元并联连接的第六开关单元，其中
第五开关单元响应于另一输入端的电压切换一连接状态，并且
其中第六开关单元响应于该一个输入端的电压切换一连接状态。
14.根据权利要求11的斩波电路，其中该开关元件控制器包括：
一时间设定单元，它通过对一时钟信号进行分频产生将第三与第四开关单元的开关元件接通的信号；和
一闭环禁止单元，该闭环禁止单元从该两个输入端的电压等于或大于第一线的电压之时起直至充电结束确定单元判定充电已经结束时为止将第三与第四开关单元的开关元件强制置于关断状态，
其中在充电结束确定单元判定充电已经结束的情况下，对时钟信号分频操作复位，并且基于时间设定单元所产生的分频信号将第三与第四开关单元的开关元件接通仅达一时间量。
15.根据权利要求11的斩波电路，其中
第一开关单元包括：
基于第一比较器的比较结果而受控的开关元件；和
与该开关元件并联连接且使电流沿一个方向流动的单向元件，并且其中
第二开关单元包括：
基于第二比较器的比较结果而受控的开关元件；和
与该开关元件并联连接且使电流沿一个方向流动的单向元件。
16.根据权利要求11的斩波电路，其中第一与第二开关单元是二极管。
17.根据权利要求11的斩波电路，其中交流电源是一交流发电机。
18.根据权利要求11的斩波电路，其中交流电源是一交流发电机，包括一发电机线圈，设定时间是在一个值的±30％范围内，该值是通过用发电机线圈的内阻除发电机线圈的电感值得到的商乘以系数0.693得到的。
19.根据权利要求11的斩波电路，其中第一线是一高压侧线，其中第二线是一低压侧线。
20.根据权利要求11的斩波电路，其中开关元件是场效应晶体管，而单向元件是场效应晶体管的寄生二极管。
21.一种控制一斩波电路的方法，该斩波电路包括：一比较电路，它用来将第一线的电压与受一电源供电能的输入端的电压进行比较；用来充电的开关电路，它设置在第一线与该输入端之间，在来自比较电路的比较结果是该输入端的电压等于或大于第一线的电压的情况下，该开关电路使得电流沿一个方向流动；一闭环的开关电路，它设置在第二线与该输入端之间，它具有一开关元件和与该开关元件并联连接的一单向元件，该开关电路使得电流沿一个方向流动；和一控制开关元件的控制电路，其中从电源的电能中产生一斩波电压，该斩波电压产生于第一线与第二线之间，
该方法包括：
判定该输入端的电压是否已经小于第一线的电压达一给定时间量；以及
当该判定结果为肯定时，将闭环的开关电路的开关元件激活至接通状态达一预定时间段。
22.根据权利要求21的方法，其中电源是一交流发电机，包括一发电机线圈，设定时间是在一个值的±30％范围内，该值是通过用发电机线圈的内阻除发电机线圈的电感值得到的商乘以系数0.693得到的。
23.一种控制一斩波电路的方法，该斩波电路包括：一比较电路，它用来将第一线的电压与受电源供电能的输入端的电压进行比较；用来充电的开关电路，它设置在第一线与该输入端之间，在来自比较电路的比较结果是该输入端的电压等于或大于第一线的电压的情况下，该开关电路使得电流沿一个方向流动；一闭环的开关电路，它设置在第二线与该输入端之间，它具有一开关元件和与该开关元件并联连接的一单向元件，该开关电路使得电流沿一个方向流动；和基于一内部分频电路的分频信号控制闭环的开关元件的控制电路，其中从电源的电能中产生一斩波电压，该斩波电压产生于第一线与第二线之间，
该方法包括：
从该输入端的电压等于或大于第一线的电压之时起直至判定该输入端的电压已经小于第一线的电压达一给定时间量为止，强制地使该开关元件不工作而转至关断状态；
对内部分频电路进行复位，以便在作出所述判定时使时钟信号分频操作结束；以及
在作出所述判定时激活该开关元件至接通状态一预定时间段。
24.根据权利要求23的方法，电源是一交流发电机，包括一发电机线圈，设定时间是在一个值的±30％范围内，该值是通过用发电机线圈的内阻除发电机线圈的电感值得到的商乘以系数0.693得到的。
