JP2021145505A - Power supply control circuit and low power device - Google Patents

Power supply control circuit and low power device Download PDF

Info

Publication number
JP2021145505A
JP2021145505A JP2020043688A JP2020043688A JP2021145505A JP 2021145505 A JP2021145505 A JP 2021145505A JP 2020043688 A JP2020043688 A JP 2020043688A JP 2020043688 A JP2020043688 A JP 2020043688A JP 2021145505 A JP2021145505 A JP 2021145505A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
capacitor
terminal
control circuit
switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2020043688A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7461176B2 (en
Inventor
貴啓 白川
Takahiro Shirakawa
貴啓 白川
裕樹 佐藤
Hiroki Sato
裕樹 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
New Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
New Japan Radio Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by New Japan Radio Co Ltd filed Critical New Japan Radio Co Ltd
Priority to JP2020043688A priority Critical patent/JP7461176B2/en
Publication of JP2021145505A publication Critical patent/JP2021145505A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7461176B2 publication Critical patent/JP7461176B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

To enable stable supplying of a required operation voltage to a load circuit for a long period even if a power generation amount of a power generation part is weak.SOLUTION: In a power supply control circuit 10, a switching control circuit 24 turns on two switches 18 and 20 when intra-terminal voltages VC of a capacitor 16 becomes a threshold value or larger for starting a power supply during charging, and starts a discharge to the capacitor 16 (the supplying the power to a load circuit 14). Then, when the intra-terminal voltages become the threshold value or less for stopping a power supply during a power supply, the switching control circuit turns off the two switches, and stops the discharge (the power supply) of the capacitor and switches it to the charging. A non-liner bypass circuit 22 includes an intermediate node N22, one or a plurality of n diodes D1....Dn, and a resistor R22, and connects the node to a voltage input terminal 24IN of the switching control circuit.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、発電部から負荷回路への給電を制御する電源制御回路に係り、特に低電力デバイス用の電源制御回路および低電力デバイスに関する。 The present invention relates to a power supply control circuit that controls power supply from a power generation unit to a load circuit, and particularly relates to a power supply control circuit for a low power device and a low power device.

近年、光や熱、振動、電波等の身の回りにあるエネルギーを電力に変換する環境発電(エネルギーハーベスト)が注目されている。環境発電を利用するデバイスは、概して発電部(ハーベスタ)の起電力が微弱で不安定であるため、発電部と並列にコンデンサを接続して、発電部より出力される電力をいったんコンデンサに蓄えてから所要の電圧で負荷回路に供給するようにしている。 In recent years, energy harvesting, which converts energy around us such as light, heat, vibration, and radio waves into electric power, has attracted attention. Devices that use energy harvesting generally have a weak and unstable electromotive force in the power generation section (harvester), so connect a capacitor in parallel with the power generation section and temporarily store the power output from the power generation section in the capacitor. Is supplied to the load circuit at the required voltage.

このような低電力のデバイスに用いられる電源制御回路は、基本的には、コンデンサの端子間電圧Vについて2つのしきい値VTH,VTLを設定し、端子間電圧Vが高い方のしきい値VTH以上になるとコンデンサの放電(負荷回路への給電)を開始し、端子間電圧Vが低い方のしきい値VTL以下になるとコンデンサの放電を停止して充電に切り替えるようになっている。 Such low power supply control circuit used in the device is basically two threshold V TH for the inter-terminal voltage V C of the capacitor, to set the V TL, the higher the inter-terminal voltage V C threshold V TH above comes to begin discharging the capacitor (power supply to the load circuit) switches the terminal voltage V C is more equal to or less than the threshold V TL of lower stops the discharge of the capacitor to charge the It has become like.

そのような充放電を繰り返し行うには、コンデンサの端子間電圧Vが高い方のしきい値VTH以上になるタイミングおよび低い方のしきい値VTL以下になるタイミングを監視する必要がある。このために、従来の電源制御回路はヒステリシス・コンパレータを用いている(たとえば特許文献1)。 The repeated such charge and discharge, it is necessary to monitor the timing to be less than the threshold V TL of the terminal voltage V C of the capacitor is higher towards the timing and lower reaches or exceeds the threshold value V TH of .. For this purpose, the conventional power supply control circuit uses a hysteresis comparator (for example, Patent Document 1).

この場合、ヒステリシス・コンパレータは、一方の入力端子(たとえば正極側入力端子)にはコンデンサと並列に接続される抵抗分圧回路より分圧電圧が入力され、他方の入力端子(負極側入力端子)には基準電圧生成回路より比較基準電圧VREFが入力される。かかるヒステリシス・コンパレータには、ヒステリシス幅を2αとすると、それぞれVREF+α,VREF−αと表される2つのしきい値が設定される。そこで、コンデンサの端子間電圧VがVTH,VTLのときに抵抗分圧回路より上記しきい値VREF+α,VREF−αに等しい分圧電圧がそれぞれ得られるようにする。そうすると、ヒステリシス・コンパレータは、コンデンサ端子間電圧VがVTH以上になるとHighレベルの二値信号を出力し、コンデンサ端子間電圧VがVTL以下になるとLowレベルの二値信号を出力する。この二値信号を用いて、コンデンサと負荷回路との間に直列に接続されているスイッチをオン・オフ制御することにより、コンデンサの放電および充電を適確に切り替えることができる。 In this case, in the hysteresis comparator, the voltage dividing voltage is input to one input terminal (for example, the positive side input terminal) from the resistance voltage dividing circuit connected in parallel with the capacitor, and the other input terminal (negative side input terminal). The comparison reference voltage V REF is input from the reference voltage generation circuit to. In such a hysteresis comparator, assuming that the hysteresis width is 2α, two threshold values represented by V REF + α and V REF −α are set, respectively. Therefore, the terminal voltage V C of the capacitor is V TH, the threshold value V REF + alpha from resistor divider when the V TL, equal divided voltage to V REF-.alpha. to be obtained, respectively. Then, hysteresis comparator outputs a binary signal of the High level when the voltage V C across the capacitor terminals reaches or exceeds V TH, and outputs a binary signal of Low level when the voltage V C across the capacitor terminals is below V TL .. By using this binary signal to control on / off of a switch connected in series between the capacitor and the load circuit, it is possible to appropriately switch the discharge and charge of the capacitor.

特開2010−207062号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-207062

上記のように環境発電が近年頓に注目されているのは、それがIoT(Internet of Things)の中核技術であるからである。IoTの分野では、消費電力を環境発電によって自ら賄うことができる電池不要の低電力デバイスが希求されている。 As mentioned above, energy harvesting has attracted a lot of attention in recent years because it is the core technology of IoT (Internet of Things). In the field of IoT, there is a demand for low-power devices that do not require batteries and that can cover their own power consumption by energy harvesting.

そのような電池不要の低電力デバイスのパワーマネジメント回路として用いられる電源制御回路は、発電部の発電量が微弱であってもそれを効率よく長時間安定に負荷回路に供給できるものでなければならない。しかるに、上記のような従来の電源制御回路は、ヒステリシス・コンパレータ内の利得回路や周辺の基準電圧生成回路および抵抗分圧回路等で自ら多量の電力を消費するため、環境エネルギーから生成される微弱な電力を所要の動作電圧で負荷回路へ長時間安定に供給することは不可能であり、電池不使用の低電力デバイスには適合できない。 The power supply control circuit used as a power management circuit for such a low-power device that does not require a battery must be able to efficiently and stably supply the power generation unit to the load circuit for a long period of time even if the amount of power generated by the power generation unit is weak. .. However, the conventional power supply control circuit as described above consumes a large amount of electric power by itself in the gain circuit in the hysteresis comparator, the peripheral reference voltage generation circuit, the resistance voltage division circuit, etc., so that it is weakly generated from the environmental energy. It is not possible to stably supply a large amount of power to the load circuit at the required operating voltage for a long period of time, and it is not suitable for low-power devices that do not use batteries.

本発明は、上記従来技術の課題を解決するものであり、発電部の発電量が微弱であっても負荷回路に所要の動作電圧を長時間安定して供給することができる電源制御回路およびこれを有する低電力デバイスを提供する。 The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and is a power supply control circuit capable of stably supplying a required operating voltage to a load circuit for a long time even if the amount of power generated by the power generation unit is weak. To provide a low power device having.

本発明の第1の観点における電源制御回路は、直流の発電部に並列に接続されるコンデンサから負荷回路への間欠的な給電を制御する電源制御回路であって、前記コンデンサの第1の端子と前記負荷回路の対応する入力端子との間に接続される第1のスイッチと、前記コンデンサの前記第1の端子と第2の端子間に接続され、中間にノードを有するとともに、前記第1の端子と前記ノードとの間に1個または複数個のダイオードを有し、前記コンデンサの端子間電圧が第1のしきい値以上になると前記ダイオードが順方向で導通して前記ノードの電圧が前記第1のしきい値より低い第2のしきい値以上になる非線形バイパス回路と、前記非線形バイパス回路の前記ノードに接続されるとともに、前記第1のスイッチの入力側の端子または出力側の端子に第2のスイッチを介して接続される電圧入力端子と、前記第1および第2のスイッチのオン・オフを制御するための制御信号を出力する制御出力端子とを有し、前記コンデンサの端子間電圧を動作電圧とするスイッチ制御回路とを具備し、前記スイッチ制御回路は、前記第1および第2のスイッチがオフ状態の下で前記コンデンサの端子間電圧が前記第1のしきい値以上になってから前記第1および第2のスイッチをオンにし、前記第1および第2のスイッチがオン状態の下で前記コンデンサの端子間電圧が前記第1のしきい値より低い第3のしきい値以下になってから前記第1および第2のスイッチをオフにする。 The power supply control circuit according to the first aspect of the present invention is a power supply control circuit that controls intermittent power supply from a capacitor connected in parallel to a DC power generation unit to a load circuit, and is a first terminal of the capacitor. It is connected between the first switch and the corresponding input terminal of the load circuit, and the first terminal and the second terminal of the capacitor, has a diode in the middle, and has the first terminal. There is one or more diodes between the terminal and the node, and when the voltage between the terminals of the capacitor becomes equal to or higher than the first threshold value, the diode conducts in the forward direction and the voltage of the node becomes A non-linear bypass circuit that is lower than the first threshold voltage and equal to or higher than the second threshold voltage, is connected to the node of the non-linear bypass circuit, and is connected to the input side terminal or output side of the first switch. The capacitor has a voltage input terminal connected to the terminal via a second switch, and a control output terminal for outputting a control signal for controlling on / off of the first and second switches. The switch control circuit includes a switch control circuit whose operating voltage is a voltage between terminals, and the switch control circuit has a voltage between terminals of the capacitor as the first threshold value when the first and second switches are off. After that, the first and second switches are turned on, and the voltage between the terminals of the capacitor is lower than the first threshold value under the state where the first and second switches are on. After the voltage falls below the threshold value, the first and second switches are turned off.

上記構成の電源制御回路おいては、スイッチ制御回路の制御により第1および第2のスイッチがオフ状態にある間は、発電部の出力電流がコンデンサに流れ込み、コンデンサの充電量が増すにつれてコンデンサの端子間電圧が上昇する。この時、コンデンサの端子間電圧は非線形バイパス回路に印加され、端子間電圧が上昇するにつれてダイオードに印加される電圧も高くなる。しかし、ダイオードの非線形特性により、コンデンサの端子間電圧が第1のしきい値に至るまでは、ダイオードは実質的に不導通の状態を保ち、ノードの電圧はグランド電位付近に留まっている。この時、第2のスイッチがオフ状態にあるため、スイッチ制御回路の電圧入力端子には非線形バイパス回路からのノード電圧が入力されている。 In the power supply control circuit having the above configuration, while the first and second switches are off by the control of the switch control circuit, the output current of the power generation unit flows into the capacitor, and as the charge amount of the capacitor increases, the capacitor The voltage between terminals rises. At this time, the voltage between the terminals of the capacitor is applied to the nonlinear bypass circuit, and as the voltage between the terminals rises, the voltage applied to the diode also increases. However, due to the non-linear characteristics of the diode, the diode remains substantially non-conducting until the voltage between the terminals of the capacitor reaches the first threshold value, and the voltage of the node remains near the ground potential. At this time, since the second switch is in the off state, the node voltage from the nonlinear bypass circuit is input to the voltage input terminal of the switch control circuit.

そして、コンデンサの端子間電圧が第1のしきい値以上になると、非線形バイパス回路では、ダイオードが順方向で実質的な導通を開始して、ノード電圧が第2のしきい値以上になる。すると、スイッチ制御回路は、この時点で電圧入力端子に入力している電圧つまりノード電圧が第2のしきい値を超えたので、それに応動して第1および第2のスイッチをオンにする。 Then, when the voltage between the terminals of the capacitor becomes equal to or higher than the first threshold value, in the nonlinear bypass circuit, the diode starts substantially conducting in the forward direction, and the node voltage becomes equal to or higher than the second threshold value. Then, the switch control circuit turns on the first and second switches in response to the voltage input to the voltage input terminal, that is, the node voltage, which exceeds the second threshold value.

第1のスイッチがオンすると、このスイッチを介してコンデンサが負荷回路とつながり、コンデンサから負荷回路への放電(給電)が開始される。一方、第2のスイッチがオンすると、この第2のスイッチを介して第1のスイッチの入力側の端子または出力側の端子がスイッチ制御回路の電圧入力端子につながる。これにより、該電圧入力端子に入力される電圧は、ノード電圧からコンデンサの端子間電圧に切り替わる。非線形バイパス回路においては、ダイオードの導通が止まり、ノード電圧はコンデンサの端子間電圧になる。 When the first switch is turned on, the capacitor is connected to the load circuit via this switch, and discharge (power supply) from the capacitor to the load circuit is started. On the other hand, when the second switch is turned on, the input side terminal or the output side terminal of the first switch is connected to the voltage input terminal of the switch control circuit via the second switch. As a result, the voltage input to the voltage input terminal is switched from the node voltage to the voltage between the terminals of the capacitor. In the nonlinear bypass circuit, the conduction of the diode is stopped and the node voltage becomes the voltage between the terminals of the capacitor.

上記のようにコンデンサが放電(給電)している間は、コンデンサ端子間電圧が次第に低下し、やがて第3のしきい値以下になる。すると、スイッチ制御回路は、この時点で電圧入力端子に入力している電圧つまりコンデンサ端子間電圧が第3のしきい値を割ったので、それに応動して第1および第2のスイッチをオフにする。 While the capacitor is discharging (powering) as described above, the voltage between the capacitor terminals gradually decreases and eventually becomes equal to or lower than the third threshold value. Then, the switch control circuit turns off the first and second switches in response to the voltage input to the voltage input terminal, that is, the voltage between the capacitor terminals, which has broken the third threshold value. do.

第1のスイッチがオフすると、このスイッチによってコンデンサが負荷回路から分離されて、放電が止まり、発電部の出力電流がコンデンサに流れ込むようになる(充電が再開される)。一方、第2のスイッチがオフすると、このスイッチによってスイッチ制御回路の電圧入力端子が第1のスイッチの入力側の端子(つまりコンデンサの第1の端子)または出力側の端子(つまり負荷回路の対応入力端子)から分離される。これにより、スイッチ制御回路の電圧入力端子に入力される電圧は、コンデンサの端子間電圧からノード電圧に切り替わる。以後も上記と同様の充放電動作が繰り返される。 When the first switch is turned off, this switch separates the capacitor from the load circuit, stops discharging, and allows the output current of the power generator to flow into the capacitor (charging resumes). On the other hand, when the second switch is turned off, the voltage input terminal of the switch control circuit becomes the input side terminal (that is, the first terminal of the capacitor) or the output side terminal (that is, the load circuit correspondence) of the first switch by this switch. Separated from the input terminal). As a result, the voltage input to the voltage input terminal of the switch control circuit is switched from the voltage between the terminals of the capacitor to the node voltage. After that, the same charge / discharge operation as described above is repeated.

