DE69929143T2 - Elektronisches tragbares Gerät - Google Patents

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DE69929143T2 DE1999629143 DE69929143T DE69929143T2 DE 69929143 T2 DE69929143 T2 DE 69929143T2 DE 1999629143 DE1999629143 DE 1999629143 DE 69929143 T DE69929143 T DE 69929143T DE 69929143 T2 DE69929143 T2 DE 69929143T2
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Fumiyasu Chiba-shi UTSUNOMIYA
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  • Die vorliegende Erfindung betrifft elektronische tragbare Geräte, die mit Strom zu betreiben sind, der von einem Strom generierenden Mittel oder dergleichen erzeugt wird. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein elektronisches tragbares Gerät, das mit einem Stromversorgungsmittel, das ein Strom generierendes Mittel oder ein Generierungsmittel und eine Booster-Schaltung aufweist, um die Spannung des Strom generierenden Mittels zu erhöhen, einem Strom speichernden Mittel zum Speichern von Strom, der vom Stromversorgungsmittel geliefert wird, und einer Ansteuerschaltung versehen ist, die mit Strom, der vom Stromversorgungsmittel geliefert wird, oder mit Speicherstrom des Strom speichernden Mittels betrieben wird. Die vorliegende Erfindung dient insbesondere zur Verwendung in einer Armbanduhr, die von einer thermoelektrischen Wandelvorrichtung, einer Solarbatterie oder dergleichen angetrieben oder mit Strom beliefert wird.
  • In 6 ist ein schematisches Blockschaltbild eines elektronischen tragbaren Geräts nach Stand der Technik gezeigt. In 6 ist ein elektronisches tragbares Gerät 600 durch ein Stromversorgungsmittel 10 zum Liefern elektrischen Stroms, ein Strom speicherndes Mittel 40 zum Speichern von Strom, der vom Stromversorgungsmittel 10 durch ein Diodenelement 601 geliefert wird, und eine Ansteuerschaltung 50 konfiguriert, die mit Strom, der vom Stromversorgungsmittel 10 durch dieselbe Diode 601 geliefert wird, oder mit Speicherstrom zu betreiben ist, der im Strom speichernden Mittel 40 angesammelt ist. Außerdem ist das Stromversorgungsmittel 10 durch ein Strom generierendes Mittel, eine Booster-Schaltung zum Erhöhen der Spannung des Strom generierenden Mittels und so fort gebildet.
  • In einem derartigen elektronischen tragbaren Gerät ist es auch erforderlich, dass wegen der Verringerungen von Größe und Gewicht des Geräts das Stromversorgungsmittel 10 in Größe und Gewicht verringert wird. Dadurch bedingt besteht eine Neigung in die Richtung, den Strom zu vermindern, der vom Stromversorgungsmittel 10 geliefert wird. Andererseits besteht ein Wunsch, die Ladeeffizienz zum Strom speichernden Mittel 40 zu verbessern und den im Speichermittel 50 gespeicherten Strom effektiv zu nutzen, bedingt durch einen Wunsch, die Betriebsdauer des elektronischen tragbaren Geräts zu erhöhen.
  • Dementsprechend ist es unumgänglich, um die weitere Verringerung in Größe und Gewicht zu realisieren oder die Betriebsdauer des elektronischen tragbaren Geräts weiter zu erhöhen, die Ladeeffizienz zum Strom speichernden Mittel weiter zu erhöhen und den Speicherstrom im Strom speichernden Mittel effektiv zu nutzen.
  • Im elektronischen tragbaren Gerät nach Stand der Technik erfolgt Gleichrichtung durch das Diodenelement 601, um zu verhindern, dass der gespeicherte Strom in dem Fall zurück fließt, dass die Generierung von Strom ausbleibt. Jedoch liegt die wesentliche Ursache für Rückgang der Ladeeffizienz in Verlusten aufgrund des Vorwärtsabfalls der Spannung über das Diodenelement 601 hinweg. Dementsprechend verbessert die Verwendung eines Diodenelements mit einer niedrigen Vorwärtsabfallspannung die Ladeeffizienz. Indessen ist die wesentliche Ursache für Verhinderung einer effektiven Nutzung des Stroms, der im Strom speichernden Mittel 40 gespeichert ist, Stromverlust aufgrund des Rückstroms durch das Diodenelement 601. Das heißt, dass es zweckmäßig ist, ein derartiges Diodenelement zu verwenden, das in der Vorwärtsabfallspannung niedrig, im Rückstrom jedoch niedriger liegt. Allerdings stehen beim Diodenelement eine Abnahme in der Vorwärtsabfallspannung und eine Verringerung des Rückstroms im Widerspruch zueinander. Das heißt, es bestand ein Problem, das es unmöglich ist, ein elektronisches tragbares Gerät von kleinerer Größe und leichterem Gewicht zu realisieren, das über einen längeren Zeitraum betriebsfähig ist, solang an der oben angegebenen Stelle ein Diodenelement verwendet wird.
