EP0599029A2 - Elektronische Ladeschaltung für einen Speicher mit geringer Eigenstromaufnahme - Google Patents

Elektronische Ladeschaltung für einen Speicher mit geringer Eigenstromaufnahme Download PDF

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EP0599029A2
EP0599029A2 EP93115963A EP93115963A EP0599029A2 EP 0599029 A2 EP0599029 A2 EP 0599029A2 EP 93115963 A EP93115963 A EP 93115963A EP 93115963 A EP93115963 A EP 93115963A EP 0599029 A2 EP0599029 A2 EP 0599029A2
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EP
European Patent Office
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transistor
storage capacitor
voltage
charging circuit
generator
Prior art date
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Withdrawn
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EP93115963A
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EP0599029A3 (en
Inventor
Helmut Lawrinenko
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Uhrenfabrik Senden & Co KG GmbH
Original Assignee
Uhrenfabrik Senden & Co KG GmbH
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Publication date
Application filed by Uhrenfabrik Senden & Co KG GmbH filed Critical Uhrenfabrik Senden & Co KG GmbH
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C10/00—Arrangements of electric power supplies in time pieces

Definitions

  • the present invention relates to an electronic charging circuit for a memory according to the preamble of patent claim 1.
  • Quartz clocks Autonomous quartz clocks or such clocks also with alarm devices (hereinafter referred to as quartz clocks) are very often operated with primary elements (manganese dioxide-zinc batteries, alkali-manganese batteries, silver oxide cells or lithium batteries), these batteries at certain intervals of a few years have been used up and replaced.
  • primary elements manganesese dioxide-zinc batteries, alkali-manganese batteries, silver oxide cells or lithium batteries
  • Charging circuits have already been described in the document DE-Gm 91 11 015.7, a valve with a special valve effect being connected between the generator and a storage capacitor, here mostly a diode which, via the generator, the storage medium - here in particular a storage capacitor - with a capacitance value of charging some farads.
  • the disadvantage here is that the known charging circuit with the parallel voltage stabilization, with a capacitor being charged via the diode, operates relatively imprecisely.
  • losses are present in the known circuit in the parallel branch, which can have a disadvantageous effect, in particular with regard to peak voltage pulses, on the storage capacitor and could lead to the dielectric breaking down.
  • the series connection of the diode itself is also disadvantageous in that the diode could tend to break through the barrier layer (especially in the case of diodes of very small design), with over the capacitance value of the storage capacitor could suffer from the generator which is to be driven up by hand, whereby a certain healing of the component may be required.
  • the object of the present invention is therefore to develop a charging circuit of the type known per se so that the storage capacitor is charged very gently without the risk of destruction.
  • the charging circuit itself should only have a low internal current consumption of about 3 ⁇ A.
  • Double-layer capacitors with a special internal structure, some of which are made of dielectric, are generally used as storage capacitors, these capacitors with capacitance values of more than 20 farads being referred to as "gold caps”.
  • the essence of the invention is that a storage capacitor of a certain type is used here with a few farads (up to 20 farads), in particular in connection with the manually driven generator.
  • the storage capacitor of up to 20 farads is very gentle charged without the risk that the dielectric can be destroyed by voltage spikes.
  • the charge for the storage capacitor is generated in the above-mentioned clocks by a collector motor operated as a generator (hereinafter referred to as a generator referred to), which is set in rotation by a hand crank via a gear.
  • a “valve” must be connected between the generator and the storage capacitor, so that the generator does not discharge the capacitor when the generator is at rest or falls below a certain speed. In the simplest case, this "valve” can be a diode, but cannot be used to implement other necessary conditions.
  • the basic function is shown in FIG. 1.
  • the emitter-collector path of the PNP bipolar transistor 3 establishes the low-resistance connection between generator 1 and storage capacitor 2 during the charging process, since the voltage drop U CE from transistor 3 (power transistor) is less than 0.5 V with an average charging current of approx. 400 ⁇ A.
  • the transistor 3 is turned on by the PNP bipolar transistor 6 and this by the voltage detector 5.