本発明の第2の観点における電源制御回路は、直流の発電部に並列に接続される主コンデンサから負荷回路への間欠的な給電を制御する電源制御回路であって、前記主コンデンサの第1の端子と前記負荷回路の対応する入力端子との間に接続される第1のスイッチと、中間のノードと、前記第1のコンデンサの前記第1の端子と前記ノードとの間に接続される1個または複数個のダイオードと、前記ノードと前記第1のスイッチの出力側の端子との間に接続されるバイパスコンデンサとを有し、前記主コンデンサの端子間電圧が前記第1のしきい値以上になると前記ダイオードが順方向で導通して前記ノードの電圧が前記第1のしきい値より低い第2のしきい値以上になる非線形バイパス回路と、前記非線形バイパス回路の前記ノードに接続されるとともに、前記第1のスイッチの入力側の端子または出力側の端子に第2のスイッチを介して接続される電圧入力端子と、前記第1および第2のスイッチのオン・オフを制御するための制御信号を出力する制御出力端子とを有し、前記主コンデンサの端子間電圧を動作電圧とするスイッチ制御回路とを具備し、前記スイッチ制御回路は、前記第1および第2のスイッチがオフ状態の下で前記主コンデンサの端子間電圧が前記第1のしきい値以上になってから前記第1および第2のスイッチをオンにし、前記第1および第2のスイッチがオン状態の下で前記主コンデンサの端子間電圧が前記第1のしきい値より低い第3のしきい値以下になってから前記第1および第2のスイッチをオフにする。 The power supply control circuit according to the second aspect of the present invention is a power supply control circuit that controls intermittent power supply from the main capacitor connected in parallel to the DC power generation unit to the load circuit, and is the first of the main capacitors. A first switch connected between the terminal of the load circuit and the corresponding input terminal of the load circuit, an intermediate node, and the first terminal of the first capacitor and the node. It has one or more diodes and a bypass capacitor connected between the node and the output side terminal of the first switch, and the voltage between the terminals of the main capacitor is the first threshold. When the value is equal to or higher than the value, the diode is conducted in the forward direction, and the voltage of the node is connected to the non-linear bypass circuit in which the voltage of the node is lower than the first threshold and is equal to or higher than the second threshold value and the node of the non-linear bypass circuit. At the same time, the on / off of the voltage input terminal connected to the input side terminal or the output side terminal of the first switch via the second switch and the first and second switches is controlled. It has a control output terminal for outputting a control signal for the purpose, and has a switch control circuit having a voltage between terminals of the main capacitor as an operating voltage. The first and second switches are turned on after the voltage between the terminals of the main capacitor becomes equal to or higher than the first threshold value under the off state, and the first and second switches are under the on state. The first and second switches are turned off after the voltage between the terminals of the main capacitor becomes equal to or lower than the third threshold value, which is lower than the first threshold value.

上記構成の電源制御回路においても、充放電の制御に関して上記第1の観点における電源制御回路と同様の動作が行われる。さらに、この電源制御回路では、非線形バイパス回路内に中間のノードを介してダイオードと直列にバイパスコンデンサが設けられる。主コンデンサの充電中に非線形バイパス回路を流れる電流はバイパスコンデンサにより静電エネルギーに変換される。そして、主コンデンサの端子間電圧が第1のしきい値以上になって、第1および第2のスイッチがオンすると、主コンデンサが第1のスイッチを介して負荷回路側へ放電するのと同時に、バイパスコンデンサが第2のスイッチを介して主コンデンサ側へ放電する。バイパスコンデンサからの放電電流は、主コンデンサにいったん吸収されたうえで、あるいは主コンデンサからの放電電流に合流して、第1のスイッチを介して負荷回路側へ供給される。 In the power supply control circuit having the above configuration, the same operation as that of the power supply control circuit in the first aspect is performed with respect to charge / discharge control. Further, in this power supply control circuit, a bypass capacitor is provided in series with the diode in the nonlinear bypass circuit via an intermediate node. The current flowing through the nonlinear bypass circuit during charging of the main capacitor is converted into electrostatic energy by the bypass capacitor. Then, when the voltage between the terminals of the main capacitor becomes equal to or higher than the first threshold value and the first and second switches are turned on, the main capacitor is discharged to the load circuit side via the first switch at the same time. , The bypass capacitor discharges to the main capacitor side via the second switch. The discharge current from the bypass capacitor is once absorbed by the main capacitor, or merges with the discharge current from the main capacitor, and is supplied to the load circuit side via the first switch.

本発明の第3の観点における電源制御回路は、直流の発電部に並列に接続されるコンデンサから負荷回路への間欠的な給電を制御する電源制御回路であって、中間のノードと、前記コンデンサの前記第1の端子と前記ノードとの間に接続される少なくとも1個のダイオードとを有し、前記コンデンサの端子間電圧が第1のしきい値以上になると前記ダイオードが順方向で導通して前記ノードの電圧が前記第1のしきい値より低い第2のしきい値以上になる非線形バイパス回路を有し、前記コンデンサの端子間電圧を動作電圧とし、前記ノードの電圧の前記第2のしきい値を基準とする論理レベルの変化に応じて前記負荷回路への給電を開始し、前記コンデンサの端子間電圧または前記負荷回路の入力電圧の前記第1のしきい値より低い第3のしきい値を基準とする論理レベルの変化に応じて前記負荷回路への給電を停止する。 The power supply control circuit according to the third aspect of the present invention is a power supply control circuit that controls intermittent power supply from a capacitor connected in parallel to a DC power generation unit to a load circuit, and is an intermediate node and the capacitor. It has at least one diode connected between the first terminal and the node, and when the voltage between the terminals of the capacitor becomes equal to or higher than the first threshold value, the diode conducts in the forward direction. It has a non-linear bypass circuit in which the voltage of the node becomes equal to or higher than the second threshold value lower than the first threshold value, the voltage between the terminals of the capacitor is used as the operating voltage, and the second voltage of the node is used. A third voltage is started to supply power to the load circuit in response to a change in the logic level based on the threshold value of, and is lower than the first threshold value of the voltage between the terminals of the capacitor or the input voltage of the load circuit. The power supply to the load circuit is stopped according to the change in the logic level with reference to the threshold value of.

上記構成の電源制御回路においては、コンデンサの充電中にコンデンサの端子間電圧が非線形バイパス回路に印加されるが、ダイオードの非線形特性により、コンデンサの端子間電圧が第1のしきい値に至るまでは、ダイオードは実質的に不導通の状態を保つため、非線形バイパス回路に流れる電流は極わずかであり、コンデンサの充電が効率的に行われる。そして、コンデンサの端子間電圧が第1のしきい値以上になると、ここで第2のしきい値を基準とするノード電圧の論理レベルが変わるので、これに応動して負荷回路への給電(コンデンサの放電)を開始する。 In the power supply control circuit having the above configuration, the voltage between the terminals of the capacitor is applied to the non-linear bypass circuit during charging of the capacitor, but due to the non-linear characteristics of the diode, the voltage between the terminals of the capacitor reaches the first threshold value. Because the diode remains substantially non-conducting, the current flowing through the non-linear bypass circuit is negligible and the capacitor is charged efficiently. Then, when the voltage between the terminals of the capacitor becomes equal to or higher than the first threshold value, the logical level of the node voltage based on the second threshold value changes, and in response to this, power is supplied to the load circuit ( Discharge of the capacitor) is started.

負荷回路への給電(放電)中は、コンデンサの端子間電圧および負荷回路の入力電圧が次第に低下し、やがて第3のしきい値以下になるとその論理レベルが変わるので、これに応動して負荷回路への給電(放電)を停止する。これによって、コンデンサの充電が再開される。以後も上記と同様の充放電動作が繰り返される。 During power supply (discharge) to the load circuit, the voltage between the terminals of the capacitor and the input voltage of the load circuit gradually decrease, and when the voltage falls below the third threshold value, the logic level changes. Stop the power supply (discharge) to the circuit. As a result, charging of the capacitor is restarted. After that, the same charge / discharge operation as described above is repeated.

本発明の低電力デバイスは、所与の環境エネルギーを電力に変換して直流の電流を出力する発電部と、前記発電部の出力端子に並列に接続されるコンデンサと、一定の動作を間欠的に行うことの可能な負荷回路と、前記コンデンサから前記負荷回路への間欠的な給電を制御する本発明の電源制御回路とを有する。 In the low power device of the present invention, a power generation unit that converts a given environmental energy into electric power and outputs a direct current, a capacitor connected in parallel to the output terminal of the power generation unit, and a constant operation are intermittently performed. It has a load circuit capable of performing the above and a power supply control circuit of the present invention that controls intermittent power supply from the capacitor to the load circuit.

本発明の電源制御回路は、上記のような構成により、発電部の発電量が微弱であっても負荷回路に所要の動作電圧を長時間安定して供給することが可能であり、特にIoTデバイスのような環境発電で動作する低電力デバイスに好適に適合することができる。
また、本発明の低電力デバイスは、上記のような構成により、発電部の発電量が微弱であっても長時間安定して正しく動作することができる。
With the above configuration, the power supply control circuit of the present invention can stably supply the required operating voltage to the load circuit for a long time even if the amount of power generated by the power generation unit is weak, and in particular, the IoT device. It can be suitably adapted to low power devices operating in energy harvesting such as.
Further, the low power device of the present invention can operate stably and correctly for a long time even if the amount of power generated by the power generation unit is weak due to the above configuration.

環境発電を利用する低電力デバイスに適用した本発明の第1の実施形態における電源制御回路の回路構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit structure of the power-source control circuit in the 1st Embodiment of this invention applied to the low-power device which uses energy harvesting. 図1の低電力デバイスにおける負荷回路の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the load circuit in the low power device of FIG. 第1の実施形態における電源制御回路の作用を説明するための各部の波形を示す波形図である。It is a waveform diagram which shows the waveform of each part for demonstrating the operation of the power-source control circuit in 1st Embodiment. 第1の実施形態における電源制御回路の作用(図3の場合よりも発電量が低下した場合の作用)を説明するための各部の波形を示す波形図である。It is a waveform diagram which shows the waveform of each part for demonstrating the operation (the operation when the amount of power generation is lower than the case of FIG. 3) of the power supply control circuit in 1st Embodiment. 第2の実施形態における電源制御回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the power supply control circuit in 2nd Embodiment. 第3の実施形態における電源制御回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the power supply control circuit in 3rd Embodiment. 実施形態の一変形例の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of one modification of Embodiment.

以下、添付図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
[実施形態1]
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[Embodiment 1]

図1に、本発明の第1の実施形態における電源制御回路10(1)の回路構成を示す。この電源制御回路10(1)は、環境発電を利用して動作する低電力デバイスたとえばIoTデバイスにおいて発電部12から負荷回路14への給電を制御するパワーマネジメント回路として構成されている。 FIG. 1 shows the circuit configuration of the power supply control circuit 10 (1) according to the first embodiment of the present invention. The power supply control circuit 10 (1) is configured as a power management circuit that controls power supply from the power generation unit 12 to the load circuit 14 in a low power device such as an IoT device that operates by utilizing energy harvesting.

発電部12は、所与の環境エネルギーたとえば光,熱、振動、電波等を光発電、熱電発電、振動発電、電磁波発電等により電力に変換するハーベスタからなり、出力端子12,12より直流の電流Iを出力するように構成されている。通常、発電部12の負極側の出力端子12および負荷回路14の負極側の入力端子14は接地される。 Power generation unit 12, a given environment energy such as light, heat, vibration, photovoltaic radio waves or the like, the thermoelectric generator, vibration power, consists harvester for converting the power by an electromagnetic wave generator or the like, an output terminal 12 +, 12 - the DC It is configured to output the current I H of. Normally, the output terminal 12 − on the negative electrode side of the power generation unit 12 and the input terminal 14 − on the negative electrode side of the load circuit 14 are grounded.

発電部12の出力端子12,12には、たとえば1μF以上の静電容量を有するコンデンサ16が並列に接続される。このコンデンサ16は、発電部12より出力される電流Iをいったん静電エネルギーに変えて蓄えてから、その静電エネルギーの電力を電源制御回路10(1)の給電制御によって負荷回路14に放出または放電するようになっている。負荷回路14からみると、コンデンサ16が直接の電力供給源である。 Capacitors 16 having a capacitance of, for example, 1 μF or more are connected in parallel to the output terminals 12 + and 12 − of the power generation unit 12. The capacitor 16 is discharged a current I H that is output from the power generating section 12 temporarily from stored instead of the electrostatic energy, the load circuit 14 by the power supply control of the electrostatic energy power supply control circuit 10 (1) Or it is designed to discharge. Seen from the load circuit 14, the capacitor 16 is a direct power supply source.

電源制御回路10(1)は、2つのスイッチ18,20、非線形バイパス回路22およびスイッチ制御回路24を有している。 The power supply control circuit 10 (1) has two switches 18 and 20, a non-linear bypass circuit 22 and a switch control circuit 24.

第1のスイッチ18は、コンデンサ16の一方の端子(この例では正極側端子)16と負荷回路14の対応する入力端子(正極側入力端子)14との間に接続される。この実施形態におけるスイッチ18はPMOSトランジスタからなり、その入力側の端子(ソース)がコンデンサ16の正極側端子16に接続され、その出力側の端子(ドレイン)が負荷回路14の正極側入力端子14に接続され、その制御端子(ゲート)がスイッチ制御回路24の制御出力端子24OUTに接続される。スイッチ(PMOSトランジスタ)18のオン・オフを左右するゲート電圧のしきい値またはオン・オフしきい値VT18は、スイッチ制御回路24の後述する反転しきい値VT30より低い値(VT18<VT30)に設定される。 The first switch 18 is connected between one terminal corresponding input terminal (the positive terminal in the example) 16 + a load circuit 14 (the positive-side input terminal) 14 + of the capacitor 16. Switch 18 is a PMOS transistor in this embodiment, the input-side terminal (source) connected to the positive terminal 16 + of the capacitor 16, the positive electrode side input terminal of the output side of the terminal (drain) of the load circuit 14 It is connected to the 14 +, a control terminal (gate) is connected to the control output terminal 24 OUT of the switch control circuit 24. The gate voltage threshold value or the on / off threshold value VT18 that influences the on / off of the switch (PM2 transistor) 18 is lower than the inverting threshold value VT30 described later in the switch control circuit 24 (VT18 < It is set to VT30).

スイッチ18は、スイッチ制御回路24の制御の下で充放電切替スイッチとして機能する。より詳しくは、スイッチ18がオンしているときは、コンデンサ16がスイッチ18を介して負荷回路14側に放電し、コンデンサ16の端子間電圧Vが動作電圧Vとして負荷回路14に供給される。スイッチ18がオフしているときは、コンデンサ16は、スイッチ18によって負荷回路14から分離または遮断され、発電部12の出力電流Iによって充電される。 The switch 18 functions as a charge / discharge changeover switch under the control of the switch control circuit 24. More specifically, when the switch 18 is turned on, the capacitor 16 via the switch 18 to discharge to the load circuit 14 side, the terminal voltage V C of the capacitor 16 is supplied to the load circuit 14 as the operating voltage V W NS. When the switch 18 is off, the capacitor 16 is separated or cut off from the load circuit 14 by the switch 18 and charged by the output current I H of the power generation unit 12.

第2のスイッチ20は、コンデンサ16の正極側端子16またはスイッチ18の入力側の端子とスイッチ制御回路24の電圧入力端子24INとの間に接続される。この実施形態におけるスイッチ20はPMOSトランジスタからなり、その入力側の端子(ソース)がコンデンサ16の正極側端子16またはスイッチ18の入力側の端子に接続され、その出力側の端子(ドレイン)がスイッチ制御回路24の電圧入力端子24INに接続され、その制御端子(ゲート)がスイッチ制御回路24の制御出力端子24OUTに接続される。スイッチ(PMOSトランジスタ)20のオン・オフしきい値VT20もスイッチ制御回路24の反転しきい値VT30より低い値(VT20<VT30)に設定される。 The second switch 20 is connected between the voltage input terminal 24 IN of the input side terminal and the switch control circuit 24 of the positive terminal 16 + or switch 18 of the capacitor 16. The switch 20 in this embodiment is composed of a epitaxial transistor, its input side terminal (source) is connected to the positive side terminal 16 + of the capacitor 16 or the input side terminal of the switch 18, and its output side terminal (drain) is connected. It is connected to the voltage input terminal 24 IN of the switch control circuit 24, and its control terminal (gate) is connected to the control output terminal 24 OUT of the switch control circuit 24. The on / off threshold value VT20 of the switch (PM2 transistor) 20 is also set to a value lower than the inverting threshold value VT30 of the switch control circuit 24 (VT20 < VT30).

