JP3657445B2

JP3657445B2 - 電子機器

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Publication number: JP3657445B2
Application number: JP32382498A
Authority: JP
Inventors: 宜史吉田; 文靖宇都宮
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1998-01-28
Filing date: 1998-11-13
Publication date: 2005-06-08
Anticipated expiration: 2018-11-13
Also published as: EP0933864A3; EP0933864A2; JPH11332091A; US6163141A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器にかかわり、さらに詳しくは、時間によって供給する電力の電圧が変化する給電装置からの電力で負荷回路を駆動する電子機器であり、例えば、熱電変換素子等の発電器から供給される電力で負荷回路を動作させる電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子機器の概略ブロック図を図７に示す。図７において、電子機器７００は、時間により供給する電力の電圧が変動する給電装置１０と、給電装置１０の供給する電力で動作する負荷回路３０と、給電装置１０が供給する電力の電圧を検出し、この電圧に応じた電圧検出信号を負荷回路に出力する電圧検出回路とを備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような電子機器においては、小型化、軽量化のために、給電装置１０も小型化、軽量化を要請され、これに伴って、給電装置１０の電力が小さくなる傾向にある。そのため、給電装置１０の供給する電力の電圧も低下傾向にある。
上記状況において、従来の電子機器においては、図７で示すように、発電器等を内蔵し、時間的に電力ないし電圧の変動する給電装置１０と、給電装置１０の出力の電圧を検圧し、該電圧により給電装置１０の給電能力を把握し、給電装置１０の給電能力に応じた電圧検出信号を出力する電圧検出回路２０と、給電装置１０の供給する電力で動作し、前記電圧検出信号により動作を制御される負荷回路３０と、で構成されていた。
【０００４】
上記構成において、電圧検出回路２０は検出できる最低の電圧値（最低検出電圧）が決まっているため、給電装置１０の供給する電力の電圧が最低検出電圧値未満に低下した場合は、電圧検出回路２０は給電装置１０の電圧を検出することができない。一方、前記したように、給電装置１０の供給する電力とその電圧が低下する傾向にあり、しかも、給電装置１０の供給する電力を負荷回路３０に消費させながら給電装置１０の出力の電圧を検出しようしているので、さらに、給電装置１０の出力の電圧が低下するだけでなく、負荷回路３０の電力の消費状態で、給電装置１０の出力の電圧が左右されてしまう。
【０００５】
つまり、上述した従来の電子機器の構成では、しばしば、電圧検出回路２０が給電装置１０の出力の電圧を検出できない状態が発生してしまうこととなり、電圧検圧回路２０が給電装置１０の給電能力を把握できず、給電能力に応じた電圧検出信号が出力できない。つまり、しばしば、給電装置１０の給電能力に応じた負荷回路３０の動作の制御ができないという問題があった。さらに、もし、電圧検出回路２０が給電装置１０の出力の電圧を検出できても、上記したように、給電装置１０の出力の電圧は、負荷回路３０の電力の消費状態で決まってしまうので、給電装置１０の供給する電力の電圧からは、給電装置１０の給電能力は把握できない。そのため、電圧検出回路２０は給電装置１０の給電能力とは関係ない電圧検出信号を出力してしまうこととなり、給電装置１０の給電能力に関係なく負荷回路３０の動作が制御されてしまうという問題もあった。
【０００６】
特に、腕と外気の温度差で熱電変換素子に発電電力を発生させて動作する腕時計に前記従来の電子機器の構成を採用すると、給電装置１０にあたる熱電変換素子は、電圧検出回路２０の最低検出電圧以上の発電電圧を発生している期間を多くする為には、Ｐ型とＮ型の柱の直列本数を多くしなくてはならないので、腕時計の中に収まりきらない。従って、熱電変換素子を腕時計内に収める為には、前記直列本数を少なするしかないので、電圧検出回路２０は熱電変換素子の電圧を検出できない期間が増え、さらに直列本数を減らさければならない場合は、全く検出できなくなってしまう可能性もある。また、もし、直列本数を多いままで熱電変換素子を腕時計内に納めることができても、熱電変換素子の内部抵抗が高くなり、負荷回路３０に熱電変換素子の電力を供給した瞬間に、熱電変換素子の電圧はドロップし、電圧検出回路２０の最低検出電圧を下回る期間が増加してしまい、さらに、負荷回路３０の電力消費が多い場合は、熱電変換素子の電圧が前記最低検出電圧を越えることがない場合もあるので、電圧検出回路２０は、熱電変換素子の電圧を検出できない期間が増えるし、最悪の場合、まったく検出できる期間がない可能性もある。また、たとえ、電圧検出回路２０が熱電変換素子の電圧を検出できたとしても、この電圧から熱電変換素子の発電能力を把握することができない。つまり、上述したように、腕時計に従来の電子機器の構成を採用すると、熱電変換素子の発電能力が把握できないので、発電能力に応じた各動作の制御ができない。