  • the voltage detector 5 is an integrated circuit with a CMOS output stage, the output potential of which switches from V SS level to V DD level when a certain voltage value is exceeded.
  • a type is used for the present circuit, the switching voltage of which corresponds to the upper operating voltage limit of the quartz clockwork.
  • the transistor 6 and thus also the transistor 3 are blocked.
  • the NPN bipolar transistor 7 is turned on and thereby the light-emitting diode (LED) 4 lights up as long as the generator is operated at the appropriate speed.
  • Figure 2 shows the expansion of the circuit, certain features to be protected by subclaims 2 to 7.
  • the generator 1 is set in rotation by means of a hand crank and a gear.
  • the charging current creates a mechanical torque on the generator and thus on the hand crank.
  • the size of the sensible mechanical torque is a measure of the size of the charging current.
  • transistor 8 is only turned on when the voltage generated at generator 1 is above the end-of-charge voltage or switching voltage of voltage detector 5. This is realized by connecting the two diodes 12, 13 in series with a resistor 11.
  • the resistor 11 is dimensioned so that it has a low resistance so that the voltage drop of more than 0.7 V that arises at it for driving the transistor 8 only arises when the forward voltage at the diodes 12, 13 is 0.7 V each.
  • the resistor 10 serves to limit the base current of the transistor 8 when Increasing the speed of the generator 1, the voltage across the resistor 11 increases again.
  • the circuit according to FIG. 1 remains de-energized in the rest position, as long as the contact brushes in the generator make low-resistance contact and thus the low-resistance winding resistance of the generator has an effect at the input of transistor 8.
  • the contact resistance on the contact brushes can increase in the rest position.
  • An interference voltage pulse could then open the transistor 8.
  • the transistor 3 would then operate in inverse mode.
  • the resulting current flow is small, but there would be an additional discharge of the storage capacitor.
  • the low-impedance series connection of the diodes 12, 13 and the resistor 11 firstly strongly dampens an interference pulse and, secondly, the current flow that arises through the components 11, 12 and 13 could not produce a permanent opening of the transistor 8 when the transistor 3 is in reverse operation .
  • the approach to the end-of-charge voltage is signaled by the LED 4 during the charging process.
  • the mode of operation is based on a change in the current magnitude through the resistor 14 when the switching voltage of the detector 5 is exceeded.
  • the output potential of the detector 5 jumps to V dd level.
  • the transistor 7 is turned on and the LED 4 lights up. Since the base current for transistor 7 flows through resistor 14, there is an increased voltage drop across it. The voltage at the detector 5 thus drops below the switching voltage and the LED 4 goes out again. This is supported by the fact that in the storage capacitor 2 due to its specific internal structure when the charging voltage is switched off by transistor 3, the charge-reversal processes occur internal resistances take place, which lead to a drop in the voltage on capacitor 2.
  • the switching voltage of the detector 5 is reached again, the LED 4 lights up and the above process is repeated. This results in an intermittent lighting of the LED 4 during the charging process from a certain amount of energy in the storage capacitor 2, the dark phase on the LED shortening with increasing amount of energy in the capacitor 2.
  • the LED 4 lights up continuously as long as the generator 1 exceeds a certain speed.
  • the dimensioning of resistor 14 and capacitor 15 determine the flashing frequency of LED 4.
  • transistor 3 The low impedance of the emitter-collector path of transistor 3 is only achieved when overdriving. Therefore, the transistor 3 must receive a sufficiently large base current. In order to achieve this regardless of the scatter in the current amplifications of transistors 3 and 6 and the output stage of detector 5, it is expedient to control transistor 3 by means of a Darlington stage. This is achieved by connecting transistor 17 in front of transistor 6.
  • the operation of the diode 16 is as described below.