スイッチ20は、スイッチ制御回路24の制御の下でスイッチ制御回路24に対する入力電圧切替スイッチとして機能する。より詳しくは、スイッチ20がオンしているときは、コンデンサ16の端子間電圧Vがスイッチ20を介してスイッチ制御回路24の電圧入力端子24INに入力される。スイッチ20がオフしているときは、コンデンサ16の正極側端子16がスイッチ20によって電圧入力端子24INから分離または遮断され、電圧入力端子24INに入力される電圧Vは非線形バイパス回路22からの後述するノード電圧VN22に切り替わる。 The switch 20 functions as an input voltage changeover switch for the switch control circuit 24 under the control of the switch control circuit 24. More specifically, the switch 20 is in when it is turned on, the terminal voltage V C of the capacitor 16 is input to the voltage input terminal 24 IN of the switch control circuit 24 via the switch 20. When the switch 20 is off, the positive electrode side terminal 16 + of the capacitor 16 is separated or cut off from the voltage input terminal 24 IN by the switch 20, and the voltage VA input to the voltage input terminal 24 IN is a non-linear bypass circuit 22. It switches to the node voltage VN22 which will be described later.

非線形バイパス回路22は、コンデンサ16の両端子16,16間に接続されている。非線形バイパス回路22は、中間にノードN22を有し、コンデンサ16の正極側端子16とノードN22との間に各々のアノードを正極側端子16に向けて1個または複数(n)個のダイオードD‥‥Dを直列に接続し、ノードN22とコンデンサ16の負極側端子16との間に1個の抵抗R22を接続している。各ダイオードD‥‥Dのしきい値電圧Vは、好ましくは同一の値に選ばれる。抵抗R22には、MΩオーダの高抵抗が選ばれる。 The non-linear bypass circuit 22 is connected between both terminals 16 + and 16 − of the capacitor 16. Nonlinear bypass circuit 22, an intermediate in a node N 22, 1 one or more toward the anode of each positive terminal 16 + between the positive terminal 16 + and the node N 22 of the capacitor 16 (n) The diodes D 1 ... D n are connected in series, and one resistor R 22 is connected between the node N 22 and the negative electrode side terminal 16 − of the capacitor 16. The threshold voltage V f of each diode D 1 ... D n is preferably selected to have the same value. A high resistance on the order of MΩ is selected for the resistor R 22.

ダイオードは非線形二端子素子であり、印加電圧が一定のしきい値電圧Vより低いときは実質的に非導通の状態を保ち、流れる電流は極わずかであるが、印加電圧がしきい値電圧Vを超えると導通する。 The diode is a non-linear two-terminal element, and when the applied voltage is lower than the constant threshold voltage Vf , it remains substantially non-conducting, and the flowing current is very small, but the applied voltage is the threshold voltage. When it exceeds V f , it becomes conductive.

この非線形バイパス回路22においては、ダイオードD‥‥Dが実質的に非導通の状態を保っている間は、抵抗R22を流れる電流(以下「バイパス電流」と称する。)I22が極小さく、ノードN22の電圧つまりノード電圧VN22はグランド電位付近に留まっている。しかし、コンデンサ16の充電量が増してその端子間電圧Vが上昇すると、ダイオードD‥‥Dの印加電圧も高くなる。そして、コンデンサ16の端子間電圧Vが所定の第1のしきい値(以下、「給電開始用しきい値」と称する。)VTH以上になると、ダイオードD‥‥Dが導通して、ノード電圧VN22が所定の第2のしきい値(以下、「ノード電圧しきい値」と称する。)VTN以上になる。このノード電圧しきい値VTNは、給電開始用しきい値VTH、ダイオードD‥‥Dのしきい値電圧Vおよび個数(n)に依存し、VTN=VTH−n・Vで与えられる。 In this nonlinear bypass circuit 22, the current flowing through the resistor R 22 (hereinafter referred to as “bypass current”) I 22 is the pole while the diode D 1 ... D n is kept in a substantially non-conducting state. It is small, and the voltage of the node N 22 , that is, the node voltage VN 22 , remains near the ground potential. However, if the inter-terminal voltage V C charge amount increases the capacitor 16 increases, the applied voltage of the diode D 1 ‥‥ D n also increases. The first threshold voltage between terminals V C of the capacitor 16 is given (hereinafter referred to as "feed start threshold value".) Becomes equal to or larger than V TH, diodes D 1 ‥‥ D n becomes conductive Therefore , the node voltage VN22 becomes equal to or higher than a predetermined second threshold value (hereinafter, referred to as “node voltage threshold value”) VTN. This node voltage threshold value V TN depends on the power supply start threshold value V TH , the threshold voltage V f of the diode D 1 ... D n , and the number (n), and V TN = V TH −n ·. It is given by V f.

スイッチ制御回路24は、コンデンサ16の端子間電圧Vを動作電圧とするインバータ30を有している。このインバータ30は、好ましくはCMOSインバータであり、PMOSトランジスタ26およびNMOSトランジスタ28で構成されている。より詳しくは、PMOSトランジスタ26は、そのソースがコンデンサ16の正極側端子16に接続され、そのドレインが制御出力端子24OUTに接続され、そのゲートが電圧入力端子24INに接続される。一方、NMOSトランジスタ28は、そのソースがコンデンサ16の負極側端子16に接続され、そのドレインが制御出力端子24OUTに接続され、そのゲートが電圧入力端子24INに接続される。両MOSトランジスタ26,28のしきい値VT26,VT28は同じ値に設定され、CMOSインバータ30の反転しきい値VT30はVT30=VT26=VT28である。 The switch control circuit 24 includes an inverter 30 to the operating voltage a voltage V C across the terminals of the capacitor 16. The inverter 30 is preferably a CMOS inverter and is composed of a epitaxial transistor 26 and an NMOS transistor 28. More specifically, PMOS transistor 26 has its source connected the positive pole side terminal 16 + of the capacitor 16, a drain connected to the control output terminal 24 OUT, its gate connected to the voltage input terminal 24 IN. On the other hand, the source of the NMOS transistor 28 is connected to the negative electrode side terminal 16 − of the capacitor 16, the drain thereof is connected to the control output terminal 24 OUT , and the gate thereof is connected to the voltage input terminal 24 IN . The threshold values VT26 and VT28 of both MOS transistors 26 and 28 are set to the same value, and the inverting threshold value VT30 of the CMOS inverter 30 is VT30 = VT26 = VT28 .

この電源制御回路10(1)においては、後述するように、充電中にコンデンサ16の端子間電圧Vが給電開始用しきい値VTH以上になってからコンデンサ16の放電(負荷回路14への給電)を開始し、給電中に端子間電圧Vが所定の第3のしきい値(以下、「給電停止用しきい値」と称する。)VTL以下になるとコンデンサ16の放電(給電)を停止して充電に切り替え、充放電動作を繰り返し行う。この繰り返しの充放電動作において、負荷回路14には、コンデンサ16がスイッチ18を介して負荷回路14側に放電している間だけ、コンデンサ16の端子間電圧Vが動作電圧Vとして入力される。 In the power supply control circuit 10 (1), as will be described later, from the inter-terminal voltage V C of the capacitor 16 becomes higher feed start threshold value V TH during charging to discharging (load circuit 14 of the capacitor 16 starts feeding), the inter-terminal voltage V C in the feed is predetermined third threshold value (hereinafter, referred to as "power supply stop threshold value".) V TL falls below the discharge of the capacitor 16 (the feed ) Is stopped and switched to charging, and the charging / discharging operation is repeated. In charge and discharge operations of the repetition, the load circuit 14 only while the capacitor 16 is discharged to the load circuit 14 side through the switch 18, the terminal voltage V C of the capacitor 16 is input as the operation voltage V W NS.

負荷回路14は、本低電力デバイスの主機能を担い、上記のように間欠的に入力される動作電圧Vの下で所要の間欠動作を行うようになっている。たとえば、本低電力デバイスがセンサモジュールである場合は、図2に示すように、負荷回路14はセンサ素子32が接続されている送信回路34を有している。この送信回路34は、発振回路を含み、コンデンサ16より電源制御回路10(1)を介して動作電圧Vを供給される時だけ発振回路を発振動作させて、出力トランジスタ36およびアンテナ38を通じて所要のデータ(センサ情報)を無線で送信出力する。動作電圧Vが入力されない時は待機モードになり、送信回路34は動作しない。 The load circuit 14 is responsible for the main function of the low power device, and performs the required intermittent operation under the operating voltage V W that is intermittently input as described above. For example, when the low power device is a sensor module, the load circuit 14 has a transmission circuit 34 to which the sensor element 32 is connected, as shown in FIG. This transmission circuit 34 includes an oscillating circuit, and oscillates the oscillating circuit only when the operating voltage V W is supplied from the capacitor 16 via the power supply control circuit 10 (1), and is required through the output transistor 36 and the antenna 38. Data (sensor information) is transmitted and output wirelessly. When the operating voltage V W is not input, the standby mode is set and the transmission circuit 34 does not operate.

この実施形態においては、スイッチ制御回路24(CMOSインバータ30)の反転しきい値VT30が給電停止用しきい値VTLと同じ値(VT30=VTL)に設定される。一方で、給電開始用しきい値VTHとノード電圧しきい値VTNとの間には、上記のようにVTN=VTH−n・Vの関係がある。そこで、好適な一態様として、給電開始用しきい値VTHと給電停止用しきい値VTLおよび反転しきい値VT30との間に、前者(VTH)が後者(VTL,VT30)よりn・V以上高い関係、すなわちVTH≧VTL+n・V,VTH≧VT30+n・Vの関係あるいはVTL≦VTH−n・V,VT30≦VTH−n・Vの関係が設定される。その場合、ノード電圧しきい値VTNは、給電停止用しきい値VTLおよび反転しきい値VT30と同じかそれらより高い値(VTN≧VTL,VTN≧V30L)になる。 In this embodiment, it is set to the switch control circuit 24 inverting the threshold V T30 is equal to the power supply stop threshold value V TL of (CMOS inverter 30) (V T30 = V TL ). On the other hand, between the feeding start threshold value V TH and node voltage threshold V TN, a relationship of V TN = V TH -n · V f as described above. Accordingly, as a preferred embodiment, between the feeding start threshold value V TH and the feed stop threshold value V TL and inversion threshold V T30, the former (V TH) of the latter (V TL, V T30 ) Higher than n · V f , that is, V TH ≧ V TL + n · V f , V TH ≧ V T30 + n · V f , or V TL ≤ V TH − n · V f , V T30 ≤ V TH − The relationship of n · V f is set. In that case, the node voltage threshold value V TN becomes a value equal to or higher than the power supply stop threshold value V TL and the inversion threshold value VT 30 (V TN ≧ V TL , V TN ≧ V 30 L ).

次に、図3および図4の波形図を参照して、この実施形態における電源制御回路10(1)の作用を説明する。 Next, the operation of the power supply control circuit 10 (1) in this embodiment will be described with reference to the waveform diagrams of FIGS. 3 and 4.

なお、以下の説明では、ノード電圧しきい値VTN、給電停止用しきい値VTL、および反転しきい値VT30の間に、それらすべてが同じ値、つまりVTN=VTL=VT30(ただし、VTN=VTH−n・V)の関係が設定されているものとする。また、図3および図4に示す各部の波形は、コンデンサ16の端子間電圧Vが給電開始用しきい値VTHまで上昇した時から両スイッチ18,20のスイッチング・オンが完了するまでの遅延時間、およびコンデンサ16の端子間電圧Vが給電停止用しきい値VTLまで下がった時から両スイッチ18,20のスイッチング・オフが完了するまでの遅延時間を無視している。 In the following description, the node voltage threshold value V TN , the power supply stop threshold value V TL , and the inversion threshold value VT 30 all have the same value, that is, V TN = V TL = VT 30. (However, it is assumed that the relationship of (V TN = V TH −n · V f) is set. Further, the waveform of each part shown in FIGS. 3 and 4, until the switching-on of the switches 18, 20 since the terminal voltage V C of the capacitor 16 is raised to the power feeding start threshold value V TH is completed delay time, and it ignores the delay time from when the terminal voltage V C of the capacitor 16 drops to the threshold V TL feeding stopped until switching off both switches 18 and 20 is completed.

図3において、本低電力デバイスが電力源として利用する環境エネルギーのエネルギーが一定である時は、発電部12で生成される直流の電流Iはある一定の電流量で出力される。 In FIG. 3, when the energy of the environmental energy used by the low-power device as a power source is constant, the direct current I H generated by the power generation unit 12 is output with a certain amount of current.

コンデンサ16は発電部12の出力電流Iによって充電され、その充電量が増すにつれてコンデンサ16の端子間電圧Vが上昇する。そして、コンデンサ16の端子間電圧Vがスイッチ制御回路24(CMOSインバータ30)および負荷回路14の動作に必要な最小値つまり給電停止用しきい値VTLを超えると、電源制御回路10(1)がイネーブル状態となり、両スイッチ(PMOSトランジスタ)18,20はそれぞれオフ状態に初期化される。この時、スイッチ制御回路24(CMOSインバータ30)の電圧入力端子24INには、非線形バイパス回路22からのノード電圧VN22が略グランド電位で入力される。スイッチ制御回路24(CMOSインバータ30)内では、PMOSトランジスタ26がオン状態、NMOSトランジスタ28がオフ状態で、制御出力端子24OUTの電圧(制御出力信号)Vはコンデンサ端子間電圧V(≧VTL)であり、両スイッチ18,20に対してHighレベルである。 Capacitor 16 is charged by the output current I H of the power generation section 12, the terminal voltage V C of the capacitor 16 rises as the charging amount increases. When the terminal voltage V C of the capacitor 16 exceeds a minimum value, that the feed stop threshold V TL required for operation of the switch control circuit 24 (CMOS inverter 30) and the load circuit 14, the power supply control circuit 10 (1 ) Is enabled, and both switches (PM2 transistors) 18 and 20 are initialized to the off state, respectively. At this time, the node voltage VN22 from the nonlinear bypass circuit 22 is input to the voltage input terminal 24 IN of the switch control circuit 24 (CMOS inverter 30) at a substantially ground potential. The switch control circuit 24 within the (CMOS inverter 30), PMOS transistor 26 is turned on, an NMOS transistor 28 is turned off, the control output terminal 24 OUT of the voltage (the control output signal) V B is between the capacitor terminal voltage V C (≧ VTL ), which is a high level for both switches 18 and 20.

コンデンサ16の端子間電圧Vは非線形バイパス回路22にも印加され、端子間電圧Vが上昇するにつれてダイオードD‥‥Dの印加電圧も高くなる。しかし、上記のようなダイオードの非線形特性により、コンデンサ16の端子間電圧Vが給電開始用しきい値VTHに至るまでは、ダイオードD‥‥Dは実質的に不導通の状態を保ち、バイパス電流I22は極小さい。こうしてコンデンサ16は発電部12の出力電流Iを効率よく引き込む。 Terminal voltage V C of the capacitor 16 is also applied to the non-linear bypass circuit 22, the applied voltage of the diode D 1 ‥‥ D n as the inter-terminal voltage V C is increased even higher. However, due to the nonlinear characteristic of a diode as described above, until the terminal voltage V C of the capacitor 16 reaches the feeding start threshold value V TH, diodes D 1 ‥‥ D n is the state of substantially non-conductive Keep, the bypass current I 22 is extremely small. In this way, the capacitor 16 efficiently draws in the output current I H of the power generation unit 12.

そして、コンデンサ16の端子間電圧Vが給電開始用しきい値VTHまで上昇すると、非線形バイパス回路22内では、ダイオードD‥‥Dが実質的な導通を開始して、ノード電圧VN22がノード電圧しきい値VTN(VTN=VTH−n・V)になり、実質的なバイパス電流I22が流れるようになる。こうして、コンデンサ16の端子間電圧Vが給電開始用しきい値VTH以上になると、ノード電圧VN22はノード電圧しきい値VTN以上つまりスイッチ制御回路24(CMOSインバータ30)の反転しきい値VT30以上になる。 When the terminal voltage V C of the capacitor 16 rises to the power supply start threshold value V TH, the non-linear bypass circuit within 22, the diode D 1 ‥‥ D n starts to substantial conduction, the node voltage V N22 becomes the node voltage threshold value V TN (V TN = V TH − n · V f ), and a substantial bypass current I 22 flows. Thus, the inversion threshold of the inter-terminal voltage V C of the capacitor 16 becomes equal to or higher than the feed start threshold value V TH, the node voltage V N22 is the node voltage threshold V TN or more words the switch control circuit 24 (CMOS inverter 30) The value becomes VT30 or more.

