JP2002350566A - 発電検出回路、半導体装置、電子機器、時計、発電検出方法および消費電力制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発電装置から供給される交流電圧により、発
電状態を検出できる発電検出回路、及びそれを有する電
子機器を提供する。 【解決手段】 コンデンサ３と発電装置６からの発電電
圧によってコンデンサの充電を制御するＭＯＳトランジ
スタ２と抵抗４とインバータ回路５から構成される。発
電装置６からの交流電圧により、ＭＯＳトランジスタが
スイッチングされる。コンデンサの電圧をインバータ回
路で検出して発電検出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転錘の運動やぜ
んまいの運動によって発電された交流電力で駆動できる
電子機器の発電検出回路、およびその発電検出回路が形
成される半導体装置、発電検出回路を有する電子機器、
時計、発電検出方法および消費電力制御方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】腕時計装置のような小型で携帯に適した
電子機器において、発電装置を内蔵することによって、
電池を使用しなくとも駆動するための電力を得ることが
できる電子機器が考案され、実用化している。図１５に
その一例として発電装置６を内蔵した電子機器の概略構
成を示してある。この携帯型電子機器は、発電装置６と
して電磁発電装置を備えている。この電磁発電装置は、
電子機器内で旋回運動を行う回転錘７と回転錘７の回転
運動を電磁発電機に伝達する輪列機構８と電磁発電機を
構成するステータ９、ロータ１０を備えており、ロータ
１０が回転するとステータ９の出力用コイル１１に起電
力が発生し、交流電力が取り出せるようになっている。
さらに発電装置６から出力された交流電力を整流ダイオ
ードブリッジ１２で全波整流して大容量コンデンサ１３
および電子機器の回路部１４に電力を供給している。発
電装置６で発電がなされていないときは、回路部１４は
大容量コンデンサ１３に貯えられた電力で駆動されてい
る。そのため、この携帯型電子機器は、電池がなくとも
回路部１４を継続して動作させることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この電子機器は、発電
装置６から供給される発電の状態を検出する手段を持っ
ておらず、回路部１４の消費電流は、発電装置６の発電
の状態にかかわらず一様であった。そのため、発電され
ていない状態であっても、発電されているときと同じよ
うに回路部１４で電力を消費していたため、短時間で大
容量コンデンサ１３が放電してしまい、回路部１４が完
全に停止してしまうという問題があった。

【０００４】本発明は、電子機器の発電装置から供給さ
れる発電電力の状態（発電の有無、発電の強さ）を簡便
な方法で検出することができ、また、検出した発電電力
の状態に応じて回路部の消費電力を制御することができ
る発電検出回路、半導体装置、電子機器、時計、発電検
出方法および消費電力制御方法を提供することを目的と
している。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明による発電検出回路では、外部
で発電された交流電力の周期に応じてスイッチングする
スイッチング手段と、前記スイッチング手段によるスイ
ッチング動作に応じて電荷を蓄電する容量素子と、前記
容量素子の放電経路に挿入され、前記容量素子に蓄電さ
れた電荷を放電する放電手段と、前記容量素子の電圧が
所定値を超えたことを検出する電圧検出手段とを具備す
ることを特徴とする。

【０００６】また、請求項２記載の発明では、請求項１
記載の発電検出回路において、前記放電手段は、抵抗素
子であることを特徴とする。

【０００７】また、請求項３記載の発明では、請求項１
記載の発電検出回路において、前記放電手段は、定電流
回路から構成されていることを特徴とする。

【０００８】また、請求項４記載の発明では、請求項３
記載の発電検出回路において、前記定電流回路は、定電
流源と、カレントミラー回路とから構成されていること
を特徴とする。

【０００９】また、請求項５記載の発明では、請求項１
記載の発電検出回路において、前記容量素子に直列接続
され、容量素子の充電電流を制限する電流制限手段を具
備することを特徴とする。

【００１０】また、請求項６記載の発明では、請求項１
記載の発電検出回路において、前記電圧検出手段は、イ
ンバータ回路であることを特徴とする。

【００１１】また、請求項７記載の発明では、請求項１
記載の発電検出回路において、前記電圧検出手段は、シ
ュミットトリガインバータ回路であることを特徴とす
る。

【００１２】また、請求項８記載の発明では、請求項１
記載の発電検出回路において、前記電圧検出手段は、コ
ンパレータ回路であることを特徴とする。

【００１３】また、請求項９記載の発明では、請求項１
記載の発電検出回路において、前記スイッチング手段
は、トランジスタであることを特徴とする。

【００１４】また、請求項１０記載の発明では、請求項
８記載の発電検出回路において、前記トランジスタは、
ＭＯＳ型トランジスタであることを特徴とする。

【００１５】また、請求項１１記載の発明では、請求項
８記載の発電検出回路において、前記トランジスタは、
バイポーラトランジスタであることを特徴とする。

【００１６】また、上記課題を解決するために、請求項
１２記載の発明による半導体装置では、外部で発電され
た交流電力の周期に応じてスイッチングするスイッチン
グ手段と、前記スイッチング手段によるスイッチング動
作に応じて電荷を蓄電する容量素子と、前記容量素子の
放電経路に挿入され、前記容量素子に蓄電された電荷を
放電する放電手段と、前記容量素子の電圧が所定値を超
えたことを検出する電圧検出手段とを具備することを特
徴とする。