【０００７】
例えば、前記腕時計に従来の電子機器の構成を採用し、給電装置１０である熱電変換素子の発電電力を、負荷回路３０である昇圧回路で昇圧電力に変換し、同じく負荷回路３０である蓄電器と時計駆動回路に昇圧電力を供給する場合では、上記してきたような理由で、熱電変換素子の発電能力を把握できないので、発電能力に応じた昇圧回路の昇圧倍率の設定等ができない。つまり、蓄電器に蓄電するのに最適な、あるいは、時計駆動回路に最適な前記昇圧電力が発生できない等の問題が発生するので、熱電変換素子の発電電力が有効に活用できないという問題があった。
【０００８】
従って、本発明は、電子機器の小型化、軽量化の為に、給電能力や給電電力の電圧が電圧検出回路２０の最低検出電圧以下に落ている期間が多くなったのを、電圧検出回路２０で検出できる期間を増やし、さらに、検出した給電装置１０の給電電力の電圧より、給電装置１０の給電能力を把握できるようにし、検出した給電装置１０の給電電力に応じた電圧検出信号を電子機器の各機能に利用できるようにすることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願発明による電子機器は、供給電力が時間とともに変わる給電装置と、供給電力の電圧を上昇させる電圧上昇手段と、電圧上昇手段で上昇させた供給電力の電圧を検出し、電圧検出信号を出力する電圧検出回路と、供給電力で動作するとともに、電圧検出信号に応じて駆動状態を変化する負荷回路と、を備える構成とした。
【００１０】
さらに、電圧上昇手段に供給電力の電圧を上昇させるために供給電力を負荷回路に消費させない手段を用いる構成とした。
また、電圧上昇手段に供給電力の電圧を上昇させる昇圧回路を用いた構成とした。
また、供給電力が時間とともに変わる給電装置と、供給電力の電圧を昇圧して昇圧電力を発生する昇圧回路と、供給電力または前記昇圧電力で動作する負荷回路と、前記供給電力または前記昇圧電力を、前記負荷回路に消費させたり、させなくしたりする電力制御手段と、前記電力制御手段が前記負荷回路に前記供給電力または前記昇圧電力を、前記負荷回路に消費させない状態の時に、前記昇圧電力の電圧を検出し、該電圧に応じた電圧検出信号を出力する電圧検出回路と、を備える構成とした。
【００１１】
また、時間とともに供給電力が変わる給電装置と、給電装置の供給する電力の電圧を昇圧して昇圧電力を発生する昇圧回路と、逆流防止手段と、逆流防止手段を介して供給される給電装置の供給する電力ないし昇圧回路の発生する昇圧電力を蓄電電力として蓄電する蓄電器と、給電装置の供給する電力ないし昇圧電力ないし蓄電電力で駆動する駆動回路と、給電装置の供給電力を、昇圧回路ないし駆動回路に消費させたり、させなくしたり、蓄電器に蓄電したり、させなくしたりする電力制御手段と、電力制御手段が給電装置の供給する電力を昇圧回路ないし駆動回路に消費させない状態の時、あるいは、蓄電器に蓄電させない状態の時、給電装置の供給する電力の電圧を検出し、該電圧に応じた電圧検出信号を出力する電圧検出回路と、電圧検出信号に応じた昇圧倍率制御信号を発生させる昇圧倍率制御回路と、を備え、昇圧回路が昇圧倍率制御信号に応じて昇圧倍率を変化させる構成とした。
【００１２】
また、時間とともに供給電力が変わる給電装置と、給電装置の供給電力の電圧を昇圧した昇圧電力を発生する昇圧回路と、逆流防止手段と、逆流防止手段を介して供給される給電装置の供給する電力ないし昇圧電力を蓄電電力として蓄電する蓄電器と、給電装置の供給電力ないし昇圧回路の発生する昇圧電力ないし蓄電電力で駆動する駆動回路と、給電装置の供給電力ないし昇圧電力を駆動回路に消費させたり、させなくしたり、蓄電器に蓄電したり、させなくしたりする電力制御手段と、昇圧電力を駆動回路に消費させない状態の時、あるいは、蓄電器に蓄電させない状態の時、昇圧電力の電圧を検出し、該電圧に応じた電圧検出信号を出力する電圧検出回路と、電圧検出信号に応じた昇圧倍率制御信号を発生させる昇圧倍率制御回路と、を備え、昇圧回路が昇圧倍率制御信号に応じて昇圧倍率を変化させる構成とした。
【００１３】
また、時間とともに供給電力が変わる給電装置と、給電装置の供給電力の電圧を昇圧した昇圧電力を発生する昇圧回路と、逆流防止手段と、逆流防止手段を介して供給される給電装置の供給電力ないし昇圧電力を蓄電電力として蓄電する蓄電器と、給電装置の供給電力ないし昇圧回路の発生する昇圧電力ないし蓄電電力により駆動する駆動回路と、昇圧電力の電圧を検出し、該電圧に応じた電圧検出信号を出力する電圧検出回路と、電圧信号に応じた昇圧倍率制御信号を発生させる昇圧倍率制御回路と、を備え、昇圧回路が昇圧倍率制御信号に応じて昇圧倍率を変化させ、昇圧倍率制御回路が、電圧検出信号に応じた昇圧倍率制御信号を出力する第１の状態と、第１の状態での昇圧倍率以下の昇圧倍率となるような昇圧倍率制御信を出力する第２の状態があり、電圧検出回路が第２の状態のときのみに、昇圧電力の電圧を検出して、該電圧に応じた電圧検出信号を出力する構成とした。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による電子機器の実施例を図面に基づいて説明する。
（実施例１）
