JP3575262B2

JP3575262B2 - Method of stopping power supply to chopper circuit, chopper circuit, chopper-type charging circuit, electronic device, and wristwatch

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Publication number: JP3575262B2
Application number: JP46998A
Authority: JP
Inventors: 修新川; 照彦藤沢
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-01-05
Filing date: 1998-01-05
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2018-01-05
Also published as: JPH11206132A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スタンバイ時の消費電流を低減するのに好適なチョッパ回路の給電停止方法、チョッパ回路、チョッパ式充電回路およびこれらを用いた電子機器および腕時計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電機によって発電された交流電圧をコンデンサや電池に充電する充電回路として、ブリッジ型の充電回路が知られている。図７は、従来の充電回路の回路図である。この充電回路においては、発電機ＡＧの出力端子Ａ，Ｂの電圧と電源Ｖｄｄの電圧とを比較するコンパレータＣＯＭ１，ＣＯＭ２、発電機ＡＧの出力端子Ａ，Ｂの電圧とグランドＧＮＤの電圧を比較するコンパレータＣＯＭ３，ＣＯＭ４、および充電電流を蓄電する大容量のコンデンサＣが各々設けらている。そして、各コンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭ４の出力によって、ＰチャンネルＦＥＴＰ１，Ｐ２，Ｎ１，Ｎ２のオン・オフが制御される。
【０００３】
ここで、出力端子Ａの電圧がグランドＧＮＤの電圧以下になると、コンパレータＣＯＭ３によってＮチャンネルＦＥＴＮ１がオン状態となり、出力端子Ａが接地される。また、出力端子Ｂの電圧が電源Ｖｄｄの電圧を越えると、コンパレータＣＯＭ２によって、ＰチャンネルＦＥＴＰ２がオンとなり、電荷が矢印の経路でコンデンサＣに充電される。この場合、出力端子Ｂの電圧が電源Ｖｄｄの電圧を越えない限り、ＰチャンネルＦＥＴＰ２はオンとならいので、矢印と逆の経路で電流が流れて、充電効率が低下するといった不都合が生じないようになっている。
【０００４】
このように、従来の充電回路にあっては、電界効果トランジスタとコンパレータを組み合わせて、一定の条件の下に一方向に電流を流す一方向性ユニットを構成し、これによって、充電効率を高めている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一方向性ユニットを用いた充電回路にあっては、コンパレータによって各電界効果トランジスタのオン・オフを制御しているので、常にコンパレータを動作させる必要がある。したがって、発電機ＡＧが発電しない期間、あるいは、発電しても起電圧が小さく充電できない期間において、コンパレータが電流を消費してしまい、充電効率が低下するといった問題がある。
【０００６】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、一方向性ユニットを用いたチョッパ式充電回路において、簡易な構成で充電効率を高めることを目的とする。また、他の目的は、このチョッパ式充電回路を電子機器や腕時計に適用することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明にあっては、第１のスイッチ手段と、前記第１のスイッチ手段の端子間電圧を比較することにより前記第１のスイッチ手段のオン及びオフを制御する第１の制御手段と、第２のスイッチ手段と、交流発電機の出力端子の電圧を基準電圧と比較することにより充電条件を満たしているか否かを検出しこの検出結果に基づいて前記第２のスイッチ手段のオン及びオフを制御する第２の制御手段と、前記交流発電機が発電状態にあるか否かを検出しこの検出結果に基づいて前記第１および第２の制御手段への給電を開始又は停止する、前記第１および第２の制御手段よりも消費電流の小さい検出手段とを備え、前記交流発電機の起電圧をチョッパ電圧に変換するチョッパ回路の給電停止方法であって、前記第２の制御手段によって充電条件を満たしていないことが検出される時間を計測し、計測された時間が所定時間を越えると、前記第１および第２の制御手段への給電を停止し、前記検出手段が動作する状態とすることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明にあっては、第１のスイッチ手段と、前記第１のスイッチ手段の端子間電圧を比較することにより前記第１のスイッチ手段のオン及びオフを制御する第１の制御手段と、第２のスイッチ手段と、交流発電機の出力端子の電圧を基準電圧と比較することにより充電条件を満たしているか否かを検出しこの検出結果に基づいて前記第２のスイッチ手段のオン及びオフを制御する第２の制御手段とを備え、前記交流発電機の起電圧をチョッパ電圧に変換するチョッパ回路であって、前記交流発電機が発電状態にあるか否かを検出しこの検出結果に基づいて前記第１および第２の制御手段への給電を開始又は停止する、前記第１および第２の制御手段よりも消費電流の小さい検出手段と、前記第２の制御手段によって充電条件を満たしていないことが検出される時間を計測する時間計測手段と、前記時間計測手段によって計測された時間が所定時間を越えると、前記第１および第２の制御手段への給電を停止し、前記検出手段が動作する状態とする給電停止手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明にあっては、第１のラインと交流発電機の両出力端子との間に各々設けられた第１および第２のスイッチ手段と、第２のラインと前記交流発電機の両出力端子との間に各々設けられた第３および第４のスイッチ手段と、前記第１のラインの電圧と前記交流発電機の両出力端子電圧とを各々比較して前記第１および第２のスイッチ手段のオン及びオフを制御する第１および第２の比較手段と、前記交流発電機の両出力端子の電圧と基準電圧とを比較することにより充電条件を満たしているか否かを検出しこの検出結果に基づいて前記第３および第４のスイッチ手段のオン及びオフを制御する第３および第４の比較手段と、前記交流発電機が発電状態にあるか否かを検出しこの検出結果に基づいて前記第１乃至第４の比較手段への給電を開始又は停止する、前記第１乃至第４の比較手段よりも消費電流の小さい検出手段とを備え、前記交流発電機の起電圧をチョッパ電圧に変換するチョッパ回路の給電停止方法であって、前記第３および第４の比較手段によって充電条件を満たしていないことが検出される時間を計測し、計測された時間が所定時間を越えると、前記第１乃至第４の比較手段への給電を停止し、前記検出手段が動作する状態とすることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明にあっては、交流発電機によって発電される起電力を、クロック信号に同期したチョッパ電圧に変換して第１のラインと第２のラインとの間に発生させるチョッパ回路であって、前記第１のラインの電圧と前記交流発電機の一方の出力端子の電圧とを比較する第１の比較手段と、前記一方の出力端子と前記第１のラインとの間に設けられ、前記第１の比較手段の比較結果に基づいてオン及びオフが制御される第１のスイッチ手段と、前記第１のラインの電圧と前記交流発電機の他方の出力端子の電圧とを比較する第２の比較手段と、前記他方の出力端子と前記第１のラインとの間に設けられ、前記第２の比較手段の比較結果に基づいてオン及びオフが制御される第２のスイッチ手段と、前記他方の出力端子と前記第２のラインとの間の電位差を第１の基準電位差と比較することにより充電条件を満たしていているか否かを検出する第３の比較手段と、前記一方の出力端子と前記第２のラインとの間の電位差を第２の基準電位差と比較することにより充電条件を満たしていているか否かを検出する第４の比較手段と、前記一方の出力端子と前記第２のラインとの間に設けられ、前記第３の比較手段によって前記他方の出力端子の電位差が前記第１の基準電位差を越えたことが検出された場合にはオンにされ、前記第４の比較手段によって前記一方の出力端子の電位差が前記第２の基準電位差を越えたことが検出された場合には前記クロック信号に基づいてオン及びオフが制御される第３のスイッチ手段と、前記他方の出力端子と前記第２のラインとの間に設けられ、前記第４の比較手段によって前記一方の出力端子の電位差が前記第２の基準電位差を越えたことが検出された場合にはオンにされ、前記第３の比較手段によって前記他方の出力端子の電位差が前記第１の基準電位差を越えたことが検出された場合には前記クロック信号に基づいてオン及びオフが制御される第４のスイッチ手段と、前記交流発電機が発電状態にあるか否かを検出しこの検出結果に基づいて前記第１乃至第４の比較手段への給電を開始又は停止する、前記第１乃至第４の比較手段よりも消費電流の小さい検出手段と、前記第３または第４の比較手段によって充電条件を満たしていないことが検出される時間を計測する時間計測手段と、前記時間計測手段によって計測された時間が所定時間を越えると、前記第１乃至第４の比較手段への給電を停止し、前記検出手段が動作する状態とする給電停止手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明にあっては、前記第１のラインは電源ラインであり、前記第２のラインはグランドであることを特徴とする。
また、請求項６に記載の発明にあっては、前記第１のラインはグランドであり、前記第２のラインは電源ラインであることを特徴とする。
また、請求項７に記載の発明にあっては、前記チョッパ回路において、前記第３および第４の比較手段の消費電流を前記第１および第２の比較手段の消費電流よりも低く設定したことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項８に記載の発明にあっては、チョッパ式充電回路にあって、前記チョッパ回路と、前記チョッパ回路の前記電源ラインと前記グランドとに接続され、前記チョッパ電圧を昇圧するとともに昇圧した電圧を蓄電する昇圧回路とを備えたことを特徴とする。
また、請求項９に記載の発明にあっては、電子機器であって、前記チョッパ式充電回路を内蔵するとともに、前記チョッパ式充電回路から給電される電力によって、動作することを特徴とする。
また、請求項１０に記載の発明にあっては、腕時計であって、前記チョッパ式充電回路と、前記チョッパ式充電回路から給電され、時刻を計測する時計回路とを備え、前記時計回路から前記クロック信号を前記チョッパ式充電回路に供給することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、チョッパ式充電回路を適用した腕時計を本発明の一実施形態として説明する。
１．実施形態の構成
図１は、本実施形態に係わる腕時計に使用されるチョッパ式充電回路の回路図である。
チョッパ式充電回路１００は、交流発電機ＡＧの発電状態の有無を検出する発電検出部１０と、交流発電機ＡＧの起電圧をパルス状のチョッパ電圧に変換するチョッパ回路２０と、チョッパ回路２０によって得られるチョッパ電圧を昇圧するとともに昇圧された電圧を蓄電する昇圧部３０から大略構成されている。
【００１４】
まず、チョッパ回路の主要部の構成を説明する。一方向性ユニット１は、ＰチャンネルＦＥＴＰ１、コンパレータＣＯＭ１、スイッチＳ１，Ｓ２から構成される。コンパレータＣＯＭ１の正入力端子は電源Ｖｄｄに接続され、その負入力端子は交流発電機ＡＧの出力端子ＡＧ１に接続されている。このため、電源Ｖｄｄの電圧が出力端子ＡＧ１の電圧を越えると、信号φＰ１がロ−レベルとなり、ＰチャンネルＦＥＴＰ１がオンとなる。一方、電源Ｖｄｄの電圧が出力端子ＡＧ１の電圧を下回ると、信号φＰ１がハイレベルとなり、ＰチャンネルＦＥＴＰ１がオフとなる。したがって、一方向性ユニット１は、出力端子ＡＧ１の電圧が電源Ｖｄｄの電圧を上回った場合にのみ電流を出力端子ＡＧ１から電源Ｖｄｄに供給する。
【００１５】
次に、一方向性ユニット２は、上記した一方向性ユニット１と同様に構成されており、出力端子ＡＧ２の電圧が電源Ｖｄｄの電圧を上回った場合にのみ電流を出力端子ＡＧ２から電源Ｖｄｄに供給する。
【００１６】
ここで、充電効率を考慮すれば、交流発電機ＡＧの出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧が電源Ｖｄｄの電圧を上回れば、直ちにＰチャンネルＦＥＴＰ１，Ｐ２をオンにすることが望ましい。このため、コンパレータＣＯＭ１，ＣＯＭ２の消費電流は、比較的大きく、高速動作に対応できるようになっている。しかし、交流発電機ＡＧが発電していない期間や、発電しても起電圧が小さい期間にあっては、昇圧しても充電することができないので、コンパレータＣＯＭ１，ＣＯＭ２を動作させる必要はない。そこで、本実施形態にあっては、一方向性ユニット１の内部にスイッチＳ１，Ｓ２を、一方向性ユニット２にスイッチＳ３，Ｓ４を設け、これらを信号φＳによって制御することにより、コンパレータＣＯＭ１，ＣＯＭ２の消費電流を削減している。
【００１７】
ここで、スイッチＳ１はＰチャンネルＦＥＴＰ１のゲートと電源Ｖｄｄの間に、スイッチＳ２はコンパレータＣＯＭ１の負電源端子とグランドＧＮＤの間に設けられている。信号φＳがハイレベルになるとスイッチＳ１がオン、スイッチＳ２がオフとなり、信号φＳがローレベルになるとスイッチＳ１がオフ、スイッチＳ２がオンとなるようにスイッチＳ１，Ｓ２は構成されている。したがって、信号φＳをローレベルにすると、コンパレータＣＯＭ１に電源が供給され、その比較結果に応じてＰチャンネルＦＥＴＰ１のオン・オフが制御される。一方、信号φＳをハイレベルにすると、コンパレータＣＯＭ１への電源供給が遮断され、また、ＰチャンネルＦＥＴＰ１がオフとなる。すなわち、信号φＳによって、一方向性ユニット１を動作させるか否かを制御することができ、動作させない場合には、コンパレータＣＯＭ１の消費電流を削減することができる。
【００１８】
