DE4103697A1 - Schaltung zur stromversorgung eines elektronischen geraetes aus einer hochohmigen batterie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Strom­ versorgung eines elektronischen Gerätes aus einer hochohmi­ gen Batterie, insbesondere einer Lithium-Jod-Festkörperbat­ terie mit einer Betriebsspannung von 2,8 Volt.

Ein wesentliches Merkmal der genannten Batterien ist deren hoher Innenwiderstand R_i, der über die gesamte Lebensdauer von etwa 2 kΩ bis etwa 150 kΩ ansteigen kann. Durch den hohen Innenwiderstand können der Batterie nicht direkt Stromspitzen, beispielsweise zur Fortschaltung von Schrittmotoren zum Betrieb von Quarz-Analog-Uhren, entnommen werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die I-U-R_i-Charakteristik einer hochohmigen Batterie, insbesondere einer Festkörper-Lithium-Jod-Batte­ rie, an ein elektronisches Gerät (Verbraucher) so anzupas­ sen, daß eine Stromversorgung des Gerätes (Verbraucher) aus der Batterie über einen sehr langen Zeitraum gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch die Ausbildung gemäß Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Durch die erfindungsgemäße Schaltung wird ein Kondensator als Energiespeicher zwischen die hochohmige Batterie und den Verbraucher geschaltet, dessen Eigenstrom­ verbrauch vernachlässigbar ist und der gewährleistet, daß Stromimpulse zum Betrieb des Verbrauchers, beispielsweise eines Uhrwerkes einer Quarz-Analog-Uhr, entnommen werden können. Mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Schaltung ist es möglich, eine Energieversorgung der Uhr über einen größeren Zeitraum als 20 Jahre sicherzustellen, ohne daß ein Batte­ riewechsel notwendig wird.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der beige­ fügten Zeichnung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform der Schaltung und

Fig. 2 und 3 Impulsdiagramme.

Die Zeichnung zeigt in der Fig. 1 eine Schal­ tungsanordnung mit einer hochohmigen Batterie 1, beispiels­ weise einer Festkörper-Lithium-Jod-Batterie, mit einer Betriebsspannung von 2,8 Volt zur Stromversorgung eines Verbrauchers 3.

Zwischen Batterie 1 und Verbraucher 3 ist ein Kondensator 2 geschaltet, wobei die Batteriespannung von 2,8 Volt direkt am Kondensator 2 anliegt. Der Kondensator ist so dimensioniert, daß die durch den Kondensator zur Verfügung stehende elektrische Energie etwa 10 mal größer ist als die für den Verbraucher benötigte Impulsenergie, und daß ein Wiederaufladen des Kondensators während der Impuls­ pause bei Zunahme des Batterie-Innenwiderstandes R_i auf ein für den Verbraucher funktionssicheres Spannungsplateau gewährleistet ist. Der pulsierende Gleichspannungsanteil U_Puls, d. h. die Entladung des Kondensators, sollte dabei kleiner als 0,1 Volt sein, vgl. Impulsfolge A in der Fig. 2; mit t_lade ist die Wiederaufladezeit des Konden­ sators bezeichnet.

Der Verbraucher besteht hier beispielsweise aus einem Steuer-IC 4 und einem Schrittmotor 5 für eine Quarz- Analog-Uhr (nicht dargestellt). Der Steuer-IC 4 erzeugt zur Ansteuerung des Schrittmotors auf zwei Steuerleitungen B und C Impulsfolgen B und C, die in der Fig. 2 dargestellt sind, mit normalen Impulsen (vgl. Impuls D in Fig. 3) mit einer Amplitude von 2,8 Volt. Dieser Impuls hat im Vergleich zu den bekannten Impulsen für 1,5 Volt-Schrittmotoren nur die halbe Impulsbreite bei entsprechend hohem Motorwiderstand. Dies wiederum hat zur Folge, daß man in diesem Fall einen optimalen Wirkungsgrad von verbrauchter elektrischer Lei­ stung zur wirksamen mechanischen Leistung erzielt.

Der Steuer-IC 4 kann auch zur Erzeugung einer Im­ pulsfolge B, C (siehe Fig. 2) mit geschoppten Impulsen E (siehe Fig. 3, geschoppter Impuls E) mit einer Amplitude von 2,8 Volt ausgebildet sein. Im dargestellten Beispiel ist ein geschoppter Impuls von 1 kHz gewählt und beträgt das Ver­ hältnis On-Zeit/Off-Zeit 56%/44% oder auch 60%/40%. Die integrierte Stromaufnahme kann bei dieser Anordnung ca. 1 µA betragen, womit bei einer Batteriekapazi­ tät von 0,3 Ah eine Energieversorgung der Quarz-Analog-Uhr über einen Zeitraum von mehr als 20 Jahren garantiert ist, ohne daß ein Batteriewechsel erforderlich wird. Der Konden­ sator 2 weist unter Berücksichtigung der oben genannten Dimensionierungsangabe (zur Verfügung stehende elektrische Energie ca. 10 mal größer als die benötigte Impulsenergie) eine Kapazität von mindestens 6 µF auf.

Claims (4)

1. Schaltung zur Stromversorgung eines elektronischen Gerätes aus einer hochohmigen Batterie, insbesondere aus einer Festkörper-Lithium-Jod-Batterie mit einer Batterie­ spannung von 2,8 Volt, dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen dem elektrischen Gerät (3) (Verbraucher) und der hochohmigen Batterie (1) ein Kondensator (2) angeordnet ist, an den die Batteriespannung direkt angelegt ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Gerät (3) einen Steuer-IC (4) zur Erzeugung einer Impulsfolge umfaßt, und daß die Batterie­ spannung direkt an den Kondensator (2) und an den Steuer-IC (4) angelegt ist.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (2) so dimensioniert ist, daß die über ihn zur Verfügung stehende elektrische Energie etwa 10 mal größer ist als die für den Verbraucher benötigte Impulsener­ gie und ein Wiederaufladen während der Impulspause bei Zunahme des Batterieinnenwiderstandes auf ein funktionssi­ cheres Spannungsplateau für den Verbraucher gewährleistet ist.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer integrierten Stromaufnahme des Verbrauchers von etwa 1 µA und bei einer Batteriekapazität von 0,3 Ah ein Kondensator mit einer Kapazität von wenigstens 6 µF vorgese­ hen ist.