JP5779680B2 - 起動シーケンス制御方法及びそれを使用する低電流電源を有する装置 - Google Patents

Description

本発明は低電源製品の応用技術に関し、特に、本発明は起動シーケンス制御方法及びそれを使用する低電流電源を有する装置に関する。

科学技術の進歩に伴い、電子技術は、最初の真空管、トランジスタからＩＣチップへとすでに発展している。その用途は十分に広いので、電子製品も次第に現代人の生活において不可欠な生活必需品となっている。今日、地球は深刻な環境破壊が発生しており、人々は環境保護に対して益々関心が高まっている。そして身近なものも次第に環境にやさしくクリーンなものへ接近している。例えば、太陽電池電卓、太陽エネルギーＬＥＤ照明などのように太陽電池の電池製品も幅広く使用され始めている。

図1は、従来技術の太陽電池製品の回路ブロック図である。図1を参照すると、この太陽電池製品は、太陽電池１０１と、コンデンサ１０２と、リセット回路１０３と、イネーブル回路１０４と、複数の機能ブロック１０５とを含む。一般的に、太陽電池１０１は光線を照射されると、電荷がコンデンサ１０２に蓄積される。コンデンサ１０２の電圧が所定個数のしきい電圧ＶＴより大きい時、リセット回路１０３は起動リセット（Power-On Reset）を実行する。この他、イネーブル回路１０４も上記複数の機能ブロック１０５に対しイネーブルの動作を行い、この太陽電池製品を起動する。

図２は、先行技術である図１の太陽電池製品の動作波形図を示す。図２を参照すると、リセット信号ＬＶＲＢを起動してロジック低電圧からロジック高電圧に変換した後、各機能ブロック１０５が同時にイネーブルされるとともに作業を開始する。そして、電荷ポンプ（Charge Pump）や電圧レギュレータ（Regulator）のように、一部の機能ブロック１０５は、大きい起動電流が必要である。更に、低消費電力の応用において、例えば、５０Ｌｕｘの照度で、太陽電池１０１は約５ｕＡの固定電流のみを提供し、電源電圧ＶＤＤは、回路が同時に作業するための起動電流が非常に大きいので、電圧の降下が非常に速くなり、そして低電圧リセット（Low Voltage Reset）を始動させる。この時、上記機能ブロック１０５はすべて無効（Disable）になる。電圧が再度しきい電圧ＶＴより大きいとき、リセット信号ＬＶＲＢを起動してロジック低電圧をロジック高電圧に再度転換した後、各機能ブロック１０５が再び同時にイネーブルされると、又電源電圧ＶＤＤは、再度、非常に速く下降して、低電圧リセットを始動させる。これにより、この太陽電池製品は上記循環を繰り返すことになる。

上記課題を解決するために、太陽電池の両端に接続されるコンデンサ１０２を増やし、例えばコンデンサ１０２の容量値を２０ｕＦ以上に増やす。このように、上記起動リセット循環の課題が解決できるが、しかし、システムが通電する時、供給能力が５ｕＡしかないために、コンデンサの充電に非常に時間がかかる（この例では、充電時間は１０秒以上である）。ユーザーにとって起動時間が長すぎる製品は受け入れられるものではない。

本発明の目的は、起動シーケンス制御方法及びそれを使用した低電流電源を有する装置を提供することであり、これにより低電流電源装置がスムーズに且つ迅速に起動できる。

これに鑑み、本発明は起動シーケンス制御方法を提供し、この起動シーケンス制御方法により装置を起動し、この装置は、低電流電源と、第１回路モジュールと、第２回路モジュールを有する。そのうち、前記低電流電源により電源電圧を提供し、この起動シーケンス制御方法は、電源電圧がしきい電圧に達したとき、低圧リセット信号を第１ロジック電圧から第２ロジック電圧へ変換するステップと、低圧リセット信号を第１ロジック電圧から第２ロジック電圧に変換したとき、第１所定時間を待って、第１回路モジュールを起動するステップと、第１回路モジュールが起動されたとき、第２所定時間を待って、第２回路モジュールを起動するステップと、を有する。