  • the minimum operating voltage of the voltage detector 5 would not be reached without a diode. As a result, the output potential at the detector 5 would not be clearly V SS level and the transistor 3 is not optimally turned on during the charging process. In addition, the transistor 7 could be turned on and the LED 4 would light up. This is prevented by inserting the diode 16 according to the figure 2. If the transistor 3 is not optimally turned on during the charging process, a higher voltage (open circuit voltage) arises at the generator 1 than with a normal charge. As a result, the voltage across resistor 11 rises until the minimum operating voltage is reached at detector 5 via diode 16 and the output potential from detector 5 is set to V SS level in a defined manner. The transistor 3 is then turned on to the maximum. If the voltage across the capacitor 2 has risen to the minimum operating voltage of the detector 5, then the diode 16 blocks and the charging process is continued normally.
  • FIG. 2 also shows an additional device on the charging circuit so that the storage capacitor 2 can also be charged via the energy network. It makes sense to design the circuit so that when the capacitor 2 is empty, the clockwork starts immediately when the voltage is supplied via the switching socket 20. In order to achieve this, the charging current must be limited, since the voltage is fed in from the energy network via normally small transformers with high internal resistance. The charging current limitation is achieved by inserting the resistor 18. On the other hand, the resistor 18 would cause losses if the clockwork takes its energy from the capacitor 2. If no recharging is possible through the energy network, the supply plug is pulled out of the switching socket and the normally closed contact 19 bridges the resistor 18. The operating mode -charging by generator- is thereby realized without restriction.
  • the resistor 18 remains effective.
  • the clockwork with its low power consumption is not affected in its function.
  • the losses at resistor 18 only shorten the running time until the next recharge.
  • the alarm sound (higher power consumption) could the minimum operating voltage of the clockwork is fallen below due to the voltage drop across resistor 18 and the clockwork thereby stops during the alarm sound (change in the displayed time). This is avoided by bridging the resistor 18 with a Schottky diode 23.
  • the capacitor 2 is charged to a voltage value which corresponds to the upper operating voltage of the clockwork.
  • the forward voltage of the Schottky diode is less than 0.5 V, the voltage drop across the resistor 18 cannot increase so much when the alarm system is activated that the lower operating voltage of the Clockwork is undershot.

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Abstract

Beschrieben wird eine elektronische Ladeschaltung für Quarzuhren und Quarzuhren mit Weckeinrichtung für einen Speicherkondensator (2), wobei die Schaltung insgesamt eine geringe Eigenstromaufnahme aufweist und hierbei der Speicherkondensator (2) über einen Längstransistor (3) aufgeladen wird. Vom Ausgang des Längstransistors (3) an der Kollektorstrecke ist ein Spannungsdetektor (5) vorgesehen, der den Längstransistor (3) regelt, wobei ein weiterer Transistor (6) gegen Masse mit Steuerung von der Plusspannung des Generators (1) vorliegt.
Um einen störungsfreien Betrieb der Anlage mit Aufladung des Kondensators erreichen zu können ist es vorgesehen, daß der Speicherkondensator (2) von einem von Hand antreibbaren Generator (1) angesteuert wird und daß dazwischen ein Längstransistor (3) angeordnet ist, der von einem Spannungsdetektor (5) geregelt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Ladeschaltung für einen Speicher nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Quarzuhren in autonomer Bauart bzw. derartige Uhren auch mit Weckeinrichtungen (nachfolgend nur als Quarzuhren bezeichnet), werden sehr oft mit Primärelementen (Braunstein-Zink-Batterien, Alkali-Mangan-Batterien, Silberoxidzellen bzw. Lithiumbatterien) betrieben, wobei diese Batterien in bestimmten Zeitabständen von einigen Jahren verbraucht sind und ausgewechselt werden.
  • Aus der Druckschrift DE-Gm 91 11 015.7 sind bereits Ladeschaltungen beschrieben, wobei zwischen Generator und einem Speicherkondensator ein Ventil mit einer speziellen Ventilwirkung geschaltet ist, hier meistens eine Diode, welche über den Generator das Speichermedium - hier insbesondere einen Speicherkondensator - mit einem Kapazitätswert von einigen Farad auflädt.
