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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ein
elektronisches Gerät
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Widerstandselement, das in Reihe
mit dem Schaltmittel im Ladeweg bereitgestellt ist.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun nur anhand weiteren Beispiels
und unter Bezug auf die zugehörigen
Zeichnungen beschrieben, wobei
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1 ein
schematisches Blockschaltbild eines elektronischen tragbaren Geräts ist,
das Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein
schematisches Blockschaltbild eines elektronischen tragbaren Geräts ist,
das Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ein
schematisches Blockschaltbild eines elektronischen tragbaren Geräts ist,
das Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 ein
schematisches Blockschaltbild eines elektronischen tragbaren Geräts ist,
das Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 ein
Blockschaltbild einer Steuerschaltung für das elektronische tragbare
Gerät der
vorliegenden Erfindung ist und
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6 ein
schematisches Blockschaltbild ist, das ein herkömmliches elektronisches tragbares
Gerät zeigt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.