【００１７】また、請求項１３記載の発明では、請求項
１２記載の半導体装置において、前記放電手段は、定電
流源と、カレントミラー回路とからなる定電流回路から
構成されていることを特徴とする。

【００１８】また、請求項１４記載の発明では、請求項
１２記載の半導体装置において、前記カレントミラー回
路は、１対のトランジスタであることを特徴とする。

【００１９】また、請求項１５記載の発明では、請求項
１２記載の半導体装置において、前記スイッチング手段
は、トランジスタであることを特徴とする。

【００２０】また、請求項１６記載の発明では、請求項
１２記載の半導体装置において、前記トランジスタは、
ＭＯＳ型トランジスタであることを特徴とする。

【００２１】また、請求項１７記載の発明では、請求項
１２記載の半導体装置において、前記トランジスタは、
バイポーラトランジスタであることを特徴とする。

【００２２】また、上記課題を解決するために、請求項
１８記載の発明による電子機器では、交流電力を発電す
る発電装置と、前記発電装置により発電された交流電力
の周期に応じてスイッチングするスイッチング手段と、
前記スイッチング手段によるスイッチング動作に応じて
電荷を蓄電する容量素子と、前記容量素子の放電経路に
挿入され、容量素子に蓄電された電荷を放電する放電手
段と、前記容量素子の電圧が所定値を超えたことを検出
する電圧検出手段とからなる発電検出回路とを具備する
ことを特徴とする。

【００２３】また、請求項１９記載の発明では、請求項
１８記載の電子機器において、前記発電装置は、旋回運
動を行う回転錘と、前記回転錘の回転運動により起電力
を発生する発電素子とを有することを特徴とする。

【００２４】また、請求項２０記載の発明では、請求項
１８記載の電子機器において、前記発電装置は、変形力
が加えられる弾性部材と、前記弾性部材の元の形状に戻
ろうとする復元力により回転運動を行う回転手段と、前
記回転手段の回転運動により起電力を発生する発電素子
とを有することを特徴とする。

【００２５】また、請求項２１記載の発明では、請求項
１８記載の電子機器において、前記発電装置は、変位が
加えられると、圧電効果により起電力を発生する圧電素
子を有することを特徴とする。

【００２６】また、上記課題を解決するために、請求項
２２記載の発明による電子機器では、交流電力を発電す
る発電装置と、前記発電装置により発電された交流電力
の周期に同期してスイッチングするスイッチング手段
と、前記スイッチング手段によるスイッチング動作に応
じて電荷を蓄電する容量素子と、前記容量素子の放電経
路に挿入され、容量素子に蓄電された電荷を放電する放
電手段と、前記容量素子の電圧が所定値を超えたことを
検出する電圧検出手段とからなる発電検出回路と、前記
電圧検出手段による検出電圧に従って当該機器の消費電
力を制御する制御回路とを具備することを特徴とする。

【００２７】また、請求項２３記載の発明では、請求項
２２記載の電子機器において、前記制御回路は、前記電
圧検出手段により検出された、前記容量素子の電圧が所
定値に満たない場合、前記発電装置が発電していないと
判断し、当該機器の消費電力を低減することを特徴とす
る。

【００２８】また、請求項２４記載の発明では、請求項
２３記載の電子機器において、前記制御回路は、前記電
圧検出手段により検出された、前記容量素子の電圧が所
定値を超えている場合、前記発電装置が発電中であると
判断し、前記消費電力の低減を解除することを特徴とす
る。

【００２９】また、請求項２５記載の発明では、請求項
２２記載の電子機器において、前記制御回路は、さら
に、前記容量素子の電圧が所定値を超えている時間の長
さを加味して当該機器の消費電力を制御することを特徴
とする。

【００３０】また、上記課題を解決するために、請求項
２６記載の発明による時計では、交流電力を発電する発
電装置と、前記発電装置により発電された交流電力の周
期に応じてスイッチングするスイッチング手段と、前記
スイッチング手段によるスイッチング動作に応じて電荷
を蓄電する容量素子と、前記容量素子の放電経路に挿入
され、容量素子に蓄電された電荷を放電する放電手段
と、前記容量素子の電圧が所定値を超えたことを検出す
る電圧検出手段とからなる発電検出回路と、時刻を計時
する計時回路とを具備することを特徴とする。

【００３１】また、請求項２７記載の発明では、請求項
２６記載の時計において、前記発電装置、前記発電検出
回路および前記計時回路は、腕時計の筐体内に収納され
ていることを特徴とする。

【００３２】また、請求項２８記載の発明では、請求項
２６記載の時計において、前記発電装置、前記発電検出
回路および前記計時回路は、懐中時計の筐体内に収納さ
れていることを特徴とする。

【００３３】また、請求項２９記載の発明では、請求項
２６記載の時計において、前記発電装置、前記発電検出
回路および前記計時回路は、置き時計の筐体内に収納さ
れていることを特徴とする。

【００３４】また、上記課題を解決するために、請求項
３０記載の発明による発電検出方法では、外部で発電さ
れた交流電力の周期に応じたスイッチング動作により容
量素子に充電を行う第１の過程と、前記容量素子に充電
が行われていないとき、前記容量素子の放電を行う第２
の過程と、前記容量素子の電圧が所定電圧であるか判断
する第３の過程と、所定電圧を超えているときに発電が
行われていると判断する第４の過程とを有することを特
徴とする。