  • US-Patentschrift Nr. 4291266 beschreibt ein Gerät zum Laden eines Akkumulators mit einer elektrischen Energiequelle wie z.B. einer Solarzelle. Die Solarzelle führt dem Akkumulator über einen P-Kanal-MOSFET-Transistor einen Ladestrom zu. Der Leitzustand des Transistors wird von einem Differenzverstärker überwacht. Wenn die von der Solarzelle erzeugte Spannung US kleiner als die vom Akkumulator erzeugte Spannung UA ist, wird der Transistor ausgeschaltet, wodurch die Entladung des Akkumulators in die Solarzelle verhindert wird. Ist jedoch die Spannung US größer als die Spannung UA, wird der Transistor eingeschaltet, um es der Solarzelle zu gestatten, den Akkumulator zu laden.
  • Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektronisches tragbares Gerät bereitzustellen, das in der Ladeeffizienz verbessert ist, aber die Verluste an Strom wie z.B. den Rückstrom verringert, um eine Verringerung der Größe und des Gewichts zu realisieren und für den Betrieb der Vorrichtung eine längere Dauer zu ermöglichen.
  • Ein elektronisches Gerät der vorliegenden Erfindung umfasst ein Stromversorgungsmittel zum Liefern elektrischen Stroms, ein Strom speicherndes Mittel zum Speichern elektrischen Stroms des Stromversorgungsmittels, eine Ansteuerschaltung, die mit elektrischem Strom des Stromversorgungsmittels oder mit elektrischem Strom zu betreiben ist, der im Strom speichernden Mittels gespeichert ist, ein Schaltmittel, das in einem Ladeweg zwischen dem Stromversorgungsmittel und dem Strom speichernden Mittel bereitgestellt ist, und eine Steuerschaltung, die eine Spannungskomparatorschaltung umfasst, die bereitgestellt ist, um Spannungen im Ladeweg an vorderen und hinteren Punkten des Schaltmittels zu vergleichen, wobei die Steuerschaltung im Betrieb das Schaltmittel einschaltet, wenn am vorderen Punkt eine höhere Spannung detektiert wird, und das Schaltmittel ausschaltet, wenn am vorderen Punkt verglichen mit dem hinteren Punkt eine niedrigere Spannung detektiert wird, und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Spannungskomparatorschaltung intermittierend arbeitet und die Steuerschaltung eine Speicherschaltung beinhaltet, um ein Ergebnis des Vergleichs durch die Spannungskomparatorschaltung zu speichern und jedes Mal aktualisiert zu werden, wenn die Spannungskomparatorschaltung arbeitet und das gespeicherte Vergleichsergebnis als Steuersignal für das Schaltmittel ausgibt.
  • Ein elektronisches Gerät der vorliegenden Erfindung umfasst ein Widerstandselement, das in Reihe mit dem Schaltmittel im Ladeweg bereitgestellt ist.
  • Wie zuvor diskutiert, erzeugt die zum Schaltmittel gehörige Widerstandskomponente während des Ladens oder des Stromrückflusses einen Potentialunterschied an jeweiligen Enden des Schaltmittels. Daher ist es der Spannungskomparatorschaltung in der Steuerschaltung möglich, einen stabilen Spannungsvergleich vorzunehmen. Somit ist eine Steuerschaltung realisiert, die zum stabilen Steuern des Schaltmittels in der Lage ist.
  • Dementsprechend können das Schaltmittel und die Steuerschaltung eine dem im herkömmlichen elektronischen tragbaren Gerät verwendeten Diodenelement äquivalente Funktion realisieren. Im Falle eines großen Ladestroms vermindert das Schaltmittel aufgrund eines Spannungsabfalls über der Widerstandskomponente die Effizienz des Ladens auf ein Maß, das der Widerstandskomponente entspricht. Ist der Ladestrom niedrig, gibt es nahezu keine Verminderung des Ladestroms aufgrund des Spannungsabfalls über der Widerstandskomponente. Darüber hinaus wird Rückstrom auf ein extrem niedriges Niveau unterdrückt. Dementsprechend ist es möglich, wenn nur ein gewisses Maß an Ladestrom auftritt, die Ladeeffizienz zu verbessern und den Rückstrom zu vermindern.
  • Außerdem ist die Erfindung in der obigen Konfiguration so strukturiert, dass ein Diodenelement in einer Vorwärtsladerichtung im Ladeweg bereitgestellt ist und das Schaltmittel in Reihe mit dem Diodenelement bereitgestellt ist. Die Diode weist eine niedrigere Vorwärtsabfallspannung als die der Diode auf, die im herkömmlichen elektronischen tragbaren Gerät verwendet wird.
  • Dadurch bedingt kann das Diodenelement an Stelle des Widerstandselements während des Ladens oder des Rückstromflusses einen Potentialunterschied erzeugen. Somit ist eine Steuerschaltung zum stabilen Steuern des Schaltmittels realisiert, wie oben diskutiert. Darüber hinaus wird dann wegen der niedrigeren Vorwärtsabfallspannung eines Diodenelements als der des Diodenelements, das im herkömmlichen elektronischen tragbaren Gerät verwendet wird, die Ladeeffizienz verbessert. Darüber hinaus kann das Schaltelement jedweden Rückstrom abschneiden, wodurch der Rückstrom verringert wird. Außerdem ist bei jedwedem großen Ladestrom das Diodenelement in der Abfallspannung in einer Laderichtung verglichen mit dem Widerstandselement niedriger. In einem derartigen Fall erhöht sich die Ladeeffizienz verglichen mit der Struktur, die das Widerstandselement verwendet.
