JP3678075B2 - 電源装置およびその制御方法、携帯型電子機器、計時装置およびその制御方法 - Google Patents
電源装置およびその制御方法、携帯型電子機器、計時装置およびその制御方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消費電力の削減に好適な電源装置およびその制御方法、携帯型電子機器、計時装置およびその制御方法に関するものである。
【従来の技術】
腕時計タイプなどの小型の電子時計においては、時刻を計測するための計時回路や運針機構に連結されたモータを駆動させる駆動回路の他に、発電装置を内蔵し電池交換なしに動作するものが実現されている。これらの電子時計においては、発電装置で発生した電力をいったんコンデンサなどに充電する機能を備えており、発電が行われないときはコンデンサから放電される電力で時刻表示が行われるようになっている。
【０００２】
このため、電池なしでも長時間安定した動作が可能であり、電池の交換の手間あるいは電池の廃棄上の問題などを考慮すると、今後、多くの電子時計に発電装置が内蔵されるものと期待されている。
腕時計などに内蔵される発電装置は、照射された光を電気エネルギーに変換する太陽電池、あるいは、ユーザの腕の動きなどを捉えて運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電システムなどである。これらの発電装置はユーザの周囲のエネルギーを電気エネルギーに変換して使用するという面では非常にすぐれているが、利用可能なエネルギー密度が低く、さらに、継続したエネルギーが得られないという問題がある。従って、継続した発電は行われず、その間はコンデンサに蓄積された電力で電子時計は動作する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、小型の電子時計では発電装置の起電圧は小さいので、コンデンサの端子間電圧では、計時回路を動作させるのに十分ではない。このため、コンデンサの端子間電圧を一旦昇圧し、昇圧した電圧を別のコンデンサに蓄電している。また、昇圧された電圧が変動しても安定した電源電圧を給電するために、当該コンデンサの電圧を定電圧回路を用いて安定化させ、これを電源電圧として計時回路に給電している。
このような電子時計において、継続使用時間を長時間化するためには、電子時計全体の消費電力を低減する必要がある。
しかし、定電圧回路はそれ自体で電力を消費してしまうから、定電圧回路を常に動作させることは消費電力を削減する観点から好ましくない。一方、計時回路を誤動作させることなく安定して動作させるためには定電圧回路が必要となる。本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、定電圧回路をサンプリング的（間欠的）に動作させることにより、消費電力の低減を図ることを目的とする。また、他の目的は、入力電圧の変動に応じて定電圧回路を制御することにより、消費電力の低減と電源電圧の安定化を図ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る電源装置は、電力を蓄電する蓄電手段と、入力電圧を安定化させた出力電圧を生成する電圧安定化手段と、前記蓄電手段に蓄電された電圧を前記入力電圧として前記電圧安定化手段へ給電する給電手段と、前記入力電圧が変動したことを検知する、あるいは、ａ．発電された電力を蓄電し、蓄電された電力を前記蓄電手段に供給する発電電力蓄電手段への充電電圧の変動、ｂ．前記発電電力蓄電手段への充電電流の変動、ｃ．前記蓄電手段に供給する電力を発電する発電手段の起電圧の変動、ｄ．前記発電電力蓄電手段の電圧の大きさに応じた変換倍率で前記電圧を昇降圧し、前記蓄電手段へ供給する電圧を生成する電圧変換手段における前記変換倍率の変更、およびｅ．前記出力電圧の給電を受けて電力を消費する電力消費手段における消費電力の変動のいずれか１つに基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知する電圧変動検知手段と、前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて前記給電手段の給電動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて、前記入力電圧が安定している場合には前記電圧安定化手段への給電と給電停止とを一定の周期で繰り返すように前記給電手段を制御する一方、前記入力電圧が変動している場合あるいは前記入力電圧の変動が事前に検知された場合には前記電圧安定化手段への給電停止時間に対する給電時間の割合を前記入力電圧が安定している場合と比較して大きくなるように前記給電手段を制御することを特徴とする。この発明によれば、入力電圧の変動に応じて給電手段の給電動作を制御することができるので、出力電圧を安定させるとともに、消費電力を削減することができる。
【０００５】
また、この発明によれば、入力電圧が変動している場合あるいは入力電圧の変動が事前に検知された場合に、給電時間を長くすることができるので出力電圧を安定化させることができる一方、入力電圧が安定している場合には給電停止時間を長くすることができるので、消費電力の削減を図ることができる。
【０００６】
また、本発明に係る電源装置は、電力を蓄電する蓄電手段と、入力電圧を安定化させた出力電圧を生成する電圧安定化手段と、前記蓄電手段に蓄電された電圧を前記入力電圧として前記電圧安定化手段へ給電する給電手段と、前記入力電圧が変動したことを検知する、あるいは、ａ．発電された電力を蓄電し、蓄電された電力を前記蓄電手段に供給する発電電力蓄電手段への充電電圧の変動、ｂ．前記発電電力蓄電手段への充電電流の変動、ｃ．前記蓄電手段に供給する電力を発電する発電手段の起電圧の変動、ｄ．前記発電電力蓄電手段の電圧の大きさに応じた変換倍率で前記電圧を昇降圧し、前記蓄電手段へ供給する電圧を生成する電圧変換手段における前記変換倍率の変更、およびｅ．前記出力電圧の給電を受けて電力を消費する電力消費手段における消費電力の変動のいずれか１つに基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知する電圧変動検知手段と、前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて前記給電手段の給電動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて、前記入力電圧が安定している場合には前記電圧安定化手段へ間欠的に給電するように前記給電手段を制御する一方、前記入力電圧が変動している場合あるいは前記入力電圧の変動が事前に検知された場合には前記電圧安定化手段へ常に給電するように前記給電手段を制御することを特徴とする。この発明によれば、入力電圧が変動している場合あるいは入力電圧の変動が事前に検知された場合には、常に、電圧安定化手段が動作するので、出力電圧をより一層安定化させることができる。
【０００７】
また、本発明に係る携帯型電子機器は、前記電源装置と、電力を発電する発電手段と、前記発電手段からの電力を蓄電し、蓄電された電力を前記電源装置に供給する発電電力蓄電手段とを備え、前記電圧変動検知手段は、前記発電電力蓄積手段への充電電圧の変動に基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知することを特徴とする。この場合には、蓄電手段への充電電圧の変動に基づいて入力電圧の変動を事前に検知することができる。
ここで、電圧変動検知手段は、前記発電電力蓄積手段への充電電流の変動に基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知するものであってもよいし、あるいは、前記発電手段の起電圧の変動に基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知するものであってもよい。
【０００８】
また、本発明に係る携帯型電子機器は、前記電源装置と、電力を発電する発電手段と、前記発電手段からの電力を蓄電する発電電力蓄電手段と、前記発電電力蓄電手段の電圧の大きさに応じた変換倍率で前記電圧を昇降圧する電圧変換手段と、前記電圧変換手段によって昇降圧された電圧を前記電源装置へ供給する供給手段とを備え、前記電圧変動検知手段は、前記電圧変換手段における変換倍率の変更に基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知することを特徴とする。この場合には、変換倍率の変更に基づいて入力電圧の変動を事前に検知することができる。
【０００９】
また、本発明に係る携帯型電子機器は、前記電源装置と、前記出力電圧の給電を受けて電力を消費する電力消費手段を備え、前記電圧変動検知手段は、前記電力消費手段における消費電力の変動に基づいて前入力電圧の変動を事前に検知することを特徴とする。より具体的には、前記電力消費手段はモータであり、前記電圧変動検知手段は、前記モータの駆動信号に基づいて当該モータの消費電力の変動を検知することにより、前記入力電圧の変動を事前に検知することを特徴とする。この場合には、消費電力の変動に基づいて入力電圧の変動を事前に検知することができる。
【００１０】
また、本発明に係る携帯型電子機器において、前記制御手段は、前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて前記入力電圧の変動が事前に検知された場合には、予め定めた期間の間、前記電圧安定化手段への給電停止時間に対する給電時間の割合を前記入力電圧が安定している場合と比較して大きくなるように前記給電手段を制御するようにしても良い。
【００１１】
また、本発明に係る計時装置は、前記電源装置と、前記電源装置からの出力電圧によって給電を受け、時間を計測する計時手段とを備えたことを特徴とする。この場合には、消費電力を削減しつつ、計時手段を安定して動作させることができる。
【００１２】
また、本発明に係る計時装置は、電力を発電する発電手段と、前記発電手段からの電力を蓄電する蓄電手段と、入力電圧を安定化させた出力電圧を生成する電圧安定化手段と、前記蓄電手段に蓄電された電圧を前記入力電圧として前記電圧安定化手段へ給電する給電手段と、前記入力電圧が変動したことを検知する、あるいは、ａ．前記蓄電手段への充電電圧の変動、ｂ．前記蓄電手段への充電電流の変動、ｃ．前記発電手段の起電圧の変動、ｄ．前記蓄電手段の電圧の大きさに応じた変換倍率で前記電圧を昇降圧し、前記給電手段により給電される入力電圧を生成する電圧変換手段における前記変換倍率の変更、およびｅ．前記出力電圧の給電を受けて電力を消費する電力消費手段における消費電力の変動のいずれか１つに基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知する電圧変動検知手段と、前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて前記給電手段の給電動作を制御する制御手段と、前記電圧安定化手段からの出力電圧によって給電を受け、時間を計測する計時手段とを備え、前記制御手段は、前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて、前記入力電圧が安定している場合には前記電圧安定化手段への給電と給電停止とを一定の周期で繰り返すように前記給電手段を制御する一方、前記入力電圧が変動している場合あるいは前記入力電圧の変動が事前に検知された場合には前記電圧安定化手段への給電停止時間に対する給電時間の割合を前記入力電圧が安定している場合と比較して大きくなるように前記給電手段を制御するものであってもよい。
また、本発明に係る計時装置は、電力を発電する発電手段と、前記発電手段からの電力を蓄電する蓄電手段と、入力電圧を安定化させた出力電圧を生成する電圧安定化手段と、前記蓄電手段に蓄電された電圧を前記入力電圧として前記電圧安定化手段へ給電する給電手段と、前記入力電圧が変動したことを検知する、あるいは、ａ．前記蓄電手段への充電電圧の変動、ｂ．前記蓄電手段への充電電流の変動、ｃ．前記発電手段の起電圧の変動、ｄ．前記蓄電手段の電圧の大きさに応じた変換倍率で前記電圧を昇降圧し、前記給電手段により給電される入力電圧を生成する電圧変換手段における前記変換倍率の変更、およびｅ．前記出力電圧の給電を受けて電力を消費する電力消費手段における消費電力の変動のいずれか１つに基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知する電圧変動検知手段と、前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて前記給電手段の給電動作を制御する制御手段と、前記電圧安定化手段からの出力電圧によって給電を受け、時間を計測する計時手段とを備え、前記制御手段は、前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて、前記入力電圧が安定している場合には前記電圧安定化手段へ間欠的に給電するように前記給電手段を制御する一方、前記入力電圧が変動している場合あるいは前記入力電圧の変動が事前に検知された場合には前記電圧安定化手段へ常に給電するように前記給電手段を制御するものであってもよい。
【００１３】
また、本発明に係る計時装置は、電力を発電する発電手段と、前記発電手段からの電力を蓄電する第１の蓄電手段と、前記第１の蓄電手段の電圧の大きさに応じた変換倍率で前記電圧を昇降圧する電圧変換手段と、前記電圧変換手段によって昇降圧された電圧を蓄電し、蓄電された電圧を供給する第２の蓄電手段と、入力電圧を安定化させた出力電圧を生成する電圧安定化手段と、前記第２の蓄電手段に蓄電された電圧を前記入力電圧として前記電圧安定化手段へ給電する給電手段と、前記電圧変換手段における変換倍率の変更を検知する倍率変更検知手段と、前記倍率変更検知手段の検知結果に基づいて前記給電手段の給電動作を制御する制御手段と、前記電圧安定化手段からの出力電圧によって給電を受け、時間を計測する計時手段とを備え、前記制御手段は、前記倍率変更検知手段の検知結果に基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知し、前記入力電圧の変動が検知されなかった場合には前記電圧安定化手段への給電と給電停止とを一定の周期で繰り返すように前記給電手段を制御する一方、前記入力電圧の変動が検知された場合には前記電圧安定化手段への給電停止時間に対する給電時間の割合を前記入力電圧が安定している場合と比較して大きくなるように前記給電手段を制御するものであってもよい。
また、本発明に係る計時装置は、電力を発電する発電手段と、前記発電手段からの電力を蓄電する第１の蓄電手段と、前記第１の蓄電手段の電圧の大きさに応じた変換倍率で前記電圧を昇降圧する電圧変換手段と、前記電圧変換手段によって昇降圧された電圧を蓄電し、蓄電された電圧を供給する第２の蓄電手段と、入力電圧を安定化させた出力電圧を生成する電圧安定化手段と、前記第２の蓄電手段に蓄電された電圧を前記入力電圧として前記電圧安定化手段へ給電する給電手段と、前記電圧変換手段における変換倍率の変更を検知する倍率変更検知手段と、前記倍率変更検知手段の検知結果に基づいて前記給電手段の給電動作を制御する制御手段と、前記電圧安定化手段からの出力電圧によって給電を受け、時間を計測する計時手段とを備え、前記制御手段は、前記倍率変更検知手段の検知結果に基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知し、前記入力電圧の変動が検知されなかった場合には前記電圧安定化手段へ間欠的に給電するように前記給電手段を制御する一方、前記入力電圧の変動が検知された場合には前記電圧安定化手段へ常に給電するように前記給電手段を制御するものであってもよい。
【００１４】
また、本発明を、給電状態において入力電圧を安定化させた出力電圧を生成する定電圧回路を備えることを前提とし、予め定められた第１の時間だけ前記定電圧回路への給電を行なう第１のステップと、前記第１の時間が経過すると、予め定められた第２の時間だけ前記定電圧回路への給電を停止する第２のステップと、を有し、前記第２のステップが終了すると、前記第１のステップと前記第２のステップとを交互に繰り返すようにしてもよい。この場合、定電圧回路は給電状態と給電停止状態とを交互に繰り返すことになる。給電停止状態にあっては出力電圧が入力電圧に応じて変動するが、給電状態になると入力電圧を安定化させた出力電圧を生成するので、出力電圧の変動幅は小さい。したがって、出力電圧の変動幅を抑圧しつつ、消費電力を削減することができる。
【００１６】
本発明に係る計時装置の制御方法は、給電状態において入力電圧を安定化させた出力電圧を生成する定電圧回路と、当該出力電圧の給電を受けて時間を計測する計時回路とを備えることを前提とし、発電された電力を第１の蓄電器に蓄電し、前記第１の蓄電器の電圧の大きさに応じた変換倍率で前記電圧を昇降圧し、昇降圧された電圧を第２の蓄電器に蓄電するとともに、蓄電された電圧を前記入力電圧として前記定電圧回路に供給し、前記定電圧回路から給電を受け、前記計時回路の計測結果に基づいて時刻を表示する針を回転させるモータを駆動し、前記第１の蓄電器への充電、前記変換倍率の変更、および前記モータの駆動のうち、少なくとも一つを検知し、前記検知の結果に基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知し、前記入力電圧の変動が検知されなかった場合には前記定電圧回路への給電と給電停止とを一定の周期で繰り返す一方、前記入力電圧の変動が検知された場合には前記定電圧回路への給電停止時間に対する給電時間の割合を前記入力電圧が安定している場合と比較して大きくすることを特徴とする。