【００３５】また、上記課題を解決するために、請求項
３１記載の発明による消費電力制御方法では、外部で発
電された交流電力の周期に応じたスイッチング動作によ
り容量素子に充電を行う第１の過程と、前記容量素子に
充電が行われていないとき、前記容量素子の放電を行う
第２の過程と、前記容量素子の電圧が所定電圧であるか
判断する第３の過程と、所定電圧を超えていないときに
発電が行われていないと判断する第４の過程と、発電が
行われていないときに回路部の消費電力を低減する第５
の過程とを有することを特徴とする。

【００３６】また、請求項３２記載の発明では、請求項
３１記載の消費電力制御方法において、所定電圧を超え
ている時間の長さが所定時間継続したか判断する第６の
過程と、所定時間継続したときに回路部の消費電力の低
減を解除する第７の過程とを有することを特徴とする。

【００３７】

【発明の実施の形態】本発明による発電検出回路の実施
の形態について図面を参照して説明する。 （実施例１）図１は、本発明による発電検出回路を適用
した電子機器の略構成を示す回路ブロック図である。な
お、図１５に対応する部分には同一の符号を付けて説明
を省略する。図１において、電子機器は、発電検出回路
１、パワーセーブ制御回路３０、発電装置６、整流ダイ
オードブリッジ１２、大容量コンデンサ１３および回路
部１４から構成されている。発電検出回路１の基本構成
を図３に示す。図３において、本例の発電検出回路１
は、発電装置６に接続されており、ＭＯＳトランジスタ
２、コンデンサ３、プルアップ抵抗４、インバータ回路
５から構成されている。

【００３８】発電装置６からの信号がＭＯＳトランジス
タ２のゲートに接続されており、発電された交流電圧Ｖ
１によってＭＯＳトランジスタ２はオン、オフ動作を繰
り返し、コンデンサ３の充電を制御する。スイッチング
手段を、ＭＯＳトランジスタで構成すればインバータ回
路５も含めて発電検出回路１は安価なＣＭＯＳ−ＩＣで
構成できるが、これらのスイッチング素子、電圧検出手
段はバイポーラトランジスタで構成しても構わない。プ
ルアップ抵抗４は、コンデンサ３の電圧値Ｖ３を非発電
時にＶｄｄ電位に固定するとともに、非発電時のリーク
電流を発生させる役割がある。これは数十から数百ＭΩ
程度の高抵抗値であり、オン抵抗が大きなＭＯＳトラン
ジスタでも構成可能である。コンデンサ３に接続された
インバータ回路５によりコンデンサ３の電圧値Ｖ３を判
定し、発電状態であればハイとなる発電検出信号Ｖｏｕ
ｔを出力する。

【００３９】なお、本例では回路の低電圧側Ｖｓｓが基
準電圧となって示しているが、多くの腕時計回路で使わ
れているように高電圧側Ｖｄｄを基準としてもなんら構
わない。さらに発電装置６の出力Ｖ１は、発電がされて
いないときの電位を安定させるためＶｓｓに高抵抗を介
して接続されていても良い。また、非発電時のＮｃｈＭ
ＯＳトランジスタ２をオフ状態とするために、非発電時
の発電装置の出力電圧Ｖ１はＶｓｓで安定する必要があ
り、Ｖ１は抵抗素子を介してＶｓｓに接続されていたほ
うが望ましい。

【００４０】パワーセーブ制御回路３０は、発電検出回
路１のインバータ回路５からの発電検出信号Ｖｏｕｔに
従って、回路部１４をパワーセーブモードを切り替える
ために、回路部１４へ制御信号Ｓ１を送出する。回路部
１４では、上記制御信号Ｓ１が供給されると、パワーセ
ーブモード設定であると判断し、メカニカル駆動部や回
路の一部機能への電源供給を遮断することにより消費電
力を低下させる。なお、パワーセーブモード設定時に
は、適用する電子機器を時計（特に腕時計）とした場
合、例えば、運針を停止する、回路の一部機能（例
えば、センサ機能、クロノグラフ機能、液晶表示機能）
への電源供給をオフにすることが考えられる。

【００４１】以下に、図３に示したタイミングチャート
を参照にしながら本例の発電検出回路の動作を説明す
る。発電装置６によって交流電力の発電が始まると、発
電装置６の片端Ｖ１には‘Ｖｄｄ＋ＶＦ（整流ダイオー
ドの順方向電圧）’から‘Ｖｓｓ−ＶＦ’という範囲で
振幅する交流信号が現れる。なお発電装置の他方の片端
Ｖ２にはＶ１と逆位相、同振幅の信号が現れる。発電が
始まりＶ１の電圧がＶｓｓからＶｄｄへ立ち上がるとＭ
ＯＳトランジスタ２がオンして、コンデンサ３の充電が
始まる。Ｖ３の電位は、非発電時はプルアップ抵抗４に
よってＶｄｄ側に固定されているが、発電が起こり、コ
ンデンサ３の充電が始まるとＶｓｓ側に下がり始める。
次にＶ１の電圧がＶｓｓへ減少に転じ、ＭＯＳトランジ
スタ２がオフすると、コンデンサ３への充電は止まる
が、Ｖ３の電位はコンデンサ３によってそのまま保持さ
れる。以上の動作は、発電が持続されている間、繰り返
され、Ｖ３の電位はＶｓｓまで下がっていき安定する。
Ｖ３の電位がインバータ回路５のしきい値より下がる
と、インバータ回路５の出力である発電検出信号Ｖｏｕ
ｔがローからハイに切り替わり、発電の検出ができる。
発電検出までの応答時間は、電流制限抵抗を接続した
り、ＭＯＳトランジスタの能力を変えてコンデンサ３へ
の充電電流の値を調整したり、またコンデンサ３の容量
値を変えることによって任意に設定できる。