本発明は、更に、低電流電源を有する装置を提供し、この低電流電源を有する装置は、低電流電源と、低圧リセット回路と、第１回路モジュールと、第２回路モジュールと、順序イネーブル回路とを含む。低電流電源により電源電圧を供給する。低圧リセット回路は低電流電源に接続され、上記電源電圧を受け、電源電圧がしきい電圧まで上昇する時、低圧リセット信号を第１ロジック電圧から第２ロジック電圧に変換する。第１回路モジュールがイネーブルピンを有し、そのうち、第１回路モジュールのイネーブルピンが受信した第１イネーブル信号がイネーブルした時、第１回路モジュールが作動を開始する。第２回路モジュールはイネーブルピンを有する。第２回路モジュールのイネーブルピンが受信した第２イネーブル信号がイネーブルした時、第２回路モジュールは作動を開始する。順序イネーブル回路が第１回路モジュールと第２回路モジュールと接続する。低圧リセット信号が第１ロジック電圧から第２ロジック電圧に変換した後の第１所定時間において、順序イネーブル回路は第１イネーブル信号をイネーブルする。第１イネーブル信号がイネーブルされた後の第２所定時間において、順序イネーブル回路は第２イネーブル信号をイネーブルする。

本発明の好ましい実施例に記載された起動シーケンス制御方法及びそれを使用する低電流電源を有する装置によれば、前記第１回路モジュールは、電源電圧を受けるサンプルホールド回路を含み、そのうち、サンプルホールド回路のイネーブルピンが受信した第１イネーブル信号がイネーブルした時、サンプルホールド回路は作動を開始する。好ましい実施例において、この低電流電源を有する装置は更に、マイクロプロセッサ回路を含む。このマイクロプロセッサ回路のイネーブルピンが受信した第３イネーブル信号がイネーブルした時、マイクロプロセッサ回路は作動を開始する。第２イネーブル信号がイネーブルされると、第３所定時間を待って、順序イネーブル回路は第３イネーブル信号をイネーブルする。

本発明の好ましい実施例に記載された起動シーケンス制御方法及びそれを使用する低電流電源を有する装置によれば、この低電流電源を有する装置は、更に、発振回路を含む。低圧リセット信号が第１ロジック電圧から第２ロジック電圧に変換し、発振回路は、低電流電源の装置が必要なパルス信号の生成を開始する。好ましい実施例において、第２回路モジュールは、電源変換回路及び表示回路を含む。電源変換回路のイネーブルピンが受信した第２イネーブル信号がイネーブルした時、電源変換回路は作動を開始する。そのうち、電源変換回路は電源電圧を表示電圧まで上昇させる。表示回路により表示電圧を受けて、表示を実行する。又、別の好ましい実施例において、電源変換回路は電荷ポンプである。電源変換回路は、表示回路に供給するに足る表示電圧に達したとき、電源変換回路はパワーＯＫ信号（Ｐｏｗｅｒ ＯＫ、ＰＯＫ）をイネーブルして、マイクロプロセッサ回路を起動し、パワーＯＫ信号（ＰＯＫ）がイネーブルする前に、電荷ポンプは第１周波数で動作して、パワーＯＫ信号がイネーブルした後、電荷ポンプは第２周波数で動作する。そのうち、第２周波数は第１周波数より大きい。更に、別の好ましい実施例において、低電流電源は、太陽電池とコンデンサを含む。太陽電池は光線を太陽エネルギー電荷に変換する。コンデンサは上記太陽エネルギー電荷を蓄積し、そのうち、コンデンサの両端の電圧は電源電圧である。

本発明の本質は、本来増加する必要があった蓄積素子にとって代わり、時分割によりそれぞれ異なるパワー消費の回路を起動することである。これにより、製品の体積を削減する以外にも、製品の起動速度を向上させるとともに、製品の起動不良も解決できる。

本発明の上記及びその他の目的、特徴及びメリットを更にわかり易くするために、以下において好ましい実施例を挙げるとともに図面を合わせて詳細に説明する。

図１は先行技術の太陽電池製品の回路ブロック図である。 図２は、先行技術の図１の太陽電池製品の動作波形図である。 図３は、本発明の好ましい実施例の低電流電源を有する装置の回路ブロック図である。 図４は、本発明の好ましい実施例の太陽電池装置の回路ブロック図である。 図５は、本発明の好ましい実施例の太陽電池装置の動作波形図である。 図６は、本発明の好ましい実施例の起動シーケンス制御方法のフローチャートである。

＜実施例＞
図３は、本発明の好ましい実施例の低電流電源を有する装置の回路ブロック図である。図３を参照すると、この低電流電源を有する装置は、低電流電源３０１と、低圧リセット回路３０２と、第１回路モジュール３０３と、第２回路モジュール３０４と、順序イネーブル回路３０５と、を含む。低電流電源３０１は、電源電圧ＶＤＤを供給する。低圧リセット回路３０２は、前記電流電源ＶＤＤに接続される。電源電圧ＶＤＤがしきい電圧ＶＴＨまで上昇した時、低圧リセット信号ＬＶＲをロジック低電圧からロジック高電圧に変換する。第１回路モジュール３０３及び第２回路モジュール３０４はいずれもイネーブルピンＥＮを有する。第１回路モジュール３０３及び第２回路モジュール３０４のイネーブルピンＥＮは順序イネーブル回路３０５に接続される。