図１は本発明の実施例１に係わる電子機器の概略ブロック図である。実施例１の電子機器においては、前述の電圧上昇手段として切替回路４０を用いて構成している。図１に示すように、電子機器１００は、時間により給電電力や給電電力の電圧が変動する給電装置１０と、給電装置１０の給電電力の電圧を検出し、その検出した電圧に応じた電圧検出信号を出力する電圧検出回路２０と、給電装置１０の給電電力で動作する負荷回路３０と、時間により、給電装置１０の給電電力を負荷回路３０のみに供給する第１の状態、または、給電装置１０の給電電力を電圧検出回路２０のみに供給する第２の状態の２つの状態をとることができるように設けられた切替回路４０と、を備えている。
【００１５】
このような構成の電子機器１００によれば、電圧検出回路２０は切替回路４０が前記第２の状態をとっている時のみ給電電力の電圧を検出し、検出した給電電力の電圧をもとに給電装置１０の給電能力を判定し、給電能力に応じた電圧検出信号を出力する。この電圧検出信号を受けて、負荷回路３０は給電装置１０の給電能力に応じた動作をする。また、切替回路４０を備えることにより、給電装置１０の給電電力が負荷回路３０に消費されない状態を作ることができるので、給電電力が負荷回路３０に消費されることによる給電電力の電圧のドロップをなくすことが可能となり、給電装置１０の給電電力がかなり低くなっても給電電力の電圧は電圧検出回路２０の最低検出電圧を越えることができる。つまり、給電装置１０の給電電力がかなり低い時でも、電圧検出回路２０は給電電力の電圧を検出することが可能となるので、電圧検出回路２０が給電電力の電圧を検出できる期間を増やすことができる。さらに、給電装置１０の給電電力の電圧は、負荷回路３０の消費電力に左右されることなく、給電装置１０の給電能力に応じた電圧となるので、電圧検出回路２０は、電圧検出回路が検出した給電電力の電圧から、給電装置１０の給電能力を正確に把握できるようになる。従って、負荷回路３０の動作を給電装置１０の給電能力に応じた動作に制御できるようになる。
【００１６】
ここで、切替回路４０は、上述した機能を持つものに限るものではなく、給電装置１０の給電電力を負荷回路３０に消費させない様にする機能を持つものであればどのような物でも良い。例えば、負荷回路３０の動作を停止させるように負荷回路停止信号を出力する回路でも良い。
（実施例２）
図２は本発明の実施例２に係わる電子機器の概略ブロック図である。実施例２の電子機器においては、前述の電圧上昇手段として昇圧回路５０を用いて構成している。図２に示すように、電子機器２００は、時間により給電電力や給電電力の電圧が変動する給電装置１０と、給電装置１０の給電電力の電圧を昇圧した昇圧電力を出力する昇圧回路５０と、昇圧回路５０が出力した昇圧電圧を検出し、検出した昇圧電圧に応じた電圧検出信号を出力する電圧検出回路２０と、給電装置１０の給電電力あるいは昇圧回路５０の昇圧電力で動作する負荷回路３０と、を備えている。
【００１７】
上記構成とすることで、電圧検出回路２０は、給電装置１０の給電電力の電圧を昇圧回路５０で昇圧した昇圧電圧を検出することができる。そのため、給電電力の電圧がかなり低くなっても、昇圧電圧の電圧は電圧検出回路２０の最低検出電圧を越えることとなるので、給電装置１０の給電電力がある程度以上あれば、電圧検出回路２０が電圧検出信号を出力できる。
【００１８】
しかしながら、上記構成の場合、給電装置１０の給電電力ないし、昇圧回路５０の昇圧電力は、負荷回路３０で消費された状態で、電圧検出回路２０に検出されている。つまり、昇圧電圧は、負荷回路３０の消費電力に左右されてしまうので、前記昇圧電圧を検出しても、電圧検出回路２０は給電装置１０の給電能力を把握できない。つまり、この場合の電圧検出信号は、給電装置１０の給電電力がある程度あるということを示す信号でしかない。従って、給電装置１０の給電能力に応じて、負荷回路３０が動作を変化させることは不可能であり、給電装置１０の給電能力がある程度以上あるかどうかで負荷回路３０の動作を変化させる様にしか制御できない。
【００１９】
ここで、昇圧回路５０は、どのような昇圧方式でも良いが、小型、軽量で、しかも高効率なスイッチと容量で構成したスイッチドキャパシタ方式が良い。さらに、電圧検出回路２０が検出する昇圧回路５０で昇圧された昇圧電圧は、昇圧回路５０の出力からの昇圧電圧でも良いが、昇圧回路５０が給電装置１０の給電電力の電圧より高く、昇圧回路５０の出力に発生する昇圧電圧よりも低い中間昇圧電圧を出力できる構成であれば、この中間昇圧電圧でも良い。
（実施例３）
図３は本発明の実施例３に係わる電子機器の概略ブロック図である。図３に示すように、電子機器３００は、時間により給電電力や給電電力の電圧が変動する給電装置１０と、給電装置１０の給電電力の電圧を昇圧して、昇圧電力を出力する昇圧回路５０と、給電電力を昇圧回路５０を介さずに昇圧回路５０の出力に供給する為のダイオード素子３０１と、昇圧電力の電圧を検出し、検出した電圧に応じた電圧検出信号を出力する電圧検出回路２０と、ダイオード素子３０１を介して供給される給電電力あるいは、昇圧電力で動作する負荷回路３０と、時間により、昇圧電力あるいはダイオード素子３０１を介して供給される給電電力を負荷回路３０のみに供給する第１の状態、電圧検出回路２０のみに供給する第２の状態、の２つの状態をとらせる電力制御手段である切替回路４０と、を備えている。
【００２０】
上記構成の電子機器３００によれば、電圧検出回路２０は、切替回路４０が前記第２の状態をとっている際のみ、昇圧電力の電圧を検出し、この検出した電圧をもとに給電装置１０の給電能力を判定し、この給電能力に応じた電圧検出信号を出力する。そして、負荷回路３０は、電圧検出信号を受けて、給電装置１０の給電能力に応じた動作をする。なお、ダイオード素子３０１は給電装置１０の給電電力が負荷回路３０を動作させるのに十分な電力と電圧がある場合に、負荷回路３０を前記給電電力で直接的に動作させるために設けてある。
