DE3605543A1

DE3605543A1 - Schaltungsanordnung zum begrenzen der versorgungsspannung eines uhrenschaltkreises

Info

Publication number: DE3605543A1
Application number: DE19863605543
Authority: DE
Inventors: Karl Mueller
Original assignee: Kienzle Uhrenfabriken GmbH
Current assignee: Kienzle Uhrenfabriken GmbH
Priority date: 1986-02-21
Filing date: 1986-02-21
Publication date: 1987-08-27

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Begrenzen der Versorgungsspannung eines Uhrenschalt kreises nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Erfolgt die Stromversorgung eines Uhrenschaltkreises über Solarzellen, dann ist die Versorgungsspannung, die zwischen den Versorgungsleitungen, an die der Uhren schaltkreis angeschlossen ist, herrscht, starken Schwan kungen unterworfen, wobei diese Schwankungen abhängig sind von der Stärke, des auf die Solarzellen auf treffenden Lichts. Herrscht eine starke Sonneneinstrahlung, dann besteht die Gefahr, daß die maximale Versorgungs spannung des Uhrenschaltkreises überschritten wird. Es ist daher erforderlich, eine obere Begrenzung der Versorgungsspannung vorzusehen.

Zu diesem Zweck ist es bekannt, zwischen den Versor gungsleitungen Bauelemente zu schalten, über die bei Erreichen der maximalen Versorgungsspannung Strom fließt, wodurch die Versorgungsspannung vermindert wird. Solche Bauelemente bestehen aus Zener- oder Leuchtdioden bzw. aus bipolaren Transistoren. Wird deren Schwell- bzw. Durchlaßspannung erreicht, dann fließt über sie der vorgenannte Strom.

Diese bekannten Bauelemente weisen jedoch den Nachteil auf, daß bereits erheblich unterhalb der maximalen Versorgungsspannung ein relativ hoher Stabilisierungs strom von einigen Mikroampere auftritt. Dies bedeutet, daß durch die vorgenannten Bauelemente ein Stromver brauch auch unterhalb der maximalen Versorgungsspan nung erfolgt, so daß bei einer schwachen bzw. nicht vorhandenen Beleuchtung der Solarzellen der Spannungs puffer entladen wird, der parallel zum Uhrenschaltkreis geschaltet ist. Durch die Entladung dieses Spannungs puffers sinkt dann die Versorgungsspannung unzulässig ab.

Es besteht die Aufgabe, die Schaltungsanordnung so auszubilden, daß unterhalb der maximalen Versorgungs spannung der Stromverbrauch der die Versorgungsspannung begrenzenden Bauelemente vernachlässigbar gering und bevorzugt erheblich unter einem Mikroampere liegt.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestal tungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Schaltungs anordnung und

Fig. 2 eine zweite Form der Schaltungsanordnung.

Zwischen den beiden Versorgungsleitungen 7, 8 sind die nicht gezeigten Solarzellen angeordnet, die einen Spannungspuffer 6 puffern. Zwischen den Leitungen 7, 8 ist ein Spannungsteiler 2 und ein Uhrenschaltkreis 1 geschaltet. Der Ausgang des Spannungsteilers 2 ist verbunden mit einem CMOS-Komplementär-Inverter 3, der im Uhrenschaltkreis 1 integriert ist. Dieser Inverter 3 ist ebenfalls an die Leitungen 7, 8 angeschlossen. Von der Leitung 7, die an positivem Potential liegt, verläuft eine Diode 5, die in Durchlaßrichtung auf den Ausgang des Inverters 3 geschaltet ist. Bevorzugt handelt es sich bei der Diode 5 um eine Leuchtdiode. Der im gezeigten Ausführungsbeispiel verwendete CMOS- Komplementär-Inverter 3 ist relativ niederohmig.