  • Außerdem ist in der obigen Struktur ein Diodenelement in einer Vorwärtsladerichtung im Ladeweg bereitgestellt, und ein Widerstandselement ist parallel zum Diodenelement im Ladeweg bereitgestellt, und das Schaltmittel ist in Reihe mit dem Diodenelement oder dem Widerstandselement bereitgestellt.
  • Dies macht bei niedrigem Ladestrom das Laden durch das Widerstandselement und bei hohem Ladestrom durch das Diodenelement möglich, womit die Ladeeffizienz ungeachtet des Betrages des Ladestroms gesteigert wird.
  • Außerdem umfasst das Schaltmittel einen MOS-Transistor. Der MOS-Transistor liegt in seinem Ein- und Ausschaltstrom niedriger und verringert dementsprechend nutzlosen Stromverbrauch. Außerdem kann das Schaltmittel minimiert werden, was für das elektronische tragbare Gerät in einer Verringerung in Größe und Gewicht resultiert.
  • Außerdem ist die Steuerschaltung mit einer Funktion zum intermittierenden Betreiben der integrierten Spannungskomparatorschaltung und einer Speicherschaltung versehen, um ein letztes Spannungsvergleichsergebnis der Spannungskomparatorschaltung bis zu einem nächsten Betreiben der Spannungskomparatorschaltung zu speichern, sodass das Schaltmittel durch das Spannungsvergleichsergebnis gesteuert wird, das in der Speicherschaltung gespeichert ist. Dies ermöglicht es der Steuerschaltung, mit verringertem Stromverbrauch zu arbeiten, wobei nutzloser Strom verringert wird.
  • Außerdem beinhaltet die Ansteuerschaltung eine Oszillatorschaltung oder eine Oszillatorschaltung und Frequenzteilerschaltung, wobei basierend auf einem Ausgangssignal einer der Oszillatorschaltung und der Frequenzteilerschaltung ein intermittierender Impuls erzeugt wird, um zu veranlassen, dass die Spannungskomparatorschaltung intermittierend arbeitet. Dies beseitigt die Notwendigkeit, dass die Steuerschaltung einen intermittierenden Impuls aufweist, wobei dementsprechend der Stromverbrauch in der Steuerschaltung verringert wird und daher nutzloser Strom verringert wird, wie oben erläutert.
  • Außerdem beinhaltet das Stromversorgungsmittel eine Booster-Schaltung, um eine Spannung einer elektromotorischen Kraft eines Strom generierenden Mittels durch Nutzen von Ausgangssignalen des Strom generierenden Mittels und der Oszillatorschaltung zu erhöhen, wobei basierend auf einem Ausgangssignal der Oszillatorschaltung ein intermittierender Impuls erzeugt wird, um zu veranlassen, dass die Spannungskomparatorschaltung der Steuerschaltung intermittierend arbeitet. Dadurch bedingt benötigt die Steuerschaltung keine Oszillatorschaltung, die in herkömmlicher Weise erforderlich ist, um einen intermittierenden Impulse zu erzeugen, wobei dementsprechend der Stromverbrauch der Steuerschaltung und daher nutzloser Strom verringert wird.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun nur anhand weiteren Beispiels und unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, wobei
  • 1 ein schematisches Blockschaltbild eines elektronischen tragbaren Geräts ist, das Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 ein schematisches Blockschaltbild eines elektronischen tragbaren Geräts ist, das Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 3 ein schematisches Blockschaltbild eines elektronischen tragbaren Geräts ist, das Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 4 ein schematisches Blockschaltbild eines elektronischen tragbaren Geräts ist, das Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 5 ein Blockschaltbild einer Steuerschaltung für das elektronische tragbare Gerät der vorliegenden Erfindung ist und
  • 6 ein schematisches Blockschaltbild ist, das ein herkömmliches elektronisches tragbares Gerät zeigt.
  • Nun wird ein elektronisches tragbares Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung nur in Form von Beispielen und unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein schematisches Blockschaltbild eines elektronischen tragbaren Geräts gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung. Wie in 1 gezeigt, umfasst ein elektronisches tragbares Gerät 100, das mit generiertem Strom angetrieben wird, ein Stromversorgungsmittel 10, das ein Strom generierendes Mittel 11 und eine Booster-Schaltung 12 aufweist, ein Schaltmittel 20, eine Steuerschaltung 30, ein Strom speicherndes Mittel 40 und eine Ansteuerschaltung 50.