  • Nachteilig hierbei ist es, daß die bekannte Ladeschaltung mit der Parallelspannungsstabilisierung, wobei über die Diode ein Kondensator aufgeladen wird, relativ ungenau arbeitet. Außerdem stehen bei der bekannten Schaltung im Parallelzweig Verluste an, die sich nachteilig - insbesondere in Hinsicht auf spitze Spannungsimpulse, auf den Speicherkondensator - auswirken können und zum Durchschlagen des Dielektrikums führen könnten.
  • Bei der bekannten Ladeschaltung ist auch die Längsschaltung der Diode an sich unvorteilhaft, daß die Diode zum Durchschlagen der Sperrschicht neigen könnte (insbesondere bei Dioden sehr kleiner Bauart), wobei über den mit der Hand hochzutreibenden Generator der Kapazitätswert des Speicherkondensators leiden könnte, wobei eine gewiße Ausheilung des Bauelementes vorausgesetzt sein kann.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Ladeschaltung der an sich bekannten Art so weiterzubilden, daß der Speicherkondensator sehr schonend ohne der Gefahr der Zerstörung aufgeladen wird. Die Ladeschaltung selbst soll hierbei nur eine geringe Eigenstromaufnahme von etwa 3µA aufweisen dürfen.
  • Als Speicherkondensator werden hierbei in der Regel Doppelschichtkondensatoren mit speziellem inneren Aufbau, das zum Teil aus Dielektrikum verwendet wird, eingesetzt, wobei diese Kondensatoren mit Kapazitätswerten bis über 20 Farad als "Gold-Caps" bezeichnet werden.
  • Zur Lösung der Aufgabe sind die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches 1 vorgesehen.
  • Das wesentliche bei der Erfindung ist, daß ein Speicherkondensator der bestimmten Art hier mit einigen Farad (bis zu 20 Farad) verwendet wird, und zwar insbesondere in Verbindung mit dem von Hand antreibbaren Generator. Diese Kombination von Generator mit erhöhten Spitzenwerten in Verbindung mit der Ladeschaltung, wobei ein Längstransistor im Ladezweig vorgesehen ist, in Verbindung mit dem Spannungsdetektor von nur geringer Eigenstromaufnahme von 3µA, stellt die eigentliche Erfindung dar. Hierbei wird der Speicherkondensator von bis zu 20 Farad sehr schonend aufgeladen, ohne daß die Gefahr besteht, daß das Dielektrikum durch Spannungsspitzen zerstört werden kann.
  • Die Ladung für den Speicherkondensator erzeugt bei oben genannten Uhren ein als Generator betriebener Kollektormotor (nachfolgend als Generator bezeichnet), der von einer Handkurbel über ein Getriebe in Drehung versetzt wird. Zwischen dem Generator und dem Speicherkondensator muß ein "Ventil" geschaltet werden, damit bei Ruhestellung des Generators bzw. bei Unterschreitung einer bestimmten Drehzahl keine Entladung des Kondensators durch den Generator erfolgt. Im einfachsten Fall kann dieses "Ventil" eine Diode sein, durch die jedoch weitere notwendige Bedingungen sich nicht realisieren lassen.
  • Folgende Bedingungen müssen durch die Ladeschaltung erfüllt werden:
    • niederohmige Ventilwirkung, um die Verluste niedrig zu halten und damit kurze Aufladezeiten zu erzielen;
    • Realisierung hoher Ladeströme über den gesamten Ladespannungsbereich, um kurze Aufladezeiten zu erzielen;
    • Vermeidung der Überschreitung der oberen Betriebsspannungsgrenze;
    • Anzeige des Ladezustandes und der Ladeschlußspannung;
    • geringe Ruhestromaufnahme.
  • Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
  • Alle in den Unterlagen - einschließlich der Zusammenfassung - offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
  • Es zeigen:
    • Figur 1:
    ein Prinzipschaltbild mit einem Generator;
    Figur 2:
    ein erweitertes Prinzipschaltbild nach Figur 1.