一般的に、低電流電源３０１の給電能力には限りがあるので、第１回路モジュール３０３及び第２回路モジュール３０４が同時に起動すると従来技術のような起動不良が発生する。従って、この実施例において、段階別に起動することにより回路を初期化する。先ず、低圧リセット回路３０２が出力した低圧リセット信号ＬＶＲはロジック低電圧を維持する。低電流電源３０１が出力した電源電圧ＶＤＤがしきい電圧ＶＴＨに達した後、低圧リセット回路３０２は低圧リセット信号ＬＶＲをロジック低電圧からロジック高電圧に変換し、低圧リセットを開放する。

その後、順序イネーブル回路３０５が作動を開始するとともに、第１所定時間を待って、第１イネーブル信号ＥＮＡをイネーブルする。第１イネーブル信号ＥＮＡがイネーブルされたとき、第１回路モジュール３０３は起動されるとともに作動を開始する。第１イネーブル信号ＥＮＡがイネーブルされた後の第２所定時間において、第２イネーブル信号ＥＮＢがイネーブルされる。第２イネーブル信号ＥＮＢがイネーブルされたとき、第２回路モジュール３０４は起動されるとともに作動を開始する。

当業者であれば、上記実施例により、理解できるが、第１回路モジュール３０３及び第２回路モジュール３０４が同時に起動すると、低電流電圧３０１の駆動能力は不足しているので、回路がラッチし起動できない恐れがある。よって、本発明は段階別に起動することにより回路の起動不良を回避する。当業者が本発明を更に理解できるように、以下において太陽電池装置により説明する。

図４は、本発明の好ましい実施例の太陽電池装置の回路ブロック図である。図４を参照すると、この太陽電池装置は、太陽電池４０１と、コンデンサ４０２と、低圧リセット回路４０３と、発振回路４０４と、サンプルホールド回路４０５と、電荷ポンプ４０６と、表示回路４０７と、マイクロプロセッサ回路４０８と、順序イネーブル回路４０９とを含む。図５は、本発明の好ましい実施例の太陽電池装置の動作波形図である。図４及び図５を同時に参照すると、この実施例において、５０Ｌｕｘの照度で太陽電池４０１を照射し、太陽電池４０１が５ｕＡの電流をコンデンサ４０２に供給して電荷を蓄積する。コンデンサ４０２の両端の電圧ＶＤＤは、電圧ＶＤＤがしきい電圧ＶＴＨに達するまで線性上昇し、低圧リセット回路４０３は、低圧リセット信号ＬＶＲをロジック低電圧からロジック高電圧に変換する。この時、太陽エネルギー装置は低圧リセット状態を開放する。

次に、（時間Ｔ０において）低圧リセット信号ＬＶＲがロジック低電圧からロジック高電圧に変換するので、発振回路４０４は起動され、太陽エネルギー装置が必要なパルス信号の供給を開始する。この他、低圧リセット信号ＬＶＲはロジック低電圧からロジック高電圧に変換され、且つ第１所定時間Ｔ１を経て、順序イネーブル回路４０９が第１イネーブル信号ＥＮＡをイネーブルする。この時、サンプルホールド回路４０５が起動される。サンプルホールド回路４０５が起動された後の第２所定時間Ｔ２において、順序イネーブル回路４０９は第２イネーブル信号ＥＮＢをイネーブルする。この時電荷ポンプ４０６が起動される。電荷ポンプ４０６が起動された後の第３所定時間Ｔ３において、順序イネーブル回路４０９は第３イネーブル信号ＥＮＣをイネーブルする。この時、マイクロプロセッサ回路４０８が起動される。

上記のＴ１、Ｔ２、Ｔ３時間は、各回路の電流消費により決定することができる。例を挙げると、低圧リセット回路４０３の電流消費が例えば毎秒ＩＬＶＲにより表示される。発振回路４０４の電流消費が例えば毎秒ＩＯＳＣにより表示される。サンプルホールド回路４０５の電流消費が例えば毎秒ＩＳＨ により表示される。電荷ポンプ４０６が起動された直後、動作周波数は１次周波数の半分であり、この時の起動電流消費は例えば毎秒ＩＣＰ１により表示される。電荷ポンプ４０６の出力電圧がＶＤＤの２倍に達したとき、表示回路４０７の表示電圧を供給することに足り、且つ、マイクロプロセッサ回路４０８がパワーＯＫ信号ＰＯＫを出力したとき、マイクロプロセッサ回路４０８が電荷ポンプ４０６を制御して１次動作周波数に戻し、この時電荷ポンプ４０６の電流消費は毎秒ＩＣＰ２である。