  • Das Stromversorgungsmittel 10 benötigt die Booster-Schaltung 12 nicht zwangsläufig, vorausgesetzt, dass das Strom generierende Mittel 11 während des überwiegenden Teils der Stromgenerierung eine elektromotorische Kraft generieren kann, die höher als eine Betriebsspannung der Ansteuerschaltung 50 ist. Wenn dies jedoch nicht der Fall ist, muss die Booster-Schaltung 12 bereitgestellt werden. Es ist anzumerken, dass das Strom generierende Mittel von beliebiger Art sein kann, wobei eine Spulenselbstinduktion, eine Solarzellenbatterie, eine thermoelektrische Wandelvorrichtung und ein piezoelektrischer Effekt oder eine Kombination dieser Stromgenerierungsarten benutzt werden kann. Indessen kann die Booster-Schaltung beliebig in Form einer Switched-Capacitor-Schaltung, einer Ladungspumpe, einer Schaltung zum Gleichrichten und Abgeben von Wechselstrom, der durch einen Transformator verstärkt ist, und einer Schaltung zum Gleichrichten und Abgebens von Wechselstrom, der durch Resonanz eines piezoelektrischen Elements verstärkt ist, oder einer Kombination dieser Arten vorliegen.
  • Andererseits ist das Schaltmittel 20 auf einem Stromladeweg zum Laden des Stroms des Stromversorgungsmittels 10 zum Strom speichernden Mittel 40 bereitgestellt. In die Steuerschaltung 30 ist eine Spannungskomparatorschaltung integriert, um eine Klemmenspannung des Schaltmittels 20 auf der Seite eines Ausgangsanschlusses des Stromversorgungsmittels 10 und eine Klemmenspannung desselben auf der Seite des Strom speichernden Mittels 40 zu vergleichen. Wenn diese Spannungskomparatorschaltung detektiert, dass die Klemmenspannung des Schaltmittels 20 am Stromversorgungsmittel höher ist als die Klemmenspannung am Strom speichernden Mittel 40, wird das Schaltmittel 20 eingeschaltet, um den Strom des Stromversorgungsmittels 10 zum Strom speichernden Mittel 40 oder zur Ansteuerschaltung 50 zu liefern. Anderenfalls wird das Schaltmittel 20 ausgeschaltet, um zu verhindern, dass der im Strom speichernden Mittel 40 gespeicherte Strom zurück zum Stromversorgungsmittels 10 fließt. Dadurch bedingt ist es möglich, eine Gleichrichtungsfunktion durch Verwenden des Schaltmittels 20 zu realisieren, die in herkömmlicher Weise nur durch ein Diodenelement realisierbar war. Das Schaltmittel 20 liegt im Spannungsabfall, der durch das Durchtreten von Ladestrom verursacht wird, verglichen mit dem eines Diodenelements niedriger, wodurch nahezu sämtlicher Ladeverlust aufgrund des Spannungsabfalls beseitigt wird. Das heißt, dass die Verwendung des Schaltmittels 20 statt eines Diodenelements die Ladeeffizienz drastisch verbessert. Außerdem liegt das Schaltmittel 20 in jedwedem Rückstrom, der bei ausgeschaltetem Schaltmittel auftritt, also entsprechend einem Rückstrom durch ein Diodenelement, verglichen mit einem Diodenelement extrem niedrig. Das heißt, es gibt nahezu keinen Verbrauch nutzlosen Stroms in Form von Rückstrom. Folglich ist es möglich, ferner einen länger dauernden Betrieb für ein elektronisches tragbares Gerät zu realisieren, das mit generiertem Strom betrieben wird. Weil für eine selbe Betriebsdauer weniger generierter Strom als beim herkömmlichen erforderlich ist, kann das Strom generierende Mittel in Größe und Gewicht verringert werden. Dadurch bedingt kann das elektronische tragbare Gerät in Größe und Gewicht verringert werden.
  • Es ist anzumerken, dass, obgleich das Schaltmittel 20 aus beliebigen einer Anzahl von Schaltelementen gebildet sein kann, die Erfindung die Verwendung eines MOS-Transistors empfiehlt. Der MOS-Transistor erfordert unter den Schaltelementen weniger Strom zum Ein- und Ausschalten und weist ein Merkmal einer grundsätzlich kleinen Größe auf. Dementsprechend ermöglicht die Verwendung eines MOS-Transistors für das Schaltelement 20 längeren Betrieb und eine Größen- und Gewichtsverringerung für das elektronische tragbare Gerät.
  • Übrigens zeigt 1 den Fall, dass das Schaltmittel 20 einen P-Kanal-MOS-Transistor benutzt. Wie in 1 gezeigt, weist der P-Kanal-MOS-Transistor eine Source und ein Substrat, die mit dem Strom speichernden Mittel 40 verbunden sind, einen Drain, der mit dem Stromversorgungsmittel 10 verbunden ist, und ein Gate auf, das angeschlossen ist, um ein Steuersignal von der Steuerschaltung 30 zu empfangen.