  • Diese oben genannten Bedingungen werden durch die Ladeschaltung entsprechend Figur 1 gelöst, wobei die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 die Voraussetzung für die Grundfunktion der Schaltung und die Patentansprüche 2 bis 5 (siehe auch Figur 2) die weitere Vervollkommung der Schaltung bei vorkommenden extremen Einsatzbedingungen sowie Bauelementetoleranzen sind.
  • Die Grundfunktion zeigt Figur 1. Durch die Emitter-Kollektor-Strecke des PNP-Bipolartransistors 3 wird die niederohmige Verbindung zwischen Generator 1 und Speicherkondensator 2 während des Ladevorganges hergestellt, da der Spannungsabfall UCE vom Transistor 3 (Leistungstransistor) weniger als 0,5 V bei einem mittleren Ladestrom von ca. 400µA beträgt. Der Transistor 3 wird durch den PNP-Bipolartransistor 6 und dieser durch den Spannungsdetektor 5 aufgesteuert.
  • Der Spannungsdetektor 5 ist ein integrierter Schaltkreis mit CMOS-Ausgangsstufe, dessen Ausgangspotential bei Überschreitung eines bestimmten Spannungswertes von VSS -Pegel auf VDD -Pegel umschaltet. Für die vorliegende Schaltung wird ein Typ eingesetzt, dessen Schaltspannung der oberen Betriebsspannungsgrenze des Quarzuhrwerkes entspricht.
  • Wenn die Spannung am Speicherkondensator 2 größer als die Schaltspannung des Detektors 5 ist, werden der Transistor 6 und damit auch der transistor 3 gesperrt. Gleichzeitig wird der NPN-Bipolartransistor 7 aufgesteuert und dadurch leuchtet die Leuchtdiode (LED) 4 auf, solange der Generator mit entsprechender Drehzahl betrieben wird.
  • Es wird damit angezeigt, daß der Speicherkondensator 2 aufgeladen ist. Der notwendige Strom für die LED 4 wird vom Generator 1 geliefert und dem Speicherkondensator wird im wesentlichen nur der Steuerstrom für Transistor 7 entnommen.
    Ist der Generator 1 in Ruhestellung, so sperrt der NPN-Bipolartransistor 8 und damit wird die gesamte Schaltung hochohmig, so daß keine zusätzliche Belastung außer durch das Uhrwerk für den Speicherkondensator 2 entsteht.
  • Figur 2 zeigt die Erweiterung der Schaltung, wobei bestimmte Merkmale durch die Unteransprüche 2 bis 7 geschützt werden sollen.
  • Beim Aufladevorgang wird der Generator 1 über eine Handkurbel und ein Getriebe in Drehung versetzt. Dabei entsteht durch den Ladestrom ein mechanisches Drehmoment am Generator und somit an der Handkurbel. Die Größe des fühlbaren mechanischen Drehmoments ist ein Maß für die Größe des Ladestroms. Um ein sicheres störungsfreies Arbeiten des Ladesystems im gesamten Spannungsbereich zu gewährleisten, ist es günstig, wenn Transistor 8 erst aufgesteuert wird, wenn die am Generator 1 erzeugte Spannung über der Ladeschlußspannung bzw. Schaltspannung des Spannungsdetektors 5 liegt. Dies wird durch die Reihenschaltung der zwei Dioden 12,13 mit einem Widerstand 11 realisiert. Der Widerstand 11 wird so niederohmig dimensioniert, daß der an ihm entstehende Spannungsabfall von über 0,7 V zur Aufsteuerung des Transistors 8 erst entsteht, wenn die Flußspannung an den Dioden 12,13 jeweils 0,7 V beträgt. Der Widerstand 10 dient zur Basisstrombegrenzung des Transistors 8, wenn bei Erhöhung der Drehzahl des Generators 1 die Spannung am Widerstand 11 wieder ansteigt.
  • Die Schaltung nach Figur 1 bleibt in Ruhestellung stromlos, solange die Kontaktbürsten im Generator niederohmig kontaktieren und damit sich der niederohmige Wicklungswiderstand des Generators am Eingang des Transistors 8 auswirkt.