この時、スイッチ制御回路24(CMOSインバータ30)の電圧入力端子24INに入力されている電圧Vはノード電圧VN22であり、このノード電圧VN22が上記のようにノード電圧しきい値VTN以上つまり反転しきい値VT30以上になることによって、スイッチ制御回路24(CMOSインバータ30)の出力(制御信号)Vの論理レベルが反転する。すなわち、スイッチ制御回路24(CMOSインバータ30)においては、PMOSトランジスタ26がそれまでのオン状態からオフ状態に変わると同時に、NMOSトランジスタ28がそれまでのオフ状態からオン状態に変わり、出力(制御信号)Vがコンデンサ端子間電圧V(Highレベル)からグランド電位(Lowレベル)に変わる。 At this time, the voltage VA input to the voltage input terminal 24 IN of the switch control circuit 24 (CMOS inverter 30) is the node voltage VN22 , and this node voltage VN22 is the node voltage threshold value V as described above. When it becomes TN or more, that is, the inversion threshold voltage VT30 or more, the logic level of the output (control signal) V B of the switch control circuit 24 (CMOS inverter 30) is inverted. That is, in the switch control circuit 24 (CMOS inverter 30), the epitaxial transistor 26 changes from the previous on state to the off state, and at the same time, the NMOS transistor 28 changes from the previous off state to the on state, and the output (control signal). ) V B changes from the voltage between the capacitor terminals VC (High level) to the ground potential (Low level).

こうしてスイッチ制御回路24より出力される制御信号Vがコンデンサ端子間電圧V(Highレベル)からグランド電位(Lowレベル)に変わると、それを制御端子(ゲート)に受ける両スイッチ(PMOSトランジスタ)18,20がオンする。 When the control signal V B output from the switch control circuit 24 changes from the voltage between the capacitor terminals VC (High level) to the ground potential (Low level) in this way, both switches (PMPI transistors) that receive it at the control terminals (gates). 18, 20 are turned on.

スイッチ18がオンすると、このスイッチ18を介してコンデンサ16から負荷回路14への放電(給電)が開始される。ここで、スイッチ18の電圧降下は無視できるほど小さく、コンデンサ16の端子間電圧Vが実質的にそのまま動作電圧Vとして負荷回路14に入力される。負荷回路14内では、入力される動作電圧Vの下で各部が動作を開始し、送信回路34は内部の発振回路を発振動作させてセンサ情報を送信出力する。 When the switch 18 is turned on, the discharge (power supply) from the capacitor 16 to the load circuit 14 is started through the switch 18. Here, the voltage drop of the switch 18 is negligibly small, the inter-terminal voltage V C of the capacitor 16 is inputted to the load circuit 14 as a substantially intact operating voltage V W. In the load circuit 14 , each part starts operation under the input operating voltage V W , and the transmission circuit 34 oscillates the internal oscillation circuit to transmit and output sensor information.

一方、スイッチ20がオンすると、コンデンサ16の正極側端子16がスイッチ20を介してスイッチ制御回路24(CMOSインバータ30)の電圧入力端子24INおよび非線形バイパス回路22のノードN22につながる。そうすると、スイッチ制御回路24(CMOSインバータ30)では、入力電圧Vが反転しきい値VT30より十分高くなって(V=V)、PMOSトランジスタ26のオフ状態およびNMOSトランジスタ28のオン状態が確立し、制御出力端子24OUTの電圧(制御信号)Vがグランド電位(Lowレベル)に保たれる。こうして両スイッチ18,20のオン状態が保持される。 On the other hand, when the switch 20 is turned on, + positive terminal of the capacitor 16 16 leading to the node N 22 of the voltage input terminal 24 IN and the non-linear bypass circuit 22 of the switch control circuit 24 via the switch 20 (CMOS inverter 30). Then, the switch control circuit 24 (CMOS inverter 30), the input voltage V A becomes sufficiently higher than the inversion threshold V T30 (V A = V C ), the on state of the OFF state and the NMOS transistor 28 of the PMOS transistor 26 Is established, and the voltage (control signal) V B of the control output terminal 24 OUT is maintained at the ground potential (Low level). In this way, the on state of both switches 18 and 20 is maintained.

非線形バイパス回路22においては、コンデンサ16の正極側端子16とノードNN22間の電位差がなくなってダイオードD‥‥Dの導通が止まる。抵抗R22のバイパス電流I22はコンデンサ16の正極側端子16に応じた電流となるが(I22=V/R22)、コンデンサ16に対して抵抗R22はそれより抵抗値が格段に低い負荷回路14内の抵抗と並列に接続されるため、コンデンサ16の放電電流の殆どが負荷回路14側に流れる。 In the nonlinear bypass circuit 22, the conduction of the diode D 1 ‥‥ D n gone potential difference between the positive terminal 16 + and the node N N22 of capacitor 16 is stopped. Although bypass current I 22 of the resistor R 22 becomes a current corresponding to the positive terminal 16 + of the capacitor 16 (I 22 = V C / R 22), resistor R 22 is the resistance value is far from it to the capacitor 16 Since it is connected in parallel with the resistance in the low load circuit 14, most of the discharge current of the capacitor 16 flows to the load circuit 14 side.

コンデンサ16が放電している間は、コンデンサ16の静電容量と負荷回路14の抵抗に応じた一定の時定数でコンデンサ端子間電圧Vないし動作電圧Vが低下する。これにより、コンデンサ16が放電を開始してから一定時間後に、コンデンサ端子間電圧Vないし動作電圧Vが給電停止用しきい値VTLまで下がる。 While the capacitor 16 is discharging, the capacitance and the load voltage across the capacitor terminals at a constant time constant corresponding to the resistance of the circuit 14 V C to the operating voltage V W of the capacitor 16 is reduced. Thus, a predetermined time after the start of the capacitor 16 is discharged, the voltage V C to the operating voltage V W between the capacitor terminals decreases to power supply stop threshold value V TL.

この時、スイッチ制御回路24(CMOSインバータ30)では、入力端子24INに入力される電圧Vがコンデンサ16の端子間電圧Vであり、この入力電圧Vが給電停止用しきい値VTL以下つまり反転しきい値VT30以下になることにより、PMOSトランジスタ26がオンすると同時にNMOSトランジスタ28がオフし、制御出力端子24OUTはオン状態のPMOSトランジスタ26を介してコンデンサ16の正極側端子16とつながる。これにより、出力(制御信号)Vはそれまでのグランド電位(Lowレベル)からコンデンサ端子間電圧V(≒VTL)に変わる。 At this time, the switch control circuit 24 (CMOS inverter 30), the voltage V A which is input to the input terminal 24 IN is the inter-terminal voltage V C of the capacitor 16, the input voltage V A is the feed stop threshold value V When the voltage is TL or less, that is, the inverting threshold voltage is VT30 or less, the NMOS transistor 28 is turned off at the same time as the polyclonal transistor 26 is turned on, and the control output terminal 24 OUT is the positive terminal of the capacitor 16 via the ON state epitaxial transistor 26. 16 + lead. Thus, it changes to the output (control signal) V B is the ground potential so far between (Low level) from the capacitor terminal voltage V C (≒ V TL).

スイッチ制御回路24の出力(制御信号)Vは、両スイッチ(PMOSトランジスタ)18,20のゲートに印加される。ここで、両スイッチ(PMOSトランジスタ)18,20のしきい値VT18,VT20は、給電停止用しきい値VTL0(=VT30)より低い値に設定されている。つまり、両スイッチ(PMOSトランジスタ)18,20に対して、給電停止用しきい値VTLはHighレベルである。したがって、制御信号Vがグランド電位(Lowレベル)からコンデンサ端子間電圧V(≒VTL)に変わることにより、両スイッチ(PMOSトランジスタ)18,20はオフする。 The output (control signal) V B of the switch control circuit 24 is applied to the gates of both switches (PM2 transistors) 18 and 20. Here, the threshold value V T18, V T20 of both switches (PMOS transistors) 18 and 20, is set lower than the power supply stop threshold value V TL0 (= V T30) value. That is, the power supply stop threshold value VTL is at the High level for both switches (PM2 transistors) 18 and 20. Therefore, when the control signal V B is changed from the ground potential (Low level) between the capacitor terminal voltage V C (≒ V TL), both switches (PMOS transistors) 18 and 20 are turned off.

スイッチ18がオフすると、コンデンサ16は、負荷回路14から分離されるとともに、スイッチ制御回路24(CMOSインバータ30)の電圧入力端子24INひいては非線形バイパス回路22の抵抗R22からも分離され、発電部12からの電流Iを引き込むようになる(充電モードに移行する)。これによって、コンデンサ16の端子間電圧Vは給電停止用しきい値VTLで底を打って上昇に転じる。負荷回路14では、動作電圧Vの入力が断たれ、送信回路34(図2)は発振動作およびデータ送信動作を停止する(待機モードに移行する)。 When the switch 18 is turned off, the capacitor 16 is separated from the load circuit 14 and also from the voltage input terminal 24 IN of the switch control circuit 24 (CMOS inverter 30) and thus from the resistor R 22 of the nonlinear bypass circuit 22. The current I H from 12 is drawn in (shifts to the charging mode). Thus, the voltage V C across the terminals of the capacitor 16 starts to rise bottomed at the feed stop threshold V TL. In the load circuit 14, the input of the operating voltage V W is cut off, and the transmission circuit 34 (FIG. 2) stops the oscillation operation and the data transmission operation (shifts to the standby mode).

一方、スイッチ20がオフすることによって、スイッチ制御回路24(CMOSインバータ30)の電圧入力端子24INに入力される電圧Vは、再び非線形バイパス回路22のノード電圧VN22に切り替わる。この時、非線形バイパス回路22においては、ダイオードD‥‥Dが実質的に非導通状態にあり、ノード電圧VN22はグランド電位付近に留まっている。こうして、スイッチ制御回路24(CMOSインバータ30)では、入力電圧Vが反転しきい値VT30より十分低いノード電圧VN22に切り替わることで、PMOSトランジスタ26のオン状態およびNMOSトランジスタ28のオフ状態が確立し、制御出力端子24OUTの電圧(制御信号)VはHighレベル(V)に保たれる。こうして両スイッチ18,20のオフ状態が保持される。 On the other hand, when the switch 20 is turned off, the voltage VA input to the voltage input terminal 24 IN of the switch control circuit 24 (CMOS inverter 30) is switched to the node voltage VN 22 of the nonlinear bypass circuit 22 again. At this time, in the nonlinear bypass circuit 22, the diodes D 1 ... D n are substantially non-conducting, and the node voltage VN 22 remains near the ground potential. In this way, in the switch control circuit 24 (CMOS inverter 30), the input voltage VA is switched to the node voltage VN22 which is sufficiently lower than the inverting threshold voltage VT30 , so that the ON state of the epitaxial transistor 26 and the OFF state of the NMOS transistor 28 are changed. established, control output terminal 24 OUT of the voltage (control signal) V B is kept at High level (V C). In this way, the off states of both switches 18 and 20 are maintained.

図3に示すように、発電部12の出力電流Iが一定である限り、本低電力デバイスにおける上記のような各部の動作および全体の動作(充放電動作)は一定のサイクルで繰り返される。このサイクルは発電部12の出力電流Iに応じて変化し、環境エネルギーが減少して発電部12の発電量が低下すると、出力電流Iの電流量が少なくなり、サイクルは長くなる。 As shown in FIG. 3, as long as the output current I H of the power generation unit 12 is constant, the operation of each unit and the overall operation (charging / discharging operation) as described above in this low power device are repeated in a constant cycle. This cycle changes according to the output current I H of the power generation unit 12, and when the environmental energy decreases and the power generation amount of the power generation unit 12 decreases, the current amount of the output current I H decreases and the cycle becomes longer.

しかし、図4に示すように、発電部12の出力電流Iが小さくなっても、コンデンサ16の充電速度が遅くなって充電時間が長くなるだけであり、コンデンサ16の放電時間および出力特性は変わらない。負荷回路14においては、待機モードの時間が長くなるだけであり、電源制御回路10(1)を通じて間欠的に一定時間持続する所要の動作電圧Vを安定供給される。これにより、発電部12の発電量が微弱であっても、負荷回路14は長時間安定して正しく動作することができる。 However, as shown in FIG. 4, even if the output current I H of the power generation unit 12 becomes small, the charging speed of the capacitor 16 becomes slow and the charging time becomes long, and the discharge time and output characteristics of the capacitor 16 are changed. does not change. In the load circuit 14 is only the time of the standby mode becomes longer, the stable supply the required operating voltage V W lasting intermittently fixed time through the power control circuit 10 (1). As a result, the load circuit 14 can operate stably and correctly for a long time even if the amount of power generated by the power generation unit 12 is weak.

上述したように、この実施形態における電源制御回路10(1)は、発電部12より出力される電力をいったんコンデンサ16に蓄えてから所要の動作電圧Vで負荷回路14に供給する間欠的給電の制御を電池無しで安定に遂行することができる。さらに、この電源制御回路10(1)は、スイッチ18,20、非線形バイパス回路22およびスイッチ制御回路24(CMOSインバータ30)のみの小規模な回路構成とその論理動作によって、2つのしきい値VTH,VTLを用いてコンデンサ16の充放電を切り替える所要のヒステリシス特性を簡便かつ効率的に実現している。 As described above, the power supply control circuit 10 in this embodiment (1), once intermittently feeding supplies to the load circuit 14 from the stored in the capacitor 16 at a required operating voltage V W electric power output from the power generation portion 12 Can be stably performed without batteries. Further, the power supply control circuit 10 (1) has two threshold values V due to a small-scale circuit configuration of only the switches 18 and 20, the nonlinear bypass circuit 22 and the switch control circuit 24 (CMOS inverter 30) and its logical operation. The required hysteresis characteristic for switching the charge and discharge of the capacitor 16 by using TH and VTL is easily and efficiently realized.

加えて、この実施形態における電源制御回路10(1)はコンデンサ16の充電時の自己消費電力が非常に少ない。すなわち、スイッチ制御回路24(CMOSインバータ30)と非線形バイパス回路22のみであるため、消費する電力は無視できるほど少ない。非線形バイパス回路22はダイオードD‥‥Dおよび抵抗R22で構成され、ダイオードD‥‥Dの非線形特性により、コンデンサ16の端子間電圧Vが給電開始用しきい値VTHに到達してから実質的なバイパス電流I22を一瞬流すだけであり、抵抗R22で消費する電力はコンパレータ方式の従来技術で用いられる基準電圧生成回路や抵抗分圧回路のそれに比して格段に少ない。また、スイッチ制御回路24は1個のCMOSインバータ30で構成され、その内部で定常的な電流を流さないため、消費する電力は極わずかである。コンパレータ方式の従来技術がコンパレータの内部で定常的に電流を流して電力を多量に消費するのとは大きな違いである。 In addition, the power supply control circuit 10 (1) in this embodiment consumes very little self-power when charging the capacitor 16. That is, since only the switch control circuit 24 (CMOS inverter 30) and the non-linear bypass circuit 22 are used, the power consumption is negligibly small. Nonlinear bypass circuit 22 is constituted by the diode D 1 ‥‥ D n and the resistor R 22, the non-linear characteristic of the diode D 1 ‥‥ D n, between the terminals of the capacitor 16 to the voltage V C is feed start threshold value V TH After reaching it, a substantial bypass current I 22 is only passed for a moment, and the power consumed by the resistor R 22 is significantly higher than that of the reference voltage generation circuit and resistance voltage divider circuit used in the prior art of the comparator system. few. Further, since the switch control circuit 24 is composed of one CMOS inverter 30 and does not allow a steady current to flow inside the switch control circuit 24, the power consumption is extremely small. This is a big difference from the conventional technology of the comparator method, in which a current is constantly passed inside the comparator to consume a large amount of electric power.

