WO1997034355A1 - Bloc d'alimentation pour pieces d'horlogerie electroniques - Google Patents

Description

明 糸田 電子時計における電源装置 技術分野

本発明は、 電子時計における霜源装置に関し、 特に、 発踅部として機械式発霪 機を用いた鼇子時計における電源装置に関する。 背景技術

従来、 偏心重錘を回転させ、 その機械的エネルギーを電気エネルギーに変換し て動作する電子時計が開発され製品化されている。また、例えば特公平

7 - 5 2 2 2 9号公報などにおいても電子時計に用いられる電源装置が提案され ている。

第 3図は、 従来の電子時計における電源装置の回路プロック図である。

第 3図において、 発踅部 1は、 偏心重錘などで構成される回転手段 1 1、 回転 手段 1 1の回転を增速させる増速回転輪列 1 2、 ロータ 1 3、 ロータ 1 3の回転 を受けて交流電流を発生する発電コイル 1 4等で構成されている。 ダイォード 2は発電コイル 4で発生する交流電流を整流するとともに、 後述する蓄電部 3か らの逆流を防止する。

また、 電圧検出部 4は、 答罨部 3の電圧が所定値を超えると信号を出力する。 過充電防止部 5は、 電圧検出部 4の信号によって動作し、 蓄 ¾部 3の耐電圧以上 の過充電を防止する。 ここで、 蓄電部 3は、 大容量コンデンサで形成されてお り、 発電コイル 1 4で発生した電力を蓄えるとともに、 時計回路 6に電力を出力 する。

この従来の電子時計における電源装置は、 腕時計内に設けられた偏心重锤など の回転手段 1 1が使用者の腕振り動作などにともなって回転すると、 その回転が 増速輪列 1 2によって増速されロータ 1 3に伝えられる。 ロータ 1 3は永久磁石 で構成されており、 回転すると発電コイル 1 4に交流電流が発生する。 この交流 電流はダイォード 2で整流され、 蓄電部としての大容量コンデンサ 3に蓄えられ る。 この蓄えられた電力で時計回路 6が動作し、 罨子時計が駆動される。

そして、 大容 iコンデンサ 3に ¾力が十分蓄えられ、 所定の電圧値 （例えば 2 . 5 V ) を超えると、 電圧検出手段 4が" L " レベルの検出信号を出力して、 P M O S トランジスタからなる過充電防止部 5を動作させる。 これにより、 発電 部 1で発生した交流電流は過充電防止部 5で放電され、 大容量コンデンサ 3には 蓄えられない。

よって、 大容量コンデンサ 3の電圧は所定値より上がらず、 高電圧による破壊 が防止される。 ここで、 この過充電防止部 5は、 ダイオード 2の逆方向電流発生 時に電圧破壊を起さないようにするため、 ダイォード 2より蓄電部 3側に設けて ある。 また、 通常、 発電コイル 1 4で発生する交流電流は最大で数十 m A程度で あるので、 過充電防止部 5が十分に機能するためには、 例えば大容量コンデンサ 3の耐圧値を 2 . 5 V程度とした場合は、 過充電防止手段 5の動作時の抵抗値を 数 1 0 Ω程度にする必要がある。

ところで、 最近、 蓄電部として、 大容量コンデンサに代わり大容 iのチタン · リチウムイオン二次電池 （以下二次電池という） が利用されている。 このチタン • リチウムイオン二次電池は、 内部抵抗が数十〜数百 Ωと比較的大きいため、 図 3に示すような従来の電子時計にそのまま使用すると、 二次電池の電圧が所定値 を越えてしまう。

このため、 過充電防止部 5が発電コイル 1 4に発生した電流の放電を開始した ときに、 過充電防止部 5の抵抗値が従来のように数十 Ω程度であると二次電池の 内部抵抗との間に電圧降下を起こしてしまい、 その結果、 電圧検出部 4が検出信 号を出力しなくなり過充罨防止部 5の動作が停止してしまうことになる。

そして、 過充電防止部 5の動作が停止すると、 再び二次電池の電圧が上昇する ので、 電圧検出部 4が所定値を越えたことを検出して過充電防止部 5は再び動作 を開始する。 すなわち、 従来装置における蓄電部の大容量コンデンサを、 単に大 容量のチタン · リチウムイオン二次踅池に代えただけでは、 以上の動作が繰り返 されるため、 放電動作が間欠的となつてしまい十分な放電ができなくなるばかり でなく、 時計回路 9に供給される電圧が不安定となってしまい時計の動作に支障 を来たすおそれがあった。

—方、 第 4 図に示す特開昭 6 1 — 2 3 6 3 3 2 号及び特開平 6 - 3 2 4 1 6 6号において、 発 ¾部 1と二次電池 3との間に第 1の逆電流防止 用ダイオード 4 1を直列に接続するとともに、 第 2の逆電流防止用ダイォード 4 2を過充電防止部としての M O S トランジスタ 5と直列に接続した電子腕時計 の電源装置が提案されている。

従来の技術によると、 二次 ¾圧の電圧を検出するときに M O S トランジスタ 5をオンにし、 発電部を短絡させることによって、 二次電池の内部抵抗による電 圧の誤検出を防止することができる。 また、 ダイォ一ド 4 2によって、 M O S ト ランジスタ 5に発生する寄生ダイォードによる逆流を防止し、 交流発電部の発電 効率の低下を防ぐことができる。