    Bei Kollektormotoren, die bei dem vorgesehenen System zum Einatz kommen, kann der Übergangswiderstand an den Kontaktbürsten in Ruhestellung ansteigen. Ein Störspannungsimpuls könnte dann den Transistor 8 aufsteuern. Der Transistor 3 würde dann im Inversbetrieb arbeiten. Der entstehende Stromfluß ist zwar gering, aber es käme zur zusätzlichen Entladung des Speicherkondensators. Durch die niederohmige Reihenschaltung der Dioden 12,13 und dem Widerstand 11 (siehe Figur 2) wird ein Störimpuls erstens stark gedämpft und zweitens könnte der entstehende Stromfluß durch die Bauelemente 11,12 und 13 bei Inversbetrieb des Transistors 3 keine bleibende Aufsteuerung des Transistors 8 erzeugen.
  • Durch die Beschaltung vom Widerstand 14 und Kondensator 15 am Spannungsdetektor 5 wird beim Aufladevorgang die Annäherung an die Ladeschlußspannung durch die LED 4 signalisiert. Die Wirkungsweise beruht auf einer Veränderung der Stromgröße durch den Widerstand 14 bei Überschreiten der Schaltspannung des Detektors 5. Bei Erreichen der Schaltspannung springt das Ausgangspotential des Detektors 5 auf Vdd -Pegel. Dadurch wird der Transistor 7 aufgesteuert und die LED 4 leuchtet auf. Da der Basisstrom für Transistor 7 durch den Widerstand 14 fließt, ergibt sich an diesem ein erhöhter Spannungsabfall. Die Spannung am Detektor 5 sinkt dadurch unter die Schaltspannung und die LED 4 verlischt wieder. Dies wird unterstützt dadurch, daß im Speicherkondensator 2 aufgrund seines spezifischen inneren Aufbaues bei Abschalten der Ladespannung durch Transistor 3 Umladungsprozesse über interne Widerstände stattfinden, die zu einem Absinken der Spannung am Kondensator 2 führen.
  • Bei weiterem Nachladen wird die Schaltspannung des Detektors 5 wieder erreicht, die LED 4 leuchtet auf und obiger Vorgang wiederholt sich. Dadurch entsteht beim Aufladevorgang ab einer bestimmten Energiemenge im Speicherkondensator 2 ein intermittierendes Aufleuchten der LED 4, wobei sich die Dunkelphase an der LED mit zunehmender Energiemenge im Kondensator 2 verkürzt.
  • Bei voll aufgeladenem Kondensator auf die Ladeschlußspannung, die der Schaltspannung des Detektors entspricht, leuchtet die LED 4 ständig, solange der Generator 1 eine bestimmte Drehzahl überschreitet. Die Dimensionierung von Widerstand 14 und Kondensator 15 bestimmen die Blinkfrequenz der LED 4.
  • Die Niederohmigkeit der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 3 wird nur bei Übersteuerung erreicht. Deshalb muß der Transistor 3 einen genügend großen Basisstrom erhalten. Um dies in jedem Fall unabhängig von den Streuungen der Stromverstärkungen der Transistoren 3 und 6 sowie der Ausgangsstufe des Detektors 5 zu erreichen ist es zweckmäßig, den Transistor 3 durch eine Darlingtonstufe anzusteuern. Dies wird durch die Vorschaltung des Transistors 17 vor Transistor 6 erreicht.
  • Die Wirkungsweise der Diode 16 ist wie nachfolgend beschrieben.