この発明によれば、入力電圧が変動する要因である第１の蓄電器への充電、変換倍率の変更、および前記モータの駆動のうち少なくとも一つが検知されることになるので、定電圧回路への給電および給電停止を適切に制御することができ、消費電力を削減するとともに計時回路を安定して動作させることができる。ここで、前記検知結果に基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知し、前記入力電圧の変動が検知されなかった場合には、前記定電圧回路へ間欠的に給電を行う一方、前記入力電圧の変動が検知された場合には、前記定電圧回路へ常に給電するようにしてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
[１．第１実施形態]
[１−１：全体構成]
以下に図面を参照しながら本発明に係る第１実施形態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る計時装置１の概略構成を示すブロック図である。この計時装置１は、腕時計であって、使用者は装置本体に連結されたベルトを手首に巻き付けて使用するようになっている。
１０は交流発電機であって、例えば、回転錘を備えており、回転錘と連結される発電用ロータが発電用ステータの内部で回転し発電用ステータに接続された発電コイルに誘起された電力を外部に出力できる電磁誘導型のものが採用されている。２０は、交流発電機１０と接続される整流回路であって、半波整流、あるいは全波整流を行って、電力を大容量コンデンサ３０に充電する。この例では、大容量コンデンサ３０の高電位側の電圧Ｖｄｄ（高電位側電圧）を基準電位ＧＮＤとしているが、その低電位側の電圧Ｖｓｓ１（第１の低電位側電圧）を基準電位ＧＮＤとしてもよい。
【００１８】
次に、４０は昇降圧回路であり、大容量コンデンサ３０の両端の電圧を昇圧または降圧して、コンデンサ６０に給電するようになっている。ここで、昇降圧回路４０の出力電圧をその入力電圧で割った値を昇降圧倍率Ｋと呼ぶことにする。電圧検出回路５０は、大容量コンデンサ３０の低電位側電圧Ｖｓｓに基づいて、昇降圧倍率Ｋを指示する昇降圧制御信号CTLaを昇降圧回路４０に供給する。昇降圧倍率Ｋは、Ｋ＞１、Ｋ＝１、Ｋ＜１のいずれの値も取り得る。例えば、電圧Ｖｓｓ１の大きさが計時装置１の各部を動作させるのに十分でない場合には、電圧検出回路５０はＫ＞１を指示する昇降圧制御信号CTLaを生成する。一方、電圧Ｖｓｓ１の大きさが大き過ぎ、その電圧をそのままコンデンサ６０に印加すると、コンデンサ６０が過充電になる場合には、電圧検出回路５０はＫ＜１を指示する昇降圧制御信号CTLaを生成する。これにより、適正な電圧をコンデンサ６０に印加することが可能となる。なお、以下の説明ではコンデンサ６０の低電位側の電圧を第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２と呼ぶことにする。
【００１９】
次に、７０は、コンデンサ６０の両端に接続される定電圧回路であって、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２を入力電圧とし、これを安定化させた電圧Ｖｒｅｇを出力する。定電圧回路７０は、給電状態において入力電圧や負荷電流が変動しても一定の電圧を出力するように構成されている。但し、この定電圧回路７０は、サンプリングクロックＣＫｓに基づいて間欠的に給電されるようになっている。より詳細には後述するが、定電圧回路７０は、サンプリングクロックＣＫｓが“Ｈ”レベルの期間において出力電圧をフィードバックして安定化動作を行い、一方、サンプリングクロックＣＫｓが“Ｌ”レベルの期間においては、安定化動作を停止しその内部に構成されるホールドコンデンサ７１５（図６参照）で出力トランジスタ７０８のゲート電圧を保持し、出力トランジスタ７０８を用いて負荷電流を流すようになっている。この場合、定電圧回路７０の出力電圧である電圧Ｖｒｅｇは、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２に応じて変動する。
ここで、定電圧回路７０は、フィードバックによる安定化動作を行う場合には、これを構成する能動素子が動作するため電力を消費するが、一方、ホールドコンデンサ７１５により、出力電圧Ｖｒｅｇを保持する場合には、能動素子への給電を停止するように構成されている。また、この例では、サンプリングクロックＣＫｓの１周期に対する“Ｈ”レベル期間の比（デューティ比Ｒ）が１／８になるように設定されている。したがって、定電圧回路７０の消費電力を常に動作させる場合と比較して１／８に削減することができる。
【００２０】
次に、８０は発振回路であって、水晶振動子８１の振動周波数で発振するようになっている。また、９０は分周回路であって、発振回路８０から供給されるメインクロックＣＫｍを分周して、上述したサンプリングクロックＣＫｓと秒針や時分針を駆動するための駆動クロックＣＫｄとを生成する。発振回路８０と分周回路９０は、電圧Ｖｒｅｇと高電位側電圧Ｖｄｄとの間に接続されこれらの電源ラインから給電されるようになっている。また、それらの消費電流の合計は５０ｎＡ程度であって、極めて小さい。さらに、９１はレベルシフタであって、駆動クロックＣＫｄのレベルを変換する。具体的には、電圧Ｖｒｅｇから高電位側電圧Ｖｄｄの間で振れる駆動クロックＣＫｄを、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２から高電位側電圧Ｖｄｄの間で振れるものに変換する。
次に、１００は駆動回路であって、駆動クロックＣＫｄに基づいて駆動パルスを生成するようになっている。ステップモータ１１０は駆動パルスの数に応じて回転するようになっている。また、ステップモータ１１０には、輪列や秒針および時分針から構成される運針機構１２０が連結されている。したがって、ステップモータ１１０が駆動クロックＣＫｄに基づいて回転すると、運針機構１２０によって、動力の伝達が行われ、秒針および時分針が動くことになる。
【００２１】
ここで図２を参照して、図１に示す交流発電機１０、整流回路２０、昇圧回路４０、駆動回路１００、ステップモータ１１０、および運針機構１２０の具体的構成例について説明する。なお、図２では、図１に示す定電圧回路７０、発振回路８０等については図示を省略している。
まず交流発電機１０について説明する。 交流発電機１０は、発電装置２４０、回転錘２４５および増速用ギア２４６を備えて構成されている。発電装置２４０としては、発電用ロータ２４３が発電用ステータ２４２の内部で回転し発電用ステータ２４２に接続された発電コイル２４４に誘起された電力を外部に出力する電磁誘導型の交流発電装置が採用されている。 回転錘２４５は、発電用ロータ２４３に運動エネルギーを伝達する手段として機能する。そして、この回転錘２４５の動きが増速用ギア２４６を介して発電用ロータ２４３に伝達されるようになっている。この回転錘２４５は、腕時計型の計時装置１では、ユーザの腕の動きなどを捉えて装置内で旋回できるようになっている。したがって、使用者の生活に関連したエネルギーを利用して発電を行い、その電力を用いて計時装置１を駆動できるようになっている。
【００２２】
図２に示す整流回路２０は、１個の整流用ダイオード２４７を用いて、交流発電機１０の出力を半波整流する回路として構成されている。なお、整流回路は全波整流であってもよく、また能動素子を複数用いて整流回路を構成するようにしてもよい。
昇降圧回路４０は、複数のコンデンサ２４９ａおよび２４９ｂを用いて多段階の昇圧および降圧ができるようになっている。昇降圧回路４０により昇降圧された電源は、コンデンサ６０に蓄えられる。 この場合において、昇降圧回路４０は、電圧検出回路５０からの制御信号CTLaによってコンデンサ６０に供給する電圧を調整することができる。
【００２３】
次に昇降圧回路４０について図３ないし図５を参照して説明する。
昇降圧回路４０は、図３に示すように、大容量コンデンサ３０の高電位側（Ｖｄｄ）端子に一方の端子が接続されたスイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ１の他方の端子に一方の端子が接続され、他方の端子が大容量コンデンサ３０の低電位側（Ｖｓｓ１）端子に接続されたスイッチＳＷ２と、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２との接続点に一方の端子が接続されたコンデンサ２４９ａと、コンデンサ２４９ａの他方の端子に一方の端子が接続され、他方の端子が大容量コンデンサ３０の低電位側端子に接続されたスイッチＳＷ３と、一方の端子がコンデンサ６０の低電位側（Ｖｓｓ２）端子に接続され、他方の端子がコンデンサ２４９ａとスイッチＳＷ３との接続点に接続されたスイッチＳＷ４と、大容量コンデンサ３０の高電位側端子とコンデンサ６０の高電位側端子との接続点に一方の端子が接続されたスイッチＳＷ１１と、スイッチＳＷ１１の他方の端子に一方の端子が接続され、他方の端子が大容量コンデンサ３０の低電位側端子に接続されたスイッチＳＷ１２と、スイッチＳＷ１１とスイッチＳＷ１２との接続点に一方の端子が接続されたコンデンサ２４９ｂと、コンデンサ２４９ｂの他方の端子に一方の端子が接続され、スイッチＳＷ１２と大容量コンデンサ３０の低電位側端子との接続点に他方の端子が接続されたスイッチＳＷ１３と、一方の端子がコンデンサ２４９ｂとスイッチＳＷ１３との接続点に接続され、他方の端子がコンデンサ６０の低電位側端子に接続されたスイッチＳＷ１４と、スイッチＳＷ１１とスイッチＳＷ１２との接続点に一方の端子が接続され、コンデンサ２４９ａとスイッチＳＷ３との接続点に他方の端子が接続されたスイッチＳＷ２１と、を備えて構成されている。
【００２４】
ここで、昇降圧回路の動作の概要を図４および図５を参照して、３倍昇圧時を例として説明する。昇降圧回路４０は、図示しない所定の昇降圧クロックに基づいて動作しており、３倍昇圧時には、図４に示すように、第１の昇降圧クロックタイミング（パラレル接続タイミング）においては、スイッチＳＷ１をオン、スイッチＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３をオン、スイッチＳＷ４をオフ、スイッチＳＷ１１をオン、スイッチＳＷ１２をオフ、スイッチＳＷ１３をオン、スイッチＳＷ１４をオフ、スイッチＳＷ２１をオフとする。この場合における昇降圧回路４０の等価回路は、図５（ａ）に示すようなものとなり、コンデンサ２４９ａおよびコンデンサ２４９ｂに大容量コンデンサ３０から電源が供給され、コンデンサ２４９ａおよびコンデンサ２４９ｂの電圧が大容量コンデンサ３０の電圧とほぼ等しくなるまで充電がなされる。
次に第２の昇降圧クロックタイミング（シリアル接続タイミング）においては、スイッチＳＷ１をオフ、スイッチＳＷ２をオン、スイッチＳＷ３をオフ、スイッチＳＷ４をオフ、スイッチＳＷ１１をオフ、スイッチＳＷ１２をオフ、スイッチＳＷ１３をオフ、スイッチＳＷ１４をオン、スイッチＳＷ２１をオンとする。この場合における昇降圧回路４０の等価回路は、図５（ｂ）に示すようなものとなり、大容量コンデンサ３０、コンデンサ２４９ａおよびコンデンサ２４９ｂはシリアルに接続されて、大容量コンデンサ３０の電圧の３倍の電圧でコンデンサ６０が充電され、３倍昇圧が実現されることとなる。
【００２５】
次に図２に示すステップモータ１１０および運針機構１２０について説明する。ステップモータ１１０は、パルスモータ、ステッピングモータ、階動モータあるいはデジタルモータなどとも称され、デジタル制御装置のアクチュエータとして多用されている、パルス信号によって駆動されるモータである。近年、携帯に適した小型の電子装置あるいは情報機器用のアクチュエータとして小型、軽量化されたステップモータが多く採用されている。このような電子装置の代表的なものが電子時計、時間スイッチ、クロノグラフといった計時装置である。図２に示すステップモータ１１０は、駆動回路１００から供給される駆動パルスによって磁力を発生する駆動コイル２１１と、この駆動コイル２１１によって励磁されるステータ２１２と、さらに、ステータ２１２の内部において励磁される磁界により回転するロータ２１３を備えている。また、ステップモータ１１０は、ロータ２１３がディスク状の２極の永久磁石によって構成されたＰＭ型（永久磁石回転型）で構成されている。ステータ２１２には、駆動コイル２１１で発生した磁力によって異なった磁極がロータ２１３の回りのそれぞれの相（極）２１５および２１６に発生するように磁気飽和部２１７が設けられている。また、ロータ２１３の回転方向を規定するために、ステータ２１２の内周の適当な位置には内ノッチ２１８が設けられており、コギングトルクを発生させてロータ２１３が適当な位置に停止するようにしている。
【００２６】
ステップモータ１１０のロータ２１３の回転は、かなを介してロータ２１３に噛合されている運針機構１２０内の秒中間車２５１及び秒車（秒指示車）２５２によって秒針２６１に伝達され、秒表示がなされることとなる。さらに、秒車２５２の回転は、分中間車２５３、分指示車２５４、日の裏車２５５および筒車（時指示車）２５６によって各針に伝達される。分指示車２５４には分針２６２が接続され、さらに、筒車２５６には時針２６３が接続されている。ロータ２１３の回転に連動してこれらの各針によって時分が表示される。さらに各車２５１〜２５６からなる輪列２５０には、図示してはいないが、年月日（カレンダ）などの表示を行うための伝達系（例えば、日付表示を行う場合には、筒中間車、日回し中間車、日回し車、日車等）を接続することももちろん可能である。この場合においては、さらにカレンダ修正系輪列（例えば、第１カレンダ修正伝え車、第２カレンダ修正伝え車、カレンダ修正車、日車等）を設けることが可能である。
【００２７】
次に、図２に示す駆動回路１００について説明する。駆動回路１００は、組み合わせ論理回路からなる駆動パルス制御回路２３０の制御下でステップモータ１１０に様々な駆動パルスを供給する。駆動回路１００は、直列に接続されたｐチャネルＭＯＳトランジスタ２３３ａとｎチャネルＭＯＳトランジスタ２３２ａ、およびｐチャネルＭＯＳトランジスタ２３３ｂとｎチャネルＭＯＳトランジスタ２３２ｂによって構成されたブリッジ回路を備えている。また、駆動回路１００は、ｐチャネルＭＯＳトランジスタ２３３ａおよび２３３ｂとそれぞれ並列に接続された回転検出用抵抗２３５ａおよび２３５ｂと、これらの抵抗２３５ａおよび２３５ｂにチョッパパルスを供給するためのサンプリング用のｐチャネルＭＯＳトランジスタ２３４ａおよび２３４ｂを備えている。したがって、これらのＭＯＳトランジスタ２３２ａ、２３２ｂ、２３３ａ、２３３ｂ、２３４ａおよび２３４ｂの各ゲート電極に駆動パルス制御回路２３０からそれぞれのタイミングで極性およびパルス幅の異なる制御パルスを印加することにより、駆動コイル２１１に極性の異なる駆動パルスを供給したり、あるいは、ロータ２１３の回転検出用および磁界検出用の誘起電圧を励起する検出用のパルスを供給することができるようになっている。
【００２８】
[１−２：定電圧回路]
次に、定電圧回路７０の構成について図６を参照して説明する。
図６に定電圧回路７０の回路構成を示す。
この図に示すように定電圧回路７０は、入力トランジスタ７０１、７０２、負荷トランジスタ７０４、７０５、基準電圧発生用のトランジスタ７０６、出力トランジスタ７０７、７０８、定電流源７０９〜７１１、スイッチ７１２〜７１４およびホールドコンデンサ７１５から大略構成されている。このうち、入力トランジスタ７０１、７０２およびトランジスタ７０６はＰチャンネルの電界効果型で構成され、さらに、負荷トランジスタ７０４、７０５、出力トランジスタ７０７および７０８はＮチャンネルの電界効果型で構成される。
また、スイッチ７１２〜７１４は、サンプリングクロックＣＫｓによってオン・オフが制御されるようになっており、サンプリングクロックＣＫｓが、“Ｈ”レベルの期間中オン状態となり、“Ｌ”レベルの期間中オフ状態となる。したがって、サンプリングクロックＣＫｓのデューティ比Ｒが１／８であれば、定電圧回路７０が動作するのは全体の１／８の期間であるので、消費電力を常に動作させる場合と比較して１／８に低減することができる。
【００２９】
入力トランジスタ７０１、７０２の各ドレインは、負荷トランジスタ７０４、７０５を介して第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２に各々接続されている。この場合、負荷トランジスタ７０４、７０５は能動負荷として機能する。また、入力トランジスタ７０１、７０２の各ソースは定電流源７１０が接続されている。したがって、入力トランジスタ７０１、７０２、負荷トランジスタ７０４、７０５、および定電流源７１０は差動増幅器を構成している。ここで、入力トランジスタ７０１のゲートは差動増幅器の正入力端子に、入力トランジスタ７０２のゲート差動増幅器は負入力端子に各々相当する。この例では、入力トランジスタ７０１のゲート電圧は、トランジスタ７０６のしきい値電圧Ｖｔｈとほぼ等しい電圧となり、その電圧は基準電圧として作用する。
したがって、スイッチ７１２〜７１４がオン状態では、入力トランジスタ７０１→出力トランジスタ７０８→出力トランジスタ７０８→入力トランジスタ７０２のフィードバックループが形成され、これにより、電圧Ｖｒｅｇの値が安定化される。一方、スイッチ７１２〜７１４がオフ状態では、ホールドコンデンサ７１５によって出力トランジスタ７０８のゲート電圧は保持され、電圧Ｖｒｅｇが給電される。例えば、銀電池で駆動される一般の時計では、電源電圧は１．５８Ｖで、出力電圧Ｖｒｅｇは０．８Ｖ程度に設定されている。
【００３０】
[１−３．第１実施形態の動作]
次に、第１実施形態の動作を図面を参照しつつ説明する。図７は、計時装置１の動作を説明するためのタイミングチャートである。
