TW201406000A - 具有充放電控制電路的電子機器 - Google Patents

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Ami Tanaka
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Abstract

[課題]本發明是提供一種電子機器，即使充電電力微小，藉由充電而上昇的電容的電壓上昇速度較低的情況，也可將所期的電力朝負荷供給，使動作。[技術內容]本發明是一種電子機器，具有：比負荷的消耗電力更少的供給電力的電源；及由供給電力被充電的電容；及充放電控制電路，控制：朝電容的充電、及在電容的充電電力的負荷中的消耗；充放電控制電路，是由：電源的供給電力被供給的第1節點、及將第1節點的供給電力朝電容充電的電路所構成。

Description

具有充放電控制電路的電子機器
本發明，是有關於具有充放電控制電路的電子機器，將微小電力朝電容充電，若藉由充電上昇的電容的電壓到達預定電壓的話，就將電容的充電電力朝負荷供給。
近年來，使用在我們周圍存在的太陽光和人的體溫等發電的電力來動作的電子機器漸漸增加。已知由太陽光發電的是太陽電池，由人的體溫發電的是熱電轉換元件，但是這些發電器，為了可攜帶性的提高和成本下降而被小型，且發電電力變微小。因此，此發電電力成為電子機器的消耗電力未滿的情況也增加。此情況時使用的方法，是使用充放電控制電路，將發電電力一旦朝電容充電，使電子機器可以預定時間動作的電力被充電的話，就朝電子機器供給電容的充電電力。
習知的具有充放電控制電路的電子機器如第4圖所示。由：電源401、及電容405、及控制充放電的控制電路406、及負荷也就是電子機器本體電路407所構 成。電源401，是由熱電轉換元件402及昇壓電路403及肖特基二極管404所構成。
熱電轉換元件402，是將體溫及體外氣溫等的溫度朝發電電力轉換輸出。熱電轉換元件402所輸出的發電電力，因為是電子機器本體電路407的動作電壓未滿的電壓，所以由昇壓電路403被轉換成電子機器本體電路407的動作電壓以上的電壓的昇壓電力。來自昇壓電路403的昇壓電力，是透過逆流防止用的肖特基二極管404被輸出，朝電容405被充電。控制電路406，是具有：開關元件及電壓檢出電路、及滯後電路及遲延電路，或是卡鎖電路及正時器電路及遲延電路，藉由電壓檢出電路監控電容405的電壓，來監控電容405的充電量，檢出電容405的充電量成為可以將電子機器本體電路407預定時間動作的電力以上。
控制電路406，若檢出上述狀態的話，藉由將開關元件導通(ON)，將電容405的充電電力朝電子機器本體電路407供給。且，具有滯後電路及遲延電路的情況時，使在檢出電壓具有滯後，在由遲延電路所產生的遲延期間之後，將開關元件導通(ON)，直到電容405的電壓成為滯後電壓為止，將電容405的充電電力朝電子機器本體電路407供給。具有卡鎖電路及正時器電路及遲延電路的情況時，檢出電容405的電壓之後，在遲延電路的遲延時間期間將卡鎖電路反轉，進行正時器電路的動作，在遲延電路的遲延時間之後將開關元件導通(ON)。 且，直到由正時器電路使卡鎖電路被重設為止，是將電容405的充電電力朝電子機器本體電路407供給。電容405的充電電力若朝電子機器本體電路407被供給的話，電子機器本體電路407就會動作(例如專利文獻1參照)。
〔先行技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開平11-288319號公報