  • Bei leerem Speicherkondensator 2 würde ohne Diode die minimale Betriebsspannung des Spannungsdetektors 5 nicht erreicht. Dadurch wäre das Ausgangspotential am Detektor 5 nicht eindeutig VSS -Pegel und der Transistor 3 wird beim Ladevorgang nicht optimal aufgesteuert. Außerdem könnte der Transistor 7 aufgesteuert werden und die LED 4 aufleuchten. Dies wird verhindert, durch das Einfügen der Diode 16 entsprechend Figur 2. Wenn nämlich der Transistor 3 beim Ladevorgang nicht optimal aufgesteuert wird, entsteht am Generator 1 eine höhere Spannung (Leerlaufspannung) als bei Normalladung. Dadurch steigt die Spannung am Widerstand 11 an, bis am Detektor 5 über Diode 16 die minimale Betriebsspannung erreicht wird und das Ausgangspotential vom Detektor 5 sich definiert auf VSS -Pegel stellt. Der Transistor 3 wird dann maximal aufgesteuert. Ist die Spannung am Kondensator 2 auf die minimale Betriebsspannung des Detektors 5 angestiegen, dann sperrt die Diode 16 und der Ladevorgang wird normal fortgesetzt.
  • Figur 2 zeigt weiterhin eine Zusatzeinrichtung an der Ladeschaltung, damit der Speicherkondensator 2 auch über das Energienetz aufgeladen werden kann. Es ist sinnvoll, die Schaltung so auszulegen, daß bei leerem Kondensator 2 das Uhrwerk sofort anläuft, wenn die Spannung über die Schaltbuchse 20 zugeführt wird. Um dies zu erreichen, muß der Ladestrom begrenzt werden, da die Einspeisung der Spannung vom Energienetz über normalerweise kleine Transformatoren mit hohem Innenwiderstand erfolgt. Durch das Einfügen des Widerstandes 18 wird die Ladestrombegrenzung erreicht. Andererseits würden durch den Widerstand 18 Verluste entstehen, wenn das Uhrwerk seine Energie aus dem Kondensator 2 entnimmt. Ist keine Nachladung durch das Energienetz möglich, so ist der Zuführungsstecker aus der Schaltbuchse gezogen und der Ruhekontakt 19 überbrückt den Widerstand 18. Es wird dadurch die Betriebsart -Aufladung durch Generator- ohne Einschränkung realisiert.
  • Ist jedoch der Stecker in die Schaltbuchse gesteckt und der Transformator nicht am Netz angeschlossen bzw. bei Netzausfall, so bleibt der Widerstand 18 wirksam. Das Uhrwerk mit seiner geringen Stromaufnahme ist dadurch in seiner Funktion nicht beeinträchtigt. Es verkürzt sich durch die Verluste am Widerstand 18 nur die Laufzeit bis zum nächsten Nachladen. Jedoch bei Verwendung einer Weckeinrichtung am Quarzuhrwerk könnte bei der Wecktonabgabe (höherer Stromverbrauch) die minimale Betriebsspannung des Uhrwerkes durch den Spannungsabfall am Widerstand 18 unterschritten werden und dadurch das Uhrwerk während der Wecktonabgabe stehenbleiben (Veränderung der angezeigten Uhrzeit). Dies wird durch die Überbrückung des Widerstandes 18 durch eine Schottky-Diode 23 vermieden. Bei Einspeisung über das Energienetz wird der Kondensator 2 auf einen Spannungswert, der der oberen Betriebsspannung des Uhrwerkes entspricht, aufgeladen. Da die Differenz zwischen oberer und unterer Betriebsspannung größer als 0,5 V beträgt, die Flußspannung der Schottky-Diode kleiner als 0,5 V ist, kann der Spannungsabfall über dem Widerstand 18 bei aktiviertem Wecksystem nicht so stark ansteigen, daß die untere Betriebsspannung des Uhrwerkes unterschritten wird.

Claims (9)

  1. Elektronische Ladeschaltung für einen Speicher mit geringer Eigenstromaufnahme, wobei ein Speicherkondensator aufgeladen wird bei Verwendung für ein Uhrwerk eventuell mit Wecksystem für Quarzuhren, und wobei als Speicherkondensator hohe Kapazitätswerte von einigen Farad vorliegen, die über eine besondere Ladeschaltung aufgeladen werden und dann das Uhrwerk speisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkondensator (2) von einem von Hand antreibbaren Generator (1) angesteuert wird und daß dazwischen ein Längstransistor (3) angeordnet ist, der von einem Spannungsdetektor (5) geregelt wird.