この例では、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が時刻ｔ１から高電位側に向けて上昇し、時刻ｔ２で反転に転じ、時刻ｔ３において時刻ｔ１のレベルに戻るものとする。これは、コンデンサ６０の充放電によって、その端子電圧が時刻ｔ１から減少し、時刻ｔ２から増大に転じて時刻ｔ３で時刻ｔ１におけるレベルに戻ることに起因している。
まず、サンプリングクロックＣＫｓが“Ｈ”レベルの期間にあっては、図６に示すスイッチ７１２〜７１４がオン状態となり、上述したフィードバックループが形成される。このため、電圧Ｖｒｅｇの値が低下すると、入力トランジスタ７０２のゲート電圧が下がり、入力トランジスタ７０１を流れる電流が入力トランジスタ７０２を流れる電流よりも相対的に小さくなる。すると、入力トランジスタ７０１のドレイン電圧が上がり、出力トランジスタ７０８を流れる電流が少なくなる。これにより電圧Ｖｒｅｇの値が上昇する。また、逆に電圧Ｖｒｅｇの値が上昇すると、入力トランジスタ７０２のゲート電圧が上がり、入力トランジスタ７０１を流れる電流が入力トランジスタ７０２を流れる電流よりも相対的に大きくなる。すると、入力トランジスタ７０１のドレイン電圧が下がり、出力トランジスタ７０８を流れる電流が増加する。これにより電圧Ｖｒｅｇの値が低下する。すなわち、サンプリングクロックＣＫｓが“Ｈ”レベルの期間にあっては、電圧Ｖｒｅｇが予め定められた基準電圧Ｖｒｅｆと一致するように制御することができる。
【００３１】
一方、サンプリングクロックＣＫｓが“Ｌ”レベルの期間にあっては、スイッチ７１２〜７１４がオフ状態となる。したがって、能動素子による電圧Ｖｒｅｇの安定化は行われず、ホールドコンデンサ７１５で出力トランジスタ７０８のゲート電圧を保持して、発振回路８０と分周回路９０を駆動している。この場合、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２の変動は、電圧Ｖｒｅｇに反映される。しかしながら、サンプリングクロックＣＫｓの周期で電圧Ｖｒｅｇの安定化が図られる。このため、電圧Ｖｒｅｇは、図７に示すように期間Ｔｂにおいて低電位側電圧Ｖｓｓの影響をうけて変動するが、期間Ｔａ毎に基準電圧Ｖｒｅｆと一致する。したがって、電圧Ｖｒｅｇの変動幅Ｖａを、発振回路８０や分周回路９０を動作するのに十分な程度に、抑圧することができる。
このように第１実施形態にあっては、定電圧回路７０への給電を間欠的に行うようにしたので、定電圧回路７０の消費電力を大幅に削減させることができる。この結果、計時装置１全体の消費電力を削減することができ、継続使用時間を大幅に延ばすことができる。
【００３２】
[１−４．第１実施形態の変形例]
上述した定電圧回路７０は、図８に示されるものであってもよい。この定電圧回路７０’は、図６に示す定電圧回路７０において、高電位側電圧Ｖｄｄに接続される素子と低電位側電圧Ｖｓｓに接続される素子を逆にするとともに、ＰチャンネルのトランジスタとＮチャンネルのトランジスタとを入れ替えてあり、低電位側電圧Ｖｓｓ２を基準電位とした回路構成である。
また、定電圧回路７０において、図９に示すように低電位側電圧Ｖｓｓをスイッチ７１５〜７１８介して供給してもよいし、定電圧回路７０’において、図１０に示すようにスイッチ８１２〜８１４を介して第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２を供給するようにしてもよい。
【００３３】
[２．第２実施形態]
上述した第１実施形態においては、常に一定のデューティ比となっているサンプリングクロックＣＫｓに基づいて、定電圧回路７０への給電を制御することにより、その消費電力を削減した。この際、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２がある程度変動しても、定電圧回路７０は周期的に安定化動作を実行するので、電圧Ｖｒｅｇの変動幅Ｖａを抑圧することができた。
しかしながら、駆動パルスによってステップモータ１１０が回転する際には、大電流が駆動回路１００で消費されるので、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に上昇することになる。また、交流発電機１０が発電状態にあり大容量コンデンサ３０に電流が充電されるときには、大容量コンデンサ３０の内部抵抗によって、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に下降することになる。さらに、昇降圧回路４０の昇降圧倍率Ｋが増加すれば第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に下降し、昇降圧倍率Ｋが減少すれば第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に上昇することになる。このように第２の低電位側電圧Ｖｓｓが急激に変動すると、電圧Ｖｒｅｇの変動幅Ｖａが大きくなり、発振回路８０の発振周波数が不安定となったり分周回路９０が誤動作するおそれがある。また、最悪の場合、発振回路８０の発振が停止してしまう。一方、サンプリングクロックＣＫｓの１周期に占める“Ｈ”レベル期間の割合を大きくすれば、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動しても電圧Ｖｒｅｇの変動幅を抑圧することができるが、そうすると、定電圧回路７０の消費電力の削減率が低下する。
【００３４】
第２実施形態は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２に急激な変動があった場合でも電圧Ｖｒｅｇの変動を抑圧するとともに、定電圧回路７０の消費電力の削減率を大きくすることを目的とする。
[２−１．第２実施形態の構成]
図１１は第２実施形態に係る計時装置２のブロック図である。計時装置２は、定電圧回路７０の替わりに安定化電源部Ａを用いる点、交流発電機１０の発電状態を検出する発電状態検出回路１３０を新たに用いる点を除いて、図１に示す第１実施形態の計時装置１と略同様に構成されている。
発電状態検出回路１３０は、交流発電機１０の発電状態を検出することにより、大容量コンデンサ３０への充電を検知するものである。この例の発電状態検出回路１３０は、図に示すように抵抗１３１とオペアンプ１３２から構成されている。なお、オペアンプ１３２には若干のオフセットを持たせてあり、ノイズによる誤動作を防止できるようになっている。
オペアンプ１３２の正入力端子は大容量コンデンサ３０に接続される抵抗１３１の一端Ｘ１と接続されており、その負入力端子は抵抗１３１の他端Ｘ２に接続されている。したがって、交流発電機１０に起電圧が発生し、整流回路２０→高電位側電圧Ｖｄｄ→大容量コンデンサ３０→抵抗１３１→整流回路２０の閉ループで充電電流が流れると、オペアンプ１３２の出力信号は“Ｈ”レベルとなり、充電電流が流れない場合には“Ｌ”レベルとなる。そして、オペアンプ１３２の出力信号は、第１の制御信号CTL1として出力される。
【００３５】
ところで、大容量コンデンサ３０に充電電流が流れ込む場合には、大容量コンデンサ３０の内部抵抗によって、第１の低電位側電圧Ｖｓｓ１が急激に下降する。昇降圧回路４０は、第１の低電位側電圧Ｖｓｓ１を昇降圧して第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２を生成するから、第１の低電位側電圧Ｖｓｓ１が急激に下降すると、これに伴って第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２も急激に下降する。したがって、第１の制御信号CTL1を参照すれば、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動する一期間を検知することができる。
次に、電圧検出回路５０から出力される第２の制御信号CTL2は、昇降圧制御信号CTLaに変化がある直前から予め定められた時間が経過するまでの期間は“Ｈ”レベルとなり、他の期間は“Ｌ”レベルとなる。昇降圧倍率Ｋが変化すると、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２は急峻に変動するがある時間が経過すると収束する。ここで、第２の制御信号CTL2が“Ｈ”レベルとなる時間は、収束に要する時間に応じて定める。したがって、第２の制御信号CTL2を参照すれば、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動する期間を検知することができる。
【００３６】
次に、駆動回路１００およびコンデンサ６０は、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２に対してローパスフィルタを等価的に構成する。このため、ステップモータ１１０が駆動回路１００からの駆動パルスによって駆動されると、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動するが、駆動パルスの有効期間が終了した後の一定期間は、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が変動する。駆動回路１００から出力される第３の制御信号CTL3は、このことを想定して生成される。具体的には、駆動パルスが有効な期間だけでなく、駆動パルスが有効となる直前から第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２の変動が収束するまでの期間において“Ｈ”レベルとなり、他の期間において“Ｌ”レベルとなる。したがって、第３の制御信号CTL3を参照すれば、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動する期間を検知することができる。
次に、安定化電源部Ａは、選択回路７１と第１の実施形態で説明した定電圧回路７０から構成されている。選択回路７１の各信号入力端子には、第１のクロックＣＫ１（デューティ比Ｒ＝１／８）、第２のクロックＣＫ２（デューティ比Ｒ＝１／２）、第３のクロックＣＫ３（デューティ比Ｒ＝３／４）および“Ｈ”レベル信号Ｈが供給されるようになっている。また、その制御入力端子には、上述した第１〜第３の制御信号CTL1〜CTL3が供給されるようになっている。この選択回路７１は、第１〜第３の制御信号CTL1〜CTL3に基づいて、第１〜第３のクロックＣＫ１〜ＣＫ３、または“Ｈ”レベル信号Ｈを選択する。この選択信号はサンプリングクロックＣＫｓとして定電圧回路７０に供給される。
【００３７】
選択の態様には各種のものがあるが、この例では、図１２に示す真理値表に基づいて選択が行われる。第１〜第３の制御信号CTL1〜CTL3がすべて“Ｌ”レベルであれば、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動しない。したがって、電圧Ｖｒｅｇの安定化動作をある程度長い時間間隔で周期的に行っても、電圧Ｖｒｅｇは殆ど変動しない。このため、そのような場合には、第１〜第３のクロックＣＫ１〜ＣＫ３のうちデューティ比Ｒが最も小さい第１のクロックＣＫ１がサンプリングクロックＣＫｓとして定電圧回路７０に供給される。この場合には、第１実施形態と同様に定電圧回路７０の消費電力を１／８に削減することができる。また、第１の制御信号CTL1のみが“Ｈ”レベルの場合には、第２のクロックＣＫ２がサンプリングクロックＣＫｓとして定電圧回路７０に供給される。この場合には、デューティ比Ｒが１／２である第２のクロックＣＫ２をサンプリングクロックＣＫｓとして用いることになる。このため、大容量コンデンサ３０に電流が流れ込むことにより第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動しても、定電圧回路７０が安定化動作する期間が相対的に長くなるので、電圧Ｖｒｅｇの変動が抑圧される。
【００３８】
また、第２の制御信号CTL2が“Ｈ”レベルとなり、かつ第３の制御信号CTL3が“Ｌ”レベルの場合には、第３のクロックＣＫ３がサンプリングクロックＣＫｓとして定電圧回路７０に供給される。この場合には、デューティ比Ｒが３／４である第３のクロックＣＫ３をサンプリングクロックＣＫｓとして用いることになる。第２の制御信号CTL1が“Ｈ”レベルの場合に、第１の制御信号CTL1が“Ｈ”レベルの場合よりデューティ比Ｒが大きい第３のクロックＣＫ３を使用するようにしたのは、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２の変化率（Ｖｓｓ２／時間）がより大きいからである。すなわち、昇降圧倍率Ｋを切り替えは昇降圧制御信号CTLaが変化すれば直ちに開始するが、発電による充電は比較的緩慢に行われるからである。したがって、この例のように、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２の変化率に応じてサンプリングクロックＣＫｓのデューティ比Ｒを可変することによって、電圧Ｖｒｅｇの変動を抑圧しつつ、定電圧回路７０の消費電力を削減することができる。
また、第３の制御信号CTL3が“Ｈ”レベルの場合には、“Ｈ”レベル信号ＨがサンプリングクロックＣＫｓとして定電圧回路７０に供給される。この場合には、定電圧回路７０を常時動作させることになる。これは、ステップモータ１１０の駆動時に第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が最も大きく変動し、しかも、駆動パルスが有効な期間においては、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が上昇する方向に変動するからである。第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が上昇すると、発振回路８０および分周回路９０の電源電圧が低下し、発振周波数が不安定となったり、最悪の場合には発振が停止してしまう。しかし、この例にあっては、駆動パルスが有効な期間は、必ず定電圧回路７０が動作するので、発振回路８０および分周回路９０を安定して動作させることができる。
【００３９】
[２−２．第２実施形態の動作]
次に、第２実施形態の動作について説明する。図１３は、計時装置２の動作を説明するためのタイミングチャートである。なお、この例では、昇降圧倍率Ｋの変更は行われず、第２の制御信号CTL2は常に“Ｌ”レベルであるものとする。
この図に示すように、時刻ｔ１以前の期間Ｔ０においては、第１〜第３の制御信号CTL1〜CTL3が“Ｌ”レベルであったとすると、選択回路７１はデューティ比Ｒが１／８となる第１のクロックＣＫ１をサンプリングクロックＣＫｓとして定電圧回路７０に供給する。期間Ｔ０では第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２に急激な変動はないので、電圧Ｖｒｅｇはほとんど変動しない。したがって、定電圧回路７０の給電を１／８に絞っても発振回路８０と分周回路９０とは安定して動作する。
【００４０】
次に、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間Ｔ１に充電電流が流れると、期間Ｔ１において第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２は次第に下降する。充電電流が流れると、充電状態検出部１３０はこのことを検出して、期間Ｔ１において“Ｈ”レベルとなる第１の制御信号CTL1を選択回路７１に供給する。すると、選択回路７１はデューティ比Ｒが１／２に設定された第２のクロックＣＫ２をサンプリングクロックＣＫｓとして定電圧回路７０に供給する。この場合、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２は急激に変動するが、サンプリングクロックＣＫｓのデューティ比Ｒが１／２となるので、電圧Ｖｒｅｇの変動幅Ｖａを小さくすることができる。したがって、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動しても電圧Ｖｒｅｇの変動を抑圧できるから、発振回路８０と分周回路９０とを安定して動作させることができる。
次に、時刻ｔ２から時刻ｔ３まで期間Ｔ２にあっては、第１〜第３の制御信号CTL1〜CTL3が“Ｌ”レベルであるから、期間Ｔ０と同様に、定電圧回路７０は消費電力を１／８に絞った状態で動作する。
【００４１】
次に、駆動パルスが時刻ｔ４から時刻ｔ５まで期間、“Ｈ”レベルになるものとすれば、これに先立つ時刻ｔ３から時刻ｔ６までの期間Ｔ３において、第３の制御信号CTL3は“Ｈ”レベルとなる。すると、選択回路７１は“Ｈ”レベル信号ＨをサンプリングクロックＣＫｓとして定電圧回路７０に供給する。この場合には、定電圧回路７０は常時動作するから、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動しても電圧Ｖｒｅｇは一定の基準電圧Ｖｒｅｆに保たれる。したがって、発振回路８０と分周回路９０とを安定して動作させることができる。
このように第２実施形態においては、定電圧回路７０の入力電圧である第２の低電位側電圧Ｖｓｓが急激に変動する場合を検知し、そのような場合には、第２の低電位側電圧Ｖｓｓの変動に応じて定電圧回路７０への給電を制御するようにしたので、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動しても電圧Ｖｒｅｇの変動幅Ｖａを抑圧することができ、しかも、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が安定している場合には、給電停止期間の割合を大きくするから、定電圧回路７０の消費電力を大幅に削減することができる。
【００４２】
[２−３．第２実施形態の変形例]