この実施形態の低電力デバイスにおいては、発電部12で生成された電力が電源制御回路10(1)で浪費されることなく高い充電効率でコンデンサ16に蓄えられ、コンデンサ16に蓄えられた電力が電源制御回路10(1)で浪費されることなく高い給電効率で負荷回路14に供給される。これにより、発電部12の発電量が微弱であっても、負荷回路14は、電源制御回路10(1)の効率的な給電制御により所要の動作電圧Vを間欠的に安定供給され、長時間安定して正しく動作することができる。

[実施形態2]
In the low power device of this embodiment, the electric power generated by the power generation unit 12 is stored in the capacitor 16 with high charging efficiency without being wasted by the power supply control circuit 10 (1), and the electric power stored in the capacitor 16 is stored in the capacitor 16. It is supplied to the load circuit 14 with high power supply efficiency without being wasted by the power supply control circuit 10 (1). As a result, even if the amount of power generated by the power generation unit 12 is weak, the load circuit 14 is intermittently and stably supplied with the required operating voltage V W by the efficient power supply control of the power supply control circuit 10 (1), and is long. It can operate correctly with time stability.

[Embodiment 2]

図5に、本発明の第2の実施形態における電源制御回路10(2)の回路構成を示す。図中、上記した第1の実施形態(図1)の電源制御回路10(1)と共通する部分には同一の参照符号を付している。 FIG. 5 shows the circuit configuration of the power supply control circuit 10 (2) according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals are given to the parts common to the power supply control circuit 10 (1) of the first embodiment (FIG. 1) described above.

図5に示すように、この第2の実施形態における電源制御回路10(2)は、論理動作の安定化を図り回路設計の自由度を大きくするために、上記第1の実施形態(図1)の電源制御回路10(1)にスイッチ制御回路24の拡張部分として3つのMOSトランジスタ32,36,38を加えた構成を有している。 As shown in FIG. 5, the power supply control circuit 10 (2) in the second embodiment is described in the first embodiment (FIG. 1) in order to stabilize the logical operation and increase the degree of freedom in circuit design. ), It has a configuration in which three MOS transistors 32, 36, and 38 are added as an extension part of the switch control circuit 24.

このうち、NMOSトランジスタ32は、スイッチ(PMOSトランジスタ)18と結び付いてコンデンサ16の端子間電圧Vを動作電圧とする第2のCMOSインバータ34を構成する。より詳しくは、NMOSトランジスタ32は、そのソースがコンデンサ16の負極側端子16に接続され、そのドレインがスイッチ(PMOSトランジスタ)18のドレインと共通の出力端子34OUTに接続され、そのゲートがスイッチ(PMOSトランジスタ)18のゲートと共通の入力端子34INに接続される。NMOSトランジスタ32のしきい値VT32は、スイッチ(PMOSトランジスタ)18のしきい値VT18と同じ値に設定される。したがって、第2のCMOSインバータ34の反転しきい値をVT34とすると、VT34=VT18=VT32であり、かつVT34<VTL=VT30である。 Among, NMOS transistor 32 constitute a second CMOS inverter 34 to the operating voltage a voltage V C across the terminals of the capacitor 16 in conjunction with the switch (PMOS transistor) 18. More specifically, the source of the NMOS transistor 32 is connected to the negative electrode side terminal 16 − of the capacitor 16, the drain thereof is connected to the output terminal 34 OUT common to the drain of the switch (IMPO transistor) 18, and the gate thereof is a switch. It is connected to the input terminal 34 IN , which is common to the gate of (PM2 transistor) 18. The threshold value VT 32 of the NMOS transistor 32 is set to the same value as the threshold value VT 18 of the switch (PM2 transistor) 18. Therefore, assuming that the inversion threshold value of the second CMOS inverter 34 is VT34 , VT34 = VT18 = VT32 and VT34 < VTL = VT30 .

PMOSトランジスタ36およびNMOSトランジスタ38は、相互に結び付いてコンデンサ16の端子間電圧Vを動作電圧とする第3のCMOSインバータ40を構成する。このCMOSインバータ40は、その入力端子40INが第2のCMOSインバータ34の出力端子34OUTに接続され、その出力端子40OUTがスイッチ(PMOSトランジスタ)20のゲートに接続される。CMOSインバータ40内で、PMOSトランジスタ36は、そのソースがコンデンサ16の正極側端子16に接続され、そのドレインが出力端子40OUTに接続され、そのゲートが入力端子40INに接続される。一方、NMOSトランジスタ38は、そのソースがコンデンサ16の負極側端子16に接続され、そのドレインが出力端子40OUTに接続され、そのゲートが入力端子40INに接続される。両MOSトランジスタ36,38のしきい値をVT36,VT38、CMOSインバータ40の反転しきい値をVT40とすると、VT40=VT36=VT38であり、VT40≦VTL=VT30の条件が設定される。 PMOS transistor 36 and NMOS transistor 38 constitute a third CMOS inverter 40 to the operating voltage a voltage V C across the terminals of the capacitor 16 tied to each other. In this CMOS inverter 40, its input terminal 40 IN is connected to the output terminal 34 OUT of the second CMOS inverter 34, and its output terminal 40 OUT is connected to the gate of the switch (PMPC transistor) 20. In the CMOS inverter 40 within, PMOS transistor 36 has its source connected the positive pole side terminal 16 + of the capacitor 16, a drain connected to the output terminal 40 OUT, a gate connected to the input terminal 40 IN. On the other hand, the source of the NMOS transistor 38 is connected to the negative electrode side terminal 16 − of the capacitor 16, the drain thereof is connected to the output terminal 40 OUT , and the gate thereof is connected to the input terminal 40 IN . When the threshold value of the MOS transistors 36,38 V T36, V T38, the inversion threshold of the CMOS inverter 40 and V T40, a V T40 = V T36 = V T38 , V T40 ≦ V TL = V T30 Conditions are set.

この電源制御回路10(2)においても、充電中にコンデンサ16の端子間電圧Vが給電開始用しきい値VTH以上になると、非線形バイパス回路22からのノード電圧VN22(≧VTN=VT30)に応動してスイッチ制御回路24の第1のCMOSインバータ30がその出力または制御信号Vをコンデンサ端子間電圧V(Highレベル)からグランド電位(Lowレベル)に変える。そうすると、これに応動して第2のCMOSインバータ34では、スイッチ(PMOSトランジスタ)18がオンすると同時に、NMOSトランジスタ32がオフする。 In this power supply control circuit 10 (2), when the terminal voltage V C of the capacitor 16 becomes equal to or higher than the feed start threshold value V TH during charging, the node voltage V N22 from the non-linear bypass circuit 22 (≧ V TN = in response to V T30) changing the first CMOS inverter 30 whose output or control signal V B of the switch control circuit 24 from between the capacitor terminal voltage V C (High level) to the ground potential (Low level). Then, in response to this, in the second CMOS inverter 34, at the same time that the switch (PM2 transistor) 18 is turned on, the NMOS transistor 32 is turned off.

そして、スイッチ(PMOSトランジスタ)18がオンすると、これを介してコンデンサ16の端子間電圧V(Highレベル)が第3のCMOSインバータ40の入力端子40INに入力される。これにより、第3のCMOSインバータ40では、PMOSトランジスタ36がオフすると同時にNMOSトランジスタ38がオンし、出力(制御信号)Vがコンデンサ端子間電圧V(Highレベル)からグランド電位(Lowレベル)に変わる。こうして制御信号Vがコンデンサ端子間電圧V(Highレベル)からグランド電位(Lowレベル)に変わると、これをゲート電圧としているスイッチ(PMOSトランジスタ)20がオンする。 When the switch (PMOS transistor) 18 is turned on, the terminal voltage V C of the capacitor 16 (High level) is input to the input terminal 40 IN of the third CMOS inverter 40 through which. Thus, in the third CMOS inverter 40, PMOS transistor 36 is the NMOS transistor 38 is turned on at the same time OFF, the output (control signal) V K ground potential from the voltage across the capacitor terminals V C (High level) (Low Level) It changes to. In this way, when the control signal V K changes from the voltage between the capacitor terminals VC (High level) to the ground potential (Low level), the switch (PMPO transistor) 20 using this as the gate voltage is turned on.

このように、充電中にコンデンサ16の端子間電圧Vが上昇して給電開始用しきい値VTH以上になると、非線形バイパス回路22、第1のCMOSインバータ30、第2のCMOSインバータ34および第3のインバータ40が連鎖的に順次応動して両スイッチ18,20が同時にオンし、コンデンサ16の放電の開始と第1のCMOSインバータ30に対する入力電圧Vの切り替え(VN22→V)が同時に行われる。 Thus, when the terminal voltage V C of the capacitor 16 becomes equal to or higher than the feed start threshold value V TH rises during charging, the non-linear bypass circuit 22, the first CMOS inverter 30, second CMOS inverters 34 and third inverter 40 is turned on a chain in sequence responsive to the switches 18 and 20 at the same time, switching of the input voltage V a relative to the start of the first CMOS inverter 30 of the discharge of the capacitor 16 (V N22V C) Are done at the same time.

そして、放電中にコンデンサ16の端子間電圧Vが下がって給電停止用しきい値VTL以下つまり反転しきい値VT30以下になると、この時点でコンデンサ端子間電圧Vを入力電圧Vとしている第1のCMOSインバータ30では出力(制御信号)Vの論理レベルが反転する。すなわち、PMOSトランジスタ26がオンすると同時にNMOSトランジスタ28がオフして、出力(制御信号)Vがグランド電位(Lowレベル)からコンデンサ端子間電圧V(≒VTL)に変わる。 When the terminal voltage V C of the capacitor 16 becomes less clogging inversion threshold V T30 below the feed stop threshold V TL drops during discharge, the input voltage V A voltage V C across the capacitor terminals at this point In the first CMOS inverter 30, the logic level of the output (control signal) V B is inverted. That is, the NMOS transistor 28 is turned off at the same time the PMOS transistor 26 is turned on, changes in the output (control signal) V B is the ground potential between the capacitor terminals from (Low level) voltage V C (≒ V TL).

そうすると、第2のCMOSインバータ34では、入力電圧(制御信号V)がグランド電位(Lowレベル)から反転しきい値VT34(<VTL)を超えたので、スイッチ(PMOSトランジスタ)18がオフすると同時にNMOSトランジスタ32がオンし、出力端子34OUTの電圧Vがコンデンサ端子間電圧Vからグランド電位(Lowレベル)に変わる。 Then, in the second CMOS inverter 34, the input voltage (control signal V B ) exceeds the inverting threshold voltage VT 34 (<V TL ) from the ground potential (Low level), so that the switch (PMPO transistor) 18 is turned off. then to the NMOS transistor 32 is turned on at the same time, the voltage V W of the output terminal 34 OUT is changed from the voltage V C across the capacitor terminals to the ground potential (Low level).

こうして第2のCMOSインバータ34の出力がコンデンサ端子間電圧Vからグランド電位(Lowレベル)に変わると、これに応動して第3のCMOSインバータ40では、PMOSトランジスタ36がオンすると同時にNMOSトランジスタ38がオフし、出力(制御信号)VがそれまでのLowレベル(グランド電位)からスイッチ(PMOSトランジスタ)20に対してHighレベルのコンデンサ端子間電圧V(≒VTL)になる。これにより、スイッチ(PMOSトランジスタ)20がオフする。 Thus the output of the second CMOS inverter 34 is changed to the ground potential (Low level) from the voltage V C across the capacitor terminals, the third CMOS inverter 40 in response to this, the PMOS transistor 36 is turned on at the same time the NMOS transistor 38 There was off, the output (control signal) V K it to the Low level (ground potential) from the switch (PMOS transistor) between High level capacitor terminal against 20 voltage V C (≒ V TL). As a result, the switch (IMPPO transistor) 20 is turned off.

このように、放電中にコンデンサ16の端子間電圧Vが低下して給電停止用しきい値VTL以下になると、第1のCMOSインバータ30、第2のCMOSインバータ34および第3のインバータ40が連鎖的に順次応動して両スイッチ18,20が同時にオフし、コンデンサ16の放電の停止と第1のCMOSインバータ30に対する入力電圧Vの切り替え(V→VN22)が同時に行われる。 Thus, when the terminal voltage V C of the capacitor 16 during discharge is to the following power supply stop threshold value V TL lowered, the first CMOS inverter 30, second CMOS inverter 34 and a third inverter 40 There chained to sequentially response off both switches 18 and 20 at the same time, switching of the input voltage V a for the stop of the first CMOS inverter 30 of the discharge of the capacitor 16 (V CV N22) are carried out simultaneously.

なお、この電源制御回路10(2)において、第3のCMOSインバータ40の反転しきい値VT40を第1のCMOSインバータ30の反転しきい値VT30と同じ値(VT40=VT30)に設定した場合は、放電中にコンデンサ16の端子間電圧Vが給電停止用しきい値VTL付近まで下がった時に、第1のCMOSインバータ30より第3のCMOSインバータ40が先に応動することもあり得る。 Incidentally, in the power supply control circuit 10 (2), the inversion threshold V T40 of the third CMOS inverter 40 first same value as inversion threshold V T30 of the CMOS inverter 30 (V T40 = V T30) If set, when the terminal voltage V C of the capacitor 16 drops to the vicinity of the feed stop threshold V TL during discharge, that from the first CMOS inverter 30 third CMOS inverter 40 is responsive to previously There can also be.

その場合は、第3のCMOSインバータ40内で、上記のようにPMOSトランジスタ36がオンすると同時にNMOSトランジスタ38がオフして、出力(制御信号)Vがグランド電位(Lowレベル)からコンデンサ端子間電圧V(≒VTL)に変わり、それをHighレベルのゲート電圧として受けるスイッチ(PMOSトランジスタ)20がオフする。スイッチ(PMOSトランジスタ)20がオフすると、第1のCMOSインバータ30の入力電圧Vが非線形バイパス回路22からのノード電圧VN22に切り替わり、これに応動して第1のCMOSインバータ30の出力(制御信号)Vがグランド電位(Lowレベル)からコンデンサ端子間電圧V(≒VTL)に変わり、それをHighレベルのゲート電圧として受けるスイッチ(PMOSトランジスタ)18がオフする。スイッチ(PMOSトランジスタ)18がオフすると、コンデンサ16の放電が止まり、コンデンサ端子間電圧Vは上昇(V>VTL)に転じる。 In that case, in the third CMOS inverter 40, the NMOS transistor 38 is turned off at the same time as the epitaxial transistor 36 is turned on as described above, and the output (control signal) V K is between the ground potential (Low level) and the capacitor terminals. changes to the voltage V C (≒ V TL), the switch (PMOS transistor) 20 is turned off to receive it as the gate voltage of the High level. When the switch (P community transistor) 20 is turned off, the input voltage VA of the first CMOS inverter 30 is switched to the node voltage VN22 from the nonlinear bypass circuit 22, and in response to this, the output (control) of the first CMOS inverter 30. signal) V B changes from the ground potential (Low level) between the capacitor terminal voltage V C (≒ V TL), the switch (PMOS transistor) 18 is turned off to receive it as the gate voltage of the High level. When the switch (PMOS transistor) 18 is turned off, stops discharge of the capacitor 16, the voltage V C across the capacitor terminals turns to rise (V C> V TL).

図示省略するが、スイッチ(PMOSトランジスタ)18と結び付いて第2のCMOSインバータ34を構成するNMOSトランジスタ32を省く構成も可能である。他方で、コンデンサ16の正極側端子16とスイッチ(PMOSトランジスタ)20のゲートとの間にプルアップ用の抵抗を設ける構成も可能である。このプルアップ抵抗は、制御信号VがLowレベルで確定または安定していない時にスイッチ(PMOSトランジスタ)20のゲート電圧をコンデンサ16の端子間電圧V(Highレベル)に吊り上げる。これにより、ヒステリシス幅を任意の値に設計することができる。

[実施形態3]
Although not shown, it is also possible to omit the NMOS transistor 32 which is connected to the switch (PMOP transistor) 18 to form the second CMOS inverter 34. On the other hand, it is also possible configuration in which the resistance of the pull-up between the gate of the positive terminal 16 + and the switch (PMOS transistor) 20 of the capacitor 16. The pull-up resistor, lifting the switch (PMOS transistor) between the gate voltage of the 20 of the capacitor 16 terminal voltage V C (High level) when the control signal V K is not determined or stable at Low level. Thereby, the hysteresis width can be designed to an arbitrary value.