【００４２】発電が停止するとＶ１はＶｓｓレベルで安
定するため、ＭＯＳトランジスタ２はオフした状態のま
まとなる。Ｖ３の電圧はコンデンサ３によってしばらく
は保持され続けるが、プルアップ抵抗４によるわずかな
リーク電流によってコンデンサ３の電荷が抜けるため、
Ｖ３はＶｓｓからＶｄｄへ徐々に上がり始める。そして
Ｖ３がインバータ回路５のしきい値を越えるとインバー
タ回路５の出力である発電検出信号Ｖｏｕｔはハイから
ローに切り替わり、発電がされていないことの検出がで
きる。この応答時間はプルアップ抵抗４の抵抗値を変
え、コンデンサのリーク電流を調整することで任意に設
定可能である。このようにインバータ回路５の出力であ
る発電検出信号Ｖｏｕｔをモニターすることで、発電の
状態を検出することができる。

【００４３】したがって、発電の状態を検出することが
できれば、その状態に応じて、パワーセーブ制御回路３
０によって、回路部１４に対してパワーセーブモードの
設定／解除を切り替えることができ、消費電流を抑える
ことによって発電が行われていない状態での動作持続時
間を伸ばすことができる。

【００４４】（実施例２）図４は本発明の実施例を示し
たもので、電流制限抵抗１５をコンデンサ３と直列に接
続した例である。本例は図２に示した例とほぼ同じ構成
をとっているため、対応する部分には同じ符号をふって
ある。ＭＯＳトランジスタ２がオンしたときのコンデン
サ３の充電電流は、電流制限抵抗１５の値を変えること
で発電検出信号Ｖｏｕｔが出力されるまでの応答時間を
調整することができる。本例のように電流制限抵抗１５
を接続すると、コンデンサ３への充電電流は減少するた
め、コンデンサ電圧Ｖ３がインバータのしきい値を下回
るのに時間がかかり、発電検出信号Ｖｏｕｔが出力され
るまでの時間は長くなる。

【００４５】（実施例３）図５は本発明の実施例を示し
たもので、スイッチング用のＭＯＳトランジスタをＰｃ
ｈＭＯＳトランジスタ１６で構成した例である。コンデ
ンサとＭＯＳトランジスタの位置が、図２に示したＮｃ
ｈＭＯＳの構成の場合と電源電圧に対して逆となってい
る。本例は図２に示した例とほぼ同じ構成をとっている
ため、対応する部分には同じ符号をふってある。また、
本構成では非発電時のＰｃｈＭＯＳトランジスタ１６を
オフ状態とするために、非発電時の発電装置の出力電圧
Ｖ１はＶｄｄで安定する必要があり、Ｖ１は抵抗を介し
てＶｄｄに接続されていた方が望ましい。なお、該抵抗
はオン抵抗の大きなＭＯＳトランジスタでもよい。

【００４６】（実施例４）図６は本発明の実施例を示し
たもので、プルアップ抵抗を定電流回路で構成した例で
ある。本例は図２に示した例とほぼ同じ構成をとってい
るため、対応する部分には同じ符号をふってある。定電
流源１７とＭＯＳトランジスタ１８、１９から成るカレ
ントミラー回路で定電流回路は構成され、微少な定電流
がＶｄｄからＶ３へ流れている。発電検出信号Ｖｏｕｔ
の出力を長時間保持したい場合は、コンデンサのリーク
電流を小さくする必要があり、プルアップ抵抗の抵抗値
はかなり大きくなる。その場合、抵抗値のばらつきが大
きくなり、発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時間もばら
つきの大きい特性となってしまう。本例のような定電流
回路で構成すると数ｎＡという微少なリーク電流値の設
定が可能となるとともに、リーク電流のばらつきも抵抗
で構成するよりはるかに小さくできるという効果があ
る。

【００４７】（実施例５）図７は本発明の実施例を示し
たもので、電圧検出手段をシュミットトリガインバータ
回路で構成した例である。本例は図２に示した例とほぼ
同じ構成をとっているため、対応する部分には同じ符号
をふってある。電圧検出手段をヒステリシス特性を持つ
シュミットトリガインバータ回路２０で構成することに
より、コンデンサの電圧値Ｖ３の瞬間的な電圧変動の影
響を受けず、安定した発電検出ができるという効果があ
る。