【００２１】
上記構成とすることで、前記実施例２で述べたように、電圧検出回路２０は、給電電力の電圧を昇圧回路５０が昇圧した昇圧電圧を検出することとなる。すなわち、給電装置１０の給電電力の電圧がかなり低くなっても、昇圧電圧の電圧は電圧検出回路２０の最低検出電圧を越えることができるため、電圧検出回路２０は電圧を検出できる。つまり、給電装置１０の給電電力がある程度以上あれば、電圧検出回路２０が電圧検出信号を出力できる。
【００２２】
さらに、昇圧電力を負荷回路３０で消費させない状態を作ることができ、その際の昇圧電力の電圧は、給電電力が負荷回路３０に消費されていない時の給電電力の電圧に昇圧回路５０の昇圧倍率をかけた電圧近くまで上昇する。つまり、昇圧電力が負荷回路３０に消費されないときの昇圧電力の電圧を電圧検出回路２０で検出し、その検出した電圧を昇圧倍率で割ることにより負荷回路３０で給電電力が消費されない時の給電電力の電圧が求められる。この求めだした電圧に応じた電圧検出信号を出力することにより、負荷回路３０は給電装置１０の給電能力に応じた動作を行うことができる。
【００２３】
ここで、電圧検出回路２０が検出する昇圧回路５０で昇圧された昇圧電圧は、昇圧回路５０の出力からの昇圧電圧でも良いが、昇圧回路５０が、給電装置１０の給電電力の電圧より高く、昇圧回路５０の出力に発生する昇圧電圧よりも低い中間昇圧電圧を出力できる構成であれば、この中間昇圧電圧でも良い。さらに、切替回路４０は、給電装置１０の給電電力を負荷回路３０に消費させない様にする機能を持つものであればどのような物でも良く、例えば、負荷回路３０の動作を停止させるように負荷回路停止信号を出力する回路でも良い。
（実施例４）
図４は本発明の実施例４に係わる電子機器の概略ブロック図である。図４に示すように、電子機器４００は、時間により給電電力や給電電力の電圧が変動する給電装置１０と、給電装置１０の給電電力の電圧を昇圧し、昇圧電力を出力する昇圧回路５０と、前記給電電力や前記昇圧電力を蓄電電力として蓄電する蓄電器４０３と、前記給電電力、前記昇圧電力、あるいは、前記蓄電電力を入力電力として駆動する駆動回路４０４と、昇圧電力を蓄電器４０３または駆動回路４０４に供給するとともに、蓄電電力が昇圧回路５０の出力へ逆流することを防止する第１のダイオード素子４０５と、給電電力を昇圧回路５０を介さずに駆動回路４０４または蓄電器４０３に供給するとともに、蓄電電力が給電装置１０へ逆流することを防止する第２のダイオード素子４０６と、給電電力の電圧を検出し、その検出した電圧に応じた電圧検出信号を出力する電圧検出回路２０と、時間により給電電力を、昇圧回路５０または蓄電器４０３または駆動回路４０４のみに供給する第１の状態と、電圧検出回路２０のみに供給する第２の状態の２つの状態をとることができる電力制御手段である切替回路４０と、電圧検出信号に応じた昇圧倍率制御信号を昇圧回路５０に出力する昇圧倍率制御回路４０１と、間欠パルス信号を出力する間欠パルス発生回路４０３と、を備えている。
【００２４】
上記構成の電子機器４００によれば、切替回路４０は間欠パルスに応じて前記第１の状態と前記第２の状態を切り替える。さらに、電圧検出回路２０は、間欠パルスを受けることで切替回路４０が前記第１の状態にあることを知り、前記第１の状態になるたびに電圧検出動作を行い、そのつど検出される電圧に応じた電圧検出信号を出力し直す。そして、昇圧回路５０は昇圧倍率制御信号に応じて昇圧倍率を変える。なお、ダイオード素子４０６は、給電装置１０の給電電力の電圧が蓄電器４０３の電圧の２倍近くある場合、つまり、給電電力を昇圧回路５０を介して蓄電器４０３に充電するよりも、蓄電器４０３に直接蓄電した方が蓄電効率が良い場合に、給電電力を蓄電器４０３に蓄電するために設けられている。
【００２５】
上記構成で、切替回路４０がなく、電圧検出回路２０が給電装置１０の給電電力を、昇圧回路５０、蓄電器４０３、または、駆動回路４０４に消費させたままで、給電電力の電圧を検出しようとする場合には、給電電力の電圧が低下することとなる。給電電力が少しでも低下してしまうと、電圧検出回路２０は給電電力の電圧を検出できなくなる。さらに、給電装置１０の内部抵抗が高く、蓄電器４０３の蓄電抵抗が低く、昇圧回路５０の昇圧電力の発生能力は高い場合には、給電装置の給電電力の電圧は、蓄電器４０３の電圧を昇圧回路５０の昇圧倍率で割った電圧に固定されてしまい、その際の電圧は、給電装置１０の給電能力に応じた電圧にならない。つまり、電圧検出回路２０が、前記給電電力の電圧を検出しできても、その電圧からは、給電装置１０の給電能力は把握できない。従って、電圧検出回路２０の出力する電圧検出信号が出力できなかったり、出力できたとしても、給電能力に応じた電圧検出信号ではないので、昇圧倍率制御回路４０１は、給電能力に応じた昇圧倍率制御信号が出力できなくなり、給電能力に応じ、しかも、蓄電器４０３の蓄電に最適な昇圧回路５０の昇圧倍率が設定できなくなる。その結果、給電装置１０の給電電力を効率良く蓄電器４０３に蓄電できなくなり、長時間動作ができないといった不具合が発生していた。
【００２６】