25.一种控制一斩波电路的方法，该斩波电路包括：第一比较电路，它用来将第一线的电压与受一交流电源供电能的一个输入端的电压进行比较；第一开关电路，它设置在第一线与该一个输入端之间，在该一个输入端的电压等于或大于第一线的电压的情况下，第一开关电路使得电流沿一个方向流动；第二比较电路，它将第一线的电压与受一交流电源供电能的另一个输入端的电压进行比较；第二开关电路，它设置在第一线与该另一个输入端之间，在该另一个输入端的电压等于或大于第一线的电压的情况下，第二开关电路使得电流沿一个方向流动；第三开关电路，它设置在第二线与该一个输入端之间，具有一开关元件和与该开关元件并联连接的一单向元件，第三开关电路使得电流沿一个方向流动；第四开关电路，它设置在第二线与该另一个输入端之间，具有一开关元件和与该开关元件并联连接的一单向元件，第四开关电路使得电流沿一个方向流动；和一控制电路，它控制第三与第四开关电路的开关元件，其中从交流电源的电动势中产生一斩波电压，该斩波电压产生于第一线与第二线之间，
该方法包括：
判定该两个输入端的电压已经小于第一线的电压达一给定时间量；以及
在判定结果为肯定时，激活第三与第四开关电路的开关元件至接通状态达一预定时间段。
26.根据权利要求25的方法，其中交流电源是一交流发电机，包括一发电机线圈，设定时间是在一个值的±30％范围内，该值是通过用发电机线圈的内阻除发电机线圈的电感值得到的商乘以系数0.693得到的。
27.一种用来控制一斩波电路的方法，该斩波电路包括：第一比较电路，它用来将第一线的电压与受一交流电源供电能的一个输入端的电压进行比较；第一开关电路，它设置在第一线与该一个输入端之间，在该一个输入端的电压等于或大于第一线的电压的情况下，第一开关电路使得电流沿一个方向流动；第二比较电路，它将第一线的电压与受一交流电源供电能的另一个输入端的电压进行比较；第二开关电路，它设置在第一线与该另一个输入端之间，在该另一个输入端的电压等于或大于第一线的电压的情况下，第二开关电路使得电流沿一个方向流动；第三开关电路，它设置在第二线与该一个输入端之间，具有一开关元件和与该开关元件并联连接的一单向元件，第三开关电路使得电流沿一个方向流动；第四开关电路，它设置在第二线与该另一个输入端之间，具有一开关元件和与该开关元件并联连接的一单向元件，第四开关电路使得电流沿一个方向流动；和一控制电路，它基于一内部分频电路的分频信号控制第三与第四开关电路的开关元件，其中从交流电源的电动势中产生一新波电压，该斩波电压产生于第一线与第二线之间，
该方法包括：
从该两个输入端的电压等于或大于第一线的电压之时起直至判定该两个输入端的电压已经小于第一线的电压达一给定时间量为止，使该开关元件不工作而强制转至关断状态；
对内部分频电路进行复位，以便在作出所述判定时使时钟信号分频操作结束；以及
在作出所述判时激活第三与第四开关电路的开关元件至接通状态达一预定时间段。
28.根据权利要求27的方法，其中交流电源是一交流发电机，包括一发电机线圈，设定时间是在一个值的±30％范围内，该值是通过用发电机线圈的内阻除发电机线圈的电感值得到的商乘以系数0.693得到的。
29.一种斩波式充电电路，包括根据权利要求1的一个斩波电路，以及存储该斩波电路的斩波电压电能的存储部。
30.一种电子器件，其内部包括根据权利要求29的斩波式充电电路，该斩波式充电电路提供的电能使该电子器件工作。
31.一种计时装置，包括根据权利要求29的斩波式充电电路，其中用该斩波式充电电路提供的电能进行计时。
32.一种斩波式充电电路，包括根据权利要求11的斩波电路，和存储该斩波电路的斩波电压的蓄电池。
33.一种电子器件，其内部包括根据权利要求32的斩波式充电电路，该斩波式充电电路提供的电能使该电子器件工作。
34.一种计时装置，包括根据权利要求32的斩波式充电电路，和一计时显示装置，该显示装置显示受该斩波式充电电路提供的电能保持的时间。
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