【００４８】（実施例６）図８は本発明の実施例を示し
たもので、電圧検出手段をコンパレータ回路２１で構成
した例である。本例は図２に示した例とほぼ同じ構成を
とっているため、対応する部分には同じ符号をふってあ
る。コンパレータ回路２１は基準電圧発生回路２２の出
力電圧Ｖ４とコンデンサ電圧Ｖ３を比較し、Ｖ３の方が
低ければハイとなる発電検出信号Ｖｏｕｔを出力する。

【００４９】図２に示した発電機を備えた電子機器の場
合、電源電圧は大容量コンデンサ１３の充電状態によっ
て変化し、大容量コンデンサ１３の両端電圧に応じて変
動する。電圧検出手段をインバータで構成した場合、イ
ンバータのしきい値電圧は電源電圧Ｖｄｄの変動に連動
して変わってしまうため、発電検出時間も変動してしま
う。本例のようにコンパレータ回路２１で構成すれば、
発電検出のしきい値は電源電圧の変動の影響を受けず一
定となり、精度のよい安定した検出を実現できる。

【００５０】（実施例７）図９は、ロータ１０の回転速
度の違いによる電磁発電機６の出力であるＶ１および該
Ｖ１に対する発電検出信号Ｖｏｕｔを示す概念図であ
る。特に、図９（ａ）は、ロータ１０の回転速度が小さ
い場合であり、図９（ｂ）は、ロータ１０の回転速度が
大きい場合である。電磁発電機６の出力であるＶ１の電
圧レベルおよび周期（周波数）は、ロータ１０の回転速
度で変化する。すなわち、回転速度が大きいほど、Ｖ１
の電圧レベルは大となり、かつ周期が短くなる。このた
め、ロータ１０の回転速度、すなわち電磁発電機６の発
電の強さに応じて、発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時
間（オン時間）の長さが変化することになる。すなわ
ち、図９（ａ）の動きが小さい場合には、出力保持時間
はｔ１となり、図９（ｂ）の動きが大きい場合には、出
力保持時間はｔ２となる。両者の大小関係は、ｔ１＜ｔ
２である。このように、発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保
持時間の長さによって、電磁発電機６の発電の強さを知
ることができる。なお、上述した実施例７は、上述した
実施例１ないし実施例６のいずれにも適用されることは
言うまでもない。

【００５１】（実施例８）図１０は、上述した電磁発電
機６を腕時計などに適用した場合の腕時計の振られ方の
違いによる電磁発電機６の出力であるＶ１および該Ｖ１
に対する発電検出信号Ｖｏｕｔを示す概念図である。例
えば、本発電検出回路１を腕時計に適用した場合、ロー
タ１０の回転速度は、ユーザの動きによって変化する。
すなわち、ユーザが時計を手に持って強く振ったり、あ
るいは時計を装着した腕を強く振ると、前述したよう
に、発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時間が長くなり、
逆に、強く振らない場合には、発電検出信号Ｖｏｕｔの
出力保持時間は短くなる。したがって、発電検出信号Ｖ
ｏｕｔの出力保持時間が所定時間継続したかを検出する
ことにより、ユーザが時計（腕時計）を強く振ったか否
かを知ることができる。そこで、発電検出信号Ｖｏｕｔ
のオフが続いてパワーセーブモードへ移行しているとき
に、発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時間が所定の時間
継続した場合には、ユーザがパワーセーブモードを解除
したものと判断し、自動的にパワーセーブモードを解除
すればよい。

【００５２】しかしながら、強く振った場合には、図１
０（ａ）に示すように、回転錘７の回転にムラが生じ、
電磁発電機６の出力であるＶ１に２つの振幅ピークが現
れることが知られている。この場合、コンデンサ３の容
量が小さいと、あるいはコンデンサ３の放電経路に挿入
されたプルアップ抵抗４の値が小さく、放電電流が大き
い場合には、２つある山の谷の部分で、発電検出信号Ｖ
ｏｕｔも一旦、途切れることになる。したがって、発電
の強さと発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持時間とが比例
しなくなり、パワーセーブモードの解除がユーザの意図
通りには行われないことになる。

【００５３】そこで、本実施例８では、コンデンサ３の
容量を大きくすることで、上記発電検出信号Ｖｏｕｔが
途切れることを防止している。図１０（ｂ）は、コンデ
ンサ３の容量を大きくした場合における上記電磁発電機
６が適用された腕時計をユーザが強く振ったときのＶ１
および該Ｖ１に対する発電検出信号Ｖｏｕｔを示す概念
図である。図示するように、コンデンサ３の容量を大き
くすることで、２つある山の谷の部分での電荷減少が抑
えられ、発電検出信号Ｖｏｕｔは途中で途切れることな
く持続することが分かる。したがって、発電検出信号Ｖ
ｏｕｔの出力保持時間は発電の強さに対応したものとな
り、パワーセーブモードの切り替えを正確に行うことが
できるようになる。

【００５４】このように、上述したコンデンサ３の容量
改善は、特に、パワーセーブモードを解除する際に、ユ
ーザに意図的に強く振らせることにより、ユーザの意志
でパワーセーブモードを解除したということを意識させ
る場合に有効である。

【００５５】なお、上述した実施例８では、実施例１の
構成に対して適用しているが、これに限定されることな
く、他の実施例２ないし実施例７のいずれかに適用して
もよいことは言うまでもない。