Steigt die Spannung zwischen den Leitungen 7, 8 infolge einer starken Sonneneinstrahlung auf die Solarzellen an, dann wird bei Erreichen der maximalen Versorgungs spannung am Ausgang des Spannungsteilers 2 und somit am Eingang des Inverters 3 dessen Trigger-Level über schritten, so daß sein Ausgang negatives Potential annimmt und somit ein Strom über die Diode 5 zur Leitung 8 fließt. Hierdurch wird die zwischen den Leitungen 7 und 8 herrschende Spannung vermindert, so daß die am Ausgang des Spannungsteilers 2 anliegende Spannung unter den Trigger-Level abfällt und hierdurch der Stromfluß über die Diode 5 unterbunden wird. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis sich ein mittleres Potential einstellt. Die Leuchtdiode 5 dient nicht nur der optischen Anzeige des Schaltens des Inverters 3, sondern bewirkt auch, daß die Versorgungsspannung nicht unter die minimale Flußspannung der Leuchtdiode abfällt.

Anstelle der Diode kann auch ein Widerstand vorgesehen sein.

Ist der Inverter 3 relativ hochohmig, dann wird sein Ausgang verbunden mit der Basis eines pnp-Transistors, dessen Emitter-Kollektorstrecke in Serie mit der Diode 5 zwischen den Leitungen 7 und 8 geschaltet ist.

Das Prinzip eines solchen Aufbaus zeigt die Fig. 2, wo anstelle eines pnp-Transistors ein npn-Transistor 4 Verwendung findet. Zur phasenrichtigen Ansteuerung dieses Transistors 4 ist der Ausgang des CMOS-Komple mentär-Inverters 3 verbunden mit dem Eingang eines weiteren CMOS-Komplementär-Inverters 3′, der parallel zum Inverter 3 geschaltet ist und dessen Ausgang ver bunden ist mit der Basis des Transistors 4. Auch hier kann wiederum die Diode 5 ersetzt werden durch einen Widerstand 9.

Der Vorteil der Schaltungsanordnung besteht darin, daß der verwendete CMOS-Komplementär-Inverter im Ruhezu stand, d.h. unterhalb der maximalen Versorgungsspannung einen Stromfluß aufweist, der im Bereich von weit unter einem Mikroampere liegt. Bei Erreichen der maxi malen Versorgungsspannung tritt der Stromfluß plötz lich ein. Es ist also eine steile Durchlaßkennlinie vorhanden. Damit auch bei hochohmigem Inverter 3 ein ausreichend großer Stabilisierungsstrom fließt, sind die Ausführungsbeispiele unter Verwendung eines Transistors 4 vorzuziehen, der ebenfalls im Uhrenschaltkreis 1 integriert werden kann.

Claims

1. Schaltungsanordnung zum Begrenzen der Versorgungs spannung eines Uhrenschaltkreises bei einer Speisung mit Solarzellen mit einem zwischen den Versorgungs leitungen angeordneten Bauelement, über das bei Erreichen einer maximalen Versorgungsspannung Strom fließt und hierdurch die Versorgungsspannung ver mindert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Versorgungsleitungen (7, 8) ein in den Uhrenschaltkreis (1) integrierter CMOS- Komplementär-Inverter (3) geschaltet ist, dessen Eingang mit dem Ausgang eines an die Versorgungs leitungen (7, 8) angeschlossenen Spannungsteilers (2) verbunden ist, der den Eingang an eine dem Trigger-Level des Inverters (3) entsprechende Span nung legt, wenn die maximale Versorgungsspannung überschritten wird und an dessen Ausgang das Bauele ment angeschlossen ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Bauelement ein mit der positiven Leitung (7) verbundener Widerstand ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Widerstand eine in Durchlaßrichtung auf den Ausgang geschaltete Diode (5) ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Ausgang mit der Basis eines pnp-Transistors verbunden ist, dessen Emitter-Kollektor-Strecke in Serie mit einem Wider stand zwischen den Leitungen (7, 8) geschaltet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Ausgang mit dem Eingang eines weiteren CMOS-Komplementär-Inverters (3′) verbunden ist, dessen Ausgang mit der Basis eines npn-Transistors (4) verbunden ist, dessen Emitter-Kollektor-Strecke in Serie mit einem Wider stand zwischen den Leitungen (7, 8) geschaltet ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand eine in Durchlaßrichtung auf den Transistor geschal tete Diode (5) ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (4) in den Uhrenschaltkreis (1) integriert ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (5) eine Leuchtdiode ist.