（１）第２実施形態に係る計時装置２において、定電圧回路７０として、図８、図９、図１０に示すものを用いても良いことは勿論である。
（２）第２実施形態に係る計時装置２においては、大容量コンデンサ３０への充電電流に基づいて、交流発電機１０の発電状態を検知したが、本発明はこれに限定されるものでなく、コンデンサ６０への充電電流に基づいて交流発電機１０の発電状態を検知してもよい。さらに、交流発電機１０の起電圧に基づいて交流発電機１０の発電状態を検出してもよい。この場合には、交流発電機１０の起電圧を予め定められた基準電圧と比較し、その比較結果に基づいて発電状態を検出すればよい。
【００４３】
交流発電機１０の起電圧の比較結果に基づいて発電状態を検出する場合における、図２に示す発電状態検出回路１３０の変形例について図１４を参照して説明する。図１４に示す発電状態検出回路１３０ａは、２個のＰチャネルトランジスタ１３３，１３４と、Ｐチャネルトランジスタ１３３，１３４のドレイン端子が電流引き込み側の端子に接続されている定電流回路１３５と、定電流回路１３５に並列に接続されているコンデンサ１３６と、Ｐチャネルトランジスタ１３３，１３４のドレイン端子が入力に接続されているインバータ１３７と、インバータ１３７に直列に接続されているインバータ１３８から構成されている。Ｐチャネルトランジスタ１３３，１３４のゲート端子ＡＧ１，ＡＧ２には、図２の発電コイル２４４の両端の端子電圧が印加され、各ゲート端子には、それぞれ電圧Ｖｄｄが印加される。定電流回路１３５とコンデンサ１３６の他方の端子には電圧Ｖｓｓ１または電圧Ｖｓｓ２が印加される。インバータ１３８の出力信号が第１の制御信号CTL1である。
【００４４】
以上の構成において、交流発電機１０に起電圧が発生すると、Ｐチャネルトランジスタ１３３，１３４が交互にオンするようになり、コンデンサ１３６の端子間に電圧が発生し、インバータ１３７の入力が“Ｌ”レベルになるので、インバータ１３８から出力される制御信号CTL1が“Ｈ”レベルになる。一方、交流発電機１０に起電圧が発生していない場合には、Ｐチャネルトランジスタ１３３，１３４がオフしたままとなるので、コンデンサ１３６の電荷が定電流回路１３５によって放電されるので、コンデンサ１３６の端子間電圧が減少し、インバータ１３７の入力が“Ｈ”レベルになるので、インバータ１３８から出力される制御信号CTL1が“Ｌ”レベルになる。
【００４５】
（３）第２実施形態に係る計時装置２においては、交流発電機１０の発電状態、昇降圧回路４０における昇降圧倍率Ｋの変化、およびステップモータ１１０の駆動に基づいて、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動する場合を検出したが、本発明はこれに限定されるものでなく、これらの要素を適宜組み合わせて第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動する場合を検出してもよい。
また、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２を急激に変動させる各要素は、上記したものに限定されず、例えば、計時装置が輪列と日車から構成されるカレンダー表示機構を備えこれをステップモータ１１０とは別のモータで駆動する場合には当該モータを駆動するための駆動パルスを考慮してもよい。
【００４６】
さらに、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２を急激に変動させる他の要因としては、計時装置にアラーム装置（ブザー、音声信号を発生するための音声合成装置等）を設ける場合のアラーム装置の駆動電流、照明装置を設ける場合の照明の点灯電流等が考えられる。したがって、これらの構成を採用する場合には、アラーム装置の駆動制御信号や照明灯の制御信号を用いて、定電圧回路の制御を行うように構成することも可能である。
また、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２の変動を直接検出するように構成してもよく、例えば、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２をコンデンサと抵抗で構成される微分回路を用いて第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２の変化率を検出し、これを予め定められた各閾値と比較し、その比較結果に基づいて、第１〜第３のクロックＣＫ１〜ＣＫ３および“Ｈ”レベル信号Ｈの中からいずれかを選択し、これをサンプリングクロックＣＫｓとして用いるようにしてもよい。
【００４７】
さらに、ステップモータ１１０を駆動するために駆動回路１００で生成する駆動パルス幅を負荷に応じて数種類の中から選択するようにし、これに応じて第１〜第３のクロックＣＫ１〜ＣＫ３、または“Ｈ”レベル信号Ｈを選択してサンプリングクロックＣＫｓとしてもよい。具体的には、通常の駆動パルスでステップモータ１１０を回転させることができない場合に幅の広い駆動パルスを生成し（発生頻度は低い）、この場合に“Ｈ”レベル信号Ｈを選択し、定電圧回路７０を常時動作させるようにし、一方、通常の駆動パルス発生時には、第１〜第３のクロックＣＫ１〜ＣＫ３を適宜選択して、定電圧回路７０をサンプリング動作させるようにしてもよい。
【００４８】
くわえて、運針機構１２０を動作させる時刻表示モードと、消費電力を削減するために運針機構１２０の動作を停止させるパワーセーブモードといった２つのモードを取り得る時計において、パワーセーブモードでは、大きな消費電力はなく電源電圧変動がないため、サンプリングクロックＣＫｓのデューティ比Ｒを更に小さい１／１６に設定し、時刻表示モードにおいて第１〜第３のクロックＣＫ１〜ＣＫ３、または“Ｈ”レベル信号Ｈを選択してサンプリングクロックＣＫｓを選択するようにしてもよい。
要は、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動する場合を検知できるのであれば、どのようなものであってもよい。
【００４９】
また、第２実施形態では、第１〜第３のクロックＣＫ１〜ＣＫ３、または“Ｈ”レベル信号Ｈを選択してサンプリングクロックＣＫｓとしたが、“Ｈ”レベル信号Ｈを除いて、サンプリングクロックＣＫｓのデューティ比Ｒを可変する構成としてもよい。
【００５０】
[３．本発明の変形例]
（１）上述した各実施形態では、交流発電機１０として、回転錘の回転運動を電気エネルギーに変換するものを採用しているが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、ゼンマイの復元力により回転運動を生じさせ、該回転運動で起電力を発生させる発電装置や、外部あるいは自励による振動または変位を圧電体に加えることにより、圧電効果によって電力を発生させる発電装置であってもよい。さらに、太陽電池による発電や、熱発電であってもよい。
また、交流発電機１０と整流回路２０に代えて、１次蓄電池または２次蓄電池を用いることも可能である。ただし、１次または２次蓄電池を用いる場合には、発電状態の検出を行う必要はない。
【００５１】
（２）上述した各実施形態では、腕時計型の計時装置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、腕時計以外にも、懐中時計などであってもよい。また、電卓、携帯電話、携帯用パーソナルコンピュータ、電子手帳、携帯ラジオ、携帯型ＶＴＲなどの携帯型電子機器に適応することもできる。
【００５２】
（３）上述した各実施形態においては、基準電位（ＧＮＤ）をＶｄｄ（高電位側）に設定したが、基準電位（ＧＮＤ）をＶｓｓ（低電位側）に設定してもよいことは勿論である。
【００５３】
（４）上述した各実施形態にあっては、昇降圧回路４０を用いることを前提として説明したが、昇降圧回路４０の替わりに昇圧動作のみを行う昇圧回路を用いてもよいことはもちろんである。
また、交流発電機１０の起電圧が大きい場合には、昇降圧回路４０、電圧検出回路５０およびコンデンサ６０を省略して、大容量コンデンサ３０の両端を定電圧回路７０に直接接続するようにしてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の発明特定事項によれば、電圧安定化手段を間欠的に動作させるので、電源装置の消費電力を削減することができる。また、入力電圧の変動に応じて電圧安定化手段への給電を制御するので、電源装置の消費電力を削減しつつ出力電圧の変動幅を抑圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る計時装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の実施形態に係る計時装置内の交流発電機１０、整流回路２０、昇降圧回路４０、駆動回路１００、ステップモータ１１０、および運針機構１２０の具体的構成例を示す図である。
【図３】 図２の昇降圧回路４０の概要構成図である。
【図４】 図２の昇降圧回路４０の動作説明図である。
【図５】 図２の昇降圧回路４０における３倍昇圧時の等価回路である。
【図６】 図１に示す実施形態に係る定電圧回路の回路図である。
【図７】 同実施形態に係る計時装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図８】 同実施形態の変形例に係る定電圧回路の一例を示す回路図である。
【図９】 同実施形態の変形例に係る定電圧回路の一例を示す回路図である。
【図１０】 同実施形態の変形例に係る定電圧回路の一例を示す回路図である。
【図１１】 本発明の第２実施形態に係る計時装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】 同実施形態に係る選択回路の真理値表である。
【図１３】 同実施形態に係る計時装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１４】 同実施形態に係る発電状態検出回路の変形例を示す回路図である。
【符号の説明】
１，２…計時装置
１０…交流発電機（発電手段）
３０…大容量コンデンサ（第１の蓄電手段）
４０…昇降圧回路（電圧変換手段）
５０…電圧検出回路（電圧変動検知手段、倍率変更検知手段）
６０…コンデンサ（第２の蓄電手段）
７０…定電圧回路（電圧安定化手段）
７１…選択回路（制御手段）
８０…発振回路（処理手段、計時手段）
９０…分周回路（処理手段、計時手段）
１００…駆動回路（電圧変動検知手段）
１１０…ステップモータ（電力消費手段、モータ）
１３０，１３０ａ…発電状態検出回路（電圧変動検知手段、充電検知手段）
７１２〜７１４…スイッチ（給電手段）
Ｖｄｄ…高電位側電圧
Ｖｓｓ１…第１の低電位側電圧
Ｖｓｓ２…第２の低電位側電圧（入力電圧）
【発明の属する技術分野】
本発明は、消費電力の削減に好適な電源装置およびその制御方法、携帯型電子機器、計時装置およびその制御方法に関するものである。
【従来の技術】
腕時計タイプなどの小型の電子時計においては、時刻を計測するための計時回路や運針機構に連結されたモータを駆動させる駆動回路の他に、発電装置を内蔵し電池交換なしに動作するものが実現されている。これらの電子時計においては、発電装置で発生した電力をいったんコンデンサなどに充電する機能を備えており、発電が行われないときはコンデンサから放電される電力で時刻表示が行われるようになっている。
【０００２】
このため、電池なしでも長時間安定した動作が可能であり、電池の交換の手間あるいは電池の廃棄上の問題などを考慮すると、今後、多くの電子時計に発電装置が内蔵されるものと期待されている。
腕時計などに内蔵される発電装置は、照射された光を電気エネルギーに変換する太陽電池、あるいは、ユーザの腕の動きなどを捉えて運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電システムなどである。これらの発電装置はユーザの周囲のエネルギーを電気エネルギーに変換して使用するという面では非常にすぐれているが、利用可能なエネルギー密度が低く、さらに、継続したエネルギーが得られないという問題がある。従って、継続した発電は行われず、その間はコンデンサに蓄積された電力で電子時計は動作する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、小型の電子時計では発電装置の起電圧は小さいので、コンデンサの端子間電圧では、計時回路を動作させるのに十分ではない。このため、コンデンサの端子間電圧を一旦昇圧し、昇圧した電圧を別のコンデンサに蓄電している。また、昇圧された電圧が変動しても安定した電源電圧を給電するために、当該コンデンサの電圧を定電圧回路を用いて安定化させ、これを電源電圧として計時回路に給電している。
このような電子時計において、継続使用時間を長時間化するためには、電子時計全体の消費電力を低減する必要がある。
しかし、定電圧回路はそれ自体で電力を消費してしまうから、定電圧回路を常に動作させることは消費電力を削減する観点から好ましくない。一方、計時回路を誤動作させることなく安定して動作させるためには定電圧回路が必要となる。本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、定電圧回路をサンプリング的（間欠的）に動作させることにより、消費電力の低減を図ることを目的とする。また、他の目的は、入力電圧の変動に応じて定電圧回路を制御することにより、消費電力の低減と電源電圧の安定化を図ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る電源装置は、電力を蓄電する蓄電手段と、入力電圧を安定化させた出力電圧を生成する電圧安定化手段と、前記蓄電手段に蓄電された電圧を前記入力電圧として前記電圧安定化手段へ給電する給電手段と、前記入力電圧が変動したことを検知する、あるいは、ａ．発電された電力を蓄電し、蓄電された電力を前記蓄電手段に供給する発電電力蓄電手段への充電電圧の変動、ｂ．前記発電電力蓄電手段への充電電流の変動、ｃ．前記蓄電手段に供給する電力を発電する発電手段の起電圧の変動、ｄ．前記発電電力蓄電手段の電圧の大きさに応じた変換倍率で前記電圧を昇降圧し、前記蓄電手段へ供給する電圧を生成する電圧変換手段における前記変換倍率の変更、およびｅ．前記出力電圧の給電を受けて電力を消費する電力消費手段における消費電力の変動のいずれか１つに基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知する電圧変動検知手段と、前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて前記給電手段の給電動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて、前記入力電圧が安定している場合には前記電圧安定化手段への給電と給電停止とを一定の周期で繰り返すように前記給電手段を制御する一方、前記入力電圧が変動している場合あるいは前記入力電圧の変動が事前に検知された場合には前記電圧安定化手段への給電停止時間に対する給電時間の割合を前記入力電圧が安定している場合と比較して大きくなるように前記給電手段を制御することを特徴とする。この発明によれば、入力電圧の変動に応じて給電手段の給電動作を制御することができるので、出力電圧を安定させるとともに、消費電力を削減することができる。
【０００５】
また、この発明によれば、入力電圧が変動している場合あるいは入力電圧の変動が事前に検知された場合に、給電時間を長くすることができるので出力電圧を安定化させることができる一方、入力電圧が安定している場合には給電停止時間を長くすることができるので、消費電力の削減を図ることができる。
【０００６】
また、本発明に係る電源装置は、電力を蓄電する蓄電手段と、入力電圧を安定化させた出力電圧を生成する電圧安定化手段と、前記蓄電手段に蓄電された電圧を前記入力電圧として前記電圧安定化手段へ給電する給電手段と、前記入力電圧が変動したことを検知する、あるいは、ａ．発電された電力を蓄電し、蓄電された電力を前記蓄電手段に供給する発電電力蓄電手段への充電電圧の変動、ｂ．前記発電電力蓄電手段への充電電流の変動、ｃ．前記蓄電手段に供給する電力を発電する発電手段の起電圧の変動、ｄ．前記発電電力蓄電手段の電圧の大きさに応じた変換倍率で前記電圧を昇降圧し、前記蓄電手段へ供給する電圧を生成する電圧変換手段における前記変換倍率の変更、およびｅ．前記出力電圧の給電を受けて電力を消費する電力消費手段における消費電力の変動のいずれか１つに基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知する電圧変動検知手段と、前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて前記給電手段の給電動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて、前記入力電圧が安定している場合には前記電圧安定化手段へ間欠的に給電するように前記給電手段を制御する一方、前記入力電圧が変動している場合あるいは前記入力電圧の変動が事前に検知された場合には前記電圧安定化手段へ常に給電するように前記給電手段を制御することを特徴とする。この発明によれば、入力電圧が変動している場合あるいは入力電圧の変動が事前に検知された場合には、常に、電圧安定化手段が動作するので、出力電圧をより一層安定化させることができる。
【０００７】
また、本発明に係る携帯型電子機器は、前記電源装置と、電力を発電する発電手段と、前記発電手段からの電力を蓄電し、蓄電された電力を前記電源装置に供給する発電電力蓄電手段とを備え、前記電圧変動検知手段は、前記発電電力蓄積手段への充電電圧の変動に基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知することを特徴とする。この場合には、蓄電手段への充電電圧の変動に基づいて入力電圧の変動を事前に検知することができる。