【００５６】（実施例９）図１１は、図２に示す電源ブ
ロックの略構成を示す回路図である。電磁発電機６から
はＶ１およびＶ２が出力されている。該Ｖ１、Ｖ２は、
図１２に示すように、整流ダイオードブリッジ１２の前
段では互いに逆相の交流波形となる。そこで、発電検出
回路１を、図１３に示すように、上記Ｖ１、Ｖ２の双方
を用いてスイッチングしてコンデンサ３を充電する構成
を考える。なお、図２に対応する部分には同一の符号を
付けて説明を省略する。

【００５７】ＭＯＳトランジスタ２のゲートには、電磁
発電機６から出力されるＶ１を供給し、ＭＯＳトランジ
スタ２ａのゲートには、電磁発電機６から出力されるＶ
２を供給する。図１３からも分かるように、ＭＯＳトラ
ンジスタ２とＭＯＳトランジスタ２ａとは、交互にオン
／オフを繰り返すことになり、例えば図２に示す構成に
比べ、スイッチング回数が２倍となる。この結果、コン
デンサ３の充電時間が短くなり、発電が持続されていれ
ば、Ｖ３の電位は、より速くＶｓｓに達することにな
る。ゆえに、発電検出信号Ｖｏｕｔの立ち上がりを速く
することができる。

【００５８】なお、上述した実施例９では、実施例１の
構成に対して適用しているが、これに限定されることな
く、他の実施例２ないし実施例８のいずれかに適用して
もよいことは言うまでもない。

【００５９】また、上述した実施例１ないし１０では、
発電装置６として、回転錘７の回転運動をロータ１０に
伝達し、該ロータ１０の回転により出力用コイルに起電
力を発生させる電磁発電装置を採用しているが、これに
限定されることなく、例えば、ゼンマイの復元力により
回転運動を生じさせ、該回転運動で起電力を発生させる
発電装置や、外部あるいは自励による振動または変位を
圧電体に加えることにより、圧電効果によって電力を発
生させる発電装置であってもよい。

【００６０】また、上述した発電検出回路１が適用され
る電子機器としては、腕時計以外にも、懐中時計、置き
時計などであってもよい。また、電卓、携帯電話、携帯
用パーソナルコンピュータ、電子手帳、携帯ラジオなど
の電子機器に適応することもできる。さらに、大容量コ
ンデンサの充電量の認識、発電時の過電圧印加防止の制
御に用いてよい。

【００６１】また、上述した発電検出回路１の適用例と
して、図１４に示すように、発電検出信号Ｖｏｕｔの出
力保持時間（ハイ状態の時間）をカウントするととも
に、該カウント値ＣＮＴと時計基準クロックＴＣＬＫと
の差をアップダウンカウンタ等で常時カウントすること
で、充電量をリアルタイムで把握することができる。そ
して、充電量を把握することで、ユーザへ充電量を通知
（表示）することが可能となる。

【００６２】また、ローパワー化のために定電圧発生回
路などサンプリング駆動している回路がある場合、該回
路は、電源電圧（Ｖｓｓ）の変動に弱いという欠点があ
る。そこで、上述した発電検出回路１からの発電検出信
号Ｖｏｕｔがハイ状態の期間（発電検出時）は、定電圧
発生回路などサンプリング駆動している回路のサンプリ
ングデューティをアップもしくは常時駆動させるように
することにより、上記回路の電源電圧変動による誤動
作、特性劣化を防止することができる。

【００６３】さらに、図１に示す大容量コンデンサ１３
は、発電時、その内部抵抗により、両端電圧が定常状態
より大きくなり、過充電になるという欠点がある。そこ
で、大容量コンデンサ１３の電圧が所定電圧以上の状態
において、発電検出回路１により発電が検出された場合
（発電検出信号Ｖｏｕｔがハイ状態になった場合）、リ
ミッタ回路を動作させることにより、大容量コンデンサ
１３の過充電を防止することができる。

【００６４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、次に記載されているような効果を有する。

【００６５】ＭＯＳトランジスタとコンデンサと抵抗と
インバータ回路という簡便な構成で、コンデンサの充放
電を制御し、コンデンサの電圧を検出することにより、
発電装置の発電状態を検出することができる。プルアッ
プ抵抗のリーク電流を利用して、発電が止まった状態の
検出も可能である。発電検出信号Ｖｏｕｔの検出時間
は、コンデンサと直列に電流制限抵抗を接続したり、コ
ンデンサの容量値を変えることで任意に調整することが
できる。

【００６６】また、抵抗の代わりに定電流回路を使うこ
とで、コンデンサの微少なリーク電流をばらつきなく設
定することができ、精度の高い発電検出ができる。

【００６７】また、電圧検出手段をシュミットトリガイ
ンバータ回路で構成すれば、そのヒステリシス特性によ
り、コンデンサの電圧変動の影響を受けず、安定した発
電検出を行うことができる。

【００６８】さらに、電圧検出手段をコンパレータ回路
で構成すれば、任意のしきい値を設定することができる
と共に、電源電圧の変動を受けない、安定した発電検出
を行うことができる。

【００６９】さらに、発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保持
時間を加味することで、発電検出信号Ｖｏｕｔの出力保
持時間によって発電の強さを知ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による発電検出回路を適用した電子機
器の略構成を示す回路ブロック図である。