また、一方向性ユニット２のスイッチＳ３は、一方向性ユニット１のスイッチＳ１に対応しており、一方向性ユニット２のスイッチＳ４は、一方向性ユニット１のスイッチＳ２に対応している。この場合、信号φＳがローレベルであるならば、コンパレータＣＯＭ２に電源が供給され、その比較結果に応じてＰチャンネルＦＥＴＰ１のオン・オフが制御される。一方、信号φＳがハイレベルであるならば、コンパレータＣＯＭ２への電源供給が遮断され、また、ＰチャンネルＦＥＴＰ２がオフとなる。したがって、一方向性ユニット２も一方向性ユニット１と同様に、信号φＳによって、その動作が制御され、動作させない場合には、コンパレータＣＯＭ２の消費電流を削減することができる。
【００１９】
ところで、腕時計にような小型で軽量の装置において、交流発電機ＡＧを内蔵しようとすると、交流発電機ＡＧは非常に小型のものとなるので、交流発電機ＡＧを構成する出力用コイルの大きさには一定の限度がある。交流発電機ＡＧの起電圧は出力用コイルの巻線数に比例するから、このような交流発電機ＡＧによって高い電圧を発生させることは難しい。このため、交流発電機ＡＧの起電圧を整流しても、腕時計に内蔵される各構成を安定して動作させるのに十分な電圧を得ることができない。そこで、本実施形態にあっては、一方向性ユニット３，４をチョッパ動作させて、交流発電機ＡＧの起電圧をスパイク状のチョッパ電圧に変換し、これを昇圧部３０で昇圧して所望の電圧を得るようにしている。なお、昇圧部３０としては、いわゆる倍電圧回路等の周知な構成を用いればよく、例えば、コンデンサと一方向性ユニットを組み合わせて構成すればよい。
【００２０】
次に、一方向性ユニット４は、ＮチャンネルＦＥＴＮ２、オア回路ＯＲ２、コンパレータＣＯＭ４、およびスイッチＳ７，Ｓ８から構成される。コンパレータＣＯＭ４の正入力端子は交流発電機ＡＧの出力端子ＡＧ１に接続され、その負入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆ１が供給される。基準電圧Ｖｒｅｆ１は、グランドＧＮＤの電圧をわずかに上回る電圧に設定されている。なお、基準電圧Ｖｒｅｆ１と発電検出部１０で発電状態を検出するために用いる基準電圧Ｖｒｅｆの関係については後述する。
【００２１】
この場合、出力端子ＡＧ１の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１を越えると、信号ＣＮ２がハイレベルとなり、出力端子ＡＧ１の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１を下回ると、信号ＣＮ２がローレベルとなる。また、オア回路ＯＲ２には、信号ＣＮ２とクロック信号ＣＬＫ１が供給され、そこでは、両信号の論理和が演算される。演算結果は信号φＮ２としてＮチャンネルＦＥＴＮ２のゲートに供給される。
したがって、ＮチャンネルＦＥＴＮ２は、信号ＣＮ２またはクロック信号ＣＬＫ１のうち一方がハイレベルとなればオンとなり、両信号がローレベルとなればオフとなる。なお、一方向性ユニット３も一方向性ユニット４と同様に構成されている。
【００２２】
ここで、交流発電機ＡＧが発電状態にあり、出力端子ＡＧ１の電圧が出力端子ＡＧ２の電圧よりも高いとすると、出力端子ＡＧ２はＮチャンネルＦＥＴＮ２によって接地され、一方、ＮチャンネルＦＥＴＮ１はクロック信号ＣＬＫ１と同期してオン・オフを繰り返す。これにより、出力端子ＡＧ１の電圧はパルス状に変動し、この電圧が電源Ｖｄｄを上回ると、充電電流が、交流発電機ＡＧ→ＰチャンネルＦＥＴＰ１→電源Ｖｄｄ→昇圧部３０の経路で流れ、昇圧部３０にて昇圧された電圧が蓄電される。
【００２３】
一方向性ユニット４において、ＮチャンネルＦＥＴＮ２のゲートとグランドＧＮＤの間にはスイッチＳ７が設けられており、コンパレータＣＯＭ４の負電源端子とグランドＧＮＤの間にはスイッチＳ８が設けられている。スイッチＳ７，Ｓ８は、信号φＳＬがハイレベルになると、スイッチＳ７がオン、スイッチＳ８がオフとなり、信号φＳＬがローレベルになると、スイッチＳ７がオフ、スイッチＳ８がオンとなるように構成されている。したがって、信号φＳＬをローレベルにすると、コンパレータＣＯＭ４に電源が供給され、その比較動作が行われる。一方、信号φＳＬをハイレベルにすると、コンパレータＣＯＭ４への電源供給が遮断され、また、ＮチャンネルＦＥＴＮ２がオフとなる。したがって、信号φＳＬによって、一方向性ユニット４を動作させるか否かを制御することができ、動作させない場合には、コンパレータＣＯＭ４の消費電流を削減することができる。
【００２４】
また、一方向性ユニット３のスイッチＳ５は、一方向性ユニット４のスイッチＳ７に対応しており、一方向性ユニット３のスイッチＳ６は、一方向性ユニット４のスイッチＳ８に対応している。ここで、信号φＳＬがローレベルであるならば、コンパレータＣＯＭ３に電源が供給され、その比較結果に応じてＮチャンネルＦＥＴＮ１のオン・オフが制御される。一方、信号φＳＬがハイレベルであるならば、コンパレータＣＯＭ３への電源供給が遮断され、また、ＮチャンネルＦＥＴＮ１がオフとなる。したがって、信号φＳＬによって、一方向性ユニット３を動作させるか否かを制御することができ、動作させない場合には、コンパレータＣＯＭ３の消費電流を削減することができる。
【００２５】
次に、信号φＳＬを生成する発電検出部１０について説明する。発電検出部１０は、交流発電機ＡＧの出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧を予め定められた閾値と比較して、閾値を越えた場合に交流発電機ＡＧが発電状態にあると判別するものであり、例えば、図２に示す回路によって構成される。
【００２６】
図において、抵抗Ｒ１を介して接地されるコンパレータＣＯＭ５の正入力端子は、出力端子ＡＧ１と接続されており、また、その負入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆが供給されている。一方、抵抗Ｒ２を介して接地されるコンパレータＣＯＭ６の正入力端子は、出力端子ＡＧ２と接続されており、また、その負入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆが供給されている。なお、抵抗Ｒ１，Ｒ２の値は略２００ＫΩに設定している。また、基準電圧Ｖｒｅｆは、交流発電機ＡＧが発電状態にあるか否かを検出できるように、グランドＧＮＤの電圧をわずかに上回るように設定されている。
【００２７】
したがって、コンパレータＣＯＭ５，ＣＯＭ６のうちいずれか一方の出力信号がハイレベルとなれば発電状態にあることを検出することができる。このため、オア回路１１は両信号の論理和を算出し、交流発電機ＡＧが発電状態にあるか否かを検出し、信号φＡＧを生成する。
【００２８】
また、ノア回路１３の一方の入力端子には、後述するラッチ回路６で生成される信号φＳが反転回路１２を介して供給され、その他方の入力端子には、オア回路１１の出力信号φＡＧが供給され、これらの信号に基づいてノア回路１３は信号φＳＬを生成する。そして、信号φＳＬによって、一方向性ユニット３，４の動作が制御される。ここで、信号φＳＬをオア回路１１の出力信号のみならず、信号φＳを考慮して生成するようにしたのは、発電検出部１０、コンパレータＣＯＭ３，ＣＯＭ４の動作速度を遅く設定したため、発電状態にあった交流発電機ＡＧが一旦発電を停止し、この後、すぐに発電を開始したような場合に、充電することができないからである。なお、この点については後述する。
【００２９】
次に、図１に示すノア回路ＮＯＲ１は、信号φＮ１と信号φＮ２に基づいて、出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２を越えたか否か検出する。ここで、一方向性ユニット３，４の基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２は、発電検出部１０の基準電圧Ｖｒｅｆと比較して大きな値に設定されている。図３は、基準電圧Ｖｒｅｆ１および基準電圧Ｖｒｅｆと出力端子ＡＧ１の電圧の関係を示したものである。図において出力端子ＡＧ１の電圧がＶａのように変化したとすると、時刻ｔａにおいて出力端子ＡＧ１の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを越えるので、信号φＳＬがローレベルとなりコンパレータＣＯＭ４に電源が供給される。この後、出力端子ＡＧ１の電圧Ｖａが上昇し、時刻ｔｃにおいて基準電圧Ｖｒｅｆ１を越えると、コンパレータＣＯＭ４の出力信号がハイレベルとなり、ノア回路ＮＯＲ１によって、出力端子ＡＧ１の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１を越えたことが検知される。
一方、出力端子ＡＧ１の電圧がＶｂのように変化したとすると、時刻ｔｂにおいて出力端子ＡＧ１の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを越えるので、コンパレータＣＯＭ４に電源が供給されるが、基準電圧Ｖｒｅｆ１を越えないのでノア回路ＮＯＲ１の出力信号φＮはローレベルにならない。
【００３０】
次に、図１に示すノア回路ＮＯＲ２は、信号φＮとクロック信号ＣＬＫ１の負論理和を演算し、その出力信号をオア回路ＯＲ１，ＯＲ２に供給している。このため、信号φＮがハイレベルの期間中は、クロック信号が一方向性ユニット３，４に供給されず、チョッパ動作が行われない。この意味において、ノア回路ＮＯＲ２は、クロック禁止手段として機能する。
【００３１】
次に、ラッチ手段６は、セット端子Ｓがローレベルになると、出力信号をローレベルにセットし、リセット端子Ｒがローレベルになると、出力信号をハイレベルにセットするよう構成されており、例えば、反転型のＳＲフリップフロップを用いることができる。この例にあっては、セット端子Ｓに信号φＮが供給されているので、信号φＮがローレベルなると、すなわち、出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２を越えると、ラッチ手段６によってラッチされ、信号φＳがローレベルとなる。上述したように、一方向性ユニット１，２は、信号φＳがローレベルになるとそれらに電源が供給され動作するので、出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２を越えると、一方向性ユニット１，２を動作させることができる。
【００３２】
すなわち、出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを越えると、コンパレータＣＯＭ３，ＣＯＭ４を動作させ、さらに出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２を越えるとコンパレータＣＯＭ１，ＣＯＭ２を動作させている。
【００３３】
このように２段階の閾値を設けて、電源供給を制御したのは、以下の理由による。この例のようにチョッパ式充電回路では、小さな起電圧を昇圧することが目的であり、グランドＧＮＤの電圧をわずかに上回る電圧を基準電圧として、交流発電機ＡＧの発電状態を検出し、その検出結果に基づいて一方向性ユニットの電源供給を制御する必要がある。しかし、基準電圧を小さな値に設定すると、磁界等の外乱によって出力端子ＡＧ１，ＡＧ２間に起電圧が誘起された場合や、腕時計の使用者がわずかに腕を動かして昇圧しても充電できない小さな起電圧が生じた場合には、出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧が、電源Ｖｄｄの電圧を越えず、結局、充電電流を得ることができない。このような場合に、高速ではあるが消費電流の大きいコンパレータＣＯＭ１，ＣＯＭ２に給電して電流を消費したのでは、充電効率が低下してしまう。そこで、本実施形態にあっては、基準電圧Ｖｒｅｆおよび基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２を用いて、交流発電機ＡＧの起電圧を監視し、必要に応じて各一方向性ユニット１〜４への給電を制御して消費電流の削減を図っている。
【００３４】
また、上述したように各一方向性ユニット１〜４への給電を制御するのに伴い、コンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭ６の消費電流を、以下のように設定している。
ＣＯＭ１，ＣＯＭ２＞ＣＯＭ３，ＣＯＭ４＞ＣＯＭ５，ＣＯＭ６
コンパレータＣＯＭ５，ＣＯＭ６の消費電流を最も小さく設定したのは、これらは発電検出部１０の内部に設けられており、常時、交流発電機ＡＧの起電圧を監視する必要があるからである。また、コンパレータＣＯＭ１，ＣＯＭ２の消費電流を最も大きく設定したのは、これらによって、充電の条件である出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧が電源Ｖｄｄを越えることを検知するからである。さらに、コンパレータＣＯＭ３，ＣＯＭ４の消費電流をコンパレータＣＯＭ１，ＣＯＭ２に比較して小さく設定したのは、コンパレータＣＯＭ３，ＣＯＭ４は出力端子ＡＧ１，ＡＧ２が立ち上がり始めるという充電の前提条件を検知するものであるから、コンパレータＣＯＭ１，ＣＯＭ２に比較して動作速度は遅くてもよいが、出力端子ＡＧ１，ＡＧ２が電源Ｖｄｄを越えるまでに一方向性ユニット３，４を動作させる必要があるので、これを満たす程度の応答速度を持たせる必要があるからである。
【００３５】
このように消費電流を設定することにより、消費電流の小さいものから大きいものへ順に給電を行うことができるので、消費電流をより削減して充電効率を向上させることができる。具体的には、コンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭ４における全消費電流は約５００ｎＡであり、これに対して、コンパレータＣＯＭ５，ＣＯＭ６の消費電流は約１０ｎＡである。したがって、スタンバイ時の消費電流を通常動作時の約１／５０にすることができる。
【００３６】
ところで、コンパレータの動作速度は消費電流が少ないほど遅くなるので、上述したように消費電流を設定すると、交流発電機ＡＧが発電状態から非発電状態に変化しても、すぐには非発電状態を検出できない。そして、さらに交流発電機ＡＧが非発電状態から発電状態に変化すると、コンパレータＣＯＭ５，ＣＯＭ６の遅延時間が経過した後、状態変化が検知される。
【００３７】
したがって、交流発電機ＡＧが短い周期で発電状態と非発電状態を繰り返すと、発電状態において交流発電機ＡＧの起電圧が電源Ｖｄｄの電圧を越えて、充電の条件を満たしている期間があるにも拘わらず、当該期間の一部でしか充電を行うことができないという不都合がある。
【００３８】