ここで、電圧変動検知手段は、前記発電電力蓄積手段への充電電流の変動に基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知するものであってもよいし、あるいは、前記発電手段の起電圧の変動に基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知するものであってもよい。
【０００８】
また、本発明に係る携帯型電子機器は、前記電源装置と、電力を発電する発電手段と、前記発電手段からの電力を蓄電する発電電力蓄電手段と、前記発電電力蓄電手段の電圧の大きさに応じた変換倍率で前記電圧を昇降圧する電圧変換手段と、前記電圧変換手段によって昇降圧された電圧を前記電源装置へ供給する供給手段とを備え、前記電圧変動検知手段は、前記電圧変換手段における変換倍率の変更に基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知することを特徴とする。この場合には、変換倍率の変更に基づいて入力電圧の変動を事前に検知することができる。
【０００９】
また、本発明に係る携帯型電子機器は、前記電源装置と、前記出力電圧の給電を受けて電力を消費する電力消費手段を備え、前記電圧変動検知手段は、前記電力消費手段における消費電力の変動に基づいて前入力電圧の変動を事前に検知することを特徴とする。より具体的には、前記電力消費手段はモータであり、前記電圧変動検知手段は、前記モータの駆動信号に基づいて当該モータの消費電力の変動を検知することにより、前記入力電圧の変動を事前に検知することを特徴とする。この場合には、消費電力の変動に基づいて入力電圧の変動を事前に検知することができる。
【００１０】
また、本発明に係る携帯型電子機器において、前記制御手段は、前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて前記入力電圧の変動が事前に検知された場合には、予め定めた期間の間、前記電圧安定化手段への給電停止時間に対する給電時間の割合を前記入力電圧が安定している場合と比較して大きくなるように前記給電手段を制御するようにしても良い。
【００１１】
また、本発明に係る計時装置は、前記電源装置と、前記電源装置からの出力電圧によって給電を受け、時間を計測する計時手段とを備えたことを特徴とする。この場合には、消費電力を削減しつつ、計時手段を安定して動作させることができる。
【００１２】
また、本発明に係る計時装置は、電力を発電する発電手段と、前記発電手段からの電力を蓄電する蓄電手段と、入力電圧を安定化させた出力電圧を生成する電圧安定化手段と、前記蓄電手段に蓄電された電圧を前記入力電圧として前記電圧安定化手段へ給電する給電手段と、前記入力電圧が変動したことを検知する、あるいは、ａ．前記蓄電手段への充電電圧の変動、ｂ．前記蓄電手段への充電電流の変動、ｃ．前記発電手段の起電圧の変動、ｄ．前記蓄電手段の電圧の大きさに応じた変換倍率で前記電圧を昇降圧し、前記給電手段により給電される入力電圧を生成する電圧変換手段における前記変換倍率の変更、およびｅ．前記出力電圧の給電を受けて電力を消費する電力消費手段における消費電力の変動のいずれか１つに基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知する電圧変動検知手段と、前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて前記給電手段の給電動作を制御する制御手段と、前記電圧安定化手段からの出力電圧によって給電を受け、時間を計測する計時手段とを備え、前記制御手段は、前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて、前記入力電圧が安定している場合には前記電圧安定化手段への給電と給電停止とを一定の周期で繰り返すように前記給電手段を制御する一方、前記入力電圧が変動している場合あるいは前記入力電圧の変動が事前に検知された場合には前記電圧安定化手段への給電停止時間に対する給電時間の割合を前記入力電圧が安定している場合と比較して大きくなるように前記給電手段を制御するものであってもよい。
また、本発明に係る計時装置は、電力を発電する発電手段と、前記発電手段からの電力を蓄電する蓄電手段と、入力電圧を安定化させた出力電圧を生成する電圧安定化手段と、前記蓄電手段に蓄電された電圧を前記入力電圧として前記電圧安定化手段へ給電する給電手段と、前記入力電圧が変動したことを検知する、あるいは、ａ．前記蓄電手段への充電電圧の変動、ｂ．前記蓄電手段への充電電流の変動、ｃ．前記発電手段の起電圧の変動、ｄ．前記蓄電手段の電圧の大きさに応じた変換倍率で前記電圧を昇降圧し、前記給電手段により給電される入力電圧を生成する電圧変換手段における前記変換倍率の変更、およびｅ．前記出力電圧の給電を受けて電力を消費する電力消費手段における消費電力の変動のいずれか１つに基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知する電圧変動検知手段と、前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて前記給電手段の給電動作を制御する制御手段と、前記電圧安定化手段からの出力電圧によって給電を受け、時間を計測する計時手段とを備え、前記制御手段は、前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて、前記入力電圧が安定している場合には前記電圧安定化手段へ間欠的に給電するように前記給電手段を制御する一方、前記入力電圧が変動している場合あるいは前記入力電圧の変動が事前に検知された場合には前記電圧安定化手段へ常に給電するように前記給電手段を制御するものであってもよい。
【００１３】
また、本発明に係る計時装置は、電力を発電する発電手段と、前記発電手段からの電力を蓄電する第１の蓄電手段と、前記第１の蓄電手段の電圧の大きさに応じた変換倍率で前記電圧を昇降圧する電圧変換手段と、前記電圧変換手段によって昇降圧された電圧を蓄電し、蓄電された電圧を供給する第２の蓄電手段と、入力電圧を安定化させた出力電圧を生成する電圧安定化手段と、前記第２の蓄電手段に蓄電された電圧を前記入力電圧として前記電圧安定化手段へ給電する給電手段と、前記電圧変換手段における変換倍率の変更を検知する倍率変更検知手段と、前記倍率変更検知手段の検知結果に基づいて前記給電手段の給電動作を制御する制御手段と、前記電圧安定化手段からの出力電圧によって給電を受け、時間を計測する計時手段とを備え、前記制御手段は、前記倍率変更検知手段の検知結果に基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知し、前記入力電圧の変動が検知されなかった場合には前記電圧安定化手段への給電と給電停止とを一定の周期で繰り返すように前記給電手段を制御する一方、前記入力電圧の変動が検知された場合には前記電圧安定化手段への給電停止時間に対する給電時間の割合を前記入力電圧が安定している場合と比較して大きくなるように前記給電手段を制御するものであってもよい。
また、本発明に係る計時装置は、電力を発電する発電手段と、前記発電手段からの電力を蓄電する第１の蓄電手段と、前記第１の蓄電手段の電圧の大きさに応じた変換倍率で前記電圧を昇降圧する電圧変換手段と、前記電圧変換手段によって昇降圧された電圧を蓄電し、蓄電された電圧を供給する第２の蓄電手段と、入力電圧を安定化させた出力電圧を生成する電圧安定化手段と、前記第２の蓄電手段に蓄電された電圧を前記入力電圧として前記電圧安定化手段へ給電する給電手段と、前記電圧変換手段における変換倍率の変更を検知する倍率変更検知手段と、前記倍率変更検知手段の検知結果に基づいて前記給電手段の給電動作を制御する制御手段と、前記電圧安定化手段からの出力電圧によって給電を受け、時間を計測する計時手段とを備え、前記制御手段は、前記倍率変更検知手段の検知結果に基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知し、前記入力電圧の変動が検知されなかった場合には前記電圧安定化手段へ間欠的に給電するように前記給電手段を制御する一方、前記入力電圧の変動が検知された場合には前記電圧安定化手段へ常に給電するように前記給電手段を制御するものであってもよい。
【００１４】
また、本発明を、給電状態において入力電圧を安定化させた出力電圧を生成する定電圧回路を備えることを前提とし、予め定められた第１の時間だけ前記定電圧回路への給電を行なう第１のステップと、前記第１の時間が経過すると、予め定められた第２の時間だけ前記定電圧回路への給電を停止する第２のステップと、を有し、前記第２のステップが終了すると、前記第１のステップと前記第２のステップとを交互に繰り返すようにしてもよい。この場合、定電圧回路は給電状態と給電停止状態とを交互に繰り返すことになる。給電停止状態にあっては出力電圧が入力電圧に応じて変動するが、給電状態になると入力電圧を安定化させた出力電圧を生成するので、出力電圧の変動幅は小さい。したがって、出力電圧の変動幅を抑圧しつつ、消費電力を削減することができる。
【００１６】
本発明に係る計時装置の制御方法は、給電状態において入力電圧を安定化させた出力電圧を生成する定電圧回路と、当該出力電圧の給電を受けて時間を計測する計時回路とを備えることを前提とし、発電された電力を第１の蓄電器に蓄電し、前記第１の蓄電器の電圧の大きさに応じた変換倍率で前記電圧を昇降圧し、昇降圧された電圧を第２の蓄電器に蓄電するとともに、蓄電された電圧を前記入力電圧として前記定電圧回路に供給し、前記定電圧回路から給電を受け、前記計時回路の計測結果に基づいて時刻を表示する針を回転させるモータを駆動し、前記第１の蓄電器への充電、前記変換倍率の変更、および前記モータの駆動のうち、少なくとも一つを検知し、前記検知の結果に基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知し、前記入力電圧の変動が検知されなかった場合には前記定電圧回路への給電と給電停止とを一定の周期で繰り返す一方、前記入力電圧の変動が検知された場合には前記定電圧回路への給電停止時間に対する給電時間の割合を前記入力電圧が安定している場合と比較して大きくすることを特徴とする。
この発明によれば、入力電圧が変動する要因である第１の蓄電器への充電、変換倍率の変更、および前記モータの駆動のうち少なくとも一つが検知されることになるので、定電圧回路への給電および給電停止を適切に制御することができ、消費電力を削減するとともに計時回路を安定して動作させることができる。ここで、前記検知結果に基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知し、前記入力電圧の変動が検知されなかった場合には、前記定電圧回路へ間欠的に給電を行う一方、前記入力電圧の変動が検知された場合には、前記定電圧回路へ常に給電するようにしてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
[１．第１実施形態]
[１−１：全体構成]
以下に図面を参照しながら本発明に係る第１実施形態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る計時装置１の概略構成を示すブロック図である。この計時装置１は、腕時計であって、使用者は装置本体に連結されたベルトを手首に巻き付けて使用するようになっている。
１０は交流発電機であって、例えば、回転錘を備えており、回転錘と連結される発電用ロータが発電用ステータの内部で回転し発電用ステータに接続された発電コイルに誘起された電力を外部に出力できる電磁誘導型のものが採用されている。２０は、交流発電機１０と接続される整流回路であって、半波整流、あるいは全波整流を行って、電力を大容量コンデンサ３０に充電する。この例では、大容量コンデンサ３０の高電位側の電圧Ｖｄｄ（高電位側電圧）を基準電位ＧＮＤとしているが、その低電位側の電圧Ｖｓｓ１（第１の低電位側電圧）を基準電位ＧＮＤとしてもよい。
【００１８】
次に、４０は昇降圧回路であり、大容量コンデンサ３０の両端の電圧を昇圧または降圧して、コンデンサ６０に給電するようになっている。ここで、昇降圧回路４０の出力電圧をその入力電圧で割った値を昇降圧倍率Ｋと呼ぶことにする。電圧検出回路５０は、大容量コンデンサ３０の低電位側電圧Ｖｓｓに基づいて、昇降圧倍率Ｋを指示する昇降圧制御信号CTLaを昇降圧回路４０に供給する。昇降圧倍率Ｋは、Ｋ＞１、Ｋ＝１、Ｋ＜１のいずれの値も取り得る。例えば、電圧Ｖｓｓ１の大きさが計時装置１の各部を動作させるのに十分でない場合には、電圧検出回路５０はＫ＞１を指示する昇降圧制御信号CTLaを生成する。一方、電圧Ｖｓｓ１の大きさが大き過ぎ、その電圧をそのままコンデンサ６０に印加すると、コンデンサ６０が過充電になる場合には、電圧検出回路５０はＫ＜１を指示する昇降圧制御信号CTLaを生成する。これにより、適正な電圧をコンデンサ６０に印加することが可能となる。なお、以下の説明ではコンデンサ６０の低電位側の電圧を第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２と呼ぶことにする。
【００１９】
次に、７０は、コンデンサ６０の両端に接続される定電圧回路であって、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２を入力電圧とし、これを安定化させた電圧Ｖｒｅｇを出力する。定電圧回路７０は、給電状態において入力電圧や負荷電流が変動しても一定の電圧を出力するように構成されている。但し、この定電圧回路７０は、サンプリングクロックＣＫｓに基づいて間欠的に給電されるようになっている。より詳細には後述するが、定電圧回路７０は、サンプリングクロックＣＫｓが“Ｈ”レベルの期間において出力電圧をフィードバックして安定化動作を行い、一方、サンプリングクロックＣＫｓが“Ｌ”レベルの期間においては、安定化動作を停止しその内部に構成されるホールドコンデンサ７１５（図６参照）で出力トランジスタ７０８のゲート電圧を保持し、出力トランジスタ７０８を用いて負荷電流を流すようになっている。この場合、定電圧回路７０の出力電圧である電圧Ｖｒｅｇは、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２に応じて変動する。
ここで、定電圧回路７０は、フィードバックによる安定化動作を行う場合には、これを構成する能動素子が動作するため電力を消費するが、一方、ホールドコンデンサ７１５により、出力電圧Ｖｒｅｇを保持する場合には、能動素子への給電を停止するように構成されている。また、この例では、サンプリングクロックＣＫｓの１周期に対する“Ｈ”レベル期間の比（デューティ比Ｒ）が１／８になるように設定されている。したがって、定電圧回路７０の消費電力を常に動作させる場合と比較して１／８に削減することができる。
【００２０】
次に、８０は発振回路であって、水晶振動子８１の振動周波数で発振するようになっている。また、９０は分周回路であって、発振回路８０から供給されるメインクロックＣＫｍを分周して、上述したサンプリングクロックＣＫｓと秒針や時分針を駆動するための駆動クロックＣＫｄとを生成する。発振回路８０と分周回路９０は、電圧Ｖｒｅｇと高電位側電圧Ｖｄｄとの間に接続されこれらの電源ラインから給電されるようになっている。また、それらの消費電流の合計は５０ｎＡ程度であって、極めて小さい。さらに、９１はレベルシフタであって、駆動クロックＣＫｄのレベルを変換する。具体的には、電圧Ｖｒｅｇから高電位側電圧Ｖｄｄの間で振れる駆動クロックＣＫｄを、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２から高電位側電圧Ｖｄｄの間で振れるものに変換する。
次に、１００は駆動回路であって、駆動クロックＣＫｄに基づいて駆動パルスを生成するようになっている。ステップモータ１１０は駆動パルスの数に応じて回転するようになっている。また、ステップモータ１１０には、輪列や秒針および時分針から構成される運針機構１２０が連結されている。したがって、ステップモータ１１０が駆動クロックＣＫｄに基づいて回転すると、運針機構１２０によって、動力の伝達が行われ、秒針および時分針が動くことになる。
【００２１】
ここで図２を参照して、図１に示す交流発電機１０、整流回路２０、昇圧回路４０、駆動回路１００、ステップモータ１１０、および運針機構１２０の具体的構成例について説明する。なお、図２では、図１に示す定電圧回路７０、発振回路８０等については図示を省略している。
まず交流発電機１０について説明する。 交流発電機１０は、発電装置２４０、回転錘２４５および増速用ギア２４６を備えて構成されている。発電装置２４０としては、発電用ロータ２４３が発電用ステータ２４２の内部で回転し発電用ステータ２４２に接続された発電コイル２４４に誘起された電力を外部に出力する電磁誘導型の交流発電装置が採用されている。 回転錘２４５は、発電用ロータ２４３に運動エネルギーを伝達する手段として機能する。そして、この回転錘２４５の動きが増速用ギア２４６を介して発電用ロータ２４３に伝達されるようになっている。この回転錘２４５は、腕時計型の計時装置１では、ユーザの腕の動きなどを捉えて装置内で旋回できるようになっている。したがって、使用者の生活に関連したエネルギーを利用して発電を行い、その電力を用いて計時装置１を駆動できるようになっている。
【００２２】
図２に示す整流回路２０は、１個の整流用ダイオード２４７を用いて、交流発電機１０の出力を半波整流する回路として構成されている。なお、整流回路は全波整流であってもよく、また能動素子を複数用いて整流回路を構成するようにしてもよい。