【図２】 本発明による発電検出回路の構成を示す回路
図である。

【図３】 本発明による発電検出回路の動作を説明する
タイミングチャートある。

【図４】 本発明の実施例２による発電検出回路の概略
構成を示す回路ブロック図である。

【図５】 本発明の実施例３による発電検出回路の概略
構成を示す回路ブロック図である。

【図６】 本発明の実施例４による発電検出回路の概略
構成を示す回路ブロック図である。

【図７】 本発明の実施例５による発電検出回路の概略
構成を示す回路ブロック図である。

【図８】 本発明の実施例６による発電検出回路の概略
構成を示す回路ブロック図である。

【図９】 本発明の実施例７によるロータ１０の回転速
度の違いによる電磁発電機６の出力であるＶ１および該
Ｖ１に対する発電検出信号Ｖｏｕｔを示す概念図であ
る。

【図１０】 本発明の実施例８による電磁発電機６の出
力であるＶ１および該Ｖ１に対する発電検出信号Ｖｏｕ
ｔを示す概念図である。

【図１１】 本発明の実施例９による電源ブロックの略
構成を示す回路図である。

【図１２】 本発明の実施例９による電磁発電機の出力
であるＶ１、Ｖ２の波形を示す概念図である。

【図１３】 本発明の実施例９による発電検出回路の構
成を示す回路図である。

【図１４】 本発明の発電検出回路１の適用例を説明す
るための概念図である。

【図１５】 発電装置をもつ電子機器の電源ブロックの
構成を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 発電装置 ２ ＭＯＳトランジスタ ３ コンデンサ ４ プルアップ抵抗 ５ インバータ回路 ６ 電磁発電機 ７ 回転錘 ８ 輪列機構 ９ ステータ １０ ロータ １１ コイル １２ 整流ダイオードブリッジ １３ 大容量コンデンサ １４ 電子機器回路部 １５ 電流制限抵抗 １６ ＰｃｈＭＯＳトランジスタ １７ 定電流源 １８、１９ ＭＯＳトランジスタ ２０ シュミットトリガインバータ回路 ２１ コンパレータ回路 ２２ 基準電圧発生回路 ３０ パワーセーブ制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F084 AA06 AA07 BB01 GG04 JJ05 JJ07 LL00 5H590 AA30 AB04 CA18 CB01 CC01 CC40 CD01 CE10 FB01 FC12 FC22 GA02 GB04 HA02 HB01 JA01 JB06