そこで、本実施形態にあっては、コンパレータＣＯＭ３，ＣＯＭ４において出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２を下回ったことが検出されてから、一定の時間は、各一方向性ユニット１〜４への給電を継続して行い、一定時間が経過した後、給電を停止するように構成している。
【００３９】
具体的には、ノア回路ＮＯＲ１の出力信号φＮがローレベルからハイレベルに変化することによって、出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２を下回ったことが検出されると、信号φＮがノア回路ＮＯＲ２，ＮＯＲ３を介して信号φＲとしてタイマカウンタ５のリセット端子Ｒに供給される。
【００４０】
ここで、タイマカウンタ５は、クロック信号ＣＬＫをカウントしてカウント値が所定値に達するとローレベルになるリップルキャリイ信号を信号φＲ１として出力し、そのリセット端子Ｒがローレベルになるとカウント値を０にリセットするように構成されている。
【００４１】
したがって、信号φＮがローレベルからハイレベルに変化すると、これに伴い信号φＲがローレベルからハイレベルに変化してリセットが解除され、タイマカウント５による時間計測が開始される。そして、信号φＮがハイレベルの状態、すなわち、非発電状態が所定時間継続しカウント値が所定値に達すると、信号φＲ１がローレベルとなりラッチ手段６がリセットされる。上述したようにラッチ手段６はリセットされると出力信号φＳをハイレベルにするので、これにより、始めて信号φＳがハイレベルとなり、コンパレータＣＯＭ１，ＣＯＭ２の給電が停止される。また、信号φＳが発電検出部１０に供給されると、信号φＳは反転回路１２とノア回路１３を介して信号φＳＬとして出力され、これによりコンパレータＣＯＭ３，ＣＯＭ４の給電が停止される。
【００４２】
一方、タイマカウンタ５による計測中に、出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２を越えて信号φＮがローレベルになると、タイマカウンタ５は再びリセットされるので、ラッチ手段６はリセットされず、信号φＳはローレベルのまま維持される。すなわち、タイマカウンタ５による時間計測はリトリガブルで行われ、非発電状態が所定時間継続したときのみ、コンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭ４の給電が停止されることになる。
【００４３】
次に、交流発電機ＡＧとその周辺機構の構成を説明する。図４は交流発電機ＡＧとその周辺機構の構成を示す斜視図である。図示のように、交流発電機ＡＧは、ロータ１４とステータ１５を備えており、２極磁化されたディスク状のロータ１４が回転するとステータ１５の出力用コイル１６に起電力が発生し、交流出力が取り出せるようになっている。また、図において、１３は腕時計本体ケース内で旋回運動を行う回転錘であり、１１は回転錘１３の回転運動を発電機ＡＧに伝達する輪列機構である。回転錘１３は腕時計を装着した人の腕の振りに応じて回転し、これに伴って交流発電機ＡＧから起電力が得られるようになっている。
【００４４】
交流発電機ＡＧから出力された交流は、本実施形態であるチョッパ式充電回路１００で整流され、処理装置９に供給される。処理装置９は、チョッパ式充電回路１００から放電される電力によって時計装置７を駆動する。この時計装置７は、水晶発振器やカウンタ回路等で構成されており、水晶発振器で生成されるマスタクロック信号をカウンタ回路で分周し、この分周結果に基づいて時刻を計測している。この例にあっては、マスタクロック信号あるいはこれを分周した信号を、クロック信号ＣＬＫとして、上述したチョッパ式充電回路１００に供給している。したがって、クロック信号ＣＬＫを生成する回路をチョッパ式充電回路１００と時計装置７とで兼用することができる。この結果、回路構成を簡易にするとともに、腕時計全体として消費電流を削減することができる。
【００４５】
２．実施形態の動作
次に、本実施形態の動作を、図面を参照しつつ説明する。
２−１：給電開始動作
まず、交流発電機ＡＧが非発電状態にあり、一方向性ユニット１〜４に給電がされていない状態から、給電が開始されるまでの動作を説明する。図５は、本実施形態に係わるチョッパ式充電回路１００のタイミングチャートである。
【００４６】
いま、時刻ｔ１において、腕時計を装着した腕を使用者が動かしたとすると、交流発電機ＡＧが発電を開始する。この場合、出力端子ＡＧ１の電圧が図５（ａ）に示すように変化したとすると、時刻ｔ２において出力端子ＡＧ１の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを上回る。すると、発電検出部１０は、出力端子ＡＧ１の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを越えたことを検知して信号φＡＧをローレベルからハイレベルにする。ただし、検出に用いられるコンパレータＣＯＭ５，ＣＯＭ６は消費電流が小さく応答速度の遅いものが使用されるので、信号φＡＧが変化するには遅れが伴う。ここで遅延時間をｔｄとすれば、信号φＡＧは図５（ｂ）に示すように、時刻ｔ３（＝ｔ１＋ｔｄ）においてハイレベルとなる。
【００４７】
そして、信号φＡＧはノア回路１３によって反転され、図５（ｃ）に示す信号φＳＬとして、一方向性ユニット３のスイッチＳ５，Ｓ６および一方向性ユニット４のスイッチＳ７，Ｓ８に出力される。これにより、図５（ｄ）および（ｅ）に示すように、時刻ｔ３において、スイッチＳ５，Ｓ７がオフ、スイッチＳ６，Ｓ８がオンとなるので、一方向性ユニット３，４に給電が行われ、時刻ｔ３から基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２と出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧の比較が開始される。したがって、出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆに満たない場合には、コンパレータＣＯＭ３，ＣＯＭ４に給電されないので、消費電流を低減することができる。
【００４８】
この後、出力端子ＡＧ１の電圧が上昇し、図５（ａ）に示すように時刻ｔ４において基準電圧Ｖｒｅｆ１を越えると、信号φＮ２がローレベルからハイレベルに変化する（図５（ｆ）参照）。信号φＮ２は、ノア回路ＮＯＲ１によって反転され、図５（ｇ）に示す信号φＮとして、ノア回路ＮＯＲ２に供給される。ノア回路ＮＯＲ２は、図５（ｉ）に示すクロック信号ＣＬＫと信号φＮの負論理和を演算して、その演算結果を図５（ｊ）に示すクロック信号ＣＬＫ１として一方向性ユニット３，４に出力する。ここで、信号φＮがハイレベルの期間中はクロック信号ＣＬＫ１がローレベルとなるので、一方向性ユニット３，４はチョッパ動作を行わない。すなわち、出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２を越えると、チョッパ動作が開始する。
【００４９】
また、信号φＮは、ラッチ手段６のセット端子Ｓに供給されている。ラッチ手段６はセット端子Ｓがハイレベルになると、出力端子をローレベルにセットするので、信号φＳは、図５（ｋ）に示すように時刻ｔ４においてローレベルとなる。信号φＳは、一方向性ユニット１のスイッチＳ１，Ｓ２および一方向性ユニット２のスイッチＳ３，Ｓ４に供給される。これにより、図５（ｌ）および（ｍ）に示すように、時刻ｔ４において、スイッチＳ１，Ｓ３がオフ、スイッチＳ２，Ｓ４がオンとなるので、一方向性ユニット１，２に給電が行われ、時刻ｔ４から電源Ｖｄｄの電圧と出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧の比較が開始される。
【００５０】
一方、図５（ａ）に示すように、出力端子ＡＧ１の電圧が時刻ｔ７において基準電圧Ｖｒｅｆを越え、基準電圧Ｖｒｅｆ１を越えないまま、時刻ｔ８において基準電圧Ｖｒｅｆ１を下回ったとすると、一方向性ユニット３，４には給電が行われるが、一方向性ユニット１，２には給電が行われない。
したがって、出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２に満たない場合には、コンパレータＣＯＭ１，ＣＯＭ２に給電されないから、起電圧が小さく充電を行うことができない期間において、電流が消費されることがない。この結果、消費電流を低減して充電効率を高めることができる。
【００５１】
２−２：給電停止動作
次に、交流発電機ＡＧが発電状態にあり一方向性ユニット１〜４に給電されている状態から、給電が停止されるまでの動作を説明する。
【００５２】
交流発電機ＡＧの起電力が次第に減少し、図５（ａ）に示すように時刻ｔ５において、出力端子ＡＧ１の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１を下回ると、コンパレータＣＯＭ４は、出力端子ＡＧ１の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１を下回ったことを検出する。この結果、信号φＮは時刻ｔ５においてハイレベルとなる。すると、図５（ｎ）に示すように信号φＲがハイレベルになるので、タイマカウンタ５によって時間計測が開始される。この例にあっては、時刻ｔ５以降、出力端子ＡＧ１の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１を越えることはないので、図５（ｏ）に示すように時刻ｔ５からタイマ設定時間ＴＭが経過した時刻ｔ６において、タイマカウンタ５の出力信号φＲ１はローレベルとなる。
【００５３】
ここで、ラッチ手段６は信号φＲ１によってリセットされるので、時刻ｔ６において信号φＳはローレベルからハイレベルに変化する。この信号φＳによってスイッチＳ１〜Ｓ４が制御され、時刻ｔ６において、スイッチＳ１，Ｓ３がオン、スイッチＳ２，Ｓ４がオフなる。これにより、一方向性ユニット１，２への給電が停止される。また、信号φＳが発電検出部１０に供給されると、信号φＳは反転回路１２およびノア回路１３を介して、信号φＳＬとして一方向性ユニット３，４に供給される。したがって、時刻ｔ６において信号φＳがハイレベルになると、信号φＳＬもハイレベルとなり、一方向性ユニット３，４への給電が停止される。
【００５４】
したがって、給電停止は、出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２の電圧を継続して所定時間下回ることを条件に行われる。これにより、発電検出部１０に用いるコンパレータＣＯＭ５，ＣＯＭ６に消費電流が小さいく応答速度が遅いものを使用しても、確実に非発電状態を検出して、給電を停止するように制御することができる。
【００５５】
２−３：全体動作
次に、本実施形態のチョッパ式充電回路における給電の全体動作を説明する。図６はコンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭ４の状態遷移図である。
まず、交流発電機ＡＧの非発電状態が継続している場合には、コンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭ４の給電が停止された状態Ａになっている。状態Ａにおいて、出力端子ＡＧ１の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆよりも下回り、かつ、出力端子ＡＧ２の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆよりも下回っている場合には、状態Ａが維持される（経路Ｋ１）。
【００５６】
次に、状態Ａにおいて、出力端子ＡＧ１の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ以上になるか、または、出力端子ＡＧ２の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ以上になると、状態Ａから状態Ｂに遷移する（経路Ｋ２）。この場合には、コンパレータＣＯＭ１，ＣＯＭ２への給電は停止されたままであるが、コンパレータＣＯＭ３，ＣＯＭ４への給電が開始される。したがって、状態Ｂにあっては、出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧と基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２の電圧との比較が併せて行われる。
【００５７】
次に、状態Ｂにおいて、出力端子ＡＧ１の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆよりも下回り、かつ、出力端子ＡＧ２の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆよりも下回っている場合には、状態Ｂから状態Ａに遷移する（経路Ｋ３）。したがって、交流発電機ＡＧの起電圧が小さく充電に至らない場合には、コンパレータＣＯＭ３，ＣＯＭ４の給電が停止されるので、消費電流を削減することができる。
【００５８】
次に、状態Ｂにおいて、出力端子ＡＧ１の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１以上になるか、あるいは、出力端子ＡＧ２の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ２以上になると、状態Ｂから状態Ｃに遷移する（経路４）。この場合には、コンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭ４に給電が行われ、電源Ｖｄｄに充電電流を供給する準備が整う。ここで、出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧が電源Ｖｄｄの電圧を越えると充電が行われる。
【００５９】
次に、状態Ｃにおいて、出力端子ＡＧ１の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１を下回り、かつ、出力端子ＡＧ２の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ２を下回る時間が、タイマ設定時間ＴＭ以上継続すると、状態Ｃから状態Ａに遷移して（経路Ｋ５）、コンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭ４への給電が停止される。これにより、発電検出部１０に用いるコンパレータＣＯＭ５，ＣＯＭ６に消費電流が小さいく応答速度が遅いものを使用しても、確実に非発電状態を検出して、給電を停止するように制御することができる。