昇降圧回路４０は、複数のコンデンサ２４９ａおよび２４９ｂを用いて多段階の昇圧および降圧ができるようになっている。昇降圧回路４０により昇降圧された電源は、コンデンサ６０に蓄えられる。 この場合において、昇降圧回路４０は、電圧検出回路５０からの制御信号CTLaによってコンデンサ６０に供給する電圧を調整することができる。
【００２３】
次に昇降圧回路４０について図３ないし図５を参照して説明する。
昇降圧回路４０は、図３に示すように、大容量コンデンサ３０の高電位側（Ｖｄｄ）端子に一方の端子が接続されたスイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ１の他方の端子に一方の端子が接続され、他方の端子が大容量コンデンサ３０の低電位側（Ｖｓｓ１）端子に接続されたスイッチＳＷ２と、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２との接続点に一方の端子が接続されたコンデンサ２４９ａと、コンデンサ２４９ａの他方の端子に一方の端子が接続され、他方の端子が大容量コンデンサ３０の低電位側端子に接続されたスイッチＳＷ３と、一方の端子がコンデンサ６０の低電位側（Ｖｓｓ２）端子に接続され、他方の端子がコンデンサ２４９ａとスイッチＳＷ３との接続点に接続されたスイッチＳＷ４と、大容量コンデンサ３０の高電位側端子とコンデンサ６０の高電位側端子との接続点に一方の端子が接続されたスイッチＳＷ１１と、スイッチＳＷ１１の他方の端子に一方の端子が接続され、他方の端子が大容量コンデンサ３０の低電位側端子に接続されたスイッチＳＷ１２と、スイッチＳＷ１１とスイッチＳＷ１２との接続点に一方の端子が接続されたコンデンサ２４９ｂと、コンデンサ２４９ｂの他方の端子に一方の端子が接続され、スイッチＳＷ１２と大容量コンデンサ３０の低電位側端子との接続点に他方の端子が接続されたスイッチＳＷ１３と、一方の端子がコンデンサ２４９ｂとスイッチＳＷ１３との接続点に接続され、他方の端子がコンデンサ６０の低電位側端子に接続されたスイッチＳＷ１４と、スイッチＳＷ１１とスイッチＳＷ１２との接続点に一方の端子が接続され、コンデンサ２４９ａとスイッチＳＷ３との接続点に他方の端子が接続されたスイッチＳＷ２１と、を備えて構成されている。
【００２４】
ここで、昇降圧回路の動作の概要を図４および図５を参照して、３倍昇圧時を例として説明する。昇降圧回路４０は、図示しない所定の昇降圧クロックに基づいて動作しており、３倍昇圧時には、図４に示すように、第１の昇降圧クロックタイミング（パラレル接続タイミング）においては、スイッチＳＷ１をオン、スイッチＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３をオン、スイッチＳＷ４をオフ、スイッチＳＷ１１をオン、スイッチＳＷ１２をオフ、スイッチＳＷ１３をオン、スイッチＳＷ１４をオフ、スイッチＳＷ２１をオフとする。この場合における昇降圧回路４０の等価回路は、図５（ａ）に示すようなものとなり、コンデンサ２４９ａおよびコンデンサ２４９ｂに大容量コンデンサ３０から電源が供給され、コンデンサ２４９ａおよびコンデンサ２４９ｂの電圧が大容量コンデンサ３０の電圧とほぼ等しくなるまで充電がなされる。
次に第２の昇降圧クロックタイミング（シリアル接続タイミング）においては、スイッチＳＷ１をオフ、スイッチＳＷ２をオン、スイッチＳＷ３をオフ、スイッチＳＷ４をオフ、スイッチＳＷ１１をオフ、スイッチＳＷ１２をオフ、スイッチＳＷ１３をオフ、スイッチＳＷ１４をオン、スイッチＳＷ２１をオンとする。この場合における昇降圧回路４０の等価回路は、図５（ｂ）に示すようなものとなり、大容量コンデンサ３０、コンデンサ２４９ａおよびコンデンサ２４９ｂはシリアルに接続されて、大容量コンデンサ３０の電圧の３倍の電圧でコンデンサ６０が充電され、３倍昇圧が実現されることとなる。
【００２５】
次に図２に示すステップモータ１１０および運針機構１２０について説明する。ステップモータ１１０は、パルスモータ、ステッピングモータ、階動モータあるいはデジタルモータなどとも称され、デジタル制御装置のアクチュエータとして多用されている、パルス信号によって駆動されるモータである。近年、携帯に適した小型の電子装置あるいは情報機器用のアクチュエータとして小型、軽量化されたステップモータが多く採用されている。このような電子装置の代表的なものが電子時計、時間スイッチ、クロノグラフといった計時装置である。図２に示すステップモータ１１０は、駆動回路１００から供給される駆動パルスによって磁力を発生する駆動コイル２１１と、この駆動コイル２１１によって励磁されるステータ２１２と、さらに、ステータ２１２の内部において励磁される磁界により回転するロータ２１３を備えている。また、ステップモータ１１０は、ロータ２１３がディスク状の２極の永久磁石によって構成されたＰＭ型（永久磁石回転型）で構成されている。ステータ２１２には、駆動コイル２１１で発生した磁力によって異なった磁極がロータ２１３の回りのそれぞれの相（極）２１５および２１６に発生するように磁気飽和部２１７が設けられている。また、ロータ２１３の回転方向を規定するために、ステータ２１２の内周の適当な位置には内ノッチ２１８が設けられており、コギングトルクを発生させてロータ２１３が適当な位置に停止するようにしている。
【００２６】
ステップモータ１１０のロータ２１３の回転は、かなを介してロータ２１３に噛合されている運針機構１２０内の秒中間車２５１及び秒車（秒指示車）２５２によって秒針２６１に伝達され、秒表示がなされることとなる。さらに、秒車２５２の回転は、分中間車２５３、分指示車２５４、日の裏車２５５および筒車（時指示車）２５６によって各針に伝達される。分指示車２５４には分針２６２が接続され、さらに、筒車２５６には時針２６３が接続されている。ロータ２１３の回転に連動してこれらの各針によって時分が表示される。さらに各車２５１〜２５６からなる輪列２５０には、図示してはいないが、年月日（カレンダ）などの表示を行うための伝達系（例えば、日付表示を行う場合には、筒中間車、日回し中間車、日回し車、日車等）を接続することももちろん可能である。この場合においては、さらにカレンダ修正系輪列（例えば、第１カレンダ修正伝え車、第２カレンダ修正伝え車、カレンダ修正車、日車等）を設けることが可能である。
【００２７】
次に、図２に示す駆動回路１００について説明する。駆動回路１００は、組み合わせ論理回路からなる駆動パルス制御回路２３０の制御下でステップモータ１１０に様々な駆動パルスを供給する。駆動回路１００は、直列に接続されたｐチャネルＭＯＳトランジスタ２３３ａとｎチャネルＭＯＳトランジスタ２３２ａ、およびｐチャネルＭＯＳトランジスタ２３３ｂとｎチャネルＭＯＳトランジスタ２３２ｂによって構成されたブリッジ回路を備えている。また、駆動回路１００は、ｐチャネルＭＯＳトランジスタ２３３ａおよび２３３ｂとそれぞれ並列に接続された回転検出用抵抗２３５ａおよび２３５ｂと、これらの抵抗２３５ａおよび２３５ｂにチョッパパルスを供給するためのサンプリング用のｐチャネルＭＯＳトランジスタ２３４ａおよび２３４ｂを備えている。したがって、これらのＭＯＳトランジスタ２３２ａ、２３２ｂ、２３３ａ、２３３ｂ、２３４ａおよび２３４ｂの各ゲート電極に駆動パルス制御回路２３０からそれぞれのタイミングで極性およびパルス幅の異なる制御パルスを印加することにより、駆動コイル２１１に極性の異なる駆動パルスを供給したり、あるいは、ロータ２１３の回転検出用および磁界検出用の誘起電圧を励起する検出用のパルスを供給することができるようになっている。
【００２８】
[１−２：定電圧回路]
次に、定電圧回路７０の構成について図６を参照して説明する。
図６に定電圧回路７０の回路構成を示す。
この図に示すように定電圧回路７０は、入力トランジスタ７０１、７０２、負荷トランジスタ７０４、７０５、基準電圧発生用のトランジスタ７０６、出力トランジスタ７０７、７０８、定電流源７０９〜７１１、スイッチ７１２〜７１４およびホールドコンデンサ７１５から大略構成されている。このうち、入力トランジスタ７０１、７０２およびトランジスタ７０６はＰチャンネルの電界効果型で構成され、さらに、負荷トランジスタ７０４、７０５、出力トランジスタ７０７および７０８はＮチャンネルの電界効果型で構成される。
また、スイッチ７１２〜７１４は、サンプリングクロックＣＫｓによってオン・オフが制御されるようになっており、サンプリングクロックＣＫｓが、“Ｈ”レベルの期間中オン状態となり、“Ｌ”レベルの期間中オフ状態となる。したがって、サンプリングクロックＣＫｓのデューティ比Ｒが１／８であれば、定電圧回路７０が動作するのは全体の１／８の期間であるので、消費電力を常に動作させる場合と比較して１／８に低減することができる。
【００２９】
入力トランジスタ７０１、７０２の各ドレインは、負荷トランジスタ７０４、７０５を介して第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２に各々接続されている。この場合、負荷トランジスタ７０４、７０５は能動負荷として機能する。また、入力トランジスタ７０１、７０２の各ソースは定電流源７１０が接続されている。したがって、入力トランジスタ７０１、７０２、負荷トランジスタ７０４、７０５、および定電流源７１０は差動増幅器を構成している。ここで、入力トランジスタ７０１のゲートは差動増幅器の正入力端子に、入力トランジスタ７０２のゲート差動増幅器は負入力端子に各々相当する。この例では、入力トランジスタ７０１のゲート電圧は、トランジスタ７０６のしきい値電圧Ｖｔｈとほぼ等しい電圧となり、その電圧は基準電圧として作用する。
したがって、スイッチ７１２〜７１４がオン状態では、入力トランジスタ７０１→出力トランジスタ７０８→出力トランジスタ７０８→入力トランジスタ７０２のフィードバックループが形成され、これにより、電圧Ｖｒｅｇの値が安定化される。一方、スイッチ７１２〜７１４がオフ状態では、ホールドコンデンサ７１５によって出力トランジスタ７０８のゲート電圧は保持され、電圧Ｖｒｅｇが給電される。例えば、銀電池で駆動される一般の時計では、電源電圧は１．５８Ｖで、出力電圧Ｖｒｅｇは０．８Ｖ程度に設定されている。
【００３０】
[１−３．第１実施形態の動作]
次に、第１実施形態の動作を図面を参照しつつ説明する。図７は、計時装置１の動作を説明するためのタイミングチャートである。
この例では、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が時刻ｔ１から高電位側に向けて上昇し、時刻ｔ２で反転に転じ、時刻ｔ３において時刻ｔ１のレベルに戻るものとする。これは、コンデンサ６０の充放電によって、その端子電圧が時刻ｔ１から減少し、時刻ｔ２から増大に転じて時刻ｔ３で時刻ｔ１におけるレベルに戻ることに起因している。
まず、サンプリングクロックＣＫｓが“Ｈ”レベルの期間にあっては、図６に示すスイッチ７１２〜７１４がオン状態となり、上述したフィードバックループが形成される。このため、電圧Ｖｒｅｇの値が低下すると、入力トランジスタ７０２のゲート電圧が下がり、入力トランジスタ７０１を流れる電流が入力トランジスタ７０２を流れる電流よりも相対的に小さくなる。すると、入力トランジスタ７０１のドレイン電圧が上がり、出力トランジスタ７０８を流れる電流が少なくなる。これにより電圧Ｖｒｅｇの値が上昇する。また、逆に電圧Ｖｒｅｇの値が上昇すると、入力トランジスタ７０２のゲート電圧が上がり、入力トランジスタ７０１を流れる電流が入力トランジスタ７０２を流れる電流よりも相対的に大きくなる。すると、入力トランジスタ７０１のドレイン電圧が下がり、出力トランジスタ７０８を流れる電流が増加する。これにより電圧Ｖｒｅｇの値が低下する。すなわち、サンプリングクロックＣＫｓが“Ｈ”レベルの期間にあっては、電圧Ｖｒｅｇが予め定められた基準電圧Ｖｒｅｆと一致するように制御することができる。
【００３１】
一方、サンプリングクロックＣＫｓが“Ｌ”レベルの期間にあっては、スイッチ７１２〜７１４がオフ状態となる。したがって、能動素子による電圧Ｖｒｅｇの安定化は行われず、ホールドコンデンサ７１５で出力トランジスタ７０８のゲート電圧を保持して、発振回路８０と分周回路９０を駆動している。この場合、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２の変動は、電圧Ｖｒｅｇに反映される。しかしながら、サンプリングクロックＣＫｓの周期で電圧Ｖｒｅｇの安定化が図られる。このため、電圧Ｖｒｅｇは、図７に示すように期間Ｔｂにおいて低電位側電圧Ｖｓｓの影響をうけて変動するが、期間Ｔａ毎に基準電圧Ｖｒｅｆと一致する。したがって、電圧Ｖｒｅｇの変動幅Ｖａを、発振回路８０や分周回路９０を動作するのに十分な程度に、抑圧することができる。
このように第１実施形態にあっては、定電圧回路７０への給電を間欠的に行うようにしたので、定電圧回路７０の消費電力を大幅に削減させることができる。この結果、計時装置１全体の消費電力を削減することができ、継続使用時間を大幅に延ばすことができる。
【００３２】
[１−４．第１実施形態の変形例]
上述した定電圧回路７０は、図８に示されるものであってもよい。この定電圧回路７０’は、図６に示す定電圧回路７０において、高電位側電圧Ｖｄｄに接続される素子と低電位側電圧Ｖｓｓに接続される素子を逆にするとともに、ＰチャンネルのトランジスタとＮチャンネルのトランジスタとを入れ替えてあり、低電位側電圧Ｖｓｓ２を基準電位とした回路構成である。
また、定電圧回路７０において、図９に示すように低電位側電圧Ｖｓｓをスイッチ７１５〜７１８介して供給してもよいし、定電圧回路７０’において、図１０に示すようにスイッチ８１２〜８１４を介して第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２を供給するようにしてもよい。
【００３３】
[２．第２実施形態]
上述した第１実施形態においては、常に一定のデューティ比となっているサンプリングクロックＣＫｓに基づいて、定電圧回路７０への給電を制御することにより、その消費電力を削減した。この際、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２がある程度変動しても、定電圧回路７０は周期的に安定化動作を実行するので、電圧Ｖｒｅｇの変動幅Ｖａを抑圧することができた。
しかしながら、駆動パルスによってステップモータ１１０が回転する際には、大電流が駆動回路１００で消費されるので、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に上昇することになる。また、交流発電機１０が発電状態にあり大容量コンデンサ３０に電流が充電されるときには、大容量コンデンサ３０の内部抵抗によって、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に下降することになる。さらに、昇降圧回路４０の昇降圧倍率Ｋが増加すれば第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に下降し、昇降圧倍率Ｋが減少すれば第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に上昇することになる。このように第２の低電位側電圧Ｖｓｓが急激に変動すると、電圧Ｖｒｅｇの変動幅Ｖａが大きくなり、発振回路８０の発振周波数が不安定となったり分周回路９０が誤動作するおそれがある。また、最悪の場合、発振回路８０の発振が停止してしまう。一方、サンプリングクロックＣＫｓの１周期に占める“Ｈ”レベル期間の割合を大きくすれば、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動しても電圧Ｖｒｅｇの変動幅を抑圧することができるが、そうすると、定電圧回路７０の消費電力の削減率が低下する。
【００３４】
第２実施形態は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２に急激な変動があった場合でも電圧Ｖｒｅｇの変動を抑圧するとともに、定電圧回路７０の消費電力の削減率を大きくすることを目的とする。
[２−１．第２実施形態の構成]
図１１は第２実施形態に係る計時装置２のブロック図である。計時装置２は、定電圧回路７０の替わりに安定化電源部Ａを用いる点、交流発電機１０の発電状態を検出する発電状態検出回路１３０を新たに用いる点を除いて、図１に示す第１実施形態の計時装置１と略同様に構成されている。
発電状態検出回路１３０は、交流発電機１０の発電状態を検出することにより、大容量コンデンサ３０への充電を検知するものである。この例の発電状態検出回路１３０は、図に示すように抵抗１３１とオペアンプ１３２から構成されている。なお、オペアンプ１３２には若干のオフセットを持たせてあり、ノイズによる誤動作を防止できるようになっている。
オペアンプ１３２の正入力端子は大容量コンデンサ３０に接続される抵抗１３１の一端Ｘ１と接続されており、その負入力端子は抵抗１３１の他端Ｘ２に接続されている。したがって、交流発電機１０に起電圧が発生し、整流回路２０→高電位側電圧Ｖｄｄ→大容量コンデンサ３０→抵抗１３１→整流回路２０の閉ループで充電電流が流れると、オペアンプ１３２の出力信号は“Ｈ”レベルとなり、充電電流が流れない場合には“Ｌ”レベルとなる。そして、オペアンプ１３２の出力信号は、第１の制御信号CTL1として出力される。
【００３５】
ところで、大容量コンデンサ３０に充電電流が流れ込む場合には、大容量コンデンサ３０の内部抵抗によって、第１の低電位側電圧Ｖｓｓ１が急激に下降する。昇降圧回路４０は、第１の低電位側電圧Ｖｓｓ１を昇降圧して第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２を生成するから、第１の低電位側電圧Ｖｓｓ１が急激に下降すると、これに伴って第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２も急激に下降する。したがって、第１の制御信号CTL1を参照すれば、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動する一期間を検知することができる。