しかし、図４で示す本発明の電子機器４００においては、切替え装置を備える構成としたことにより、給電装置１０の給電電力の電圧が、昇圧回路５０、蓄電器４０３、または、駆動回路４０４で消費されない状態、つまり、給電電力の電圧が上昇した状態で、電圧検出回路２０が給電電力の電圧を検出することができる。しかも、その検出した電圧は給電装置１０の給電能力に正確に対応する電圧である。従って、給電装置１０の給電電力がある程度まで低下しても、電圧検出回路２０は、給電電力の電圧を検出できる様になることはもちろんのこと、給電装置１０の給電能力に応じた電圧検出信号を出力することができるので、昇圧倍率制御回路４０１が、給電能力に応じた昇圧倍率制御信号を出力できるようになり、昇圧回路５０が給電能力に応じ、しかも、蓄電器４０３の蓄電に最適な昇圧倍率を設定できるようになる。その結果、給電装置１０の給電電力を効率良く蓄電器４０３に蓄電できるようになり、上記構成の本発明の電子機器４００は、長時間動作が可能になる。
【００２７】
なお、上記した、給電電力に応じ、しかも、蓄電器の蓄電に最適な昇圧倍率の求めかたは、給電装置１０の等価回路、昇圧回路５０の昇圧方式、蓄電器４０３の種類、あるいは、ダイオード素子４０５の順方向ドロップ電圧によって変わってしまう。例えば、給電装置１０が熱電変換素子で、昇圧回路５０が容量とスイッチ手段で構成されるスイッチドキャパシタ方式で、蓄電器４０３は充電抵抗の低いＬｉ系の２次電池で、ダイオード素子４０５は順方向ドロップ電圧の非常に低いショットキーバリアードタイプとした場合では、ダイオード素子によるドロップ電圧を無視して、電圧検出回路２０で検出した給電電力の電圧に昇圧倍率をかけて求めた電圧と、蓄電器４０３の電圧を2倍した電圧とが同じになるように昇圧倍率を設定することが、もっとも理想的である。
【００２８】
また、切替回路４０が前記第１の状態になっている時間は極力短く、前記第１の状態になる間隔は長ければ長いほど、蓄電器４０３へ蓄電している時間が長くとれるので、蓄電効率は良くなる。しかし、これらの条件は、給電装置１０の給電能力や、給電電力の変動具合によって、最適に設定しなくてはならない。
また、図４で示した本発明の構成において、給電装置１０を発電器、駆動回路４０４を時計駆動回路として、電子機器４００を腕時計に採用することにより、発電電力を効率良く蓄電器に蓄電することができるようになるので、長時間動作可能な発電電力で動作する腕時計が実現できる。また、動作時間を今までと同じにするならは、発電器を小型、軽量化することができ、その分、小型で軽量な発電電力で動作する腕時計が実現できる。
【００２９】
さらに、切替回路４０は、上記したような機能を持つものに限定する必要はなく、給電装置１０の給電電力を電圧検出回路２０にのみ消費させる様にする機能を持つものであればどのような物でも良い。例えば、蓄電器４０３への給電電力の供給をカットし、昇圧回路５０と駆動回路４０４の動作を停止することで、昇圧回路５０と駆動回路４０４で給電電力を消費させないようにする様な回路でも良い。
（実施例５）
本発明の実施例５に係わる電子機器の概略ブロック図を図５に示す。図５のように、電子機器５００は、時間により給電電力や給電電力の電圧が変動する給電装置１０と、給電装置１０の給電電力の電圧を昇圧し、昇圧電力を出力する昇圧回路５０と、給電電力や昇圧電力を蓄電電力として蓄電する蓄電器４０３と、給電電力、昇圧電力、または、蓄電電力で駆動する駆動回路４０４と、昇圧電力を蓄電器４０３または駆動回路４０４に供給するとともに、蓄電電力が昇圧回路５０の出力へ逆流することを防止するダイオード素子５０１と、給電電力を昇圧回路５０を介さずに昇圧回路５０の出力に供給するとともに、昇圧電力が給電装置１０へ逆流することを防止するダイオード素子５０２と、給電電力の電圧を昇圧回路５０で昇圧した昇圧電圧を検出し、その検出した電圧に応じた電圧検出信号を出力する電圧検出回路２０と、時間により、昇圧電力または給電電力を、昇圧回路５０、蓄電器４０３、あるいは、駆動回路４０４のみに供給する第１の状態と、電圧検出回路２０のみに供給する第２の状態の２つの状態をとることができる電力制御手段である切替回路４０と、電圧検出信号に応じた昇圧倍率制御信号を昇圧回路５０に出力する昇圧倍率制御回路４１０と、間欠パルス信号を出力する間欠パルス発生回路４０２と、を備えている。
【００３０】
上記構成の電子機器５００において、切替回路４０は間欠パルスに応じて前記第１の状態と前記第２の状態を切り替える。さらに、電圧検出回路２０は、間欠パルスを受けることで、切替回路４０が前記第１の状態にあることを知り、前記第１の状態になるたびに電圧検出動作を行い、そのつど検出される電圧に応じた電圧検出信号を出力し直す。そして、昇圧回路５０は昇圧倍率制御信号に応じて昇圧倍率を変える。なお、ダイオード素子５０２は、給電装置１０の給電電力の電圧が蓄電器４０３の電圧の２倍近くある場合、つまり、給電電力を昇圧回路５０を介して蓄電器４０３に充電するよりも、蓄電器４０３に直接蓄電した方が蓄電効率が良い場合に、給電電力を直接的に蓄電器５０２に蓄電するために設けられている。
【００３１】
上記構成において、もし、切替回路４０がない構成では、昇圧回路５０の昇圧電力を電圧検出回路２０で検出する場合、蓄電器４０３の蓄電抵抗が低いと、昇圧回路５０の昇圧電力の電圧は蓄電器４０３の電圧にダイオード素子５０１の順方向ドロップ電圧を加えた値近くに固定されてしまい、その際の昇圧電力の電圧は給電装置１０の給電能力に応じた昇圧電力の電圧にならない。つまり、電圧検出回路２０が昇圧電力の電圧を検出できても、その電圧から給電装置１０の給電能力を把握することができない。従って、電圧検出回路２０の出力する電圧検出信号が出力できても、給電能力に応じた電圧検出信号ではないので、昇圧倍率制御回路４０１は、給電能力に応じた昇圧倍率制御信号が出力できなくなり、給電能力に応じ、しかも、蓄電器４０３の蓄電に最適な昇圧回路５０の昇圧倍率が設定できなくなる。その結果、給電装置１０の給電電力を効率良く蓄電器４０３に蓄電できなくなり、長時間動作ができないといった不具合が発生してしまう。