【００６０】
３．まとめ
上述したように本実施形態によれば、基準電圧Ｖｒｅｆを用いて交流発電機ＡＧの発電状態を検出し、発電状態が検出された場合にのみコンパレータＣＯＭ３，ＣＯＭ４に給電するようにしたので、コンパレータＣＯＭ３，ＣＯＭ４で消費される電流を削減することができる。また、コンパレータＣＯＭ３，ＣＯＭ４によって交流発電機ＡＧの出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２を越えたことが検出された場合にのみコンパレータＣＯＭ１，ＣＯＭ２に給電するようにしたので、コンパレータＣＯＭ１，ＣＯＭ２で消費される電流を削減することができる。しかも、各コンパレータの消費電流を「ＣＯＭ１，ＣＯＭ２＞ＣＯＭ３，ＣＯＭ４＞ＣＯＭ５，ＣＯＭ６」の順に設定したので、消費電流の少ない順に給電がなされるから、消費電流を一層低減することができる。
【００６１】
また、給電を停止する場合においては、出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２を下回ることを条件としたので、基準電圧Ｖｒｅｆを条件とする場合に比較して速く給電を停止することができる。一方、コンパレータの消費電流を削減すると、応答速度が遅くなるため、一旦、非発電状態になった後、すぐに発電状態に移行すると充電できない事態も起こり得るが、この例にあってはタイマカウンタ５によって、出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２を連続して下回る時間を計測し、この時間が所定時間に達した場合に非発電状態とみなして給電を停止するようにしたので、上述した問題が起こらない。したがって、消費電流の少ないコンパレータを用いても確実に非発電状態を検知して、給電を停止することができるので、消費電流を大幅に削減することができる。また、一旦、コンパレータＣＯＭ１，ＣＯＭ２に給電が開始されると、少なくともタイマカウンタ５に設定されたタイマ設定時間ＴＭが経過するまでは、継続してコンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭ４に給電が行われるので、小さな起電圧に対しても良好な応答性をもって充電することが可能となる。
【００６２】
このように本実施形態にあっては、制御系統の消費電流を大幅に削減したので、充電効率の高いチョッパ式充電回路１００を提供することができる。また、軽薄で小型であることが要求される腕時計では、その内部に設ける交流発電機ＡＧは小型のものにせざるを得ない。このため、交流発電機ＡＧで発生する起電圧は小さく、整流効率はよくない。したがって、上述したチョッパ式充電回路１００のように充電効率の良いものを腕時計に適用することは極めて有用である。特に、上述したチョッパ式充電回路１００では、使用者が腕時計を腕に装着していない期間にあっては、最も消費電流の少ないコンパレータＣＯＭ５，ＣＯＭ６にのみ給電して発電の状態を監視するようにしたので、その間に消費される電流はごく少ない。このため、使用者が腕時計を長期間使用しなかった場合であっても、時計が止まってしまい使いたい時に時間がわからないといった事態を大幅に少なくすることができる。
【００６３】
４．変形例
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に述べる各種の変形が可能である。
（１）上述した実施形態においては、チョッパ式充電回路１００を用いた電子機器の一例として腕時計を取り上げ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、携帯型の血圧計、携帯電話機、ページャ、万歩計等に適用することができる。要は電力を消費する電子機器であればどのようなものに適用してもよい。このような電子機器においては、電池がなくてもそこに内蔵される電子回路や機構系を継続して動作させることができるので、何時でも電子機器を使用することができ、また、煩わしい電池の交換を不要にできる。さらには、電池の廃棄に伴う問題が生ずることもない。
【００６４】
なお、電池と上述したチョッパ式充電回路１００と兼用してもよく、この場合は、電子機器を長時間持ち歩かなっかった場合に、電池からの電力により即座に電子機器を動作させることができ、その後、使用者が電子機器を持ち歩くことによって、発電された電力によって電子機器を動作させることができる。
【００６５】
（２）上述した実施形態においては、スイッチ手段の一例として、ＰチャンネルＦＥＴＰ１，Ｐ２、ＮチャンネルＦＥＴＮ１，Ｎ２を例示したが、ＰチャンネルＦＥＴＰ１，Ｐ２の替わりにＰＮＰ型のトランジスタ、ＮチャンネルＦＥＴＮ１，Ｎ２の替わりにＮＰＮ型のバイポーラトランジスタを使用してもよい。ただし、これらのバイポーラトランジスタにあっては、エミッタ・コレクタ間の飽和電圧が０．３Ｖ程度あるのが通常であるから、交流発電機ＡＧの起電圧が小さい場合には、上述した実施形態のようにＦＥＴを使用することが望ましい。
【００６６】
（３）上述した実施形態において、コンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭ４、各論理回路をＦＥＴを使用して構成し、チョッパ式充電回路１００全体を１チップのＩＣに内蔵するようにしてもよい。
【００６７】
（４）上述した実施形態においては、グランドＧＮＤ側のＮチャンネルＦＥＴＮ１，Ｎ２をクロック信号ＣＬＫ１に同期してスイッチングを行うことによりチョッパ動作させたが、コンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭ４や論理回路等を上下反転するように構成して、電源Ｖｄｄ側のＰチャンネルＦＥＴＰ１，Ｐ２をスイッチングするように構成してもよい。この場合には、電源ＶｄｄとグランドＧＮＤの関係が逆転するので、図２示す抵抗Ｒ１，Ｒ２は電源Ｖｄｄに接続され、基準電圧Ｖｒｅｆは電源Ｖｄｄに対して与えられる。また、基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２は電源Ｖｄｄに対して与えられる。すなわち、スイッチングを行うＦＥＴが接続されるラインに対して各基準電圧が与えられることになる。また、グランドＧＮＤの代わりに一定電位のラインを用いてもよい。要は、二つのライン間でチョッパ動作をさせるに際し、交流発電機ＡＧの出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧を二つの閾値と比較し、その比較結果に応じてコンパレータに給電し、消費電流を削減するのであればどのようなものであってもよい。
【００６８】
（５）上述した実施形態においては、全波整流を行うチョッパ回路を一例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、半波整流に用いられるチョッパ回路や、二つの一方向性ユニットとコンデンサを組み合わせて倍電圧整流を行う際に用いられるチョッパ回路に適用できることは勿論である。例えば、半波整流に本発明を適用する場合にあっては、上述した一方向性ユニット１，２のいずれか一方を削除すればよい。要は、発電状態を検出する手段と、充電条件を検出する手段を設け、交流発電機の発電状態が検出されると、充電条件を検出する手段に給電を開始し、当該手段によって充電条件を満たしていることが検出されると、全ての構成部分に給電を開始するチョッパ回路であればどのようなものであってもよい。
【００６９】
（６）上述した実施形態においては、発電検出部１０は、交流発電機ＡＧの各出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧を常時監視していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、所定周期毎に各出力端子ＡＧ１，ＡＧ２の電圧を監視するようにしてもよい。
さらに、タイマ設定時間ＴＭを適宜設定して各出力端子ＡＧ１，ＡＧ２のうちいずれか一方の電圧に基づいて、発電状態を監視するようにしてもよい。例えば、タイマ設定時間ＴＭを３０ｍｓに設定し、一方の出力端子の電圧に基づいて発電状態を監視した場合と両方の出力端子に基づいて発電状態を監視した場合とで発電電力を比較すると、両者はほぼ一致する。したがって、タイマ設定時間ＴＭを適宜設定することによって、一方の出力端子の電圧に基づいて発電状態を検出することが可能となる。この場合には、コンパレータＣＯＭ５，ＣＯＭ６のうちいずれか一方を削減できるので、スタンバイ時の消費電流をさらに低減することができる。具体的には、スタンバイ時の消費電流を略５．５ｎＡにすることができるので、通常動作時の約１／１００に削減できる。また、従来のショットキーダイオードを使用した整流回路にあっては、一素子当たり約２０ｎＡのリーク電流があるので、これと比較しても消費電流を低減することができる。
【００７０】
（７）上述した実施形態に係わるチョッパ回路は、ゼンマイ式発電機を備えた電子制御機械時計に応用してもよい。図８は、電子制御機械時計の機械構造を示す斜視図である。この腕時計において、ゼンマイ１１０はリューズ（図示せず）に連結されており、リューズを巻くことによって、ゼンマイ１１０に機械エネルギが蓄積されるようになっている。ゼンマイ１１０と発電機１３０のロータ１３１の間には、増速輪列１２０が設けられている。増速輪列１２０は、分針１２４が固定されている二番車１２１、三番車１２２、および秒針１２５が固定されている四番車１２３等から構成されている。そして、この増速輪列１２０によってゼンマイ１１０の運動が発電機１３０のロータ１３１に伝達され、発電が行われるようになっている。ここで、発電機１３０は電磁ブレーキとしても作用し、増速輪列１２０に固定された指針を定速で回転させている。この意味において、発電機１３０は調速機としても機能する。
【００７１】
次に、図９は、電子制御機械時計の電気的構成を示すブロック図である。図において、チョッパ回路２００は、発電機１３０と整流回路１４０とによって構成されている。発電機１３０の起電圧は、整流回路１４０によって整流され、コンデンサ１５０に充電される。コンデンサ１５０は、チョッパ回路２００、調速回路１７０、および発振回路１６０に電力を給電している。発振回路１６０は水晶振動子１６１を用いてクロック信号ＣＬＫを生成している。この調速回路１７０において、検出回路１０２が発電機１３０の発電周波数を検出すると、制御回路１０３は、この検出結果に基づいて、ロータ１３１の回転周期がクロック信号ＣＬＫの周期と合うように電磁ブレーキを調整してロータ１３１の回転速度を一定にするように整流回路１４０を制御している。この場合、整流回路１４０は、クロック信号ＣＬＫに基づいて生成された制御信号によって制御される。
【００７２】
ここで、発電機１３０の回転制御は、発電機１３０のコイル両端を短絡可能なスイッチでオン・オフしてチョッパリングすることで行っている。このスイッチは、例えば、上述した実施形態におけるＮチャンネルＦＥＴＮ１，Ｎ２が相当する。このチョッパリングによって、スイッチをオンした時には、発電機１３０にショートブレーキが掛かり、かつ発電機１３０のコイルに電気エネルギが蓄積される。一方、スイッチをオフすると、発電機１３０が動作し、コイルに蓄積されていた電気エネルギが開放され起電圧が生じる。この時の起電圧には、スイッチをオフしていた時の電気エネルギが加わるので、その値を高めることができる。このため、発電機１３０をチョッパリングで制御すると、ブレーキ時の発電電力の低下をスイッチオフ時の起電圧の高まり分で補填でき、発電電力を一定以上に保ちながら、制動トルクを増加でき、持続時間の長い電子制御式機械時計を構成することができる。このような電子制御式機械時計において、上述した実施形態で詳述したチョッパ回路の給電方法および給電停止方法を適用してもよい。この場合には、充電効率を更に向上させ、持続時間のより長い電子制御式機械時計を提供することができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の発明特定事項によれば、交流発電機の発電状態に応じて不要な構成部分の給電を停止することができるので、チョッパ回路の消費電流を低減して、充電効率を向上することができる。
また、チョッパ式充電回路においては、交流発電機によって発電される電圧を高電圧に変換し、これを蓄電することができる。
また、チョッパ式充電回路を用いた電子機器にあっては、例えば、電池がなくてもそこに内蔵される電子回路や機構系を継続して動作させることができ、煩わしい電池の交換を不要にできる。
また、チョッパ式充電回路を用いた腕時計にあっては、クロック信号を時計回路で生成するので、チョッパ式充電回路において、クロック信号を生成するための回路構成を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係わる腕時計に使用されるチョッパ式充電回路の回路図である。
【図２】同実施形態に係わる発電検出部の回路図である。
【図３】同実施形態に係わる基準電圧Ｖｒｅｆ１および基準電圧Ｖｒｅｆと出力端子ＡＧ１の電圧の関係を示したものである。
【図４】同実施形態に係わる交流発電機とその周辺機構の構成を示す斜視図である。
【図５】同実施形態のチョッパ式充電回路のタイミングチャートである。
【図６】同実施形態に係わるコンパレータＣＯＭ１〜ＣＯＭ４の状態遷移図である。
【図７】従来の充電回路の回路図である。
【図８】変形例に係わる電子制御機械時計の機械構造を示す斜視図である。
【図９】変形例に係わる電子制御機械時計の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１〜４…一方向性ユニット
５…昇圧部（昇圧回路）
１０…発電検出部（発電検出手段）
ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４…コンパレータ（第１〜第４の比較手段）
Ｐ１，Ｐ２…ＰチャンネルＦＥＴ（第１，第２のスイッチ手段）
Ｎ１，Ｎ２…ＮチャンネルＦＥＴ（第３，第４のスイッチ手段）
ＡＧ…交流発電機
ＡＧ１，ＡＧ２…出力端子（一方，他方の出力端子）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply stopping method for a chopper circuit suitable for reducing current consumption during standby, a chopper circuit, a chopper-type charging circuit, and an electronic device and a wristwatch using the same.