上述習知的具有充放電控制電路的電子機器，是監控電容的電壓，若檢出電容的電壓成為預定電壓的話，就將電容的充電電力供給至負荷也就是電子機器本體電路。此構成的情況，檢出電容的電壓成為預定電壓的之後，在直到開關元件導通(ON)為止之間的遲延時間，有需要在確定卡鎖電路的反轉及滯後電路的動作之後，將開關元件導通(ON)。卡鎖電路的反轉或是滯後電路的動作，是從動作開始，直到動作完成為止需要數mV以上的電位差，在上述遲延時間，電容的電壓有需要上昇至此電位差以上。未上昇至此電壓以上的狀態下，開關元件開始導通(ON)的話，朝電子機器本體電路被供給的電力會漸漸地增加，直到此電力成為與充電電力相等時點，電容的電壓的上昇才停止。且，電容的電壓上昇若停止的話，卡鎖電路或滯後電路的動作及開關元件的導通 (ON)電阻會在中途半端的狀態下，使動作停住，使充電電力在電子機器持續被消耗。當然，此情況，與在電子機器本體電路的動作所需要的電力相比，因為充電電力是非常地小，所以電子機器本體電路無法所期的動作。
如以上所述，習知的具有充放電控制電路的電子機器，在充電電力微小，藉由充電而上昇的電容的電壓上昇速度低的情況時，會具有無法朝負荷供給所期的電力的課題。且，發電機的由小型所產生的發電電力的下降、及由發電電力動作的電子機器的功能和性能上昇所產生的消耗電流的增加等，使電容值增加的情況漸漸增加，就容易發生上述課題。
本發明，是被有鑑於上述課題，提供一種具有充放電控制電路的電子機器，可以由更微小的電力朝負荷供給大的電容的充電電力。
為了解決習知的課題，本發明的具有充放電控制電路的電子機器是如以下的構成。
一種具有充放電控制電路的電子機器，該電子機器，具有：具有所期功能的負荷；及供給電力比負荷的動作時的消耗電力更少的電源；及使依據供給電力的電力被充電的電容；及充放電控制電路，是用於控制：使依據供給電力的電力朝電容充電、及使電容的充電電力在負荷中消耗；其特徵為：充放電控制電路，具備：使依據供給電力 的電力被供給的第1節點、及將被供給至第1節點的電力朝電容充電的電路，若檢出第1節點成為預定的電壓以上的話，就減少或遮斷朝電容充電的電力之後，由電容的充電電力使負荷動作。
本發明的具有充放電控制電路的電子機器，與具有習知的充放電控制電路的電子機器相比，因為可以由更微小的電力，朝負荷供給更大的電容的充電電力，所以可使用更小型的發電器等的電源，使高功能的負荷動作。
101‧‧‧電源
102‧‧‧充放電控制電路
103‧‧‧電容
104‧‧‧負荷
111‧‧‧輸出端子
112‧‧‧輸入端子
113‧‧‧正極端子
114‧‧‧負極端子
115‧‧‧正極端子
116‧‧‧負極端子
201‧‧‧PMOS晶體管
202‧‧‧NMOS晶體管
211‧‧‧電壓檢出電路
212‧‧‧正時器電路
213‧‧‧遲延電路
301‧‧‧NMOS晶體管
302‧‧‧肖特基二極管
303‧‧‧電容
311‧‧‧電壓檢出電路
312‧‧‧電壓檢出電路
401‧‧‧電源
402‧‧‧熱電轉換元件
403‧‧‧昇壓電路
404‧‧‧肖特基二極管
405‧‧‧電容
406‧‧‧控制電路
407‧‧‧電子機器本體電路
[第1圖]顯示本實施例的具有充放電控制電路的電子機器的概略電路圖。
[第2圖]顯示充放電控制電路的一例的概略電路圖。
[第3圖]顯示充放電控制電路的其他例的概略電路圖。
[第4圖]顯示習知的具有充放電控制電路的電子機器的概略電路圖。
以下，將本發明的實施例參照圖面進行說明。
<本實施例>
第1圖，是顯示本實施例的具有充放電控制電路的電子機器的概略電路圖。
本實施例的電子機器，是具備：電源101、及充放電控制電路102、及電容103、及負荷104。