【００３２】
そこで、図５で示すように、切替回路４０を設けることにより、昇圧回路５０の昇圧電力が、蓄電器４０３または駆動回路４０４で消費されない状態とすることができるので、その際の昇圧電力の電圧は、蓄電器４０３の電圧または駆動回路４０４の消費電力に左右されることがないので、昇圧電力と関係した電圧となる。しかも、その昇圧電力の電圧は、給電電力と関係している。つまり、電圧検出回路２０が検出した昇圧電力の電圧は、給電装置１０の給電能力に応じた電圧である。従って、電圧検出回路２０は、給電装置１０の給電能力に応じた、電圧検出信号を出力することができるので、昇圧倍率制御回路４０１が、給電能力に応じた昇圧倍率制御信号を出力できるようになり、昇圧回路５０が給電能力に応じ、しかも、蓄電器４０３の蓄電に最適な昇圧倍率を設定できるようになる。その結果、給電装置１０の給電電力を効率良く蓄電器４０３に蓄電できるようになり、上記構成の本発明の電子機器５００は、長時間動作が可能になる。
【００３３】
なお、上記した、給電電力に応じ、しかも、蓄電器４０３の蓄電に最適な昇圧倍率の求めかたは、給電装置１０の等価回路、昇圧回路５０の昇圧方式、蓄電器４０３の種類、あるいは、ダイオード素子４０５の順方向ドロップ電圧によって変わってしまう。例えば、給電装置１０が熱電変換素子で、昇圧回路５０が容量とスイッチ手段で構成されるスイッチドキャパシタ方式で、蓄電器４０３は充電抵抗の低いＬｉ系の２次電池で、ダイオード素子４０５は順方向ドロップ電圧の非常に低いショットキーバリアードタイプとした場合では、電圧検出回路２０で検出した電圧は昇圧回路５０の昇圧電力が全く消費されていないので、給電装置１０の給電電圧が全く消費されていないときの電圧に昇圧倍率をかけた値となる関係がある。その関係にもとづき、電圧検出回路２０で検出した昇圧電力の電圧を昇圧倍率で割って求めた電圧と設定する昇圧倍率とをかけて得られた電圧が、蓄電器４０３の電圧を２倍した電圧と同じになるような昇圧倍率がもっとも理想的である。また、上記した昇圧回路５０の昇圧倍率の設定方法以外の設定方法でも、本発明を利用することにより、昇圧回路５０の昇圧倍率がうまく設定できることは言うまでもない。例えば、切替回路４０が前記第２の状態の時に、昇圧回路５０の昇圧倍率を徐々に上げていき、昇圧電力の電圧が畜電器４０３の電圧を２倍した電圧以上になったら、即その際の昇圧倍率に固定する方法、あるいは、切替回路４０が前記第２の状態の際の前記昇圧電力の電圧を検出し、この検出した電圧が蓄電器４０３の電圧を２倍した電圧に比較して以上か未満かを判断し、以上であれば昇圧倍率を徐々に下げていき、未満になった時点の昇圧倍率に固定し、また、未満であれば昇圧倍率を徐々に上げていき、以上になった時点で昇圧倍率を固定する方法、等でも昇圧倍率が最適に設定できる。
【００３４】
さらに、切替回路４０が前記第１の状態になっている時間は極力短く、前記第１の状態になる間隔は長ければ長いほど、蓄電器４０３へ蓄電している時間が長くとれるので蓄電効率は良くなる、が、これらの条件は、給電装置１０の給電能力や、給電電力の変動具合によって、最適に設定しなくてはならない。
また、図５で示した本発明の電子機器５００において、給電装置１０に発電器を、駆動回路４０４に時計駆動回路を用いて腕時計に採用することにより、発電電力を効率良く蓄電器に蓄電することができるようになるので、長時間動作可能な発電電力で動作する腕時計が実現でき、また、動作時間が今までと同じでよいならは、発電器を小型、軽量化できる分、小型で軽量な発電電力で動作する腕時計が実現できる。
【００３５】
ここで、切替回路４０は、上記した機能を持つものに限るものではなく、給電装置１０の給電電力を電圧検出回路２０にのみ消費させる様にする機能を持つものであればどのような物でも良い。例えば、蓄電器４０３への給電電力の供給をカットし、昇圧回路５０と駆動回路４０４の動作を停止することで、昇圧回路５０と駆動回路４０４で給電電力を消費させないようにする様な回路でも良い。また、電圧検出回路２０が検出する昇圧回路５０で昇圧された昇圧電圧は、昇圧回路５０の出力からの昇圧電圧でも良いが、昇圧回路５０が給電装置１０の給電電力の電圧より高く、昇圧回路５０の出力に発生する昇圧電圧よりも低い中間昇圧電圧を出力できる構成であれば、前記中間昇圧電圧でも良い。
（実施例６）
図６に本発明の実施例６に係わる電子機器の概略ブロック図を示す。図６に示すように、電子機器６００は、時間により給電電力や給電電力の電圧が変動する給電装置１０と、給電装置１０の給電電力の電圧を昇圧し昇圧電力を出力する昇圧回路５０と、給電電力や昇圧電力を蓄電電力として蓄電する蓄電器４０３と、給電電力、昇圧電力、または、蓄電電力により駆動する駆動回路４０４と、昇圧電力を蓄電器４０３または駆動回路４０４に供給するとともに、蓄電電力の昇圧回路５０の出力への逆流を防止するダイオード素子６０１と、給電電力を昇圧回路５０を介さずに蓄電器４０３ないし駆動回路４０４に供給するとともに、蓄電電力が給電装置１０へ逆流することを防止するダイオード素子６０２と、給電電力の電圧を昇圧回路５０で昇圧した昇圧電圧を検出し、その検出した電圧に応じた電圧検出信号を出力する電圧検出回路２０と、電圧検出信号に応じた昇圧倍率制御信号を昇圧回路５０に出力する昇圧倍率制御回路４０１と、間欠パルス信号を出力する間欠パルス発生回路４０２と、を備えている。