[0002]
[Prior art]
As a charging circuit for charging an AC voltage generated by a generator to a capacitor or a battery, a bridge-type charging circuit is known. FIG. 7 is a circuit diagram of a conventional charging circuit. In this charging circuit, the comparators COM1 and COM2 compare the voltage of the output terminals A and B of the generator AG with the voltage of the power supply Vdd, and compare the voltage of the output terminals A and B of the generator AG with the voltage of the ground GND. Comparators COM3 and COM4 and a large-capacity capacitor C for storing a charging current are provided. The outputs of the comparators COM1 to COM4 control ON / OFF of the P-channel FETs P1, P2, N1, and N2.
[0003]
Here, when the voltage of the output terminal A falls below the voltage of the ground GND, the N-channel FET N1 is turned on by the comparator COM3, and the output terminal A is grounded. When the voltage of the output terminal B exceeds the voltage of the power supply Vdd, the P-channel FET P2 is turned on by the comparator COM2, and the electric charge is charged in the capacitor C along the path indicated by the arrow. In this case, as long as the voltage of the output terminal B does not exceed the voltage of the power supply Vdd, the P-channel FET P2 does not turn on, so that a current flows along a path opposite to the arrow and the inconvenience such as a reduction in charging efficiency does not occur. Has become.
[0004]
Thus, in a conventional charging circuit, a field effect transistor and a comparator are combined to form a unidirectional unit that allows current to flow in one direction under certain conditions, thereby increasing charging efficiency. I have.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the charging circuit using the one-way unit, since the on / off of each field effect transistor is controlled by the comparator, it is necessary to always operate the comparator. Therefore, there is a problem that the comparator consumes current during a period in which the generator AG does not generate power or a period in which the electromotive voltage is too small to charge even if power is generated, and the charging efficiency is reduced.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to increase charging efficiency with a simple configuration in a chopper-type charging circuit using a unidirectional unit. Another object is to apply the chopper type charging circuit to an electronic device or a wristwatch.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, according to the first aspect of the present invention, by comparing the voltage between terminals of the first switch means and the first switch means, it is possible to turn on and off the first switch means. The first control means for controlling the turning off, the second switch means, and the voltage at the output terminal of the AC generator are compared with a reference voltage to detect whether or not the charging condition is satisfied. Control means for controlling on and off of the second switch means, and detecting whether or not the AC generator is in a power generation state, and performing the first and second control based on the detection result. Detecting means for starting or stopping power supply to the means, which consumes less current than the first and second control means, and a method for stopping power supply to the chopper circuit for converting an electromotive voltage of the AC generator into a chopper voltage. And The second control means measures a time when it is detected that the charging condition is not satisfied, and when the measured time exceeds a predetermined time, stops supplying power to the first and second control means, It is characterized in that the detection means operates.
[0008]
Further, in the invention according to claim 2, the on / off of the first switch means is controlled by comparing the voltage between terminals of the first switch means and the first switch means. The first control means, the second switch means, and the voltage at the output terminal of the AC generator are compared with a reference voltage to detect whether or not the charging condition is satisfied. A chopper circuit for converting an electromotive voltage of the AC generator to a chopper voltage, wherein the AC generator is in a power generation state. Detecting means for detecting and starting or stopping power supply to the first and second control means based on a result of the detection, wherein the detecting means consumes less current than the first and second control means; and Charge by means Time measuring means for measuring the time when it is detected that the condition is not satisfied; and when the time measured by the time measuring means exceeds a predetermined time, the power supply to the first and second control means is stopped. And a power supply stopping means for setting the detecting means in an operating state.
[0009]
Further, in the invention according to claim 3, first and second switch means provided between the first line and both output terminals of the AC generator, and the second line and the second line, respectively. Third and fourth switch means respectively provided between the two output terminals of the alternator; and comparing the voltage of the first line with the two output terminals of the alternator. Whether the charging condition is satisfied by comparing first and second comparing means for controlling on and off of the first and second switch means with a voltage of both output terminals of the AC generator and a reference voltage; And third and fourth comparing means for controlling on and off of the third and fourth switch means based on the detection result, and detecting whether or not the AC generator is in a power generation state. Based on the detection result, the first to fourth Detecting means for starting or stopping power supply to the comparing means, which consumes less current than the first to fourth comparing means, and stopping the power supply of the chopper circuit for converting the electromotive voltage of the AC generator to the chopper voltage. A method for measuring a time during which the charging condition is not satisfied by the third and fourth comparing means, and when the measured time exceeds a predetermined time, the first to fourth comparing means. The power supply to the means is stopped, and the detecting means is operated.
[0010]
According to the fourth aspect of the present invention, the electromotive force generated by the AC generator is converted into a chopper voltage synchronized with a clock signal and generated between the first line and the second line. A chopper circuit for comparing a voltage of the first line and a voltage of one output terminal of the AC generator, wherein the first comparison means compares the voltage of the one output terminal with the first line. A first switch unit provided between the first and second switches, the on / off of which is controlled based on a comparison result of the first comparison unit; a voltage of the first line and a voltage of the other output terminal of the alternator; And a second comparing means provided between the other output terminal and the first line, and turned on and off based on a comparison result of the second comparing means. Switch means, the other output terminal and the Third comparing means for detecting whether or not the charging condition is satisfied by comparing the potential difference between the second output line and the second line with the first reference potential difference; A fourth comparing means for detecting whether or not the charging condition is satisfied by comparing the potential difference between the first output terminal and the second reference potential difference, and provided between the one output terminal and the second line. When the third comparing means detects that the potential difference of the other output terminal exceeds the first reference potential difference, it is turned on, and the fourth comparing means turns on the one output terminal. When the potential difference exceeds the second reference potential difference, a third switch means that is turned on and off based on the clock signal; and the other output terminal and the second switch. Between the line When the fourth comparing means detects that the potential difference of the one output terminal exceeds the second reference potential difference, it is turned on, and the third comparing means turns on the other output terminal. When it is detected that the potential difference between the terminals exceeds the first reference potential difference, fourth switching means whose ON and OFF are controlled based on the clock signal, and the AC generator is in a power generating state. Detecting whether or not power supply to the first to fourth comparing means is started or stopped based on a result of the detection, and detecting means which consumes less current than the first to fourth comparing means; A time measuring means for measuring a time during which the charging condition is not satisfied by the third or fourth comparing means; and a first to a fourth means when the time measured by the time measuring means exceeds a predetermined time. 4 And a power supply stopping means for stopping power supply to the comparing means and bringing the detection means into an operating state.
[0011]
Further, in the invention described in claim 5, the first line is a power supply line, and the second line is ground.
According to a sixth aspect of the present invention, the first line is a ground, and the second line is a power supply line.
In the invention described in claim 7, in the chopper circuit, the current consumption of the third and fourth comparing means is set lower than the current consumption of the first and second comparing means. It is characterized.
[0012]
In the invention according to claim 8, there is provided a chopper-type charging circuit, wherein the chopper circuit is connected to the power supply line and the ground of the chopper circuit, and boosts and raises the chopper voltage. And a booster circuit for storing the set voltage.
According to a ninth aspect of the present invention, in the electronic device, the electronic device includes the chopper-type charging circuit and operates by power supplied from the chopper-type charging circuit.
The invention according to claim 10 is a wristwatch, comprising: the chopper-type charging circuit; and a clock circuit that is supplied with power from the chopper-type charging circuit and measures time. A clock signal is supplied to the chopper type charging circuit.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a wristwatch to which a chopper-type charging circuit is applied will be described as an embodiment of the present invention.
1. Configuration of the embodiment
FIG. 1 is a circuit diagram of a chopper-type charging circuit used in a wristwatch according to the present embodiment.
The chopper-type charging circuit 100 includes a power generation detection unit 10 that detects the presence or absence of a power generation state of the AC generator AG, a chopper circuit 20 that converts an electromotive voltage of the AC generator AG into a pulse-like chopper voltage, and a chopper circuit 20. A booster 30 is configured to boost the obtained chopper voltage and store the boosted voltage.
[0014]
First, the configuration of the main part of the chopper circuit will be described. The unidirectional unit 1 includes a P-channel FET P1, a comparator COM1, and switches S1 and S2. The positive input terminal of the comparator COM1 is connected to the power supply Vdd, and its negative input terminal is connected to the output terminal AG1 of the AC generator AG. Therefore, when the voltage of the power supply Vdd exceeds the voltage of the output terminal AG1, the signal φP1 becomes low level and the P-channel FET P1 is turned on. On the other hand, when the voltage of the power supply Vdd falls below the voltage of the output terminal AG1, the signal φP1 becomes high level and the P-channel FET P1 is turned off. Therefore, unidirectional unit 1 supplies a current from output terminal AG1 to power supply Vdd only when the voltage at output terminal AG1 exceeds the voltage at power supply Vdd.
[0015]
Next, the one-way unit 2 is configured in the same manner as the one-way unit 1 described above, and supplies a current from the output terminal AG2 to the power supply Vdd only when the voltage of the output terminal AG2 exceeds the voltage of the power supply Vdd. Supply.
[0016]
Here, in consideration of the charging efficiency, it is desirable to turn on the P-channel FETs P1 and P2 as soon as the voltage of the output terminals AG1 and AG2 of the AC generator AG exceeds the voltage of the power supply Vdd. Therefore, the current consumption of the comparators COM1 and COM2 is relatively large, so that the comparators COM1 and COM2 can cope with high-speed operation. However, during the period when the AC generator AG is not generating power or during the period when the electromotive voltage is small even if the power is generated, charging is not possible even if the voltage is boosted, so that it is not necessary to operate the comparators COM1 and COM2. Therefore, in the present embodiment, the switches S1 and S2 are provided inside the one-way unit 1 and the switches S3 and S4 are provided in the one-way unit 2, and these are controlled by the signal φS, whereby the comparators COM1 and COM1 are controlled. The current consumption of COM2 is reduced.
[0017]
Here, the switch S1 is provided between the gate of the P-channel FET P1 and the power supply Vdd, and the switch S2 is provided between the negative power supply terminal of the comparator COM1 and the ground GND. The switches S1 and S2 are configured so that the switch S1 is turned on and the switch S2 is turned off when the signal φS goes high, and the switch S1 is turned off and the switch S2 is turned on when the signal φS goes low. Therefore, when the signal φS is set to the low level, power is supplied to the comparator COM1, and the ON / OFF of the P-channel FET P1 is controlled according to the comparison result. On the other hand, when the signal φS is set to the high level, the power supply to the comparator COM1 is cut off, and the P-channel FET P1 is turned off. That is, whether or not the one-way unit 1 is operated can be controlled by the signal φS, and when not operated, the current consumption of the comparator COM1 can be reduced.
[0018]
The switch S3 of the one-way unit 2 corresponds to the switch S1 of the one-way unit 1, and the switch S4 of the one-way unit 2 corresponds to the switch S2 of the one-way unit 1. In this case, if the signal φS is at a low level, power is supplied to the comparator COM2, and ON / OFF of the P-channel FET P1 is controlled according to the comparison result. On the other hand, if the signal φS is at the high level, the power supply to the comparator COM2 is cut off, and the P-channel FET P2 is turned off. Therefore, the operation of the one-way unit 2 is controlled by the signal φS similarly to the one-way unit 1, and when not operated, the current consumption of the comparator COM2 can be reduced.
[0019]
By the way, in a small and lightweight device such as a wristwatch, if the AC generator AG is to be built in, the size of the output coil constituting the AC generator AG is small because the AC generator AG becomes very small. Has certain limits. Since the electromotive voltage of the AC generator AG is proportional to the number of windings of the output coil, it is difficult to generate a high voltage by such an AC generator AG. For this reason, even if the electromotive voltage of the AC generator AG is rectified, it is not possible to obtain a voltage sufficient to stably operate the components built in the wristwatch. Therefore, in the present embodiment, the unidirectional units 3 and 4 are chopper-operated to convert the electromotive voltage of the AC generator AG into a spike-shaped chopper voltage, which is boosted by the booster 30 to a desired voltage. Voltage. It should be noted that the booster 30 may have a well-known configuration such as a so-called voltage doubler circuit, and may be configured by combining a capacitor and a one-way unit, for example.
[0020]
Next, the unidirectional unit 4 includes an N-channel FET N2, an OR circuit OR2, a comparator COM4, and switches S7 and S8. The positive input terminal of the comparator COM4 is connected to the output terminal AG1 of the AC generator AG, and the negative input terminal thereof is supplied with the reference voltage Vref1. The reference voltage Vref1 is set to a voltage slightly higher than the voltage of the ground GND. The relationship between the reference voltage Vref1 and the reference voltage Vref used for detecting the state of power generation by the power generation detection unit 10 will be described later.