上記からわかるように、この太陽エネルギー装置の電源起動の消費電力は主に、電荷ポンプ４０６の起動段階Ｔ２に集中している。従って、設計者はこの時の太陽電池の給電が生成する電源電圧ＶＤＤがＴ２段階をサポートできるか否かを計算しなければならない。更に、コンデンサが１０ｕＦ容量を採用するとする。この他、２倍のＶＤＤまで昇圧するのに５０ｍｓ必要な場合、公式Ｉ×Ｔ=Ｃ×Ｖにより、この時の電源電圧ＶＤＤの電圧降下（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｒｏｐ）を算出することができ、
(ICP1-5u) ×50ms=V×10uF
Vd＝(ICP1-5u) ×50ms/10uF
となる。

上記Ｖｄの電圧降下を補うために、前の二つの段階Ｔ１、Ｔ２は、電圧を少なくともＶｄの電圧まで上昇させる必要があり、又計算のために、期間Ｔ１＝期間Ｔ２＝Ｔｒと仮定する。Ｉ×ｔ=Ｃ×
Ｖを代入して、
（5u−ILVR−IOSC）×Tr+（5u−ILVR−IOSC−ISH）×Tr＝Vd×10uF
Tr＝(10u−2ILVR−2IOSC−ISH)/ Vd×10uF
が得られる。

これにより、電圧平衡を達成する場合、Ｔ１とＴ２はＴｒの時間が必要である。従って、この順序イネーブル回路４０９を設計する時、上記コンデンサの充電放電計算を参考にして、設計を行う。

この実施例において、コンデンサ４０２の大きさを増加する必要がなく、従って、本実施例によりコストを削減し、製品の体積を減少させ、製品の起動速度を向上させることができる。

上記これら実施例により、起動シーケンス制御方法にまとめることができる。図６は、本発明の好ましい実施例の起動シーケンス制御方法のフローチャートである。図６を参照すると、この起動シーケンス制御方法は、以下の工程を含む。

ステップＳ６０１：スタート。

ステップＳ６０２：電源電圧ＶＤＤがしきい電圧ＶＴＨに達したとき、低圧リセット信号ＬＶＲを第１ロジック電圧から第２ロジック電圧に変換する。

ステップＳ６０３：発振回路を起動して必要なパルス信号を生成する。

ステップＳ６０４：第１所定時間Ｔ１を待つ。

ステップＳ６０５：第１回路モジュールを起動する。例えば、上記サンプルホールド回路４０５である。

ステップＳ６０６：第２所定時間Ｔ２を待つ。

ステップＳ６０７：第２回路モジュールを起動する。例えば、前記電荷ポンプ４０６及び表示回路４０７である。この例において、電荷ポンプ４０６は低速動作を採用することができ、その運行パルスを１次パルスの半分まで低下させる。

ステップＳ６０８：第３所定時間Ｔ３を待つ。

ステップＳ６０９：第３回路モジュールを起動する。例えば、前記マイクロプロセッサ回路４０８である。この時、マイクロプロセッサ回路４０８は電荷ポンプ４０６の電圧が２倍の電源電圧ＶＤＤより大きいか否か判断する。電荷ポンプ４０６の電圧が２倍の電源電圧より大きい場合、パワーＯＫ信号ＰＯＫを発出して、電荷ポンプ４０６を１次動作周波数に戻す。

ステップＳ６１０：この起動シーケンス制御方法を終了する。

以上より、本発明の本質は、時分割によりそれぞれ異なる電力消費の回路を起動することで、本来の蓄積素子を増加することにとって代わることである。従って、製品の体積を減少させる以外に、製品の起動速度を向上させるとともに、製品の起動不良を解決することができる。

好ましい実施例の詳細な説明において用いられた具体的な実施例は単に本発明の技術内容を説明したに過ぎず、本発明を前記実施例に狭義に制限するものではなく、本発明の本質及び下記の特許請求の範囲を超えない限り、種々の変化による実施は、いずれも本発明の範囲内である。従って、本発明の保護範囲は以下の特許請求の範囲に定義されたものを基準とする。