  • Außerdem weist das Schaltmittel 20 eine Widerstandskomponente auf, um eine Abfallspannung von ungefähr 20 mV bereitzustellen, die durch Strom bedingt ist, der verursacht wird, wenn der Stroms des Stromversorgungsmittels 10 zum Strom speichernden Mittel 40 geladen wird oder wenn der Speicherstrom im Strom speichernden Mittel 40 zurück zum Stromversorgungsmittel 10 fließt. Dadurch bedingt kann auch dann, wenn die Spannungskomparatorschaltung der Steuerschaltung 30 eine Gegenspannung aufweist, die als unvermeidliches Problem bei der Spannungskomparatorschaltung auftritt, die 20-mV-Abfallspannung von der Widerstandskomponente eine derartige Gegenspannung absorbieren. Dementsprechend ist es möglich, eine Schwingungserscheinung, Fehlfunktion und so fort zu verhindern, die aufgrund der Beziehung zwischen dem Schaltmittel 20 und der Steuerschaltung 30 verursacht werden. Möglich ist es auch, Fehlfunktion in der Steuerschaltung 30 zu verhindern, die aufgrund fehlerhafter Detektion verursacht wird, die aus unzureichender Verstärkung resultiert, die ein anderes unvermeidliches Problem bei einer Spannungskomparatorschaltung der Steuerschaltung 30 ist. Das heißt, dass, weil die Steuerschaltung 30 das Schaltmittel 20 stabil steuert, das Schaltmittel 20 eine zum herkömmlichen Diodenelement äquivalente Funktion realisieren kann. Auch kann die Spannung, die von der Spannungskomparatorschaltung der Steuerschaltung 30 zu vergleichen ist, an jeder Stelle abgenommen werden, vorausgesetzt, dass sie sich in einem Ladeweg an vorderen und hinteren Punkten des Schaltelements 20 befindet. Außerdem kann sich das Schaltelement 20 an beliebiger Stelle im Ladeweg befinden.
  • Bezug nehmend auf 2 ist ein schematisches Blockschaltbild eines elektronischen tragbaren Geräts gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung gezeigt. Dies besitzt nahezu dieselbe Struktur wie das schematische Blockschaltbild des elektronischen tragbaren Geräts nach Ausführungsform 1, die in 1 gezeigt ist. In 2 ist ein elektronisches tragbares Gerät 200, das mit generiertem Strom zu betreiben ist, insofern unterschiedlich, als ein Widerstandselement 201 mit demselben Widerstandswert wie die Widerstandskomponente des Schaltmittels 20 an Stelle der Widerstandskomponente in Reihe mit dem Schaltmittel 20 im Ladeweg bereitgestellt ist, um den Widerstandswert der Widerstandskomponente zu verringern. Außerdem werden in Ausführungsform 2 nach 2 die Spannungspunkte, die von der Spannungskomparatorschaltung der Steuerschaltung 30 zu vergleichen sind, von einer Klemme eines Widerstandselements 201 auf der Seite eines Stromversorgungsmittels 10 und einer Klemme des Schaltmittels 20 auf der Seite eines Strom speichernden Mittels 40 abgenommen, obgleich sich diese in Ausführungsform 1 nach 1 über das Schaltmittel 20 hinweg befinden.
  • Dadurch bedingt kann ein bester Widerstandswert zum stabilen Betreiben der Steuerschaltung 30 gemäß der Fähigkeit des Stromversorgungsmittels 10 eingestellt werden, indem das Widerstandselement 201 zusätzlich zu der Wirkung verwendet wird, die das elektronische tragbare Gerät 100 nach Ausführungsform 1 bietet, die in 1 gezeigt ist. Somit erzielt man den Effekt, dass Zeit und Arbeit zum Entwickeln eines Schaltmittels 20, das eine beste Widerstandskomponente zum stabilen Betreiben der Steuerschaltung 30 gemäß der Fähigkeit des Stromversorgungsmittels 10 aufweist, oder zum Suchen nach einem Schaltmittel 20 entfallen können, das einen Widerstandswert dicht bei einem besten Widerstandswert aufweist.
  • Übrigens können in 2 die Spannungspunkte, die von der Spannungskomparatorschaltung des Steuerungsmittels 30 zu vergleichen sind, sich irgendwo befinden, vorausgesetzt, dass sie sich in einem Ladeweg an den vorderen und hinteren Punkten des Widerstandselements 201 und des Schaltmittels 20 befinden. Außerdem kann sich das Widerstandselement 201 irgendwo im Ladeweg befinden. Außerdem können sich das Widerstandselement 201 und das Schaltmittel 20 irgendwo im Ladeweg befinden.
  • Bezug nehmend auf 3 ist ein schematisches Blockschaltbild eines elektronischen tragbaren Geräts gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung gezeigt. Wie in 3 gezeigt, ist das elektronische tragbare Gerät nach Ausführungsform 3 insofern gegenüber Ausführungsform 2 nach 2 unterschiedlich, als ein Diodenelement 301 bereitgestellt ist, um das Widerstandselement 201 des elektronischen tragbaren Geräts 200 nach Ausführungsform 2 in 2 zu ersetzen. Das heißt, dass im elektronischen tragbaren Gerät nach Ausführungsform 3 das Diodenelement 301 angeschlossen ist, um Vorwärtsladen vom Stromversorgungsmittel 10 zum Strom speichernden Mittel 30 bereitzustellen.