[Embodiment 3]

図6に、第2の実施形態における電源制御回路10(3)の回路構成を示す。図中、上記第1および第2の実施形態における電源制御回路10(1),10(2)と共通する部分には同一の参照符号を付している。 FIG. 6 shows the circuit configuration of the power supply control circuit 10 (3) in the second embodiment. In the figure, the same reference numerals are given to the parts common to the power supply control circuits 10 (1) and 10 (2) in the first and second embodiments.

図6に示すように、この電源制御回路10(3)は、コンデンサ16の正極側端子16とスイッチ(PMOSトランジスタ)18の出力側の端子18OUTとの間に非線形バイパス回路42を設けている。この非線形バイパス回路42は、1個または複数個(n個)のダイオードD‥‥D、中間ノードN42およびバイパスコンデンサC42を有している。より詳しくは、ダイオードD‥‥Dは主コンデンサ16の正極側端子16とノードN42との間で各々のアノードを正極側端子16に向けて直列に接続され、バイパスコンデンサC42はノードN42とスイッチ(PMOSトランジスタ)18の出力側の端子18OUTとの間に接続される。バイパスコンデンサC42の静電容量は、主コンデンサ16のそれに比して桁違いに小さい値(pFオーダ)に選ばれる。 As shown in FIG. 6, in the power supply control circuit 10 (3), a non-linear bypass circuit 42 is provided between the positive electrode side terminal 16 + of the capacitor 16 and the output side terminal 18 OUT of the switch (P community transistor) 18. There is. The nonlinear bypass circuit 42 has one or more (n) diodes D 1 ... D n , an intermediate node N 42, and a bypass capacitor C 42 . More specifically, the diode D 1 ... D n is connected in series between the positive electrode side terminal 16 + of the main capacitor 16 and the node N 42 with each anode directed toward the positive electrode side terminal 16 + , and the bypass capacitor C 42. Is connected between the node N 42 and the terminal 18 OUT on the output side of the switch (P community transistor) 18. The capacitance of the bypass capacitor C 42 is selected to be an order of magnitude smaller (pF order) than that of the main capacitor 16.

この電源制御回路10(3)においても、充電中に主コンデンサ16の端子間電圧Vが給電開始用しきい値VTH以上になると、非線形バイパス回路42でダイオードD‥‥Dが導通してノード電圧VN42がノード電圧しきい値VTN(VTN=VTH−n・V)以上となるように、非線形バイパス回路42を構成することができる。 In this power supply control circuit 10 (3), when the terminal voltage V C of the main capacitor 16 becomes equal to or higher than the feed start threshold value V TH, diodes D 1 ‥‥ D n nonlinear bypass circuit 42 conducts during charging Then, the non-linear bypass circuit 42 can be configured so that the node voltage V N42 becomes equal to or higher than the node voltage threshold value V TN (V TN = V TH − n · V f).

この電源制御回路10(3)は、スイッチ制御回路24にヒステリシス・インバータ44を用いている。このヒステリシス・インバータ44は、好ましくはCMOSシュミットトリガ・インバータからなり、その入力端子が非線形バイパス回路42のノードN42およびスイッチ(PMOSトランジスタ)20の出力側の端子(ドレイン)に接続され、その出力端子がスイッチ(PMOSトランジスタ)18の制御端子(ゲート)に接続され、主コンデンサ16の端子間電圧Vを動作電圧とし、第1および第2の反転しきい値VT44L,VT44H(ただし、VT44L<VT44H)を有している。 The power supply control circuit 10 (3) uses a hysteresis inverter 44 for the switch control circuit 24. The hysteresis inverter 44 is preferably composed of a CMOS Schmitt trigger inverter, and its input terminal is connected to the node N 42 of the non-linear bypass circuit 42 and the output side terminal (drain) of the switch (IMPO transistor) 20 and its output. terminal is connected to the switch control terminal of the (PMOS transistor) 18 (gate), and the operating voltage of the terminal voltage V C of the main capacitor 16, first and second inversion threshold V T44L, V T44H (provided that It has VT44L < VT44H ).

この実施形態においても、上記のように、給電開始用しきい値VTHとノード電圧しきい値VTNとの間にVTN=VTH−n・Vの関係がある。そこで、好ましい一態様として、ヒステリシス・インバータ44の第1の反転しきい値VT44Lをノード電圧しきい値VTNと同じ値(VT44L=VTN)に設定するとともに、第2の反転しきい値VT44Hを給電停止用しきい値VTLと同じ値(VT44H=VTL)に設定してよい。 Also in this embodiment, as described above, a relationship of V TN = V TH -n · V f between the feeding start threshold value V TH and node voltage threshold V TN. Therefore, the preferred embodiment sets a first inversion threshold V T44L hysteresis inverter 44 to the same value as the node voltage threshold V TN (V T44L = V TN ), the second inversion threshold the value V T44H may be set to the same value as the power supply stop threshold value V TL (V T44H = V TL ).

この電源制御回路10(3)は、主コンデンサ16と両インバータ40,44との間の動作電圧供給ラインにスイッチ46を設けている。このスイッチ46は、PMOSトランジスタからなり、そのソースが主コンデンサ16の正極側端子16に接続され、そのドレインが両インバータ40,42の動作電圧入力端子に接続され、そのゲートがインバータ40の出力端子に接続される。また、主コンデンサ16の正極側端子16とスイッチ(PMOSトランジスタ)20,46のゲートおよびCMOSインバータ40の出力端子との間に抵抗48が接続される。この電源制御回路10(3) におけるスイッチ制御回路24は、ヒステリシス・インバータ44、CMOSインバータ40、スイッチ46および抵抗48を含んで構成される。 The power supply control circuit 10 (3) is provided with a switch 46 on the operating voltage supply line between the main capacitor 16 and both inverters 40 and 44. The switch 46 is a PMOS transistor, a source connected to the positive terminal 16 + the main capacitor 16, a drain connected to the operating voltage input terminals of both inverters 40 and 42, it outputs the gate of the inverter 40 Connected to the terminal. The resistor 48 is connected between the output terminal of the positive terminal 16 + and the switch (PMOS transistor) gates of 20, 46 and CMOS inverter 40 of the main capacitor 16. The switch control circuit 24 in the power supply control circuit 10 (3) includes a hysteresis inverter 44, a CMOS inverter 40, a switch 46, and a resistor 48.

この電源制御回路10(3)においては、充電中に主コンデンサ16の端子間電圧Vが上昇するにつれて非線形バイパス回路42のダイオードD‥‥Dに印加される電圧も高くなる。しかし、上記のようなダイオードの非線形特性により、主コンデンサ16の端子間電圧Vが給電開始用しきい値VTHに至るまでは、ダイオードD‥‥Dは実質的に不導通の状態を保ち、非線形バイパス回路42内を流れるバイパス電流I42は極小さく、しかもこのバイパス電流I42はバイパスコンデンサC42に取り込まれて電力(静電エネルギー)に変換される。 In the power supply control circuit 10 (3), the higher the voltage applied to the diode D 1 ‥‥ D n of the non-linear bypass circuit 42 as inter-terminal voltage V C of the main capacitor 16 rises during charging. However, due to the nonlinear characteristic of a diode as described above, until the terminal voltage V C of the main capacitor 16 reaches the feeding start threshold value V TH, diodes D 1 ‥‥ D n is a substantially non-conductive state The bypass current I 42 flowing in the non-linear bypass circuit 42 is extremely small, and the bypass current I 42 is taken into the bypass capacitor C 42 and converted into electric power (electrostatic energy).

一方、スイッチ(PMOSトランジスタ)18,20,46はそれぞれオフ状態を保っており、ヒステリシス・インバータ44とCMOSインバータ40はスイッチ46のリーク電流で給電されている。この時、スイッチ18の出力側の端子18OUTの電圧はグランド電位にあり、CMOSインバータ40内ではPMOSトランジスタ36およびNMOSトランジスタ38(図5)がそれぞれオン状態およびオフ状態にある。これにより、主コンデンサ16の正極側端子16が抵抗48およびCMOSインバータ40内のオン状態のPMOSトランジスタ36を介してヒステリシス・インバータ44の動作電圧入力端子につながっている。つまり、スイッチ(PMOSトランジスタ)46がオフ状態であるにもかからず、ヒステリシス・インバータ44は主コンデンサ16の端子間電圧Vの下で動作しており、その出力(制御信号)Vをスイッチ(PMOSトランジスタ18)に対してHighレベルであるコンデンサ端子間電圧Vに保っている。 On the other hand, the switches (PM2 transistors) 18, 20 and 46 are kept off, respectively, and the hysteresis inverter 44 and the CMOS inverter 40 are fed by the leakage current of the switch 46. At this time, the voltage of the terminal 18 OUT on the output side of the switch 18 is at the ground potential, and the epitaxial transistor 36 and the NMOS transistor 38 (FIG. 5) are in the on state and the off state in the CMOS inverter 40, respectively. Thus, it has led the positive terminal of the main capacitor 16 16 + via the PMOS transistor 36 in the ON state of the resistor 48 and the CMOS inverter 40 to the operating voltage input terminal of the hysteresis inverter 44. That is, the switch (PMOS transistor) 46 is not applied to an off state, the hysteresis inverter 44 is operating under the terminal voltage V C of the main capacitor 16, the output (control signal) V B is kept to the voltage V C across the capacitor terminals is High level to the switch (PMOS transistor 18).

そして、主コンデンサ16の端子間電圧Vが給電開始用しきい値VTH以上になると、非線形バイパス回路42内ではダイオードD‥‥Dが導通してノード電圧VN22がノード電圧しきい値VNT(VNT=VTH−n・V)以上になる。この時、ヒステリシス・インバータ44に入力されている電圧Vはノード電圧VN42であり、このノード電圧VN42がノード電圧しきい値VNT以上つまり第1の反転しきい値VT44L以上になることによって、ヒステリシス・インバータ44の出力(制御信号)Vがコンデンサ端子間電圧V(Highレベル)からグランド電位(Lowレベル)となる。 When the terminal voltage V C of the main capacitor 16 becomes equal to or higher than the feed start threshold value V TH, the nonlinear bypass circuit within 42 diode D 1 ‥‥ D n becomes conductive node voltage V N22 is the node voltage threshold The value is V NT (V NT = V TH − n · V f ) or more. At this time, the voltage V A which is input to the hysteresis inverter 44 is the node voltage V N42, the node voltage V N42 becomes higher node voltage threshold V NT that is more than the first inversion threshold V T44L As a result, the output (control signal) V B of the hysteresis inverter 44 changes from the voltage between the capacitor terminals VC (High level) to the ground potential (Low level).

こうしてヒステリシス・インバータ44の出力(制御信号)Vがコンデンサ端子間電圧V(Highレベル)からグランド電位(Lowレベル)に変わると、これに応動してスイッチ(PMOSトランジスタ)18がオンし、主コンデンサ16から負荷回路14への放電(給電)が開始される。さらに、CMOSインバータ40の出力(制御信号)Vがそれまでのコンデンサ端子間電圧V(Highレベル)からグランド電位(Lowレベル)に変わり、スイッチ(PMOSトランジスタ)20,46もオンする。 In this way, when the output (control signal) V B of the hysteresis inverter 44 changes from the voltage between the capacitor terminals VC (High level) to the ground potential (Low level), the switch (IMPRO transistor) 18 is turned on in response to this. Discharge (feeding) from the main capacitor 16 to the load circuit 14 is started. Additionally, it changes from the output of the CMOS inverter 40 (control signal) V K it until the capacitor inter-terminal voltage V C (High level) to the ground potential (Low level), the switch (PMOS transistor) 20, 46 is also turned on.

スイッチ20がオンすると、主コンデンサ16の正極側端子16がスイッチ20を介してヒステリシス・インバータ44の入力端子および非線形バイパス回路42のノードN42につながる。これにより、ヒステリシス・インバータ44では、入力電圧Vが第1の反転しきい値VT44Lより高いコンデンサ端子間電圧Vに切り替わって内部の状態または論理レベルが安定に確立し、出力(制御信号)Vがグランド電位(Lowレベル)に保持される。 When the switch 20 is turned on, the positive terminal of the main capacitor 16 16 + leads to the node N 42 of the input terminal and the non-linear bypass circuit 42 of the hysteresis inverter 44 via the switch 20. Accordingly, the hysteresis inverter 44, the internal state or logic level established stable input voltage V A is switched to the first inversion threshold V T44L higher across the capacitor terminal voltage V C, the output (control signal ) V B is held at the ground potential (Low level).

非線形バイパス回路42においては、主コンデンサ16の正極側端子16とノードN42間の電位差がなくなってダイオードD‥‥Dの導通が止まると同時に、バイパスコンデンサC42がオン状態のスイッチ20を介して主コンデンサ16側に放電し、その放電電流は主コンデンサ16にいったん吸収され、あるいは主コンデンサ16の放電電流に合流してから、スイッチ18を介して負荷回路14へ供給される。もっとも、バイパスコンデンサC42の放電は主コンデンサ16のそれに比して極小さく、放電時間も一瞬である。 In the nonlinear bypass circuit 42, at the same time the conduction of the diode D 1 ‥‥ D n stops gone potential difference between the positive terminal 16 + and the node N 42 of the main capacitor 16, the switch 20 of the on-state bypass capacitor C 42 The discharge current is once absorbed by the main capacitor 16 or merged with the discharge current of the main capacitor 16 and then supplied to the load circuit 14 via the switch 18. However, the discharge of the bypass capacitor C 42 is extremely small as compared with that of the main capacitor 16, and the discharge time is instantaneous.

そして、負荷回路14への給電(放電)により主コンデンサ16の端子間電圧Vが下がって給電停止用しきい値VTL以下になると、ヒステリシス・インバータ44では、入力電圧V(=V)が第2の反転しきい値VT44H(=VTL)以下になり、その出力(制御信号)Vがそれまでのグランド電位(Lowレベル)から主コンデンサ16の端子間電圧V(≒VTL)に変わる。 When the terminal voltage V C of the main capacitor 16 by feeding to the load circuit 14 (discharge) becomes less than the feed stop threshold V TL down, the hysteresis inverter 44, the input voltage V A (= V C ) is a second inversion threshold V T44H (= V TL) becomes less, the output (control signal) V B it to the ground potential (terminal voltage of the main capacitor 16 from the Low level) V C (≒ It changes to VTL).

そうすると、この制御信号VをHighレベルの制御電圧(ゲート電圧)として入力するスイッチ(PMOSトランジスタ)18がオフし、その出力側の電圧がグランド電位(Lowレベル)に下がる。これにより、CMOSインバータ40の出力(制御信号)Vがグランド電位(Lowレベル)から主コンデンサ16の端子間電圧V(≒VTL)に変わり、これをHighレベルの制御電圧(ゲート電圧)として入力するスイッチ(PMOSトランジスタ)20,46がオフする。その際、抵抗48がプルアップ抵抗として作用することにより、両スイッチ(PMOSトランジスタ)20,46のスイッチング・オフが安定に行われる。 Then, the switch (Pomycin transistor) 18 that inputs this control signal V B as a high level control voltage (gate voltage) is turned off, and the voltage on the output side drops to the ground potential (Low level). Thus, changes to the output of the CMOS inverter 40 (control signal) V K ground potential terminal voltage of the main capacitor 16 from (Low level) V C (≒ V TL), which High level of the control voltage (gate voltage) The switches (IgG transistor) 20 and 46 to be input as are turned off. At that time, the resistor 48 acts as a pull-up resistor, so that the switching off of both switches (PM2 transistors) 20 and 46 is stably performed.

こうして、主コンデンサ16の放電(給電)が止まって充電に切り替わるとともに、非線形バイパス回路42ではダイオードD‥‥Dの導通が止まってノード電圧VN42がグランド電位付近まで下がり、ヒステリシス・インバータ44の入力電圧Vは再びノード電圧VN42に切り替わる。 Thus, with switches to charging stops discharge of the main capacitor 16 (power feed), nonlinear bypass circuit 42 in the diode D 1 ‥‥ D n node voltages V N42 conduction stops the drops to near ground potential, the hysteresis inverter 44 The input voltage VA of is switched to the node voltage VN42 again.