【００３６】
上記構成の電子機器６００において、昇圧倍率制御回路２０は、間欠パルスに応じて昇圧倍率を、電圧検出信号によらない２倍程度の低倍率で固定する昇圧倍率制御信号を出力する第１の状態と、電圧検出信号に応じた昇圧倍率制御信号を出力する第２の状態をとる。さらに、電圧検出回路２０は、間欠パルスを受けることで昇圧倍率制御回路４０１が前記第１の状態にあることを知り、前記第１の状態になるたびに電圧検出動作を行い、そのつど検出される電圧に応じた電圧検出信号を出力し直す。そして、昇圧回路５０は昇圧倍率制御信号に応じて昇圧倍率を変える。なお、ダイオード素子６０２は、給電装置１０の給電電力の電圧が蓄電器４０３の電圧の２倍近くある場合。つまり、給電電力を昇圧回路５０を介して蓄電器４０３に充電するよりも、蓄電器４０３に直接蓄電した方が蓄電効率が良い場合に、給電電力を直接的に蓄電器４０３に蓄電するために設けた。
【００３７】
上記構成において、前記第１の状態の時の昇圧倍率制御信号で制御する昇圧回路５０の倍率は、その際の昇圧電力の電圧が電圧検出回路２０の最低検出電圧以上で、蓄電器４０３の電圧にダイオード素子６０１の順方向ドロップ電圧をたした値の電圧以下となるように設定する必要がある。このように設定することにより、前記第１の状態で、電圧検出回路２０は前記第１の状態の時の昇圧電力の電圧を検出でき、さらに、この検出した昇圧電力の電圧は昇圧電力が蓄電器４０３に供給されていなく、さらに、駆動回路４０４に消費されていない状態で検出できるので、蓄電器４０３の電圧や駆動回路４０４の消費電力に左右されない。つまり、今までも述べてきたように、昇圧電力に応じた電圧であり、さらに給電電力にも応じた電圧である。よって、電圧検出回路２０が検出した昇圧電力の電圧は給電装置１０の給電能力に応じた電圧である。従って、電圧検出回路２０は、給電装置１０の給電能力に応じた電圧検出信号を出力することができるので、昇圧倍率制御回路４０１が給電能力に応じた昇圧倍率制御信号を出力できるようになる。つまり、昇圧回路５０が給電能力に応じ、しかも、蓄電器４０３の蓄電に最適な昇圧倍率を設定できるようになる。その結果、給電装置１０の給電電力を効率良く蓄電器４０３に蓄電できるようになり、上記構成の本発明の電子機器６００は、長時間動作が可能になる。
【００３８】
なお、上記した前記給電電力に応じ、しかも、蓄電器４０３の蓄電に最適な昇圧倍率の求めかたは、給電装置１０の等価回路、昇圧回路５０の昇圧方式、蓄電器４０３の種類、あるいは、ダイオード素子４０５の順方向ドロップ電圧によって変わってしまう。例えば、給電装置１０が熱電変換素子で、昇圧回路５０が容量とスイッチ手段で構成されるスイッチドキャパシタ方式で、蓄電器４０３は充電抵抗の低いＬｉ系の２次電池で、ダイオード素子４０５は順方向ドロップ電圧の非常に低いショットキーバリアードタイプとした場合には、電圧検出回路２０で検出した電圧は昇圧回路５０の昇圧電力が全く消費されていないので、給電装置１０の給電電圧が全く消費されていないときの電圧に昇圧倍率をかけた値となる関係がある。その関係にもとづき、電圧検出回路２０で検出した昇圧電力の電圧をその際の昇圧倍率で割って求めた電圧に昇圧倍率をかけた電圧が、蓄電器４０３の電圧を２倍した電圧と同じになるように昇圧倍率を設定することがもっとも理想的である。
【００３９】
さらに、昇圧倍率制御回路４０１が前記第１の状態になっている時間は極力短く、前記第１の状態になる間隔は長ければ長いほど、蓄電器４０３へ蓄電している時間が長くとれるので蓄電効率は良くなるが、これらの条件は、給電装置１０の給電能力や、給電電力の変動具合によって、最適に設定しなくてはならない。また、図６で示した本発明の電子機器６００を、給電装置１０を発電器、駆動回路４０４を時計駆動回路として腕時計に採用することにより、発電電力を効率良く蓄電器に蓄電することができるようになるので、長時間動作可能な発電電力で動作する腕時計が実現でき、今までと動作時間が同じならは、発電器を小型、軽量化できる分、小型で軽量な発電電力で動作する腕時計が実現できる。
【００４０】
さらに、電圧検出回路２０が検出する昇圧回路５０で昇圧された電圧は、昇圧回路５０の出力からの昇圧電圧でも良いが、昇圧回路５０給電装置１０の給電電力の電圧より高く、昇圧回路５０の出力に発生する昇圧電圧よりも低い中間昇圧電圧を出力できる構成であれば、前記中間昇圧電圧でも良い。
上述した実施例において、電圧検出回路への入力がハイインピーダンスであるほど、電圧検出回路２０は電力を正確に把握できるので、前記入力はハイインピーダンスであるほど良い。また、給電装置１０は、時間により給電能力や給電電力の電圧が変わるものであればどのような物でもよいが、特に、小型化、軽量化により、発電電力やその電圧が低下してしまう熱電変換素子を用いる場合に本発明は非常に有効である。また、昇圧回路５０はどのような昇圧方式でも良いが、小型、軽量で、しかも高効率な、スイッチと容量で構成したスイッチドキャパシタ方式が良い。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、発電器等の時間により給電電力ないし給電電力の電圧が変動する給電装置の給電電力で動作する電子機器において、電子機器を小型、軽量化することにより、給電装置の給電能力が低く、給電電力の電圧が低下してしまっても、給電電力があることを検出することができるので、給電装置からすこしでも給電電力が出力されれば、それに応じて負荷回路等を制御できるようになる。さらに、給電装置の給電能力も把握することができるので、給電能力に応じて負荷回路等を制御できるようになる。