  • Hier bildet das Diodenelement 301 ein Diodenelement, das eine Vorwärtsabfallspannung aufweist, die weit niedriger als die eines Diodenelements ist, das im herkömmlichen elektronischen tragbaren Gerät verwendet wird, das mit generiertem Strom angetrieben wird. Dies kann jedwede Abfallspannung in einem Ladeweg vom Stromversorgungsmittel 10 zum Strom speichernden Mittel 40, verglichen mit dem herkömmlichen elektronischen tragbaren Gerät, das mit generiertem Strom angetrieben wird, auf ein niedriges Niveau unterdrücken und dadurch die Ladeeffizienz verbessern. Natürlich erhöht die Ausführung eines Diodenelements mit derart niedriger Vorwärtsabfallspannung den Rückstrom durch das Diodenelement. Jedoch kann jedweder derartige Rückstrom, sollte er fließen, durch das Schaltmittel 20 ausgeschaltet werden. Somit kann Rückstrom auf ein sehr niedriges Niveau unterdrückt werden.
  • Außerdem weist das Diodenelement 301 die Funktion auf, eine Abfallspannung zu erzeugen, die von der Widerstandskomponente des Schaltmittels 20 des elektronischen tragbaren Geräts, das in 1 gezeigt ist, oder von dem Widerstandselement 201 des elektronischen tragbaren Geräts bereitzustellen ist, das in 2 gezeigt ist, wodurch eine Wirkung bereitgestellt wird, dass die Steuerschaltung 30 stabil betrieben wird. Außerdem wird bei hohen Ladeströmen eine Wirkung bereitgestellt, dass die Ladeeffizienz verbessert wird. Dies ist so, weil die Abfallspannung aufgrund einer Widerstandskomponente, die bewirkt wird, wenn eine Widerstandskomponente von einem Ladestrom durchflossen wird, linear mit der Zunahme des Ladestroms zunimmt. Andererseits ist bei niedrigem Ladestrom die durch ein Diodenelement bedingte Abfallspannung um einen Betrag einer Vorwärtsabfallspannung größer als eine durch eine Widerstandskomponente bedingte Abfallspannung. Bei hohem Ladestrom ist diese Abfallspannung kleiner als eine durch die Widerstandskomponente bedingte Abfallspannung. Das heißt, dass im Falle eines hohen Ladestroms die Benutzung eines Diodenelements höhere Ladeeffizienz bereitstellt als die Verwendung eines Widerstandskomponente.
  • Übrigens können in 3 die Spannungspunkte, die von der Spannungskomparatorschaltung des Steuerungsmittels 30 zu vergleichen sind, sich irgendwo befinden, vorausgesetzt, dass sie in einem Ladeweg an vorderen und hinteren Punkten des Diodenelements 301 und des Schaltmittels 20 angeordnet sind. Außerdem können das Diodenelement 301 und das Schaltmittel 20 irgendwo im Ladeweg bereitgestellt sein.
  • Bezug nehmend auf 4 ist ein schematisches Blockschaltbild eines elektronischen tragbaren Geräts gemäß Ausführungsform 4 der Erfindung gezeigt. Die Struktur ist nahezu dieselbe wie die der Ausführungsform 3, die in 3 gezeigt ist. Der unterschiedliche Punkt ist der, dass ein Widerstandselement 201 parallel zum Diodenelement 301 bereitgestellt ist, wie in 4 gezeigt.
  • Diese Struktur realisiert ein elektronisches tragbares Gerät, das sowohl die Wirkung, die durch die in 2 gezeigte Struktur verliehen wird, als auch die Wirkung aufweist, die durch die Struktur nach 3 verliehen wird. Das heißt, dass bei niedrigem Ladestrom fast sämtlicher Ladestrom durch das Widerstandselement 201 geliefert wird. Bei hohem Ladestrom wird nahezu sämtlicher Ladestrom durch das Diodenelement 301 geliefert. Aus diesem Grunde ist es sowohl im Falle niedrigen als auch im Falle hohen Ladestroms möglich, die Abfallspannung beim Laden zu vermindern, wodurch effizientes Laden geboten wird.
  • Übrigens können in 4 die Spannungspunkte, die von der Spannungskomparatorschaltung des Steuerungsmittels 30 zu vergleichen sind, sich irgendwo befinden, vorausgesetzt, dass sie sich in einem Ladeweg an vorderen und hinteren Punkten des Diodenelements 301 und des Widerstandselements 201 befinden, das parallel zu diesem angeschlossen ist. Außerdem kann sich das Diodenelement 301 und das Widerstandselement 201, das parallel zu diesem angeschlossen ist, oder das Schaltmittel 20 irgendwo im Ladeweg befinden.