電源101，是由光和熱和振動的在我們周圍的能量進行發電的發電器、和非常小型的電源等，其供給的電力是比負荷104的消耗電力更小。電源101的輸出端子111，是與充放電控制電路102的輸入端子112連接。充放電控制電路102，其正極端子113與電容103的第1電極及負荷104的正極端子115連接，負極端子114與負荷104的負極端子116連接。電容103的第2電極是與基準電源端子(GND)連接。
第2圖，是顯示充放電控制電路102的一例的概略電路圖。
充放電控制電路102，是具備：輸入端子112、及節點N1、及電壓檢出電路211、及正時器電路212、及遲延電路213、及PMOS晶體管201、及NMOS晶體管202、及正極端子113、及負極端子114。
輸入端子112是與節點N1連接，節點N1，是與PMOS晶體管201的源極及電壓檢出電路211連接。 電壓檢出電路211，是監控節點N1的電壓，若檢出節點N1的電壓為預定電壓以上的話，將檢出訊號朝正時器電路212輸出。正時器電路212，是使輸出與PMOS晶體管201的閘門及遲延電路213的輸入連接。正時器電路212，若收到來自電壓檢出電路211的檢出訊號的話，將導通(ON)的PMOS晶體管201預定期間斷開(OFF)之後，再度將PMOS晶體管201斷開(OFF)。遲延電路213，是將正時器電路212的輸出訊號預定期間遲延地朝NMOS晶體管202的閘門輸出。PMOS晶體管201，其漏極與正極端子113連接。NMOS晶體管202，其漏極與負極端子114連接，源極與基準電源端子(GND)連接。
接著，說明在第1圖所示的本實施例的具有充放電控制電路之電子機器，使用第2圖所示的充放電控制電路的構成的動作。
從節點N1是預定電壓未滿，正時器電路212的計算及遲延電路213的動作終了，PMOS晶體管201為導通(ON)，NMOS晶體管202為斷開(OFF)的狀態開始說明。藉由來自電源101的電力透過節點N1及PMOS晶體管201使電容103被充電，電容103的電壓會上昇。此時，因為PMOS晶體管201為導通(ON)，所以電容103的電壓及節點N1的電壓為相等。且，因為NMOS晶體管202為斷開(OFF)，所以電容103的充電電力在負荷104未被消耗。與電容103的電壓的上昇一起上昇的節點N1的電壓，是藉由電壓檢出電路211被檢出成為預定電 壓以上的話，藉由正時器電路212使PMOS晶體管201斷開(OFF)，並且使遲延電路213的遲延時間分遲延地使NMOS晶體管202導通(ON)。
NMOS晶體管202為導通(ON)的話，藉由電容103的充電電力使負荷104開始動作。且，電容103的充電電力是在負荷104被消耗，使電容103的電壓下降。另一方面，在NMOS晶體管202導通(ON)之前因為PMOS晶體管201為斷開(OFF)，所以節點N1的電壓不只不與電容103的電壓一起下降且急劇地上昇。因此，電壓檢出電路211，是不會在中途半端的狀態下停住，可以確實地維持檢出狀態。即，因為NMOS晶體管202可以確實地維持導通(ON)狀態，所以負荷104可以由電容103的充電電力進行所期的動作。
正時器電路212若終了預定時間的計算的話，將PMOS晶體管201導通(ON)，遲延電路213中的遲延時間分遲延地使NMOS晶體管202斷開(OFF)。且，朝電容103的充電電力的負荷104的消耗被停止，藉由負荷104的消耗使預定電壓未滿的電容103的電壓及節點N1的電壓成為相等。因此，因為電壓檢出電路211檢出節點N1的電壓為預定電壓未滿，所以返回至如上述所示的一連的動作的初期狀態。
藉由反覆進行如上述所示的一連的動作，成為由某間隔使負荷104反覆進行所期的動作。
第3圖，是顯示充放電控制電路的其他例的 概略電路圖。