【００４２】
そして、さらに、給電電力の電圧が低くて、給電電力では駆動回路を駆動できない場合、昇圧回路で給電電力を駆動回路を駆動できる電圧以上に昇圧した昇圧電力で駆動回路を駆動し、さらに、余った昇圧電力を蓄電器に蓄電ておく。そして、給電電力がなくなり、これにより昇圧電力もなくなった場合に、蓄電器に蓄電しておいた蓄電電力で駆動回路を動作させる機構の電子機器においては、上述したように、給電装置の給電能力を把握することができるので、給電装置の給電能力に応じ、さらに、蓄電器に蓄電するのに最適な昇圧倍率に昇圧回路を設定できる。つまり、給電電力を効果的に蓄電器に蓄電できるので、上記構成の電子機器を長時間動作化できる。または、動作時間を同じにした場合は、給電装置を小型、軽量化できる分、上記構成の電子機器を小型、軽量化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１を示す電子機器の概略ブロック図である。
【図２】本発明の実施例２を示す電子機器の概略ブロック図である。
【図３】本発明の実施例３を示す電子機器の概略ブロック図である。
【図４】本発明の実施例４を示す電子機器の概略ブロック図である。
【図５】本発明の実施例５を示す電子機器の概略ブロック図である。
【図６】本発明の実施例６を示す電子機器の概略ブロック図である。
【図７】従来の電子機器を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
１０・・・給電装置
２０・・・電圧検出回路
３０・・・負荷回路
４０・・・切替回路
５０・・・昇圧回路
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００・・・電圧検出回路
３０１、４０５、４０６、５０１、５０２、６０１、６０２・・・ダイオード素子
４０１・・・昇圧倍率制御回路
４０２・・・間欠パルス発生回路
４０３・・・蓄電器
４０４・・・駆動回路

Claims

供給電力が変動するとともに、負荷に応じてその出力電圧が変動する給電装置と、
前記供給電力の電圧を昇圧して昇圧電力を発生する昇圧回路と、
前記昇圧回路と並列に接続した、前記給電装置への逆流を防止する逆流防止手段と、
前記昇圧電力を蓄電する蓄電器と、
前記昇圧回路への前記供給電力の供給を制御する電力制御手段と、
前記供給電力の電圧を検出し、該電圧に応じた電圧検出信号を出力する電圧検出回路と、
前記電圧検出信号に応じた昇圧倍率制御信号を出力する昇圧倍率制御回路と、を備え、
前記電力制御手段が前記昇圧回路への前記供給電力の供給を遮断したときに、前記電圧検出回路が前記供給電力の電圧を検出して出力する前記電圧検出信号に応じて、前記昇圧倍率制御回路が前記昇圧回路の昇圧倍率を変更することを特徴とする電子機器。
供給電力が変動するとともに、負荷に応じてその出力電圧が変動する給電装置と、
前記供給電力の電圧を昇圧して昇圧電力を発生する昇圧回路と、
前記昇圧電力を蓄電する蓄電器と、
前記昇圧回路の動作を制御する電力制御手段と、
前記供給電力の電圧を検出し、該電圧に応じた電圧検出信号を出力する電圧検出回路と、
前記電圧検出信号に応じた昇圧倍率制御信号を出力する昇圧倍率制御回路と、を備え、
前記電力制御手段が前記昇圧回路の動作を停止したときに、前記電圧検出回路が前記供給電力の電圧を検出して出力する前記電圧検出信号に応じて、前記昇圧倍率制御回路が前記昇圧回路の昇圧倍率を変更することを特徴とする電子機器。
供給電力が変動するとともに、負荷に応じてその出力電圧が変動する給電装置と、
前記供給電力の電圧を昇圧して昇圧電力を発生する昇圧回路と、
前記昇圧電力を蓄電する蓄電器と、
前記蓄電器への前記昇圧電力の充電を制御する電力制御手段と、
前記昇圧電力の電圧を検出し、該電圧に応じた電圧検出信号を出力する電圧検出回路と、
前記電圧検出信号に応じた昇圧倍率制御信号を出力する昇圧倍率制御回路と、を備え、
前記電力制御手段が前記蓄電器への前記昇圧電力の充電を遮断したときに、前記電圧検出回路が前記供給電力の電圧を検出して出力する前記電圧検出信号に応じて、前記昇圧倍率制御回路が前記昇圧回路の昇圧倍率を変更することを特徴とする電子機器。
供給電力が変動するとともに、負荷に応じてその出力電圧が変動する給電装置と、
前記供給電力の電圧を昇圧して昇圧電力を発生する昇圧回路と、
前記昇圧電力を入力する逆流防止手段と、
前記逆流防止手段が出力する前記昇圧電力を蓄電する蓄電器と、
前記昇圧電力の電圧を検出し、該電圧に応じた電圧検出信号を出力する電圧検出回路と、
前記昇圧電力の電圧が前記蓄電器の電圧以下となる前記昇圧倍率制御信を出力する第１の状態と、前記電圧検出信号に応じた前記昇圧倍率制御信号を出力する第２の状態を有する昇圧倍率制御回路と、を備え、
前記電圧検出回路は、前記昇圧倍率制御回路が前記第２の状態のときに前記昇圧電力の電圧を検出して出力する前記電圧検出信号に応じて、前記昇圧倍率制御回路が前記昇圧回路の昇圧倍率を変更することを特徴とする電子機器。