  • Bezug nehmend auf 5 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Steuerschaltung 30 gezeigt, die im elektronischen tragbaren Gerät für Ausführungsformen 1 bis 4 zu verwenden ist, die in 1 bis 4 gezeigt sind, oder tatsächlich in jeder anderen Situation, in der eine Komparatorsteuerung beteiligt ist. Wie in 5 gezeigt, ist ein erster Eingangsanschluss 502 mit einem Ladeweg in einer vorderen Stufe des Mittels zum Bewirken einer Abfallspannung aufgrund eines Ladestroms oder mit einem Ladeweg in einer vorderen Stufe eines Schaltmittels 20 verbunden. Ein zweiter Eingangsanschluss 503 mit einem Ladeweg in einer hinteren Stufe des Mittels zum Bewirken einer Abfallspannung aufgrund eines Ladestroms oder mit einem Ladeweg in einer hinteren Stufe eines Schaltmittels 20 verbunden. Außerdem ist eine Masseverbindungsklemme 504 mit einem Masseanschluss verbunden. Auch ist eine Steuerschaltung 30 mit einem Ausgangsanschluss 501 versehen, um ein Steuersignal zum Ein- und Ausschalten des Schaltmittels auszugeben.
  • Die Spannung des Eingangsstroms zum ersten Einganasanschluss 502 wird von einem ersten Vorbelastungswiderstand geteilt, der von einem Widerstand 507 und einem Widerstand 508 gebildet ist. Die Spannung des Eingangsstroms zum zweiten Eingangsanschluss 503 wird von einem zweiten Vorbelastungswiderstand geteilt, der von einem Widerstand 509 und einem Widerstand 510 gebildet ist. Eine Spannungskomparatorschaltung 506 vergleicht eine Spannung, die von einem ersten Vorbelastungswiderstand geteilt wurde, mit einer Spannung, die von einem zweiten Vorbelastungswiderstand geteilt wurde, und gibt ein Vergleichsergebnis an eine Speicherschaltung 505 aus. Außerdem ist ein Schaltmittel 511 zwischen dem ersten Vorbelastungswiderstand und dem Masseanschluss bereitgestellt. Ein Schaltmittel 513 ist zwischen dem zweiten Vorbelastungswiderstand und dem Masseanschluss bereitgestellt. Ein Schaltmittel 512 ist zwischen der Spannungskomparatorschaltung 506 und dem Masseanschluss bereitgestellt. Jedes Schaltmittel 511, 512, 513 wird von einem intermittierenden Signal intermittierend eingeschaltet, das von einer Generierschaltung für intermittierende Impulse 516 ausgegeben wird. Auch die Speicherschaltung 505 empfängt einen derartigen intermittierenden Impuls, um die zeitliche Abstimmung des Einschaltens der Schaltmittel 511, 512, 513, zu bestätigen und das Ergebnis des Vergleichs durch die Spannungskomparatorschaltung 506 jedes Mal rückzuspeichern, wenn die Schaltmittel 511, 512, 513 einschalten. Das von der Speicherschaltung 505 gespeicherte Vergleichsergebnis wird an den Ausgangsanschluss 501 als Signal zum Steuern des Schaltmittels 20 ausgegeben, das in 1 bis 4 gezeigt ist. Außerdem erzeugt die Generierschaltung für intermittierende Impulse 516 einen intermittierenden Impuls basierend auf einem frequenzgeteilten Signal, das aus einem Taktsignal einer Oszillatorschaltung 514 durch die Frequenzteilerschaltung 515 geteilt wurde. Es ist anzumerken, dass hier das Verhältnis des Widerstands 507 zum Widerstand 508 als dasselbe wie das Verhältnis des Widerstands 509 zum Widerstand 510 genommen wird, um die höchste Vergleichsgenauigkeit der Spannungskomparatorschaltung 506 zu steigern, dies aber nicht zwangsläufig so sein muss.
  • Die wie oben konfigurierte Steuerschaltung 30 macht den intermittierenden Betrieb der Spannungskomparatorschaltung 506 mit dem ersten Vorbelastungswiderstand und dem zweiten Vorbelastungswiderstand möglich, womit für die Steuerschaltung 30 eine Stromverringerung bereitgestellt ist.
  • Außerdem sind dort, wo in die in 1 bis 4 gezeigte Ansteuerschaltung 50 eine Oszillatorschaltung und eine Frequenzteilerschaltung integriert ist, wie in einem Uhrwerks-IC, oder eine Booster-Schaltung 12 eine Booster-Schaltung ist, in die eine Oszillatorschaltung des Switched-Capacity-Typs oder dergleichen integriert ist, die in 5 gezeigte Oszillatorschaltung 514 und die Frequenzteilerschaltung 515 nicht erforderlich. Es ist zweckmäßig, dass die Generierschaltung für intermittierende Impulse 515 ein geteiltes Taktsignal von einem Uhrwerks-IC als Eingabe erhält oder die Frequenzteilerschaltung 515 ein Taktsignal der Oszillatorschaltung, die in der Booster-Schaltung bereitgestellt ist, als Eingabe erhält. Somit ist es möglich, den von der Oszillatorschaltung 514 und der Frequenzteilerschaltung 515 oder der Oszillatorschaltung 514 zu verbrauchenden Strom zu verringern, womit der Stromverbrauch für die Steuerschaltung 30 weiter verringert wird.