この電源制御回路10(3)においても、充放電動作に関して上記第1および第2の実施形態の電源制御回路10(1),10(2)と同様の作用効果が得られる。さらに、この電源制御回路10(3)は、非線形バイパス回路22内に抵抗を設ける代わりにバイパスコンデンサC42を設けているので、非線形バイパス回路22内にバイパス電流I42が流れても電力を殆ど消費しない。当該低電力デバイスにおいては、発電部12の発電量が微弱であっても、負荷回路14は、電源制御回路10(3)の効率的な充放電制御により所要の動作電圧Vを間欠的に安定供給され、長時間安定して正しく動作することができる。 Also in this power supply control circuit 10 (3), the same operation and effect as those of the power supply control circuits 10 (1) and 10 (2) of the first and second embodiments can be obtained with respect to the charge / discharge operation. Further, since the power supply control circuit 10 (3) is provided with a bypass capacitor C 42 instead of providing a resistor in the non-linear bypass circuit 22, most of the electric power is supplied even if the bypass current I 42 flows in the non-linear bypass circuit 22. Do not consume. The In low-power devices, even power generation amount of the power generation section 12 is weak, the load circuit 14, the required operating voltage V W to intermittently by efficient charge and discharge control of the power supply control circuit 10 (3) It is stably supplied and can operate stably and correctly for a long time.

さらに、この電源制御回路10(3)は、スイッチ制御回路24に第1および第2の反転しきい値VT44L,VT44Hを有するヒステリシス・インバータ44を用いている。そして、主コンデンサ16の端子間電圧Vが給電開始用しきい値VTH以上になったときにスイッチ制御回路24が非線形バイパス回路42を通じてそれに応動するための反転しきい値に第1の反転しきい値VT44Lを割り当て、主コンデンサ16の端子間電圧Vが給電停止用しきい値VTL以下になったときにスイッチ制御回路24がオン状態のスイッチ20を介してそれに応動するための反転しきい値に第2の反転しきい値VT44Hを割り当てており、これにより回路設計の自由度が更に増している。 Further, the power supply control circuit 10 (3) uses a hysteresis inverter 44 having first and second inversion thresholds VT44L and VT44H in the switch control circuit 24. And, it first inverted inversion threshold for response main switch control circuit 24 when the terminal voltage V C of the capacitor 16 becomes equal to or more than feed start threshold value V TH is through a non-linear bypass circuit 42 assign a threshold value V T44L, the main capacitor 16 switch control circuit 24 when the terminal voltage V C is below the feed stop threshold V TL is oN switch 20 for responding to it through A second inverting threshold VT44H is assigned to the inverting threshold, which further increases the degree of freedom in circuit design.

なお、上記第1および第2の反転しきい値VT44L,VT44Hの大小関係を上記と逆の関係(VT44L>VT44H)にすることも可能である。また、この電源制御回路10(3)において、ヒステリシス・インバータ44の代わりに単一の反転しきい値を有するCMOSインバータ30を用いることも可能である。あるいは、上記第1および第2の実施形態の電源制御回路10(1),10(2)においてCMOSインバータ30の代わりにヒステリシス・インバータ44を用いることも可能である。また、上記第1および第2の実施形態の電源制御回路10(1),10(2)でもスイッチ46を備えることができる。

[他の実施形態又は変形例]
It is also possible to make the magnitude relationship of the first and second inversion thresholds VT44L and VT44H the opposite of the above ( VT44L > VT44H). Further, in the power supply control circuit 10 (3), it is also possible to use a CMOS inverter 30 having a single inversion threshold value instead of the hysteresis inverter 44. Alternatively, the hysteresis inverter 44 can be used instead of the CMOS inverter 30 in the power supply control circuits 10 (1) and 10 (2) of the first and second embodiments. Further, the power supply control circuits 10 (1) and 10 (2) of the first and second embodiments can also be provided with the switch 46.

[Other embodiments or modifications]

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものではない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments do not limit the present invention. Those skilled in the art can make various modifications and changes in specific embodiments without departing from the technical idea and scope of the present invention.

たとえば、上記第1および第2の実施形態では、給電停止用しきい値VTH、反転しきい値VT30およびノード電圧しきい値VNTの間に、好適な一態様として、それらが同じ値である関係すなわちVTL=VT30=VNT(ただし、VNT=VTH−n・V)の関係を設定した。しかし、別の態様として、VTL=VT30>VNT(ただし、VNT=VTH−n・V)の関係を設定することも可能である。 For example, in the first and second embodiment, the feed stop threshold V TH, during the inversion threshold V T30 and node voltage threshold V NT, as a preferred embodiment, they are the same value That is, the relationship of V TL = V T30 = V NT (where V NT = V TH −n · V f ) was set. However, as another aspect, it is also possible to set the relationship of V TL = V T30 > V NT (where V NT = V TH − n · V f).

その場合は、充電中にコンデンサ16の端子間電圧Vが給電開始用しきい値VTHまで上昇すると、非線形バイパス回路42内ではダイオードD‥‥Dが導通してノード電圧VN22がノード電圧しきい値VNT(VNT=VTH−n・V)になるが、VTL=VT30>VNTの関係により、その時点では、まだスイッチ制御回路24(CMOSインバータ30)は応動せず、その出力Vの論理レベルは反転しない。しかし、コンデンサ16の端子間電圧Vがさらに上昇すると、それに伴ってノード電圧VN22もさらに高くなって(VN22>VNT)、終には反転しきい値VT30以上になり、それに応動してスイッチ制御回路24(CMOSインバータ30)の出力Vの論理レベルが反転し、それによって両スイッチ18,20がオンする。もっとも、ノード電圧VN22がノード電圧しきい値VNTになってから反転しきい値VT30以上になるまでの間は非線形バイパス回路42内で実質的なバイパス電流I22が流れ続け、そのぶん抵抗R22で電力が消費されるという一面はある。 In that case, when the terminal voltage V C of the capacitor 16 rises to the power supply start threshold value V TH during charging, the node voltage V N22 conducting diode D 1 ‥‥ D n is a non-linear bypass circuit within 42 becomes the node voltage threshold V NT (V NT = V TH -n · V f), the relationship between V TL = V T30> V NT , at that time, still switch control circuit 24 (CMOS inverter 30) It does not respond and the logic level of its output V B is not inverted. However, when the terminal voltage V C of the capacitor 16 is further increased, the node voltage V N22 with it be even higher (V N22> V NT), the end will be more than inversion threshold V T30, it responds Then, the logic level of the output V B of the switch control circuit 24 (CMOS inverter 30) is inverted, whereby both switches 18 and 20 are turned on. However, the node until voltage V N22 consists turned node voltage threshold V NT to inversion threshold V T30 or continue substantial bypass current I 22 flows through a non-linear bypass circuit within 42, sentence that There is one aspect that power is consumed by the resistor R 22.

図7に、スイッチ制御回路24に対する入力電圧切替用のスイッチ20の接続位置に関する一変形例を示す。図示の電源制御回路10(4)は、充放電切替用スイッチ18の出力側の端子18OUTとスイッチ制御回路24の電圧入力端子との間にスイッチ20を接続している。この構成によっても、スイッチ20は、スイッチ制御回路24に対して上記第1の実施形態(図1)と同様の入力電圧切替機能を奏することができる。 FIG. 7 shows a modified example of the connection position of the switch 20 for switching the input voltage to the switch control circuit 24. In the illustrated power supply control circuit 10 (4) , the switch 20 is connected between the output side terminal 18 OUT of the charge / discharge switching switch 18 and the voltage input terminal of the switch control circuit 24. Even with this configuration, the switch 20 can perform the same input voltage switching function on the switch control circuit 24 as in the first embodiment (FIG. 1).

より詳しくは、この構成においても、スイッチ18,20がオフ状態のとき、つまり充電中は、コンデンサ16の端子間電圧Vが上昇して給電開始用しきい値VTHに至るまでは、非線形バイパス回路22のダイオードD‥‥Dが実質的に非導通状態を保ち、コンデンサ16が効率よく充電される。そして、コンデンサ16の端子間電圧Vが給電開始用しきい値VTH以上になり、ノード電圧VN22がノード電圧しきい値VNT(VTN=VTH−n・V)以上およびスイッチ制御回路24の反転しきい値VT30以上になると、これに応動してスイッチ制御回路24が出力Vの論理レベルを反転させて両スイッチ18,20をオンにする。 More specifically, in this configuration, when the switch 18 is off, that is, during charging, up to the start of power supply for the threshold V TH terminal voltage V C of the capacitor 16 rises, the non-linear diode D 1 ‥‥ D n of the bypass circuit 22 is substantially keeping the non-conducting state, the capacitor 16 is charged efficiently. Then, the terminal voltage V C of the capacitor 16 becomes higher feed start threshold value V TH, the node voltage V N22 is the node voltage threshold V NT (V TN = V TH -n · V f) above and the switch It becomes the inversion threshold V T30 or more control circuits 24, in response to this by inverting the logic level of the output V B switch control circuit 24 to turn on both switches 18 and 20.

そうすると、コンデンサ16の正極側端子16がスイッチ18を介して負荷回路14の正極側入力端子14につながり、コンデンサ16から負荷回路14への放電(給電)が開始される。さらに、コンデンサ16の正極側端子16がスイッチ18,20を介してスイッチ制御回路24の電圧入力端子にもつながり、スイッチ制御回路24の入力電圧Vがノード電圧VN22からコンデン端子間電圧Vに切り替わる。 Then, the positive electrode side terminal 16 + of the capacitor 16 is connected to the positive electrode side input terminal 14 + of the load circuit 14 via the switch 18, and the discharge (power supply) from the capacitor 16 to the load circuit 14 is started. Moreover, positive terminal 16 + is also lead to the voltage input terminal of the switch control circuit 24 via the switch 18, 20, the input voltage V A across the capacitor terminals from the node voltage V N22 voltage V of the switch control circuit 24 of the capacitor 16 Switch to C.

そして、スイッチ18,20がオン状態の下で、つまり放電中に、コンデンサ端子間電圧Vが給電停止用しきい値VTL以下に低下すると、これに応動してスイッチ制御回路24が出力Vの論理レベルを反転させて両スイッチ18,20をオフにする。そうすると、放電(負荷回路14への給電)が停止するとともに、スイッチ制御回路24の入力電圧Vがコンデンサ端子間電圧Vからノード電圧VN22に切り替わり、コンデンサ16は発電部12の出力電流Iによって充電されるようになる。 Then, under the switch 18, 20 is on, i.e. during discharge, the voltage V C across the capacitor terminals drops below the feed stop threshold value V TL, which in response to the switch control circuit 24 is output V Invert the logic level of B and turn off both switches 18 and 20. Then, discharge with (power supply to the load circuit 14) is stopped, the input voltage V A of the switch control circuit 24 is switched from the voltage V C across the capacitor terminals to the node voltage V N22, the output current I of the capacitor 16 is the power generation portion 12 It will be charged by H.

要するに、スイッチ18がオンしている時、スイッチ18の入力側の電圧またはコンデンサ16の端子間電圧Vとスイッチ18の出力側の電圧または負荷回路14の入力電圧Vとは実質的に同じである。したがって、スイッチ制御回路24からみれば、スイッチ20の反対側(入力側)の端子がスイッチ18の入力側の端子またはコンデンサ16の正極側端子16に接続されている場合と、スイッチ18の出力側の端子または負荷回路14の正極側入力端子14に接続されている場合とで、入力電圧Vに違いはない。このことは、上記第2および第3の実施形態(図5、図6)の電源制御回路10(2),10(3)においても、同様である。 In short, when the switch 18 is on, the voltage on the input side of the switch 18 or the voltage between terminals of the capacitor 16 VC and the voltage on the output side of the switch 18 or the input voltage V W of the load circuit 14 are substantially the same. Is. Therefore, when viewed from the switch control circuit 24, and when the terminal of the other side of the switch 20 (the input side) is connected positively electrode terminal 16 + input side terminal or the capacitor 16 of the switch 18, the output of the switch 18 in the case that is connected to the positive input terminal 14 + side terminal or a load circuit 14, there is no difference in the input voltage V a. This also applies to the power supply control circuits 10 (2) and 10 (3) of the second and third embodiments (FIGS. 5 and 6).

別の一態様として、上記実施形態の電源制御回路(1),(2),(3)において、各部のPMOSトランジスタをNMOSトランジスタに置き換え、各部のNMOSトランジスタをPMOSトランジスタに置き換える変形も可能である。したがって、たとえばスイッチ20をNMOSトランジスタで構成する場合は、そのゲートとコンデンサ16の負極側端子16との間にプルダウン用の抵抗を設けることができる。 As another aspect, in the power supply control circuits (1), (2), and (3) of the above-described embodiment, it is possible to replace the epitaxial transistor of each part with an NMOS transistor and replace the NMOS transistor of each part with a epitaxial transistor. .. Thus, for example, when forming the switch 20 in the NMOS transistor may be provided with resistors for pull-down between the negative terminal 16 + of the gate and the capacitor 16.

本発明は、上記実施形態のようにIoTデバイスのような環境発電で動作する低電力デバイスに好適に適用可能である。しかしながら、本発明は、そのようなアプリケーションに限定されず、間欠動作の可能な種種のデバイスにおいて直流電流を出力する発電部から負荷回路への間欠給電を制御する任意の電源制御回路に適用可能である。 The present invention is suitably applicable to low power devices such as IoT devices that operate with energy harvesting as in the above embodiment. However, the present invention is not limited to such applications, and can be applied to any power supply control circuit that controls intermittent power supply from a power generation unit that outputs a direct current to a load circuit in various types of devices capable of intermittent operation. be.

10(1),10(2),10(3),10(4) 電源制御回路
12 発電部
14 負荷回路
16 コンデンサ(主コンデンサ)
18 スイッチ
20 スイッチ
22 非線形バイパス回路
22 ノード
‥‥D ダイオード
22 抵抗
24 スイッチ制御回路
26 PMOSトランジスタ
28 NMOSトランジスタ
30 CMOSインバータ
32 NMOSトランジスタ
34 CMOSインバータ
36 PMOSトランジスタ
38 NMOSトランジスタ
40 CMOSインバータ
42 非線形バイパス回路
42 ノード
42 バイパスコンデンサ
44 ヒステリシス・インバータ
10 (1), 10 (2), 10 (3), 10 (4) Power control circuit 12 Power generation unit 14 Load circuit 16 Capacitor (main capacitor)
18 switch 20 switch 22 non-linear bypass circuit N 22 node D 1 ‥‥‥ D n diode R 22 resistance 24 switch control circuit 26 MIMO transistor 28 NMOS transistor 30 CMOS inverter 32 NMOS transistor 34 CMOS inverter 36 ProLiant transistor 38 NMOS transistor 40 CMOS inverter 42 Non-linear bypass circuit N 42 node C 42 bypass capacitor 44 hysteresis inverter

Claims (15)