  2. Elektronische Ladeschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von Hand angetriebene Generator (1) eine Gleichspannung erzeugt, die über die Emitter-Kollektor-Strecke eines Bipolartransistors (3) dem Speicherkondensator zugeführt wird, wobei der Speicherkondensator hohe Kapazitätswerte aufweist, und daß am Kondensator (2) ein Spannungsdetektor (5) angeschaltet ist.
  3. Elektronische Ladeschaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung am Speicherkondensator (2) den Spannungsdetektor (5) ansteuert und der Ausgang des Detektors (5) über einen PNP-Bipolartransistor (6) den Längstransistor (3) steuert, wobei der Ausgangs des Spannungsdetektors (5) auch über einen NPN-Bipolartransistor (7) eine Leuchtdiode (4) zur Signalisierung des Ladezustandes ansteuert und wobei in Reihe mit dem Spannungsdetektor (5) an den Transistoren (6,7) die Kollektor-Emitter-Strecke eines NPN-Bipolartransistors (8) zum Minuspol geschaltet ist, wobei vom Generator (1) ausgehend über einen Begrenzungswiderstand (9) der NPN-Bipolartransistor (8) angesteuert wird und hierbei die Leuchtdiode (4) ebenfalls am Pluspol des Generators (1) angeschlossen ist (Figur 1).
  4. Elektronische Ladeschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Transistors (8) über einen Widerstand (10) angeschlossen ist, von dessen zweiten Anschluß ein Widerstand (11) an Masse und damit an den Minuspol des Generators (1) und zwei Dioden (12,13) in Reihe zum Pluspol des Generators (1) geschaltet sind, wobei die Kathoden der Dioden (12,13) nach Art einer zusätzlichen Begrenzung zur Basis des Transistors (8) gerichtet sind (Figur 2).
  5. Elektronische Ladeschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vom VDD -Anschluß des Spannungsdetektors (5) ein Widerstand (14) zum Pluspol des Speicherkondensators (2) und ein Kondensator (15) zum VSS -Anschluß des Spannungsdetektors (5) geschaltet ist.
  6. Elektronische Ladeschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsregelung des Transistors (3) über einen Transistor (6) angesteuert wird und eventuell durch einen weiteren Transistor (17) in Darlingtonschaltung ergänzt wird.
  7. Elektronische Ladeschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diode (16) mit der Kathode an den VDD -Anschluß des Spannungsdetektors (5) und mit der Anode an die Ansteuerung des Transistors (8) geschaltet ist.
  8. Elektronische Ladeschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Widerstand (18), der durch einen Ruhekontakt (19) einer Schaltbuchse (20) überbrückt wird, der Speicherkondensator (2) durch vom Energienetz erzeugte Spannung, die durch einen Transformator über die Schaltbuchse (20) zugeführt wird und über den Gleichrichter (21) und die Stabilisierungsschaltung (22) gleichgerichtet und stabilisiert wird, aufladbar ist.
  9. Elektronische Ladeschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Ladestrombegrenzungswiderstand (18) eine Schottky-Diode (23) geschaltet ist.
EP93115963A 1992-11-26 1993-10-02 Electronic circuit for charging a capacitor with reduced power demand. Withdrawn EP0599029A3 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE9216083U 1992-11-26
DE9216083U DE9216083U1 (de) 1992-11-26 1992-11-26 Elektronische Ladeschaltung für einen Speicher mit geringer Eigenstromaufnahme

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0599029A2 true EP0599029A2 (de) 1994-06-01
EP0599029A3 EP0599029A3 (en) 1996-02-07

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DE (1) DE9216083U1 (de)

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Title
'BOOK 75' 1977 , ELEKTOR PUBLISHERS LTD. , CANTERBURY GB * Seite 3-9; Abbildung 3 * *

Also Published As

Publication number Publication date
DE9216083U1 (de) 1993-12-23
EP0599029A3 (en) 1996-02-07

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