  • Gemäß der Erfindung kann das elektronische tragbare Gerät, das mit generiertem Strom anzutreiben ist, generierten Strom effizient laden oder generierten Strom zum Strom speichernden Mittel erhöhen. Außerdem ist es möglich, anderen Verbrauch von im Strom speichernden Mittel geladenem Strom als durch die Ansteuerschaltung zu vermindern, wodurch ein Langzeitbetrieb des elektronischen tragbaren Geräts möglich gemacht wird.
  • Auch ist es bei gleicher Betriebsdauer des elektronischen tragbaren Geräts möglich, über dieselbe Zeitdauer mit einer verringerten Menge generierten Stroms zu arbeiten. Dementsprechend kann das Strom generierende Mittel oder die Booster-Schaltung in Größe und Gewicht verringert werden, wobei die Größe und das Gewicht des elektronischen tragbaren Geräts dementsprechend verringert wird.
  • Außerdem ist es gemäß der Erfindung dort, wo die Ansteuerschaltung oder Booster-Schaltung eine Oszillatorschaltung oder eine Frequenzteilerschaltung aufweist, möglich, anderen Verbrauch von im Strom speichernden Mittel gespeichertem Strom als durch die Ansteuerschaltung zu verringern, wobei die Betriebsdauer des elektronischen tragbaren Geräts weiter erhöht oder die Größe und das Gewicht desselben verringert wird.
  • Die vorstehende Beschreibung wurde lediglich anhand eines Beispiels gegeben, und der Fachmann wird verstehen, dass Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims (7)

  1. Elektronisches Gerät, umfassend: ein Stromversorgungsmittel (10) zum Liefern elektrischen Stroms; ein Strom speicherndes Mittel (40) zum Speichern elektrischen Stroms des Stromversorgungsmittels (10); eine Ansteuerschaltung (50), die mit elektrischem Strom des Stromversorgungsmittels (10) oder mit elektrischem Strom zu betreiben ist, der im Strom speichernden Mittel (40) gespeichert ist; ein Schaltmittel (20), das in einem Ladeweg zwischen dem Stromversorgungsmittel (10) und dem Strom speichernden Mittel (40) bereitgestellt ist; und eine Steuerschaltung (30), die eine Spannungskomparatorschaltung (506) umfasst, die bereitgestellt ist, um Spannungen im Ladeweg an vorderen und hinteren Punkten des Schaltmittels (20) zu vergleichen; wobei die Steuerschaltung (30) im Betrieb das Schaltmittel (20) einschaltet, wenn am vorderen Punkt eine höhere Spannung detektiert wird, und das Schaltmittel (20) ausschaltet, wenn am vorderen Punkt verglichen mit dem hinteren Punkt eine niedrigere Spannung detektiert wird; und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Spannungskomparatorschaltung (506) intermittierend arbeitet und die Steuerschaltung (30) eine Speicherschaltung beinhaltet, um ein Ergebnis des Vergleichs durch die Spannungskomparatorschaltung zu speichern und jedes Mal aktualisiert zu werden, wenn die Spannungskomparatorschaltung (506) arbeitet und das gespeicherte Vergleichsergebnis als Steuersignal für das Schaltmittel (20) ausgibt.
  2. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Widerstandselement (201), das in Reihe mit dem Schaltmittel (20) im Ladeweg bereitgestellt ist.
  3. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Diodenelement (301), das in einer Vorwärtsladerichtung im Ladeweg bereitgestellt ist; und wobei das Schaltmittel (20) in Reihe mit dem Diodenelement (301) bereitgestellt ist.
  4. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Diodenelement (301), das in einer Vorwärtsladerichtung im Ladeweg bereitgestellt ist; und ein Widerstandselement (201), das parallel zum Diodenelement (301) im Ladeweg bereitgestellt ist; und wobei das Schaltmittel (20) in Reihe mit dem Diodenelement (301) oder dem Widerstandselement (201) bereitgestellt ist.
  5. Elektronisches Gerät nach beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Schaltmittel (20) einen MOS-Transistor umfasst.
  6. Elektronisches Gerät nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Ansteuerschaltung (30) eine Oszillatorschaltung (514) oder eine Oszillatorschaltung (514) und Frequenzteilerschaltung (515) beinhaltet, wobei basierend auf einem Ausgangssignal einer der Oszillatorschaltung (514) und der Frequenzteilerschaltung (515) ein intermittierender Impulse erzeugt wird, um zu veranlassen, dass die Spannungskomparatorschaltung (506) intermittierend arbeitet.
  7. Elektronisches Gerät nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Stromversorgungsmittel (10) eine Booster-Schaltung (12) beinhaltet, um eine Spannung einer elektromotorischen Kraft eines Strom generierenden Mittels (11) durch Nutzen von Ausgangssignalen des Strom generierenden Mittels (11) und der Oszillatorschaltung (514) zu erhöhen, wobei basierend auf einem Ausgangssignal der Oszillatorschaltung (514) ein intermittierender Impulse erzeugt wird, um zu veranlassen, dass die Spannungskomparatorschaltung (506) der Steuerschaltung (30) intermittierend arbeitet.
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