次に、電圧検出回路５０から出力される第２の制御信号CTL2は、昇降圧制御信号CTLaに変化がある直前から予め定められた時間が経過するまでの期間は“Ｈ”レベルとなり、他の期間は“Ｌ”レベルとなる。昇降圧倍率Ｋが変化すると、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２は急峻に変動するがある時間が経過すると収束する。ここで、第２の制御信号CTL2が“Ｈ”レベルとなる時間は、収束に要する時間に応じて定める。したがって、第２の制御信号CTL2を参照すれば、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動する期間を検知することができる。
【００３６】
次に、駆動回路１００およびコンデンサ６０は、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２に対してローパスフィルタを等価的に構成する。このため、ステップモータ１１０が駆動回路１００からの駆動パルスによって駆動されると、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動するが、駆動パルスの有効期間が終了した後の一定期間は、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が変動する。駆動回路１００から出力される第３の制御信号CTL3は、このことを想定して生成される。具体的には、駆動パルスが有効な期間だけでなく、駆動パルスが有効となる直前から第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２の変動が収束するまでの期間において“Ｈ”レベルとなり、他の期間において“Ｌ”レベルとなる。したがって、第３の制御信号CTL3を参照すれば、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動する期間を検知することができる。
次に、安定化電源部Ａは、選択回路７１と第１の実施形態で説明した定電圧回路７０から構成されている。選択回路７１の各信号入力端子には、第１のクロックＣＫ１（デューティ比Ｒ＝１／８）、第２のクロックＣＫ２（デューティ比Ｒ＝１／２）、第３のクロックＣＫ３（デューティ比Ｒ＝３／４）および“Ｈ”レベル信号Ｈが供給されるようになっている。また、その制御入力端子には、上述した第１〜第３の制御信号CTL1〜CTL3が供給されるようになっている。この選択回路７１は、第１〜第３の制御信号CTL1〜CTL3に基づいて、第１〜第３のクロックＣＫ１〜ＣＫ３、または“Ｈ”レベル信号Ｈを選択する。この選択信号はサンプリングクロックＣＫｓとして定電圧回路７０に供給される。
【００３７】
選択の態様には各種のものがあるが、この例では、図１２に示す真理値表に基づいて選択が行われる。第１〜第３の制御信号CTL1〜CTL3がすべて“Ｌ”レベルであれば、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動しない。したがって、電圧Ｖｒｅｇの安定化動作をある程度長い時間間隔で周期的に行っても、電圧Ｖｒｅｇは殆ど変動しない。このため、そのような場合には、第１〜第３のクロックＣＫ１〜ＣＫ３のうちデューティ比Ｒが最も小さい第１のクロックＣＫ１がサンプリングクロックＣＫｓとして定電圧回路７０に供給される。この場合には、第１実施形態と同様に定電圧回路７０の消費電力を１／８に削減することができる。また、第１の制御信号CTL1のみが“Ｈ”レベルの場合には、第２のクロックＣＫ２がサンプリングクロックＣＫｓとして定電圧回路７０に供給される。この場合には、デューティ比Ｒが１／２である第２のクロックＣＫ２をサンプリングクロックＣＫｓとして用いることになる。このため、大容量コンデンサ３０に電流が流れ込むことにより第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動しても、定電圧回路７０が安定化動作する期間が相対的に長くなるので、電圧Ｖｒｅｇの変動が抑圧される。
【００３８】
また、第２の制御信号CTL2が“Ｈ”レベルとなり、かつ第３の制御信号CTL3が“Ｌ”レベルの場合には、第３のクロックＣＫ３がサンプリングクロックＣＫｓとして定電圧回路７０に供給される。この場合には、デューティ比Ｒが３／４である第３のクロックＣＫ３をサンプリングクロックＣＫｓとして用いることになる。第２の制御信号CTL1が“Ｈ”レベルの場合に、第１の制御信号CTL1が“Ｈ”レベルの場合よりデューティ比Ｒが大きい第３のクロックＣＫ３を使用するようにしたのは、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２の変化率（Ｖｓｓ２／時間）がより大きいからである。すなわち、昇降圧倍率Ｋを切り替えは昇降圧制御信号CTLaが変化すれば直ちに開始するが、発電による充電は比較的緩慢に行われるからである。したがって、この例のように、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２の変化率に応じてサンプリングクロックＣＫｓのデューティ比Ｒを可変することによって、電圧Ｖｒｅｇの変動を抑圧しつつ、定電圧回路７０の消費電力を削減することができる。
また、第３の制御信号CTL3が“Ｈ”レベルの場合には、“Ｈ”レベル信号ＨがサンプリングクロックＣＫｓとして定電圧回路７０に供給される。この場合には、定電圧回路７０を常時動作させることになる。これは、ステップモータ１１０の駆動時に第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が最も大きく変動し、しかも、駆動パルスが有効な期間においては、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が上昇する方向に変動するからである。第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が上昇すると、発振回路８０および分周回路９０の電源電圧が低下し、発振周波数が不安定となったり、最悪の場合には発振が停止してしまう。しかし、この例にあっては、駆動パルスが有効な期間は、必ず定電圧回路７０が動作するので、発振回路８０および分周回路９０を安定して動作させることができる。
【００３９】
[２−２．第２実施形態の動作]
次に、第２実施形態の動作について説明する。図１３は、計時装置２の動作を説明するためのタイミングチャートである。なお、この例では、昇降圧倍率Ｋの変更は行われず、第２の制御信号CTL2は常に“Ｌ”レベルであるものとする。
この図に示すように、時刻ｔ１以前の期間Ｔ０においては、第１〜第３の制御信号CTL1〜CTL3が“Ｌ”レベルであったとすると、選択回路７１はデューティ比Ｒが１／８となる第１のクロックＣＫ１をサンプリングクロックＣＫｓとして定電圧回路７０に供給する。期間Ｔ０では第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２に急激な変動はないので、電圧Ｖｒｅｇはほとんど変動しない。したがって、定電圧回路７０の給電を１／８に絞っても発振回路８０と分周回路９０とは安定して動作する。
【００４０】
次に、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間Ｔ１に充電電流が流れると、期間Ｔ１において第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２は次第に下降する。充電電流が流れると、充電状態検出部１３０はこのことを検出して、期間Ｔ１において“Ｈ”レベルとなる第１の制御信号CTL1を選択回路７１に供給する。すると、選択回路７１はデューティ比Ｒが１／２に設定された第２のクロックＣＫ２をサンプリングクロックＣＫｓとして定電圧回路７０に供給する。この場合、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２は急激に変動するが、サンプリングクロックＣＫｓのデューティ比Ｒが１／２となるので、電圧Ｖｒｅｇの変動幅Ｖａを小さくすることができる。したがって、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動しても電圧Ｖｒｅｇの変動を抑圧できるから、発振回路８０と分周回路９０とを安定して動作させることができる。
次に、時刻ｔ２から時刻ｔ３まで期間Ｔ２にあっては、第１〜第３の制御信号CTL1〜CTL3が“Ｌ”レベルであるから、期間Ｔ０と同様に、定電圧回路７０は消費電力を１／８に絞った状態で動作する。
【００４１】
次に、駆動パルスが時刻ｔ４から時刻ｔ５まで期間、“Ｈ”レベルになるものとすれば、これに先立つ時刻ｔ３から時刻ｔ６までの期間Ｔ３において、第３の制御信号CTL3は“Ｈ”レベルとなる。すると、選択回路７１は“Ｈ”レベル信号ＨをサンプリングクロックＣＫｓとして定電圧回路７０に供給する。この場合には、定電圧回路７０は常時動作するから、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動しても電圧Ｖｒｅｇは一定の基準電圧Ｖｒｅｆに保たれる。したがって、発振回路８０と分周回路９０とを安定して動作させることができる。
このように第２実施形態においては、定電圧回路７０の入力電圧である第２の低電位側電圧Ｖｓｓが急激に変動する場合を検知し、そのような場合には、第２の低電位側電圧Ｖｓｓの変動に応じて定電圧回路７０への給電を制御するようにしたので、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動しても電圧Ｖｒｅｇの変動幅Ｖａを抑圧することができ、しかも、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が安定している場合には、給電停止期間の割合を大きくするから、定電圧回路７０の消費電力を大幅に削減することができる。
【００４２】
[２−３．第２実施形態の変形例]
（１）第２実施形態に係る計時装置２において、定電圧回路７０として、図８、図９、図１０に示すものを用いても良いことは勿論である。
（２）第２実施形態に係る計時装置２においては、大容量コンデンサ３０への充電電流に基づいて、交流発電機１０の発電状態を検知したが、本発明はこれに限定されるものでなく、コンデンサ６０への充電電流に基づいて交流発電機１０の発電状態を検知してもよい。さらに、交流発電機１０の起電圧に基づいて交流発電機１０の発電状態を検出してもよい。この場合には、交流発電機１０の起電圧を予め定められた基準電圧と比較し、その比較結果に基づいて発電状態を検出すればよい。
【００４３】
交流発電機１０の起電圧の比較結果に基づいて発電状態を検出する場合における、図２に示す発電状態検出回路１３０の変形例について図１４を参照して説明する。図１４に示す発電状態検出回路１３０ａは、２個のＰチャネルトランジスタ１３３，１３４と、Ｐチャネルトランジスタ１３３，１３４のドレイン端子が電流引き込み側の端子に接続されている定電流回路１３５と、定電流回路１３５に並列に接続されているコンデンサ１３６と、Ｐチャネルトランジスタ１３３，１３４のドレイン端子が入力に接続されているインバータ１３７と、インバータ１３７に直列に接続されているインバータ１３８から構成されている。Ｐチャネルトランジスタ１３３，１３４のゲート端子ＡＧ１，ＡＧ２には、図２の発電コイル２４４の両端の端子電圧が印加され、各ゲート端子には、それぞれ電圧Ｖｄｄが印加される。定電流回路１３５とコンデンサ１３６の他方の端子には電圧Ｖｓｓ１または電圧Ｖｓｓ２が印加される。インバータ１３８の出力信号が第１の制御信号CTL1である。
【００４４】
以上の構成において、交流発電機１０に起電圧が発生すると、Ｐチャネルトランジスタ１３３，１３４が交互にオンするようになり、コンデンサ１３６の端子間に電圧が発生し、インバータ１３７の入力が“Ｌ”レベルになるので、インバータ１３８から出力される制御信号CTL1が“Ｈ”レベルになる。一方、交流発電機１０に起電圧が発生していない場合には、Ｐチャネルトランジスタ１３３，１３４がオフしたままとなるので、コンデンサ１３６の電荷が定電流回路１３５によって放電されるので、コンデンサ１３６の端子間電圧が減少し、インバータ１３７の入力が“Ｈ”レベルになるので、インバータ１３８から出力される制御信号CTL1が“Ｌ”レベルになる。
【００４５】
（３）第２実施形態に係る計時装置２においては、交流発電機１０の発電状態、昇降圧回路４０における昇降圧倍率Ｋの変化、およびステップモータ１１０の駆動に基づいて、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動する場合を検出したが、本発明はこれに限定されるものでなく、これらの要素を適宜組み合わせて第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動する場合を検出してもよい。
また、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２を急激に変動させる各要素は、上記したものに限定されず、例えば、計時装置が輪列と日車から構成されるカレンダー表示機構を備えこれをステップモータ１１０とは別のモータで駆動する場合には当該モータを駆動するための駆動パルスを考慮してもよい。
【００４６】
さらに、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２を急激に変動させる他の要因としては、計時装置にアラーム装置（ブザー、音声信号を発生するための音声合成装置等）を設ける場合のアラーム装置の駆動電流、照明装置を設ける場合の照明の点灯電流等が考えられる。したがって、これらの構成を採用する場合には、アラーム装置の駆動制御信号や照明灯の制御信号を用いて、定電圧回路の制御を行うように構成することも可能である。
また、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２の変動を直接検出するように構成してもよく、例えば、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２をコンデンサと抵抗で構成される微分回路を用いて第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２の変化率を検出し、これを予め定められた各閾値と比較し、その比較結果に基づいて、第１〜第３のクロックＣＫ１〜ＣＫ３および“Ｈ”レベル信号Ｈの中からいずれかを選択し、これをサンプリングクロックＣＫｓとして用いるようにしてもよい。
【００４７】
さらに、ステップモータ１１０を駆動するために駆動回路１００で生成する駆動パルス幅を負荷に応じて数種類の中から選択するようにし、これに応じて第１〜第３のクロックＣＫ１〜ＣＫ３、または“Ｈ”レベル信号Ｈを選択してサンプリングクロックＣＫｓとしてもよい。具体的には、通常の駆動パルスでステップモータ１１０を回転させることができない場合に幅の広い駆動パルスを生成し（発生頻度は低い）、この場合に“Ｈ”レベル信号Ｈを選択し、定電圧回路７０を常時動作させるようにし、一方、通常の駆動パルス発生時には、第１〜第３のクロックＣＫ１〜ＣＫ３を適宜選択して、定電圧回路７０をサンプリング動作させるようにしてもよい。
【００４８】
くわえて、運針機構１２０を動作させる時刻表示モードと、消費電力を削減するために運針機構１２０の動作を停止させるパワーセーブモードといった２つのモードを取り得る時計において、パワーセーブモードでは、大きな消費電力はなく電源電圧変動がないため、サンプリングクロックＣＫｓのデューティ比Ｒを更に小さい１／１６に設定し、時刻表示モードにおいて第１〜第３のクロックＣＫ１〜ＣＫ３、または“Ｈ”レベル信号Ｈを選択してサンプリングクロックＣＫｓを選択するようにしてもよい。
要は、第２の低電位側電圧Ｖｓｓ２が急激に変動する場合を検知できるのであれば、どのようなものであってもよい。
【００４９】
また、第２実施形態では、第１〜第３のクロックＣＫ１〜ＣＫ３、または“Ｈ”レベル信号Ｈを選択してサンプリングクロックＣＫｓとしたが、“Ｈ”レベル信号Ｈを除いて、サンプリングクロックＣＫｓのデューティ比Ｒを可変する構成としてもよい。
【００５０】
[３．本発明の変形例]
（１）上述した各実施形態では、交流発電機１０として、回転錘の回転運動を電気エネルギーに変換するものを採用しているが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、ゼンマイの復元力により回転運動を生じさせ、該回転運動で起電力を発生させる発電装置や、外部あるいは自励による振動または変位を圧電体に加えることにより、圧電効果によって電力を発生させる発電装置であってもよい。さらに、太陽電池による発電や、熱発電であってもよい。
また、交流発電機１０と整流回路２０に代えて、１次蓄電池または２次蓄電池を用いることも可能である。ただし、１次または２次蓄電池を用いる場合には、発電状態の検出を行う必要はない。
【００５１】
（２）上述した各実施形態では、腕時計型の計時装置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、腕時計以外にも、懐中時計などであってもよい。また、電卓、携帯電話、携帯用パーソナルコンピュータ、電子手帳、携帯ラジオ、携帯型ＶＴＲなどの携帯型電子機器に適応することもできる。