１０１：太陽電池
１０２：コンデンサ
１０３：リセット回路
１０４：イネーブル回路
１０５：複数の機能ブロック
３０１：低電流電源
３０２：低圧リセット回路
３０３：第１回路モジュール
３０４：第２回路モジュール
３０５：順序イネーブル回路
ＶＤＤ：電源電圧
ＶＴＨ：しきい電圧
ＥＮ：イネーブルピン
ＥＮＡ：第１イネーブル信号
ＬＶＲ：低圧リセット信号
ＥＮＢ：第２イネーブル信号
４０１：太陽電池
４０２：コンデンサ
４０３：低圧リセット回路
４０４：発振回路
４０５：サンプルホールド回路
４０６：電荷ポンプ
４０７：表示回路
４０８：マイクロプロセッサ回路
４０９：順序イネーブル回路
ＥＮＣ：第３イネーブル信号
Ｔ０：時間点
Ｔ１：第１所定時間
Ｔ２：第２所定時間
Ｔ３：第３所定時間
ＰＯＫ：パワーＯＫ信号
Ｓ６０１〜Ｓ６１０：本発明実施例の各工程
ＩＬＶＲ：低圧リセット回路４０３の電流消費
ＩＯＳＣ：発振回路４０４の電流消費
ＩＳＨ：サンプルホールド回路４０５の電流消費
ＩＣＰ１：電荷ポンプ４０６が低周波数で動作する時の電流消費
ＩＣＰ２：電荷ポンプ４０６が高周波数で動作する時の電流消費

Claims (4)

1. 電源電圧を供給する太陽電池と、
   前記太陽電池に接続され、前記電源電圧を受け、前記電源電圧がしきい電圧まで上昇したとき、低圧リセット信号を第１ロジック電圧から第２ロジック電圧に変換する低圧リセット回路と、
   イネーブルピンを有し、そのイネーブルピンが受信した第１イネーブル信号がイネーブル状態にある時、動作を開始する第１回路モジュールと、
   イネーブルピンを有し、そのイネーブルピンが受信した第２イネーブル信号がイネーブル状態にある時、動作を開始する第２回路モジュールと、
   前記第１回路モジュール及び前記第２回路モジュールに接続され、前記低圧リセット信号が前記第１ロジック電圧から前記第２ロジック電圧に変換され、第１所定時間を待って、第１イネーブル信号をイネーブルし、前記第１イネーブル信号がイネーブルされ、第２所定時間を待って、前記第２イネーブル信号をイネーブルする順序イネーブル回路と、
   を有し、
   前記第２回路モジュールは、
   前記イネーブルピンを有し、前記電源電圧を受ける電源変換回路と、
   前記電源変換回路に接続され、表示電圧を受けて表示する表示回路と、を有し、
   そのうち、前記電源変換回路のイネーブルピンが受信した前記第２イネーブル信号がイネーブル状態にある時、前記電源変換回路が動作を開始し、
   前記電源変換回路が前記電源電圧を前記表示電圧まで上昇させており、
   前記電源変換回路が電荷ポンプであり、
   前記電源変換回路が表示回路への供給に足りる表示電圧に達したとき、前記電源変換回路がパワーＯＫ信号をイネーブルし、前記パワーＯＫ信号がイネーブル状態にある時、マイクロプロセッサ回路を起動し、
   前記パワーＯＫ信号がイネーブルする前に、前記電荷ポンプが第１周波数で動作し、前記パワーＯＫ信号がイネーブルした後、前記電荷ポンプが第２周波数で動作し、
   前記第２周波数は前記第１周波数よりも大きいことを特徴とする太陽電池を有する装置。
2. 前記第１回路モジュールは、前記電源電圧を受けるサンプルホールド回路を有し、そのうち、前記サンプルホールド回路のイネーブルピンが受信した前記第１イネーブル信号がイネーブルした時、前記サンプルホールド回路が動作を開始することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池を有する装置。
3. イネーブルピンを有し、前記電源電圧を受けるマイクロプロセッサ回路を更に有し、
   そのうち、前記マイクロプロセッサ回路のイネーブルピンが受信したパワーＯＫ信号がイネーブル状態にある時、マイクロプロセッサ回路が動作を開始することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池を有する装置。
4. 前記低圧リセット回路に接続され、前記低圧リセット信号を受信する発振回路を更に有し、
   そのうち、前記低圧リセット信号が第１ロジック電圧から前記第２ロジック電圧に変換されたとき、前記発振回路は前記太陽電池の装置が必要なパルス信号の生成を開始することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池を有する装置。