充放電控制電路102，是由：輸入端子112、及節點N1、及節點N2、及第1電壓檢出電路311、及第2電壓檢出電路312、及電容303、及PMOS晶體管201、及NMOS晶體管202、及正極端子113、及負極端子114、及肖特基二極管302、及NMOS晶體管301所構成。
輸入端子112，是與節點N1連接。節點N1，是與：PMOS晶體管201的源極、及肖特基二極管302的P型端子、及NMOS晶體管301的漏極、及第1電壓檢出電路311連接。肖特基二極管302的N型端子，是與節點N2連接。節點N2，是與：單側電極與基準電源端子(GND)連接的電容303的另一方的單側電極、及NMOS晶體管301的閘門、及第2電壓檢出電路312連接。
第1電壓檢出電路311，是監控節點N1的電壓，若檢出節點N1的電壓為預定電壓以上的話，將PMOS晶體管201斷開(OFF)。第2電壓檢出電路312，是監控節點N2的電壓，若檢出節點N2的電壓為預定電壓以上的話，將NMOS晶體管202導通(ON)。PMOS晶體管201，其漏極是與NMOS晶體管301的源極、及正極端子113連接。NMOS晶體管202，其漏極是與負極端子114連接，源極是與基準電源端子(GND)連接。又，在由第1電壓檢出電路311檢出節點N1為預定電壓以上隨後，節點N2的電壓是不上昇至第2電壓檢出電路312所檢出的預定電壓以上。
接著說明，在第1圖所示的本實施例的具有充放電控制電路之電子機器，使用第3圖所示的充放電控制電路的構成的動作。
從節點N1及節點N2是預定電壓未滿，PMOS晶體管201為導通(ON)，NMOS晶體管202為斷開(OFF)的狀態開始說明。因為從電源101使電力透過節點N1及PMOS晶體管201將電容103充電，所以電容103的電壓會上昇。且，電源101的電力，是透過節點N1及肖特基二極管302朝節點N2被供給。此時，因為PMOS晶體管201為導通(ON)，所以電容103的電壓及節點N1的電壓為相等，節點N2的電壓是成為從節點N1的電壓將肖特基二極管302的順序方向電壓減去的值。NMOS晶體管301，因為源極及漏極的電壓是節點N1的電壓，閘門的電壓是節點N2的電壓，所以斷開(OFF)。且，因為NMOS晶體管202為斷開(OFF)，所以電容103的充電電力在負荷104未被消耗。
與電容103的電壓一起上昇的節點N1的電壓，若第1電壓檢出電路311檢出成為預定電壓以上的話PMOS晶體管201就斷開(OFF)。且，與節點N1的電壓一起上昇的節點N2的電壓，若第2電壓檢出電路312檢出成為預定電壓以上的話NMOS晶體管202就導通(ON)。NMOS晶體管202為導通(ON)的話，藉由電容103的充電電力使負荷104開始動作。且，電容103的充電電力是在負荷104被消耗，使電容103的電壓下降。 另一方面，在NMOS晶體管202導通(ON)之前因為PMOS晶體管201為斷開(OFF)，所以節點N1的電壓不只不與電容103的電壓一起下降且急劇地上昇。因此，電壓檢出電路311，不會在中途半端的狀態下停住，可以確實地維持檢出狀態。
且因為節點N2也追從節點N1電壓而增加，所以第2電壓檢出電路312也可以確實地維持導通(ON)狀態，因此負荷104可以由電容103的充電電力進行所期的動作。
電容103的充電電力是藉由在負荷104被消耗使電容103的電壓下降，且下降至NMOS晶體管301導通(ON)的電壓的話，因為節點N1及電容103是透過NMOS晶體管301被連接，所以節點N1的電壓會下降至電容103的電壓。電容103的電壓因為是節點N1的預定電壓未滿，所以第1電壓檢出電路311，是再度將PMOS晶體管201導通(ON)。此時，節點N2是藉由電容303，在一段期間內成為預定電壓以上。在此期間中，NMOS晶體管301及NMOS晶體管202是持續導通(ON)，負荷104也持續動作。且，節點N2的電壓，也藉由第2電壓檢出電路312的消耗電力漸漸地下降，最後，節點N2的電壓是成為預定電壓未滿，藉由第2電壓檢出電路312使NMOS晶體管202被斷開(OFF)，返回至上述的一連的動作的初期狀態。