[0021]
In this case, when the voltage at the output terminal AG1 exceeds the reference voltage Vref1, the signal CN2 goes high, and when the voltage at the output terminal AG1 falls below the reference voltage Vref1, the signal CN2 goes low. Further, the signal CN2 and the clock signal CLK1 are supplied to the OR circuit OR2, where the logical sum of both signals is calculated. The operation result is supplied to the gate of the N-channel FET N2 as a signal φN2.
Therefore, the N-channel FET N2 is turned on when one of the signal CN2 and the clock signal CLK1 is at a high level, and is turned off when both signals are at a low level. The one-way unit 3 has the same configuration as the one-way unit 4.
[0022]
Here, assuming that AC generator AG is in a power generating state and the voltage of output terminal AG1 is higher than the voltage of output terminal AG2, output terminal AG2 is grounded by N-channel FET N2, while N-channel FET N1 is connected to clock signal CLK1. Repeats on / off in synchronization with. As a result, the voltage of the output terminal AG1 fluctuates in a pulse shape. When this voltage exceeds the power supply Vdd, the charging current flows through the path of the alternator AG → P-channel FET P1 → power supply Vdd → boost unit 30, and the boost unit The voltage boosted at 30 is stored.
[0023]
In the unidirectional unit 4, a switch S7 is provided between the gate of the N-channel FET N2 and the ground GND, and a switch S8 is provided between the negative power supply terminal of the comparator COM4 and the ground GND. The switches S7 and S8 are configured such that when the signal φSL goes high, the switch S7 turns on and the switch S8 turns off, and when the signal φSL goes low, the switch S7 turns off and the switch S8 turns on. . Therefore, when the signal φSL is set to the low level, the power is supplied to the comparator COM4, and the comparison operation is performed. On the other hand, when the signal φSL is set to the high level, the power supply to the comparator COM4 is cut off, and the N-channel FET N2 is turned off. Therefore, whether or not to operate unidirectional unit 4 can be controlled by signal φSL, and when not operated, current consumption of comparator COM4 can be reduced.
[0024]
The switch S5 of the one-way unit 3 corresponds to the switch S7 of the one-way unit 4, and the switch S6 of the one-way unit 3 corresponds to the switch S8 of the one-way unit 4. Here, if the signal φSL is at a low level, power is supplied to the comparator COM3, and ON / OFF of the N-channel FET N1 is controlled according to the comparison result. On the other hand, if the signal φSL is at the high level, the power supply to the comparator COM3 is cut off, and the N-channel FET N1 is turned off. Therefore, whether or not to operate unidirectional unit 3 can be controlled by signal φSL, and when not operated, current consumption of comparator COM3 can be reduced.
[0025]
Next, the power generation detection unit 10 that generates the signal φSL will be described. The power generation detection unit 10 compares the voltages of the output terminals AG1 and AG2 of the AC generator AG with a predetermined threshold, and determines that the AC generator AG is in a power generation state when the voltage exceeds the threshold. , For example, by the circuit shown in FIG.
[0026]
In the figure, a positive input terminal of a comparator COM5 grounded via a resistor R1 is connected to an output terminal AG1, and a negative input terminal thereof is supplied with a reference voltage Vref. On the other hand, the positive input terminal of the comparator COM6, which is grounded via the resistor R2, is connected to the output terminal AG2, and its negative input terminal is supplied with the reference voltage Vref. The values of the resistors R1 and R2 are set to approximately 200 KΩ. The reference voltage Vref is set to be slightly higher than the voltage of the ground GND so that it is possible to detect whether or not the AC generator AG is in a power generation state.
[0027]
Therefore, when one of the output signals of the comparators COM5 and COM6 becomes a high level, it is possible to detect that the power is being generated. Therefore, the OR circuit 11 calculates the logical sum of the two signals, detects whether or not the AC generator AG is in the power generation state, and generates the signal φAG.
[0028]
A signal φS generated by a latch circuit 6 described later is supplied to one input terminal of the NOR circuit 13 via an inverting circuit 12, and an output signal φAG of the OR circuit 11 is supplied to the other input terminal. The NOR circuit 13 generates the signal φSL based on these signals. The operation of unidirectional units 3 and 4 is controlled by signal φSL. Here, the reason why the signal φSL is generated in consideration of not only the output signal of the OR circuit 11 but also the signal φS is that the operation speeds of the power generation detection unit 10 and the comparators COM3 and COM4 are set to be low, so that the power generation state is changed. This is because charging cannot be performed in a case where the existing AC generator AG temporarily stops generating power and then immediately starts generating power. This point will be described later.
[0029]
Next, the NOR circuit NOR1 shown in FIG. 1 detects whether or not the voltages of the output terminals AG1 and AG2 have exceeded the reference voltages Vref1 and Vref2 based on the signals φN1 and φN2. Here, the reference voltages Vref1 and Vref2 of the one-way units 3 and 4 are set to values larger than the reference voltage Vref of the power generation detection unit 10. FIG. 3 shows the reference voltage Vref1 and the relationship between the reference voltage Vref and the voltage of the output terminal AG1. In the figure, if the voltage of the output terminal AG1 changes like Va, the voltage of the output terminal AG1 exceeds the reference voltage Vref at time ta, so that the signal φSL becomes low level and power is supplied to the comparator COM4. Thereafter, when the voltage Va of the output terminal AG1 rises and exceeds the reference voltage Vref1 at time tc, the output signal of the comparator COM4 becomes high level, and the voltage of the output terminal AG1 exceeds the reference voltage Vref1 by the NOR circuit NOR1. Is detected.
On the other hand, if the voltage of the output terminal AG1 changes like Vb, the voltage of the output terminal AG1 exceeds the reference voltage Vref at time tb, so that the power is supplied to the comparator COM4, but does not exceed the reference voltage Vref1. The output signal φN of the NOR circuit NOR1 does not go low.
[0030]
Next, the NOR circuit NOR2 shown in FIG. 1 calculates the negative OR of the signal φN and the clock signal CLK1, and supplies the output signal to the OR circuits OR1 and OR2. Therefore, while the signal φN is at the high level, the clock signal is not supplied to the unidirectional units 3 and 4, and the chopper operation is not performed. In this sense, the NOR circuit NOR2 functions as clock inhibiting means.
[0031]
Next, the latch means 6 is configured to set the output signal to a low level when the set terminal S goes to a low level, and to set the output signal to a high level when the reset terminal R goes to a low level. , An inverted SR flip-flop can be used. In this example, since the signal φN is supplied to the set terminal S, when the signal φN goes low, that is, when the voltages of the output terminals AG1 and AG2 exceed the reference voltages Vref1 and Vref2, the latch means 6 Latched, the signal φS becomes low level. As described above, the unidirectional units 1 and 2 are powered and operated when the signal φS goes low, so that when the voltages of the output terminals AG1 and AG2 exceed the reference voltages Vref1 and Vref2, the unidirectional units 1 and 2 become unidirectional. Sex units 1 and 2 can be operated.
[0032]
That is, when the voltages at the output terminals AG1 and AG2 exceed the reference voltage Vref, the comparators COM3 and COM4 operate, and when the voltages at the output terminals AG1 and AG2 exceed the reference voltages Vref1 and Vref2, the comparators COM1 and COM2 operate. I have.
[0033]
The reason why the power supply is controlled by providing two threshold values in this manner is as follows. As in this example, the purpose of the chopper-type charging circuit is to boost a small electromotive voltage, and the power generation state of the AC generator AG is detected by using a voltage slightly higher than the voltage of the ground GND as a reference voltage, and the detection is performed. It is necessary to control the power supply of the unidirectional unit based on the result. However, if the reference voltage is set to a small value, the electromotive voltage may be induced between the output terminals AG1 and AG2 due to a disturbance such as a magnetic field or the like. When an electromotive voltage occurs, the voltages of the output terminals AG1 and AG2 do not exceed the voltage of the power supply Vdd, and eventually, a charging current cannot be obtained. In such a case, if the current is consumed by supplying power to the comparators COM1 and COM2 which are fast but consume a large amount of current, the charging efficiency is reduced. Therefore, in the present embodiment, the electromotive voltage of the AC generator AG is monitored using the reference voltage Vref and the reference voltages Vref1 and Vref2, and power is supplied to the unidirectional units 1 to 4 as necessary. It controls to reduce current consumption.
[0034]
In addition, as described above, the current consumption of the comparators COM1 to COM6 is set as follows in connection with controlling the power supply to the unidirectional units 1 to 4.
COM1, COM2> COM3, COM4> COM5, COM6
The reason why the current consumption of the comparators COM5 and COM6 is set to be the smallest is that these are provided inside the power generation detecting unit 10 and it is necessary to constantly monitor the electromotive voltage of the AC generator AG. Further, the reason why the current consumption of the comparators COM1 and COM2 is set to be the largest is that it is detected that the voltage of the output terminals AG1 and AG2, which is a condition for charging, exceeds the power supply Vdd. Further, the reason why the current consumption of the comparators COM3 and COM4 is set smaller than that of the comparators COM1 and COM2 is that the comparators COM3 and COM4 detect the precondition for charging that the output terminals AG1 and AG2 start rising. Although the operating speed may be lower than that of the comparators COM1 and COM2, it is necessary to operate the unidirectional units 3 and 4 before the output terminals AG1 and AG2 exceed the power supply Vdd. This is because it is necessary to have speed.
[0035]
By setting the current consumption in this manner, power can be supplied in order from the one with the smallest current consumption to the one with the largest current consumption, so that the current consumption can be further reduced and the charging efficiency can be improved. Specifically, the total current consumption of the comparators COM1 to COM4 is about 500 nA, while the current consumption of the comparators COM5 and COM6 is about 10 nA. Therefore, the current consumption during standby can be reduced to about 1/50 of that during normal operation.
[0036]
By the way, since the operating speed of the comparator becomes slower as the current consumption becomes smaller, if the current consumption is set as described above, even if the AC generator AG changes from the power generation state to the non-power generation state, the non-power generation state is immediately changed. Not detectable. Then, when the AC generator AG further changes from the non-power generation state to the power generation state, the state change is detected after the delay time of the comparators COM5 and COM6 has elapsed.
[0037]
Therefore, if the AC generator AG repeats the power generation state and the non-power generation state in a short cycle, there is a period in which the electromotive voltage of the AC generator AG exceeds the voltage of the power supply Vdd and satisfies the charging condition in the power generation state. Nevertheless, there is an inconvenience that charging can be performed only in part of the period.
[0038]
Therefore, in the present embodiment, after the comparators COM3 and COM4 detect that the voltages of the output terminals AG1 and AG2 have fallen below the reference voltages Vref1 and Vref2, a predetermined time period is required for each of the unidirectional units 1 to 1. 4, the power supply is continuously performed, and the power supply is stopped after a predetermined time has elapsed.
[0039]
More specifically, when the output signal φN of the NOR circuit NOR1 changes from a low level to a high level, and it is detected that the voltages of the output terminals AG1 and AG2 have fallen below the reference voltages Vref1 and Vref2, the signal φN becomes The signal φR is supplied to the reset terminal R of the timer counter 5 via the NOR circuits NOR2 and NOR3.
[0040]
Here, the timer counter 5 counts the clock signal CLK and outputs a ripple carry signal which becomes low when the count value reaches a predetermined value as a signal φR1, and when the reset terminal R becomes low level, the count value becomes 0. It is configured to reset to.
[0041]
Therefore, when the signal φN changes from the low level to the high level, the signal φR changes from the low level to the high level, the reset is released, and the timer count 5 starts the time measurement. Then, when the signal φN is at a high level, that is, when the non-power generation state continues for a predetermined time and the count value reaches a predetermined value, the signal φR1 becomes low level and the latch means 6 is reset. As described above, when the latch means 6 is reset, the output signal φS is set to the high level. Therefore, the signal φS is set to the high level for the first time, and the power supply to the comparators COM1 and COM2 is stopped. Further, when the signal φS is supplied to the power generation detection unit 10, the signal φS is output as the signal φSL via the inverting circuit 12 and the NOR circuit 13, whereby the power supply to the comparators COM3 and COM4 is stopped.
[0042]
On the other hand, when the voltage of the output terminals AG1 and AG2 exceeds the reference voltages Vref1 and Vref2 and the signal φN goes low during the measurement by the timer counter 5, the timer counter 5 is reset again, and the latch means 6 is reset. Therefore, the signal φS is maintained at the low level. That is, the time measurement by the timer counter 5 is performed retriggerably, and the power supply to the comparators COM1 to COM4 is stopped only when the non-power generation state continues for a predetermined time.