直流の発電部に並列に接続されるコンデンサから負荷回路への間欠的な給電を制御する電源制御回路であって、
前記コンデンサの第1の端子と前記負荷回路の対応する入力端子との間に接続される第1のスイッチと、
前記コンデンサの前記第1の端子と第2の端子間に接続され、中間にノードを有するとともに、前記第1の端子と前記ノードとの間に1個または複数個のダイオードを有し、前記コンデンサの端子間電圧が第1のしきい値以上になると前記ダイオードが順方向で導通して前記ノードの電圧が前記第1のしきい値より低い第2のしきい値以上になる非線形バイパス回路と、
前記非線形バイパス回路の前記ノードに接続されるとともに、前記第1のスイッチの入力側の端子または出力側の端子に第2のスイッチを介して接続される電圧入力端子と、前記第1および第2のスイッチのオン・オフを制御するための制御信号を出力する制御出力端子とを有し、前記コンデンサの端子間電圧を動作電圧とするスイッチ制御回路と、
を具備し、
前記スイッチ制御回路は、前記第1および第2のスイッチがオフ状態の下で前記コンデンサの端子間電圧が前記第1のしきい値以上になってから前記第1および第2のスイッチをオンにし、前記第1および第2のスイッチがオン状態の下で前記コンデンサの端子間電圧が前記第1のしきい値より低い第3のしきい値以下になってから前記第1および第2のスイッチをオフにする、
電源制御回路。
It is a power supply control circuit that controls the intermittent power supply from the capacitor connected in parallel to the DC power generation unit to the load circuit.
A first switch connected between the first terminal of the capacitor and the corresponding input terminal of the load circuit,
The capacitor is connected between the first terminal and the second terminal of the capacitor, has a node in the middle, and has one or more diodes between the first terminal and the node. With a non-linear bypass circuit in which the diode conducts in the forward direction and the voltage of the node becomes equal to or higher than the second threshold value lower than the first threshold value when the voltage between terminals of the above becomes equal to or higher than the first threshold value. ,
A voltage input terminal connected to the node of the non-linear bypass circuit and connected to an input side terminal or an output side terminal of the first switch via a second switch, and the first and second switches. A switch control circuit that has a control output terminal that outputs a control signal for controlling the on / off of the switch, and uses the voltage between the terminals of the capacitor as an operating voltage.
Equipped with
The switch control circuit turns on the first and second switches after the voltage between the terminals of the capacitor becomes equal to or higher than the first threshold value while the first and second switches are off. The first and second switches are turned on after the voltage between the terminals of the capacitor becomes equal to or lower than the third threshold value lower than the first threshold value. Turn off,
Power control circuit.
前記非線形バイパス回路は、前記ノードと前記コンデンサの前記第2の端子との間に第1の抵抗を有する、請求項1に記載の電源制御回路。 The power supply control circuit according to claim 1, wherein the nonlinear bypass circuit has a first resistor between the node and the second terminal of the capacitor. 前記スイッチ制御回路は、前記コンデンサの端子間電圧を動作電圧とし、その入力端子が前記電圧入力端子を構成し、その出力端子が前記制御出力端子を構成し、その反転しきい値が前記第2のしきい値と同じ値である第1のインバータを有する、請求項1または請求項2に記載の電源制御回路。 In the switch control circuit, the voltage between the terminals of the inverter is used as the operating voltage, the input terminal constitutes the voltage input terminal, the output terminal constitutes the control output terminal, and the inverting threshold value thereof is the second. The power supply control circuit according to claim 1 or 2, further comprising a first inverter having the same value as the threshold value of. 前記第1のインバータは、前記コンデンサの前記第1および第2の端子間で直列に接続される第1導電型の第1のMOSトランジスタおよび第2導電型の第2のMOSトランジスタを有し、
前記第1のMOSトランジスタは、そのソースが前記コンデンサの前記第1の端子に接続され、そのドレインが前記制御出力端子に接続され、そのゲートが前記電圧入力端子に接続され、
前記第2のMOSトランジスタは、そのソースが前記コンデンサの前記第2の端子に接続され、そのドレインが前記制御出力端子に接続され、そのゲートが前記電圧入力端子に接続される、
請求項3に記載の電源制御回路。
The first inverter has a first conductive type first MOS transistor and a second conductive type second MOS transistor connected in series between the first and second terminals of the capacitor.
The source of the first MOS transistor is connected to the first terminal of the capacitor, its drain is connected to the control output terminal, and its gate is connected to the voltage input terminal.
The source of the second MOS transistor is connected to the second terminal of the capacitor, its drain is connected to the control output terminal, and its gate is connected to the voltage input terminal.
The power supply control circuit according to claim 3.
前記第1のスイッチは、そのソースが前記コンデンサの前記第1の端子に接続され、そのドレインが前記負荷回路の前記入力端子に接続され、そのゲートが前記スイッチ制御回路の前記制御出力端子に接続される第1導電型の第3のMOSトランジスタを有する、請求項4に記載の電源制御回路。 The first switch has its source connected to the first terminal of the capacitor, its drain connected to the input terminal of the load circuit, and its gate connected to the control output terminal of the switch control circuit. The power supply control circuit according to claim 4, further comprising a first conductive type third MOS transistor. 前記スイッチ制御回路は、そのソースが前記コンデンサの前記第2の端子に接続され、そのドレインが前記負荷回路の前記入力端子に接続され、そのゲートが前記スイッチ制御回路の前記制御出力端子に接続される第2導電型の第4のMOSトランジスタを有する、請求項5に記載の電源制御回路。 The switch control circuit has its source connected to the second terminal of the capacitor, its drain connected to the input terminal of the load circuit, and its gate connected to the control output terminal of the switch control circuit. The power supply control circuit according to claim 5, further comprising a second conductive type fourth MOS transistor. 前記第2のスイッチは、そのソースが前記コンデンサの前記第1の端子に接続され、そのドレインが前記スイッチ制御回路の前記電圧入力端子に接続され、そのゲートが前記スイッチ制御回路の前記制御出力端子に接続される第1導電型の第5のMOSトランジスタを有する、請求項4〜6のいずれか一項に記載の電源制御回路。 The source of the second switch is connected to the first terminal of the capacitor, its drain is connected to the voltage input terminal of the switch control circuit, and its gate is the control output terminal of the switch control circuit. The power supply control circuit according to any one of claims 4 to 6, further comprising a first conductive type fifth MOS transistor connected to. 前記第2のスイッチは、そのソースが前記コンデンサの前記第1の端子に接続され、そのドレインが前記スイッチ制御回路の前記電圧入力端子に接続される第1導電型の第5のMOSトランジスタを有し、
前記スイッチ制御回路は、その入力端子が前記第1のスイッチの出力側の端子に接続され、その出力端子が前記第5のMOSトランジスタのゲートに接続され、前記コンデンサの端子間電圧を動作電圧とする第2のインバータを有する、
請求項5または請求項6に記載の電源制御回路。
The second switch has a first conductive type fifth MOS transistor whose source is connected to the first terminal of the capacitor and its drain is connected to the voltage input terminal of the switch control circuit. death,
In the switch control circuit, the input terminal is connected to the output side terminal of the first switch, the output terminal is connected to the gate of the fifth MOS transistor, and the voltage between the terminals of the capacitor is defined as the operating voltage. Has a second inverter to
The power supply control circuit according to claim 5 or 6.
前記第2のインバータは、前記コンデンサの前記第1および第2の端子間で直列に接続される第1導電型の第6のMOSトランジスタおよび第2導電型の第7のMOSトランジスタを有し、
前記第6のMOSトランジスタは、そのソースが前記コンデンサの前記第1の端子に接続され、そのドレインが前記第5のMOSトランジスタのゲートに接続され、そのゲートが前記第1のスイッチの出力側の端子に接続され、
前記第7のMOSトランジスタは、そのソースが前記コンデンサの前記第2の端子に接続され、そのドレインが前記第5のMOSトランジスタのゲートに接続され、そのゲートが前記第1のスイッチの出力側の端子に接続される、
請求項8に記載の電源制御回路。
The second inverter has a first conductive type sixth MOS transistor and a second conductive type seventh MOS transistor connected in series between the first and second terminals of the capacitor.
The source of the sixth MOS transistor is connected to the first terminal of the capacitor, the drain of the sixth MOS transistor is connected to the gate of the fifth MOS transistor, and the gate is on the output side of the first switch. Connected to the terminal,
The source of the seventh MOS transistor is connected to the second terminal of the capacitor, the drain of the seventh MOS transistor is connected to the gate of the fifth MOS transistor, and the gate is on the output side of the first switch. Connected to the terminal,
The power supply control circuit according to claim 8.
直流の発電部に並列に接続される主コンデンサから負荷回路への間欠的な給電を制御する電源制御回路であって、
前記主コンデンサの第1の端子と前記負荷回路の対応する入力端子との間に接続される第1のスイッチと、
中間のノードと、前記主コンデンサの前記第1の端子と前記ノードとの間に接続される1個または複数個のダイオードと、前記ノードと前記第1のスイッチの出力側の端子との間に接続されるバイパスコンデンサとを有し、前記主コンデンサの端子間電圧が前記第1のしきい値以上になると前記ダイオードが順方向で導通して前記ノードの電圧が前記第1のしきい値より低い第2のしきい値以上になる非線形バイパス回路と、
前記非線形バイパス回路の前記ノードに接続されるとともに、前記第1のスイッチの入力側の端子または出力側の端子に第2のスイッチを介して接続される電圧入力端子と、前記第1および第2のスイッチのオン・オフを制御するための制御信号を出力する制御出力端子とを有し、前記第1のコンデンサの端子間電圧を動作電圧とするスイッチ制御回路と、
を具備し、
前記スイッチ制御回路は、前記第1および第2のスイッチがオフ状態の下で前記主コンデンサの端子間電圧が前記第1のしきい値以上になってから前記第1および第2のスイッチをオンにし、前記第1および第2のスイッチがオン状態の下で前記主コンデンサの端子間電圧が前記第1のしきい値より低い第3のしきい値以下になってから前記第1および第2のスイッチをオフにする、
電源制御回路。
It is a power supply control circuit that controls intermittent power supply from the main capacitor connected in parallel to the DC power generation unit to the load circuit.
A first switch connected between the first terminal of the main capacitor and the corresponding input terminal of the load circuit, and
Between the intermediate node, one or more diodes connected between the first terminal of the main capacitor and the node, and the output side terminal of the node and the first switch. It has a bypass capacitor to be connected, and when the voltage between the terminals of the main capacitor becomes equal to or higher than the first threshold value, the diode conducts in the forward direction and the voltage of the node becomes higher than the first threshold value. A non-linear bypass circuit that goes above and below the lower second threshold,
A voltage input terminal connected to the node of the nonlinear bypass circuit and connected to an input side terminal or an output side terminal of the first switch via a second switch, and the first and second switches. A switch control circuit that has a control output terminal that outputs a control signal for controlling the on / off of the switch, and uses the voltage between the terminals of the first capacitor as an operating voltage.
Equipped with
The switch control circuit turns on the first and second switches after the voltage between the terminals of the main capacitor becomes equal to or higher than the first threshold value while the first and second switches are off. Then, when the first and second switches are on and the voltage between the terminals of the main capacitor becomes equal to or less than the third threshold value lower than the first threshold value, the first and second switches are turned on. Switch off,
Power control circuit.
前記スイッチ制御回路は、前記第2のスイッチの制御端子と前記第1のコンデンサの前記第1の端子または前記第2の端子のいずれかとの間に接続されている第2の抵抗を有する、請求項1〜10のいずれか一項に記載の電源制御回路。 The switch control circuit has a second resistor connected between the control terminal of the second switch and either the first terminal or the second terminal of the first capacitor. The power supply control circuit according to any one of Items 1 to 10. 前記スイッチ制御回路は、前記コンデンサの端子間電圧を動作電圧とし、その入力端子が前記電圧入力端子を構成し、その出力端子が前記制御出力端子を構成し、その反転しきい値が前記第2のしきい値と同じ値であるインバータを有する、請求項10に記載の電源制御回路。 In the switch control circuit, the voltage between the terminals of the inverter is used as the operating voltage, the input terminal constitutes the voltage input terminal, the output terminal constitutes the control output terminal, and the inverting threshold value thereof is the second. The power supply control circuit according to claim 10, further comprising an inverter having the same value as the threshold value of. 前記スイッチ制御回路は、前記コンデンサの端子間電圧を動作電圧とし、その入力端子が前記電圧入力端子を構成し、その出力端子が前記制御出力端子を構成し、その一方の反転しきい値が前記第3のしきい値と同じ値であるヒステリシス・インバータを有する、請求項1または請求項10に記載の電源制御回路。 In the switch control circuit, the voltage between the terminals of the inverter is used as the operating voltage, the input terminal constitutes the voltage input terminal, the output terminal constitutes the control output terminal, and the inverting threshold value of one of them constitutes the control output terminal. The power supply control circuit according to claim 1 or 10, further comprising a hysteresis inverter having the same value as the third threshold value. 直流の発電部に並列に接続されるコンデンサから負荷回路への間欠的な給電を制御する電源制御回路であって、
中間のノードと、前記コンデンサの前記第1の端子と前記ノードとの間に接続される少なくとも1個のダイオードとを有し、前記コンデンサの端子間電圧が第1のしきい値以上になると前記ダイオードが順方向で導通して前記ノードの電圧が前記第1のしきい値より低い第2のしきい値以上になる非線形バイパス回路を有し、
前記コンデンサの端子間電圧を動作電圧とし、前記ノードの電圧の前記第2のしきい値を基準とする論理レベルの変化に応じて前記負荷回路への給電を開始し、前記コンデンサの端子間電圧または前記負荷回路の入力電圧の前記第1のしきい値より低い第3のしきい値を基準とする論理レベルの変化に応じて前記負荷回路への給電を停止する、
電源制御回路。
It is a power supply control circuit that controls the intermittent power supply from the capacitor connected in parallel to the DC power generation unit to the load circuit.
It has an intermediate node and at least one diode connected between the first terminal of the capacitor and the node, and when the voltage between the terminals of the capacitor becomes equal to or higher than the first threshold value, the above-mentioned It has a non-linear bypass circuit in which the diode conducts in the forward direction so that the voltage of the node becomes equal to or higher than the second threshold value lower than the first threshold value.
The voltage between the terminals of the capacitor is used as the operating voltage, and power supply to the load circuit is started in response to a change in the logic level based on the second threshold voltage of the voltage of the node, and the voltage between the terminals of the capacitor is started. Alternatively, the power supply to the load circuit is stopped in response to a change in the logic level based on a third threshold value lower than the first threshold voltage of the input voltage of the load circuit.
Power control circuit.
所与の環境エネルギーを電力に変換して直流の電流を出力する発電部と、
前記発電部の出力端子に並列に接続されるコンデンサと、
一定の動作を間欠的に行うことができる負荷回路と、
前記コンデンサから前記負荷回路への間欠的な給電を制御する請求項1〜14のいずれかに記載の電源制御回路と
を有する低電力デバイス。
A power generation unit that converts given environmental energy into electric power and outputs direct current.
A capacitor connected in parallel to the output terminal of the power generation unit,
A load circuit that can perform constant operations intermittently,
A low power device having the power supply control circuit according to any one of claims 1 to 14, which controls intermittent power supply from the capacitor to the load circuit.
JP2020043688A 2020-03-13 2020-03-13 Power control circuits and low power devices Active JP7461176B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020043688A JP7461176B2 (en) 2020-03-13 2020-03-13 Power control circuits and low power devices

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020043688A JP7461176B2 (en) 2020-03-13 2020-03-13 Power control circuits and low power devices

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021145505A true JP2021145505A (en) 2021-09-24
JP7461176B2 JP7461176B2 (en) 2024-04-03

Family

ID=77767457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020043688A Active JP7461176B2 (en) 2020-03-13 2020-03-13 Power control circuits and low power devices

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7461176B2 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019041504A (en) 2017-08-25 2019-03-14 富士通株式会社 Power supply control circuit, wireless module, and signal transmitter
JP7052326B2 (en) 2017-12-05 2022-04-12 富士通株式会社 Power supply and communication equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP7461176B2 (en) 2024-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220294426A1 (en) Ultra-low energy per cycle oscillator topology
JP3962524B2 (en) Discharge control circuit
US9887578B2 (en) Charging control system and device
US9246331B2 (en) Power supply control system and semiconductor integrated circuit
US8373501B2 (en) Reference voltage circuit
US20060055429A1 (en) Low power dynamic logic gate with full voltage swing operation
JP6926982B2 (en) Power control circuit and energy harvesting device
US20070090871A1 (en) High voltage generation circuit and semiconductor device having the same
CN210605504U (en) SoC large current driving linear limiting circuit
KR101598071B1 (en) Apparatus and method for supplying power of AMOLED
CN113364439A (en) Load switch control circuit with low power consumption
US20140167824A1 (en) Quantizer, comparator circuit, and semiconductor integrated circuit
US10601408B2 (en) Low frequency oscillator with ultra-low short circuit current
JP2021145505A (en) Power supply control circuit and low power device
JP7052326B2 (en) Power supply and communication equipment
CN100561864C (en) Self-starting current biasing circuit
JP2007151322A (en) Power circuit and dc-dc converter
US8416013B1 (en) Core circuit leakage control
US7218538B2 (en) Power source device
US20220021230A1 (en) Battery secondary protection circuit and operation method thereof
US11557963B2 (en) Charge-pump control circuit and battery control circuit
CA3038145C (en) Power management integrated circuit
CN104137416B (en) Voltage detecting circuit and electronic circuit
JP4467150B2 (en) Driving circuit
US11689195B2 (en) Semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221221

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230929

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231031

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231214

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240312

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240322

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7461176

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150