藉由反覆進行上述的一連的動作，由某間隔，使負荷 104反覆進行所期的動作。
藉由以上，本發明的本實施例的具有充放電控制電路的電子機器，是將供給電力所負荷的消耗電力未滿的電源的電力一旦朝電容充電，並檢出電容的充電量成為可以將負荷預定時間動作狀態。且，在由電容的充電電力將負荷動作的構成中，即使習知的負荷無法動作的電源的電力小，或是電容的電容值大的情況時，也可以使負荷確實地動作。
又，在上述本發明的本實施例的具有充放電控制電路的電子機器中，雖說明使用PMOS晶體管，將檢出電容的充電量的節點及電容切斷的構成，但是只要使朝電容的充電量作為電源的電力未滿的電力的構成的話，當然任何的構成也可以。
且在上述本發明的本實施例的具有充放電控制電路的電子機器中，雖說明使用NMOS晶體管，停止電容的充電電力在負荷被消耗的構成，但是負荷的消耗電力可以為電源的電力未滿的構成的話，當然任何的構成也可以。
進一步，電源，當然是使用太陽電池和熱電轉換元件和振動發電器等的使發電電力發生的發電器，但是供給能力小，或是內部電阻高的電池、和在電解質的液體浸了異種金屬的構造的電池當然也可以。且進一步，電容，是可與充電電力的增加一起使充電電壓上昇即可，如此的特性的話二次電池當然也可以。
101‧‧‧電源
102‧‧‧充放電控制電路
103‧‧‧電容
104‧‧‧負荷
111‧‧‧輸出端子
112‧‧‧輸入端子
113‧‧‧正極端子
114‧‧‧負極端子
115‧‧‧正極端子
116‧‧‧負極端子

Claims (3)

  1. 一種具有充放電控制電路的電子機器，該電子機器，具有：具有所期功能的負荷；及供給電力比前述負荷的動作時的消耗電力更少的電源；及使依據前述供給電力的電力被充電的電容；及充放電控制電路，是用於控制：依據前述供給電力的前述電力朝前述電容充電、及將前述電容的充電電力在前述負荷中消耗；其特徵為：前述充放電控制電路，具備：使依據前述供給電力的前述電力被供給的第1節點、及將被供給至前述第1節點的前述電力朝前述電容充電的電路，若檢出前述第1節點成為預定的電壓以上的話，就減少或遮斷朝前述電容充電的前述電力之後，由前述電容的充電電力使前述負荷動作。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具有充放電控制電路的電子機器，其中，前述充放電控制電路，具有：檢出前述第1節點的電壓用的第1電壓檢出電路、及計算預定的時間用的正時器電路、及將訊號遲延用的遲延電路， 前述第1電壓檢出電路若檢出前述第1節點成為前述預定的電壓以上的話，前述正時器電路的計算期間，是減少或遮斷朝前述電容充電的前述電力，並且將前述計算期間由前述遲延電路遲延的期間，是由前述電容的充電電力使前述負荷動作。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之具有充放電控制電路的電子機器，其中，前述充放電控制電路，具有：檢出前述第1節點成為第1電壓以上用的第1電壓檢出電路、及檢出前述第1節點成為比前述第1電壓高的第2電壓以上用的第2電壓檢出電路，前述第1電壓檢出電路若檢出前述第1節點成為前述第1電壓以上的話，減少或遮斷朝前述電容充電的前述電力，前述第2電壓檢出電路若檢出前述第1節點成為前述第2電壓以上的話，由前述電容的充電電力使前述負荷動作。
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