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部で発電された交流電力の周期に応じ
   てスイッチングするスイッチング手段と、 前記スイッチング手段によるスイッチング動作に応じて
   電荷を蓄電する容量素子と、 前記容量素子の放電経路に挿入され、前記容量素子に蓄
   電された電荷を放電する放電手段と、 前記容量素子の電圧が所定値を超えたことを検出する電
   圧検出手段とを具備することを特徴とする発電検出回
   路。
2. 【請求項２】 前記放電手段は、抵抗素子であることを
   特徴とする請求項１記載の発電検出回路。
3. 【請求項３】 前記放電手段は、定電流回路から構成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の発電検出回
   路。
4. 【請求項４】 前記定電流回路は、定電流源と、カレン
   トミラー回路とから構成されていることを特徴とする請
   求項３記載の発電検出回路。
5. 【請求項５】 前記容量素子に直列接続され、容量素子
   の充電電流を制限する電流制限手段を具備することを特
   徴とする請求項１記載の発電検出回路。
6. 【請求項６】 前記電圧検出手段は、インバータ回路で
   あることを特徴とする請求項１記載の発電検出回路。
7. 【請求項７】 前記電圧検出手段は、シュミットトリガ
   インバータ回路であることを特徴とする請求項１記載の
   発電検出回路。
8. 【請求項８】 前記電圧検出手段は、コンパレータ回路
   であることを特徴とする請求項１記載の発電検出回路。
9. 【請求項９】 前記スイッチング手段は、トランジスタ
   であることを特徴とする請求項１記載の発電検出回路。
10. 【請求項１０】 前記トランジスタは、ＭＯＳ型トラン
    ジスタであることを特徴とする請求項８記載の発電検出
    回路。
11. 【請求項１１】 前記トランジスタは、バイポーラトラ
    ンジスタであることを特徴とする請求項８記載の発電検
    出回路。
12. 【請求項１２】 外部で発電された交流電力の周期に応
    じてスイッチングするスイッチング手段と、 前記スイッチング手段によるスイッチング動作に応じて
    電荷を蓄電する容量素子と、 前記容量素子の放電経路に挿入され、前記容量素子に蓄
    電された電荷を放電する放電手段と、 前記容量素子の電圧が所定値を超えたことを検出する電
    圧検出手段とを具備することを特徴とする半導体装置。
13. 【請求項１３】 前記放電手段は、定電流源と、カレン
    トミラー回路とからなる定電流回路から構成されている
    ことを特徴とする請求項１２記載の半導体装置。
14. 【請求項１４】 前記カレントミラー回路は、１対のト
    ランジスタであることを特徴とする請求項１２記載の半
    導体装置。
15. 【請求項１５】 前記スイッチング手段は、トランジス
    タであることを特徴とする請求項１２記載の半導体装
    置。
16. 【請求項１６】 前記トランジスタは、ＭＯＳ型トラン
    ジスタであることを特徴とする請求項１２記載の半導体
    装置。
17. 【請求項１７】 前記トランジスタは、バイポーラトラ
    ンジスタであることを特徴とする請求項１２記載の半導
    体装置。
18. 【請求項１８】 交流電力を発電する発電装置と、 前記発電装置により発電された交流電力の周期に応じて
    スイッチングするスイッチング手段と、前記スイッチン
    グ手段によるスイッチング動作に応じて電荷を蓄電する
    容量素子と、前記容量素子の放電経路に挿入され、容量
    素子に蓄電された電荷を放電する放電手段と、前記容量
    素子の電圧が所定値を超えたことを検出する電圧検出手
    段とからなる発電検出回路とを具備することを特徴とす
    る電子機器。
19. 【請求項１９】 前記発電装置は、旋回運動を行う回転
    錘と、前記回転錘の回転運動により起電力を発生する発
    電素子とを有することを特徴とする請求項１８記載の電
    子機器。
20. 【請求項２０】 前記発電装置は、変形力が加えられる
    弾性部材と、前記弾性部材の元の形状に戻ろうとする復
    元力により回転運動を行う回転手段と、前記回転手段の
    回転運動により起電力を発生する発電素子とを有するこ
    とを特徴とする請求項１８記載の電子機器。
21. 【請求項２１】 前記発電装置は、変位が加えられる
    と、圧電効果により起電力を発生する圧電素子を有する
    ことを特徴とする請求項１８記載の電子機器。
22. 【請求項２２】 交流電力を発電する発電装置と、 前記発電装置により発電された交流電力の周期に同期し
    てスイッチングするスイッチング手段と、前記スイッチ
    ング手段によるスイッチング動作に応じて電荷を蓄電す
    る容量素子と、前記容量素子の放電経路に挿入され、容
    量素子に蓄電された電荷を放電する放電手段と、前記容
    量素子の電圧が所定値であることを検出する電圧検出手
    段とからなる発電検出回路と、 前記電圧検出手段の検出結果に基づいて当該機器の消費
    電力を制御する制御回路とを具備することを特徴とする
    電子機器。
23. 【請求項２３】 前記制御回路は、前記容量素子の電圧
    が所定値以下の場合、前記発電装置が発電していないと
    判断し、当該機器の消費電力を低減することを特徴とす
    る請求項２２記載の電子機器。
24. 【請求項２４】 前記制御回路は、前記容量素子の電圧
    が所定値を超えている場合、前記発電装置が発電中であ
    ると判断し、前記消費電力の低減を解除することを特徴
    とする請求項２３記載の電子機器。
25. 【請求項２５】 前記制御回路は、さらに、前記容量素
    子の電圧が所定値を超えている時間の長さを加味して当
    該機器の消費電力を制御することを特徴とする請求項２
    ２記載の電子機器。
26. 【請求項２６】 交流電力を発電する発電装置と、 前記発電装置により発電された交流電力の周期に応じて
    スイッチングするスイッチング手段と、前記スイッチン
    グ手段によるスイッチング動作に応じて電荷を蓄電する
    容量素子と、前記容量素子の放電経路に挿入され、容量
    素子に蓄電された電荷を放電する放電手段と、前記容量
    素子の電圧が所定値を超えたことを検出する電圧検出手
    段とからなる発電検出回路と、 時刻を計時する計時回路とを具備することを特徴とする
    時計。
27. 【請求項２７】 前記発電装置、前記発電検出回路およ
    び前記計時回路は、腕時計の筐体内に収納されているこ
    とを特徴とする請求項２６記載の時計。
28. 【請求項２８】 前記発電装置、前記発電検出回路およ
    び前記計時回路は、懐中時計の筐体内に収納されている
    ことを特徴とする請求項２６記載の時計。
29. 【請求項２９】 前記発電装置、前記発電検出回路およ
    び前記計時回路は、置き時計の筐体内に収納されている
    ことを特徴とする請求項２６記載の時計。
30. 【請求項３０】 外部で発電された交流電力の周期に応
    じたスイッチング動作により容量素子に充電を行う第１
    の過程と、 前記容量素子に充電が行われていないとき、前記容量素
    子の放電を行う第２の過程と、 前記容量素子の電圧が所定電圧であるか判断する第３の
    過程と、 所定電圧を超えているときに発電が行われていると判断
    する第４の過程とを有することを特徴とする発電検出方
    法。
31. 【請求項３１】 外部で発電された交流電力の周期に応
    じたスイッチング動作により容量素子に充電を行う第１
    の過程と、 前記容量素子に充電が行われていないとき、前記容量素
    子の放電を行う第２の過程と、 前記容量素子の電圧が所定電圧であるか判断する第３の
    過程と、 所定電圧を超えていないときに発電が行われていないと
    判断する第４の過程と、 発電が行われていないときに回路部の消費電力を低減す
    る第５の過程とを有することを特徴とする消費電力制御
    方法。
32. 【請求項３２】 所定電圧を超えている時間の長さが所
    定時間継続したか判断する第６の過程と、 所定時間継続したときに回路部の消費電力の低減を解除
    する第７の過程とを有することを特徴とする請求項３１
    記載の消費電力制御方法。