【００５２】
（３）上述した各実施形態においては、基準電位（ＧＮＤ）をＶｄｄ（高電位側）に設定したが、基準電位（ＧＮＤ）をＶｓｓ（低電位側）に設定してもよいことは勿論である。
【００５３】
（４）上述した各実施形態にあっては、昇降圧回路４０を用いることを前提として説明したが、昇降圧回路４０の替わりに昇圧動作のみを行う昇圧回路を用いてもよいことはもちろんである。
また、交流発電機１０の起電圧が大きい場合には、昇降圧回路４０、電圧検出回路５０およびコンデンサ６０を省略して、大容量コンデンサ３０の両端を定電圧回路７０に直接接続するようにしてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の発明特定事項によれば、電圧安定化手段を間欠的に動作させるので、電源装置の消費電力を削減することができる。また、入力電圧の変動に応じて電圧安定化手段への給電を制御するので、電源装置の消費電力を削減しつつ出力電圧の変動幅を抑圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る計時装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の実施形態に係る計時装置内の交流発電機１０、整流回路２０、昇降圧回路４０、駆動回路１００、ステップモータ１１０、および運針機構１２０の具体的構成例を示す図である。
【図３】 図２の昇降圧回路４０の概要構成図である。
【図４】 図２の昇降圧回路４０の動作説明図である。
【図５】 図２の昇降圧回路４０における３倍昇圧時の等価回路である。
【図６】 図１に示す実施形態に係る定電圧回路の回路図である。
【図７】 同実施形態に係る計時装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図８】 同実施形態の変形例に係る定電圧回路の一例を示す回路図である。
【図９】 同実施形態の変形例に係る定電圧回路の一例を示す回路図である。
【図１０】 同実施形態の変形例に係る定電圧回路の一例を示す回路図である。
【図１１】 本発明の第２実施形態に係る計時装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】 同実施形態に係る選択回路の真理値表である。
【図１３】 同実施形態に係る計時装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１４】 同実施形態に係る発電状態検出回路の変形例を示す回路図である。
【符号の説明】
１，２…計時装置
１０…交流発電機（発電手段）
３０…大容量コンデンサ（第１の蓄電手段）
４０…昇降圧回路（電圧変換手段）
５０…電圧検出回路（電圧変動検知手段、倍率変更検知手段）
６０…コンデンサ（第２の蓄電手段）
７０…定電圧回路（電圧安定化手段）
７１…選択回路（制御手段）
８０…発振回路（処理手段、計時手段）
９０…分周回路（処理手段、計時手段）
１００…駆動回路（電圧変動検知手段）
１１０…ステップモータ（電力消費手段、モータ）
１３０，１３０ａ…発電状態検出回路（電圧変動検知手段、充電検知手段）
７１２〜７１４…スイッチ（給電手段）
Ｖｄｄ…高電位側電圧
Ｖｓｓ１…第１の低電位側電圧
Ｖｓｓ２…第２の低電位側電圧（入力電圧）
Claims (16)
- 電力を蓄電する蓄電手段と、
入力電圧を安定化させた出力電圧を生成する電圧安定化手段と、
前記蓄電手段に蓄電された電圧を前記入力電圧として前記電圧安定化手段へ給電する給電手段と、
前記入力電圧が変動したことを検知する、あるいは、
ａ．発電された電力を蓄電し、蓄電された電力を前記蓄電手段に供給する発電電力蓄電手段への充電電圧の変動、
ｂ．前記発電電力蓄電手段への充電電流の変動、
ｃ．前記蓄電手段に供給する電力を発電する発電手段の起電圧の変動、
ｄ．前記発電電力蓄電手段の電圧の大きさに応じた変換倍率で前記電圧を昇降圧し、前記蓄電手段へ供給する電圧を生成する電圧変換手段における前記変換倍率の変更、および
ｅ．前記出力電圧の給電を受けて電力を消費する電力消費手段における消費電力の変動
のいずれか１つに基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知する電圧変動検知手段と、
前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて前記給電手段の給電動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて、前記入力電圧が安定している場合には前記電圧安定化手段への給電と給電停止とを一定の周期で繰り返すように前記給電手段を制御する一方、前記入力電圧が変動している場合あるいは前記入力電圧の変動が事前に検知された場合には前記電圧安定化手段への給電停止時間に対する給電時間の割合を前記入力電圧が安定している場合と比較して大きくなるように前記給電手段を制御する
ことを特徴とする電源装置。 - 電力を蓄電する蓄電手段と、
入力電圧を安定化させた出力電圧を生成する電圧安定化手段と、
前記蓄電手段に蓄電された電圧を前記入力電圧として前記電圧安定化手段へ給電する給電手段と、
前記入力電圧が変動したことを検知する、あるいは、
ａ．発電された電力を蓄電し、蓄電された電力を前記蓄電手段に供給する発電電力蓄電手段への充電電圧の変動、
ｂ．前記発電電力蓄電手段への充電電流の変動、
ｃ．前記蓄電手段に供給する電力を発電する発電手段の起電圧の変動、
ｄ．前記発電電力蓄電手段の電圧の大きさに応じた変換倍率で前記電圧を昇降圧し、前記蓄電手段へ供給する電圧を生成する電圧変換手段における前記変換倍率の変更、および
ｅ．前記出力電圧の給電を受けて電力を消費する電力消費手段における消費電力の変動
のいずれか１つに基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知する電圧変動検知手段と、
前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて前記給電手段の給電動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて、前記入力電圧が安定している場合には前記電圧安定化手段へ間欠的に給電するように前記給電手段を制御する一方、前記入力電圧が変動している場合あるいは前記入力電圧の変動が事前に検知された場合には前記電圧安定化手段へ常に給電するように前記給電手段を制御する
ことを特徴とする電源装置。 - 請求項１または２に記載の電源装置を備えた携帯型電子機器であって、
電力を発電する発電手段と、
前記発電手段からの電力を蓄電し、蓄電された電力を前記電源装置に供給する発電電力蓄電手段とを備え、
前記電圧変動検知手段は、前記発電電力蓄積手段への充電電圧の変動に基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知することを特徴とする携帯型電子機器。 - 請求項１または２に記載の電源装置を備えた携帯型電子機器であって、
電力を発電する発電手段と、
前記発電手段からの電力を蓄電し、蓄電された電力を前記電源装置に供給する発電電力蓄電手段とを備え、
前記電圧変動検知手段は、前記発電電力蓄積手段への充電電流の変動に基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知することを特徴とする携帯型電子機器。 - 請求項１または２に記載の電源装置を備えた携帯型電子機器であって、
電力を発電する発電手段と、
前記発電手段からの電力を蓄電し、蓄電された電力を前記電源装置に供給する発電電力蓄電手段とを備え、
前記電圧変動検知手段は、前記発電手段の起電圧の変動に基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知することを特徴とする携帯型電子機器。 - 請求項１または２に記載の電源装置を備えた携帯型電子機器であって、
電力を発電する発電手段と、
前記発電手段からの電力を蓄電する発電電力蓄電手段と、
前記発電電力蓄電手段の電圧の大きさに応じた変換倍率で前記電圧を昇降圧する電圧変換手段と、
前記電圧変換手段によって昇降圧された電圧を前記電源装置へ供給する供給手段とを備え、
前記電圧変動検知手段は、前記電圧変換手段における変換倍率の変更に基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知することを特徴とする携帯型電子機器。 - 請求項１または２に記載の電源装置を備えた携帯型電子機器であって、
前記出力電圧の給電を受けて電力を消費する電力消費手段を備え、
前記電圧変動検知手段は、前記電力消費手段における消費電力の変動に基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知することを特徴とする携帯型電子機器。 - 請求項７に記載の携帯型電子機器であって、
前記電力消費手段はモータであり、
前記電圧変動検知手段は、前記モータの駆動信号に基づいて当該モータの消費電力の変動を検知することにより、前記入力電圧の変動を事前に検知することを特徴とする携帯型電子機器。 - 請求項３〜８のいずれか１項に記載の携帯型電子機器であって、
前記制御手段は、前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて前記入力電圧の変動が事前に検知された場合には、予め定めた期間の間、前記電圧安定化手段への給電停止時間に対する給電時間の割合を前記入力電圧が安定している場合と比較して大きくなるように前記給電手段を制御することを特徴とする携帯型電子機器。 - 請求項１または２に記載の電源装置と、
前記電源装置からの出力電圧によって給電を受け、時間を計測する計時手段と
を備えたことを特徴とする計時装置。 - 電力を発電する発電手段と、
前記発電手段からの電力を蓄電する蓄電手段と、
入力電圧を安定化させた出力電圧を生成する電圧安定化手段と、
前記蓄電手段に蓄電された電圧を前記入力電圧として前記電圧安定化手段へ給電する給電手段と、
前記入力電圧が変動したことを検知する、あるいは、
ａ．前記蓄電手段への充電電圧の変動、
ｂ．前記蓄電手段への充電電流の変動、
ｃ．前記発電手段の起電圧の変動、
ｄ．前記蓄電手段の電圧の大きさに応じた変換倍率で前記電圧を昇降圧し、前記給電手段により給電される入力電圧を生成する電圧変換手段における前記変換倍率の変更、および
ｅ．前記出力電圧の給電を受けて電力を消費する電力消費手段における消費電力の変動
のいずれか１つに基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知する電圧変動検知手段と、
前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて前記給電手段の給電動作を制御する制御手段と、
前記電圧安定化手段からの出力電圧によって給電を受け、時間を計測する計時手段とを備え、
前記制御手段は、前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて、前記入力電圧が安定している場合には前記電圧安定化手段への給電と給電停止とを一定の周期で繰り返すように前記給電手段を制御する一方、前記入力電圧が変動している場合あるいは前記入力電圧の変動が事前に検知された場合には前記電圧安定化手段への給電停止時間に対する給電時間の割合を前記入力電圧が安定している場合と比較して大きくなるように前記給電手段を制御する
ことを特徴とする計時装置。 - 電力を発電する発電手段と、
前記発電手段からの電力を蓄電する蓄電手段と、
入力電圧を安定化させた出力電圧を生成する電圧安定化手段と、
前記蓄電手段に蓄電された電圧を前記入力電圧として前記電圧安定化手段へ給電する給電手段と、
前記入力電圧が変動したことを検知する、あるいは、
ａ．前記蓄電手段への充電電圧の変動、
ｂ．前記蓄電手段への充電電流の変動、
ｃ．前記発電手段の起電圧の変動、
ｄ．前記蓄電手段の電圧の大きさに応じた変換倍率で前記電圧を昇降圧し、前記給電手段により給電される入力電圧を生成する電圧変換手段における前記変換倍率の変更、および
ｅ．前記出力電圧の給電を受けて電力を消費する電力消費手段における消費電力の変動
のいずれか１つに基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知する電圧変動検知手段と、
前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて前記給電手段の給電動作を制御する制御手段と、
前記電圧安定化手段からの出力電圧によって給電を受け、時間を計測する計時手段とを備え、
前記制御手段は、前記電圧変動検知手段の検知結果に基づいて、前記入力電圧が安定している場合には前記電圧安定化手段へ間欠的に給電するように前記給電手段を制御する一方、前記入力電圧が変動している場合あるいは前記入力電圧の変動が事前に検知された場合には前記電圧安定化手段へ常に給電するように前記給電手段を制御する
ことを特徴とする計時装置。 - 電力を発電する発電手段と、
前記発電手段からの電力を蓄電する第１の蓄電手段と、
前記第１の蓄電手段の電圧の大きさに応じた変換倍率で前記電圧を昇降圧する電圧変換手段と、
前記電圧変換手段によって昇降圧された電圧を蓄電し、蓄電された電圧を供給する第２の蓄電手段と、
入力電圧を安定化させた出力電圧を生成する電圧安定化手段と、
前記第２の蓄電手段に蓄電された電圧を前記入力電圧として前記電圧安定化手段へ給電する給電手段と、
前記電圧変換手段における変換倍率の変更を検知する倍率変更検知手段と、
前記倍率変更検知手段の検知結果に基づいて前記給電手段の給電動作を制御する制御手段と、
前記電圧安定化手段からの出力電圧によって給電を受け、時間を計測する計時手段とを備え、
前記制御手段は、前記倍率変更検知手段の検知結果に基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知し、前記入力電圧の変動が検知されなかった場合には前記電圧安定化手段への給電と給電停止とを一定の周期で繰り返すように前記給電手段を制御する一方、前記入力電圧の変動が検知された場合には前記電圧安定化手段への給電停止時間に対する給電時間の割合を前記入力電圧が安定している場合と比較して大きくなるように前記給電手段を制御する
ことを特徴とする計時装置。 - 電力を発電する発電手段と、
前記発電手段からの電力を蓄電する第１の蓄電手段と、
前記第１の蓄電手段の電圧の大きさに応じた変換倍率で前記電圧を昇降圧する電圧変換手段と、
前記電圧変換手段によって昇降圧された電圧を蓄電し、蓄電された電圧を供給する第２の蓄電手段と、
入力電圧を安定化させた出力電圧を生成する電圧安定化手段と、
前記第２の蓄電手段に蓄電された電圧を前記入力電圧として前記電圧安定化手段へ給電する給電手段と、
前記電圧変換手段における変換倍率の変更を検知する倍率変更検知手段と、
前記倍率変更検知手段の検知結果に基づいて前記給電手段の給電動作を制御する制御手段と、
前記電圧安定化手段からの出力電圧によって給電を受け、時間を計測する計時手段とを備え、
前記制御手段は、前記倍率変更検知手段の検知結果に基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知し、前記入力電圧の変動が検知されなかった場合には前記電圧安定化手段へ間欠的に給電するように前記給電手段を制御する一方、前記入力電圧の変動が検知された場合には前記電圧安定化手段へ常に給電するように前記給電手段を制御する
ことを特徴とする計時装置。 - 給電状態において入力電圧を安定化させた出力電圧を生成する定電圧回路と、当該出力電圧の給電を受けて時間を計測する計時回路とを備えた計時装置の制御方法において、
発電された電力を第１の蓄電器に蓄電し、
前記第１の蓄電器の電圧の大きさに応じた変換倍率で前記電圧を昇降圧し、
昇降圧された電圧を第２の蓄電器に蓄電するとともに、蓄電された電圧を前記入力電圧として前記定電圧回路に供給し、
前記定電圧回路から給電を受け、前記計時回路の計測結果に基づいて時刻を表示する針を回転させるモータを駆動し、
前記第１の蓄電器への充電、前記変換倍率の変更、および前記モータの駆動のうち、少なくとも一つを検知し、
前記検知の結果に基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知し、前記入力電圧の変動が検知されなかった場合には前記定電圧回路への給電と給電停止とを一定の周期で繰り返す一方、前記入力電圧の変動が検知された場合には前記定電圧回路への給電停止時間に対する給電時間の割合を前記入力電圧が安定している場合と比較して大きくする
ことを特徴とする計時装置の制御方法。 - 給電状態において入力電圧を安定化させた出力電圧を生成する定電圧回路と、当該出力電圧の給電を受けて時間を計測する計時回路とを備えた計時装置の制御方法において、
発電された電力を第１の蓄電器に蓄電し、
前記第１の蓄電器の電圧の大きさに応じた変換倍率で前記電圧を昇降圧し、
昇降圧された電圧を第２の蓄電器に蓄電するとともに、蓄電された電圧を前記入力電圧として前記定電圧回路に供給し、
前記定電圧回路から給電を受け、前記計時回路の計測結果に基づいて時刻を表示する針を回転させるモータを駆動し、
前記第１の蓄電器への充電、前記変換倍率の変更、および前記モータの駆動のうち、少なくとも一つを検知し、
前記検知の結果に基づいて前記入力電圧の変動を事前に検知し、前記入力電圧の変動が検知されなかった場合には前記定電圧回路へ間欠的に給電する一方、前記入力電圧の変動が検知された場合には前記定電圧回路へ常に給電する
ことを特徴とする計時装置の制御方法。
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