[0043]
Next, the configuration of the AC generator AG and its peripheral mechanism will be described. FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the AC generator AG and its peripheral mechanism. As shown in the drawing, the AC generator AG includes a rotor 14 and a stator 15. When the rotor 14 in the form of a bipolar magnetized disk rotates, an electromotive force is generated in an output coil 16 of the stator 15, and an AC output is generated. Can be taken out. In the figure, reference numeral 13 denotes a rotating weight that makes a turning motion in the wristwatch main body case, and 11 denotes a wheel train mechanism that transmits the rotating motion of the rotating weight 13 to the generator AG. The oscillating weight 13 rotates according to the swing of the arm of the person wearing the wristwatch, and accordingly, an electromotive force can be obtained from the AC generator AG.
[0044]
The alternating current output from the AC generator AG is rectified by the chopper type charging circuit 100 according to the present embodiment, and is supplied to the processing device 9. The processing device 9 drives the timepiece device 7 with the electric power discharged from the chopper-type charging circuit 100. The timepiece device 7 includes a crystal oscillator, a counter circuit, and the like. The master clock signal generated by the crystal oscillator is frequency-divided by the counter circuit, and time is measured based on the frequency division result. In this example, the master clock signal or a signal obtained by dividing the master clock signal is supplied to the above-described chopper type charging circuit 100 as the clock signal CLK. Therefore, the circuit for generating the clock signal CLK can be shared by the chopper-type charging circuit 100 and the timepiece device 7. As a result, the circuit configuration can be simplified, and the current consumption of the entire wristwatch can be reduced.
[0045]
2. Operation of the embodiment
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to the drawings.
2-1: Power supply start operation
First, an operation from a state where the AC generator AG is in a non-power generation state and power is not supplied to the one-way units 1 to 4 until power supply is started will be described. FIG. 5 is a timing chart of the chopper-type charging circuit 100 according to the present embodiment.
[0046]
Now, at time t1, assuming that the user moves the arm on which the wristwatch is worn, the AC generator AG starts generating power. In this case, assuming that the voltage at the output terminal AG1 changes as shown in FIG. 5A, the voltage at the output terminal AG1 exceeds the reference voltage Vref at time t2. Then, the power generation detection unit 10 detects that the voltage of the output terminal AG1 has exceeded the reference voltage Vref, and changes the signal φAG from low level to high level. However, since the comparators COM5 and COM6 used for detection use low current consumption and low response speed, the change in the signal φAG is accompanied by a delay. Assuming that the delay time is td, the signal φAG goes high at time t3 (= t1 + td) as shown in FIG. 5B.
[0047]
The signal φAG is inverted by the NOR circuit 13 and output to the switches S5 and S6 of the one-way unit 3 and the switches S7 and S8 of the one-way unit 4 as a signal φSL shown in FIG. As a result, as shown in FIGS. 5D and 5E, at time t3, the switches S5 and S7 are turned off and the switches S6 and S8 are turned on, so that power is supplied to the unidirectional units 3 and 4. From time t3, comparison of reference voltages Vref1 and Vref2 with the voltages of output terminals AG1 and AG2 is started. Therefore, when the voltages of the output terminals AG1 and AG2 are less than the reference voltage Vref, power is not supplied to the comparators COM3 and COM4, so that current consumption can be reduced.
[0048]
Thereafter, when the voltage of the output terminal AG1 rises and exceeds the reference voltage Vref1 at time t4 as shown in FIG. 5A, the signal φN2 changes from low level to high level (see FIG. 5F). . The signal φN2 is inverted by the NOR circuit NOR1, and is supplied to the NOR circuit NOR2 as a signal φN shown in FIG. The NOR circuit NOR2 calculates the negative OR of the clock signal CLK shown in FIG. 5 (i) and the signal φN, and outputs the calculation result to the unidirectional units 3 and 4 as the clock signal CLK1 shown in FIG. 5 (j). Output. Here, while the signal φN is at the high level, the clock signal CLK1 is at the low level, so that the unidirectional units 3 and 4 do not perform the chopper operation. That is, when the voltages of the output terminals AG1 and AG2 exceed the reference voltages Vref1 and Vref2, the chopper operation starts.
[0049]
The signal φN is supplied to the set terminal S of the latch means 6. When the set terminal S goes high, the latch means 6 sets the output terminal to low level, so that the signal φS goes low at time t4 as shown in FIG. 5 (k). Signal φS is supplied to switches S1, S2 of unidirectional unit 1 and switches S3, S4 of unidirectional unit 2. Thereby, as shown in FIGS. 5 (l) and (m), at time t4, the switches S1 and S3 are turned off and the switches S2 and S4 are turned on, so that power is supplied to the unidirectional units 1 and 2. From time t4, comparison between the voltage of the power supply Vdd and the voltages of the output terminals AG1 and AG2 is started.
[0050]
On the other hand, as shown in FIG. 5A, if the voltage of the output terminal AG1 exceeds the reference voltage Vref at time t7 and falls below the reference voltage Vref1 at time t8 without exceeding the reference voltage Vref1, the one-way unit Power is supplied to the units 3 and 4, but not to the unidirectional units 1 and 2.
Therefore, when the voltages of the output terminals AG1 and AG2 are lower than the reference voltages Vref1 and Vref2, power is not supplied to the comparators COM1 and COM2. There is no. As a result, current consumption can be reduced and charging efficiency can be increased.
[0051]
2-2: Power supply stop operation
Next, the operation from the state where the AC generator AG is in the power generation state and power is supplied to the unidirectional units 1 to 4 until the power supply is stopped will be described.
[0052]
When the electromotive force of the AC generator AG gradually decreases and the voltage at the output terminal AG1 falls below the reference voltage Vref1 at time t5 as shown in FIG. 5A, the comparator COM4 switches the voltage at the output terminal AG1 to the reference voltage Vref1. It is detected that the voltage falls below Vref1. As a result, signal φN attains a high level at time t5. Then, the signal φR becomes high level as shown in FIG. 5 (n), so that the timer counter 5 starts time measurement. In this example, since the voltage of the output terminal AG1 does not exceed the reference voltage Vref1 after time t5, at time t6 when the timer set time TM has elapsed from time t5 as shown in FIG. The output signal φR1 of the timer counter 5 goes low.
[0053]
Here, since the latch means 6 is reset by the signal φR1, the signal φS changes from low level to high level at time t6. The switches S1 to S4 are controlled by the signal φS, and at time t6, the switches S1 and S3 are turned on and the switches S2 and S4 are turned off. Thereby, the power supply to the unidirectional units 1 and 2 is stopped. When the signal φS is supplied to the power generation detection unit 10, the signal φS is supplied to the one-way units 3 and 4 as the signal φSL via the inverting circuit 12 and the NOR circuit 13. Therefore, when signal φS goes high at time t6, signal φSL also goes high, and power supply to unidirectional units 3 and 4 is stopped.
[0054]
Therefore, the power supply is stopped under the condition that the voltages of the output terminals AG1 and AG2 continuously fall below the voltages of the reference voltages Vref1 and Vref2 for a predetermined time. Thereby, even if the comparators COM5 and COM6 used in the power generation detection unit 10 have low current consumption and low response speed, it is possible to reliably detect the non-power generation state and control the power supply to be stopped. it can.
[0055]
2-3: Overall operation
Next, the overall operation of power supply in the chopper type charging circuit of the present embodiment will be described. FIG. 6 is a state transition diagram of the comparators COM1 to COM4.
First, when the non-power generation state of the AC generator AG continues, the power supply to the comparators COM1 to COM4 is in the state A in which the power supply is stopped. In the state A, when the voltage of the output terminal AG1 is lower than the reference voltage Vref and the voltage of the output terminal AG2 is lower than the reference voltage Vref, the state A is maintained (path K1).
[0056]
Next, in state A, when the voltage of the output terminal AG1 becomes equal to or higher than the reference voltage Vref, or when the voltage of the output terminal AG2 becomes equal to or higher than the reference voltage Vref, the state changes from state A to state B (path K2). In this case, the power supply to the comparators COM1 and COM2 is stopped, but the power supply to the comparators COM3 and COM4 is started. Therefore, in the state B, the voltages of the output terminals AG1 and AG2 are compared with the voltages of the reference voltages Vref1 and Vref2.
[0057]
Next, in state B, when the voltage at the output terminal AG1 is lower than the reference voltage Vref and the voltage at the output terminal AG2 is lower than the reference voltage Vref, the state transits from state B to state A (path). K3). Therefore, when the electromotive voltage of the AC generator AG is too small to be charged, the power supply to the comparators COM3 and COM4 is stopped, so that the current consumption can be reduced.
[0058]
Next, in state B, when the voltage at the output terminal AG1 becomes equal to or higher than the reference voltage Vref1, or when the voltage at the output terminal AG2 becomes equal to or higher than the reference voltage Vref2, the state changes from state B to state C (path 4). In this case, power is supplied to the comparators COM1 to COM4, and preparations are made to supply a charging current to the power supply Vdd. Here, when the voltage of the output terminals AG1 and AG2 exceeds the voltage of the power supply Vdd, charging is performed.
[0059]
Next, in the state C, if the time during which the voltage of the output terminal AG1 falls below the reference voltage Vref1 and the voltage of the output terminal AG2 falls below the reference voltage Vref2 continues for the timer set time TM or more, the state changes from the state C to the state A. Then (path K5), the power supply to the comparators COM1 to COM4 is stopped. Thereby, even if the comparators COM5 and COM6 used in the power generation detection unit 10 have low current consumption and low response speed, it is possible to reliably detect the non-power generation state and control the power supply to be stopped. it can.
[0060]
3. Conclusion
As described above, according to the present embodiment, the power generation state of the AC generator AG is detected using the reference voltage Vref, and power is supplied to the comparators COM3 and COM4 only when the power generation state is detected. The current consumed by COM3 and COM4 can be reduced. Further, the power is supplied to the comparators COM1 and COM2 only when it is detected by the comparators COM3 and COM4 that the voltages of the output terminals AG1 and AG2 of the AC generator AG have exceeded the reference voltages Vref1 and Vref2. , COM2 can be reduced. In addition, since the current consumption of each comparator is set in the order of “COM1, COM2> COM3, COM4> COM5, COM6”, power is supplied in ascending order of current consumption, so that current consumption can be further reduced.
[0061]
In the case of stopping the power supply, the condition is that the voltages of the output terminals AG1 and AG2 are lower than the reference voltages Vref1 and Vref2. Therefore, the power supply is stopped faster than in the case where the condition of the reference voltage Vref is satisfied. Can be. On the other hand, if the current consumption of the comparator is reduced, the response speed becomes slow. Therefore, once the power is turned off, the battery may not be able to be charged. 5, the time during which the voltages of the output terminals AG1 and AG2 continuously fall below the reference voltages Vref1 and Vref2 is measured, and when this time reaches a predetermined time, the power supply is stopped assuming that a non-power generation state has occurred. The above-mentioned problem does not occur. Therefore, even if a comparator with low current consumption is used, the non-power generation state can be reliably detected and the power supply can be stopped, so that the current consumption can be significantly reduced. Further, once the power supply to the comparators COM1 and COM2 is started, the power supply is continuously performed to the comparators COM1 to COM4 at least until the timer set time TM set in the timer counter 5 elapses. Charging can be performed with good responsiveness to voltage.
[0062]
As described above, according to the present embodiment, the current consumption of the control system is significantly reduced, so that the chopper-type charging circuit 100 having high charging efficiency can be provided. In a wristwatch that is required to be light and small, the AC generator AG provided therein must be small. Therefore, the electromotive voltage generated in the AC generator AG is small, and the rectification efficiency is not good. Therefore, it is extremely useful to apply a device with good charging efficiency to the wristwatch, such as the chopper-type charging circuit 100 described above. In particular, in the above-described chopper-type charging circuit 100, during a period in which the user does not wear the wristwatch on the wrist, power is supplied only to the comparators COM5 and COM6 that consume the least amount of current to monitor the state of power generation. Therefore, the current consumed during that time is very small. For this reason, even when the user has not used the wristwatch for a long period of time, it is possible to greatly reduce a situation in which the watch stops and the time is not known when the user wants to use the wristwatch.
[0063]
4. Modified example
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, various modifications described below are possible.
(1) In the above-described embodiment, a wristwatch is described as an example of the electronic device using the chopper-type charging circuit 100. However, the present invention is not limited to this. For example, a portable blood pressure monitor, The present invention can be applied to a mobile phone, a pager, a pedometer, and the like. In short, any electronic device that consumes power may be applied. In such an electronic device, the electronic circuit and the mechanical system built therein can be continuously operated without a battery, so that the electronic device can be used at any time, and a troublesome battery can be used. No need for replacement. Further, there is no problem associated with the disposal of the battery.
[0064]
Note that the battery may also be used as the above-described chopper-type charging circuit 100. In this case, when the electronic device has not been carried around for a long time, the electronic device can be operated immediately by the power from the battery, Thereafter, when the user carries the electronic device, the electronic device can be operated by the generated power.
[0065]
(2) In the above-described embodiment, the P-channel FETs P1 and P2 and the N-channel FETs N1 and N2 are illustrated as examples of the switch means. Instead, an NPN-type bipolar transistor may be used. However, in these bipolar transistors, the saturation voltage between the emitter and the collector is usually about 0.3 V. Therefore, when the electromotive voltage of the AC generator AG is small, as in the above-described embodiment, It is desirable to use an FET for the control.
[0066]
(3) In the above-described embodiment, the comparators COM1 to COM4 and the respective logic circuits may be configured using FETs, and the entire chopper-type charging circuit 100 may be built in a one-chip IC.
[0067]
(4) In the above embodiment, the chopper operation is performed by switching the N-channel FETs N1 and N2 on the ground GND side in synchronization with the clock signal CLK1, but the comparators COM1 to COM4, the logic circuit, and the like are turned upside down. With such a configuration, the P-channel FETs P1 and P2 on the power supply Vdd side may be switched. In this case, since the relationship between the power supply Vdd and the ground GND is reversed, the resistors R1 and R2 shown in FIG. 2 are connected to the power supply Vdd, and the reference voltage Vref is given to the power supply Vdd. Further, reference voltages Vref1 and Vref2 are applied to power supply Vdd. That is, each reference voltage is applied to the line to which the switching FET is connected. Further, a line having a constant potential may be used instead of the ground GND. In short, when the chopper operation is performed between the two lines, the voltages of the output terminals AG1 and AG2 of the AC generator AG are compared with the two thresholds, and the power is supplied to the comparator according to the comparison result to reduce the current consumption. Any one may be used.
[0068]
(5) In the embodiment described above, the chopper circuit that performs full-wave rectification has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the chopper circuit that is used for half-wave rectification, It is needless to say that the present invention can be applied to a chopper circuit used when performing voltage doubling rectification by combining a conductive unit and a capacitor. For example, when applying the present invention to half-wave rectification, one of the unidirectional units 1 and 2 described above may be deleted. In short, a means for detecting the power generation state and a means for detecting the charging condition are provided, and when the power generation state of the AC generator is detected, power supply is started to the means for detecting the charging condition, and the charging condition is determined by the means. Any chopper circuit that starts supplying power to all components when it is detected that the components are satisfied may be used.
[0069]
(6) In the above-described embodiment, the power generation detection unit 10 constantly monitors the voltage of each of the output terminals AG1 and AG2 of the AC generator AG. However, the present invention is not limited to this. The voltage of each output terminal AG1, AG2 may be monitored for each cycle.
Further, the timer setting time TM may be appropriately set, and the power generation state may be monitored based on one of the output terminals AG1 and AG2. For example, when the timer setting time TM is set to 30 ms and the power generation state is monitored based on the voltage of one output terminal and the power generation state is monitored based on both output terminals, the generated power is compared. Are almost the same. Therefore, by appropriately setting the timer set time TM, it is possible to detect the power generation state based on the voltage of one output terminal. In this case, one of the comparators COM5 and COM6 can be reduced, so that the current consumption during standby can be further reduced. Specifically, the current consumption during standby can be reduced to approximately 5.5 nA, so that it can be reduced to about 1/100 of that during normal operation. Further, in a conventional rectifier circuit using a Schottky diode, since a leakage current of about 20 nA per element occurs, the current consumption can be reduced as compared with this.
[0070]
(7) The chopper circuit according to the above-described embodiment may be applied to an electronically controlled mechanical timepiece including a mainspring-type generator. FIG. 8 is a perspective view showing the mechanical structure of the electronically controlled mechanical timepiece. In this wristwatch, the mainspring 110 is connected to a crown (not shown), and winding the crown stores mechanical energy in the mainspring 110. A speed increasing gear train 120 is provided between the mainspring 110 and the rotor 131 of the generator 130. The speed increasing gear train 120 includes a second wheel & pinion 121 to which the minute hand 124 is fixed, a third wheel & pinion 122, and a fourth wheel & pinion 123 to which the second hand 125 is fixed. Then, the movement of the mainspring 110 is transmitted to the rotor 131 of the generator 130 by the speed increasing train train 120, so that power generation is performed. Here, the generator 130 also functions as an electromagnetic brake, and rotates a pointer fixed to the speed increasing train 120 at a constant speed. In this sense, the generator 130 also functions as a governor.
[0071]
Next, FIG. 9 is a block diagram showing an electrical configuration of the electronically controlled mechanical timepiece. In the figure, the chopper circuit 200 includes a generator 130 and a rectifier circuit 140. The electromotive voltage of the generator 130 is rectified by the rectifier circuit 140 and the capacitor 150 is charged. The capacitor 150 supplies power to the chopper circuit 200, the speed control circuit 170, and the oscillation circuit 160. The oscillation circuit 160 generates the clock signal CLK using the crystal oscillator 161. In the speed control circuit 170, when the detection circuit 102 detects the power generation frequency of the generator 130, the control circuit 103 controls the electromagnetic brake based on the detection result so that the rotation cycle of the rotor 131 matches the cycle of the clock signal CLK. Is adjusted to control the rectifier circuit 140 so that the rotation speed of the rotor 131 is constant. In this case, the rectifier circuit 140 is controlled by a control signal generated based on the clock signal CLK.
[0072]
Here, the rotation of the generator 130 is controlled by turning on and off both ends of the coil of the generator 130 with a switch capable of short-circuiting and choppering. This switch corresponds to, for example, the N-channel FETs N1 and N2 in the above-described embodiment. When the switch is turned on by this chopper ring, a short brake is applied to the generator 130 and electric energy is accumulated in the coil of the generator 130. On the other hand, when the switch is turned off, the generator 130 operates to release the electric energy stored in the coil and generate an electromotive voltage. At this time, the electric voltage at the time when the switch is turned off is added to the electromotive voltage, so that the value can be increased. For this reason, when the generator 130 is controlled by choppering, the decrease in the generated power during braking can be compensated for by the increase in the electromotive voltage when the switch is turned off, and the braking torque can be increased while maintaining the generated power at or above a certain level. An electronically controlled mechanical timepiece with a long time can be constructed. In such an electronically controlled mechanical timepiece, the power supply method and the power supply stop method of the chopper circuit described in the above embodiment may be applied. In this case, the charging efficiency can be further improved, and an electronically controlled mechanical timepiece having a longer duration can be provided.
[0073]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, power supply to unnecessary components can be stopped according to the power generation state of the AC generator, so that the current consumption of the chopper circuit can be reduced and the charging efficiency can be reduced. Can be improved.
Further, in the chopper-type charging circuit, the voltage generated by the AC generator can be converted to a high voltage and stored.
Also, in an electronic device using a chopper-type charging circuit, for example, an electronic circuit and a mechanical system built therein can be continuously operated without a battery, so that troublesome battery replacement is unnecessary. it can.
In a wristwatch using a chopper-type charging circuit, a clock signal is generated by a clock circuit, so that a circuit configuration for generating a clock signal in the chopper-type charging circuit can be omitted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a chopper-type charging circuit used in a wristwatch according to an embodiment.
FIG. 2 is a circuit diagram of a power generation detection unit according to the embodiment.
FIG. 3 shows a reference voltage Vref1 and a relation between the reference voltage Vref and a voltage of an output terminal AG1 according to the embodiment.
FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of an AC generator according to the embodiment and a peripheral mechanism thereof.
FIG. 5 is a timing chart of the chopper type charging circuit of the embodiment.
FIG. 6 is a state transition diagram of comparators COM1 to COM4 according to the first embodiment.
FIG. 7 is a circuit diagram of a conventional charging circuit.
FIG. 8 is a perspective view showing a mechanical structure of an electronically controlled mechanical timepiece according to a modification.
FIG. 9 is a block diagram illustrating an electrical configuration of an electronically controlled mechanical timepiece according to a modification.
[Explanation of symbols]
1-4: One-way unit
5. Booster unit (boost circuit)
10 Power generation detection unit (power generation detection means)
COM1 to COM4... Comparator (first to fourth comparing means)
P1, P2... P-channel FET (first and second switch means)
N1, N2... N-channel FET (third and fourth switch means)
AG… AC generator
AG1, AG2 ... output terminals (one and the other output terminals)

Claims

A first switch, a first controller for controlling on / off of the first switch by comparing a voltage between terminals of the first switch, an AC, Second control means for detecting whether or not the charging condition is satisfied by comparing the voltage at the output terminal of the generator with a reference voltage, and controlling on and off of the second switch means based on the detection result; And the first and second control means for detecting whether or not the AC generator is in a power generation state, and starting or stopping power supply to the first and second control means based on the detection result. Power supply stopping method of a chopper circuit for converting an electromotive voltage of the AC generator into a chopper voltage, comprising:
Measuring a time during which the second control means detects that the charging condition is not satisfied,
When the measured time exceeds a predetermined time, the power supply to the first and second control means is stopped, and the detection means is operated so that the power supply to the chopper circuit is stopped.

A first switch, a first controller for controlling on / off of the first switch by comparing a voltage between terminals of the first switch, an AC, Second control means for detecting whether or not the charging condition is satisfied by comparing the voltage at the output terminal of the generator with a reference voltage, and controlling on and off of the second switch means based on the detection result; A chopper circuit for converting an electromotive voltage of the AC generator to a chopper voltage,
The first and second control means for detecting whether or not the alternator is in a power generation state and starting or stopping power supply to the first and second control means based on the detection result; Detection means with low current consumption;
Time measuring means for measuring a time when it is detected that the charging condition is not satisfied by the second control means,
Power supply stopping means for stopping power supply to the first and second control means when the time measured by the time measuring means exceeds a predetermined time, so that the detection means operates. Characteristic chopper circuit.

First and second switch means respectively provided between a first line and both output terminals of the alternator, and respective first and second switch means provided between the second line and both output terminals of the alternator. And switching the first and second switch means on and off by comparing the voltage of the first line with the output terminal voltage of the AC generator. The first and second comparing means compares the voltage at both output terminals of the alternator with a reference voltage to detect whether or not the charging condition is satisfied. Third and fourth comparing means for controlling ON and OFF of a fourth switch means, and detecting whether or not the AC generator is in a power generating state, and detecting the first to fourth based on the detection result. Before or after starting or stopping power supply to the comparison means Than the first to fourth comparison means and a small detector current consumption, a power supply stop method of the chopper circuit for converting the electromotive voltage of said AC generator to the chopper voltage,
Measuring the time during which the charging condition is not satisfied by the third and fourth comparing means,
When the measured time exceeds a predetermined time, the power supply to the first to fourth comparison means is stopped, and the detection means is operated so that the power supply to the chopper circuit is stopped.

A chopper circuit that converts an electromotive force generated by an AC generator into a chopper voltage synchronized with a clock signal and generates the chopper voltage between a first line and a second line,
First comparing means for comparing the voltage of the first line with the voltage of one output terminal of the alternator;
First switch means provided between the one output terminal and the first line, and turned on and off based on a comparison result of the first comparison means;
Second comparing means for comparing the voltage of the first line with the voltage of the other output terminal of the alternator;
Second switch means provided between the other output terminal and the first line, and turned on and off based on a comparison result of the second comparison means;
Third comparing means for detecting whether a charging condition is satisfied by comparing a potential difference between the other output terminal and the second line with a first reference potential difference;
Fourth comparing means for detecting whether or not a charging condition is satisfied by comparing a potential difference between the one output terminal and the second line with a second reference potential difference;
Provided between the one output terminal and the second line, when the third comparison means detects that the potential difference of the other output terminal exceeds the first reference potential difference; Being turned on, and when the fourth comparison means detects that the potential difference of the one output terminal exceeds the second reference potential difference, on and off are controlled based on the clock signal. 3 switch means;
Provided between the other output terminal and the second line, when the fourth comparison means detects that the potential difference of the one output terminal exceeds the second reference potential difference; Being turned on, and when the third comparison means detects that the potential difference of the other output terminal exceeds the first reference potential difference, on and off are controlled based on the clock signal. 4 switch means;
The first to fourth comparing means, which detects whether or not the AC generator is in a power generating state and starts or stops power supply to the first to fourth comparing means based on the detection result; Detection means with low current consumption;
Time measuring means for measuring the time when the charging condition is not satisfied by the third or fourth comparing means;
Power supply stopping means for stopping the power supply to the first to fourth comparing means when the time measured by the time measuring means exceeds a predetermined time, so that the detecting means operates. Characteristic chopper circuit.

The chopper circuit according to claim 4, wherein the first line is a power supply line, and the second line is a ground.

The chopper circuit according to claim 4, wherein the first line is a ground, and the second line is a power supply line.

5. The chopper circuit according to claim 4, wherein in the chopper circuit, the current consumption of the third and fourth comparison means is set lower than the current consumption of the first and second comparison means.

A chopper circuit according to claim 4,
A chopper-type charging circuit, comprising: a booster circuit that is connected to the power supply line of the chopper circuit and the ground, boosts the chopper voltage, and stores the boosted voltage.

An electronic device comprising the chopper-type charging circuit according to claim 8 and being operated by electric power supplied from the chopper-type charging circuit.

A chopper-type charging circuit according to claim 9,
A clock circuit that is supplied with power from the chopper-type charging circuit and measures time.
A wristwatch, wherein the clock circuit supplies the clock signal to the chopper-type charging circuit.