ところで、 上記した偏心重錘などで構成された回転手段 1 1を用いて発電を行 う場合には、 偏心重錘の急激な回転によって、 発電部 1から極端に大きな電圧が 発生することがある。 この場合、 第 4図に示す従来の霍源装置では、 二つの逆流 防止用ダイォ一ド 4 1 . 4 2として、 耐電圧の高いものを用いなければならない といった問題がある。

したがって、 本発明は、 偏心重錘などで構成された回転手段を用いた発電部に よって、 交流電圧を発生し、 チタン ' リチウムイオン二次電池などの大容量で比 較的内部抵抗が大きい蓄電部に蓄電する電源装置において、 耐電圧の高いダイ ォードを一つ用いるだけでよく、 また充電効率に優れた踅子時計における電源装 置を構築することを目的とする。 発明の開示

本発明の機械式の発電部と蓄電部を有する電子時計における電源装置は、 蓄電 部の電圧を検出する踅圧検出部と、 この電圧検出部により制御され前記発電部で 発生する電流を放電する過充電防止部と、 前記発電部と前記蓄電部， 電圧検出 部， 過充電防止部との間に接続された逆流防止ダイォードとを有するとともに、 前記過充電防止部と蓄電部との間に、 前記過充電防止部が放電したときにオフと なるスィツチングトランジスタからなる逆流防止部を接銃した構成としてあり、 より具体的には、 前記過充電防止部が、 前記逆流防止部のスイッチングトランジ スタと逆特性のスィツチングトランジスタであり、 前記電圧検出部からの信号で 同時に逆の作動をする構成としてある。

これにより、 一つの耐¾圧の高いダイォ一ドとスイッチングトランジスタを用 いるだけで、 ときとして高電圧を発生する機械式発 ¾部を有する電源装置におけ る耐電圧性と、 充電効率の向上を図ることが可能となる。 図面の簡単な説明

第 1図は、 本発明の電子時計における電源装置の第一実施形態を示すプロック 図である。

第 2図は、 本発明の電子時計における電源装置の第二実施形態を示すプロック 図である。

第 3図は、 従来の電子時計における電源装置の一従来例を示すプロック図であ る ο

第 4図は、 従来の電子時計における電源装置の他の従来例を示すプロック図で める。 発明を実施するための最良の態様

本発明をより詳細に説明するため、 図面にもとづいて説明する。

第 1図は、 本発明の第一実施形態に係る電子時計における電源装置のプロック 図であり、 第 3図と同一の構成には同一の番号を付してある。

本発明の実施の形態では、 ダイオード 2として耐罨圧性の高いものを用い、 発 電部 1と蓄電部 3 0 , 電圧検出部 4 , 過充電防止部 5の間に接続している。 これ により、 機械式の発電部 1から、 ときとして発生する極端に大きな踅圧が電圧検 出部 4及び過充電防止部 5にかからないようにしてある。 したがって、 電圧検出 部 4及び過充電防止部 5に耐電圧性の高い素子を用いる必要がなくなり、 コスト の低減を図れる。

また、 蓄電部 3 0としては、 チタン · リチウムイオン二次電池等の内部抵抗が 比較的大きくて大容量の二次電池を使用している。

また、 逆流防止部 7として N M O S トランジスタ等からなるスイッチングトラ ンジス夕が設けられている。 すなわち、 過充電防止部 5の P M O S トランジスタ とは逆特性のスィツチングトランジスタを用いている。

本発明の実施形態に係る電子時計の電源装置においては、 蓄電部 3 0を形成す る二次電池 3 0が、 所定の電圧値 （例えば 2 . 5 V ) 以下の場合は電圧検出部 4は" H " レベルの信号を出力している。 これにより、 逆流防止部 7はオン状態 となり、 また、 過充電防止部 5は、 オフ状態となっているので発電部 1で発電さ れた電力は二次電池 3 0に蓄電される。

やがて二次電池 3 0の電圧が 2 . 5 Vを超えると電圧検出部 4は" L " レベル の信号を出力する。 すると過充電防止部 5はオン状態になり、 同時に逆流防止部 7はオフ状態となる。 その結果、 発電部 1で発生した電流は過充電防止部 5に よって放電され、 二次電池 3 0に蓄電されなくなる。 さらにこのとき、 逆流防止 部 7はオフ状態となっているため過充¾防止部 5と二次電池 3 0が接続されず、 二次電池 3 0が電圧降下を起こすのを防止する。

以上のように、 この実施形態に係る電源装置では、 過充電防止部 5と二次電池 3 0との間に、 過充電防止部 5の放電中はオフ状態となるスィツチングトランジ スタからなる逆流防止部 7を設けているので、 過充電防止部 5の放電中に二次電 池 3 0が電圧降下を起こすことがなく、 二次電池 3 0の電圧が 2 . 5 V以下にな るまで安定した放電動作が可能となる。 よって過充踅防止部を有する電子腕時計 等の電子時計、 特に過充電防止部の動作抵抗と蓄電部の内部抵抗が同程度の場合 に有効となる。

また、 過充電防止部 5と逆流防止部 7のスィツチングトランジスタとして逆特 性のものを用い、 電圧検出部 4からの一- 3の信号で同時に逆動作を行うようにし ているので、 動作が正確で、 回路構成も簡単になる。

第 2図は、 本発明の第二実施形態の電子時計の電源装置を示すプロック図であ る。

同実施形態においては、 第一実施形態の逆流防止部 7を形成する N M O S トラ ンジス夕のサブスレ一トとドレイン及びサブスレートとソースの間に、 ともにコ ントロール端子 が" H " レベルになるとオン状態となるスィツチ手段 7 1 , 7 2を接続してある。 そして、 スィツチ手段 7 1のコントロール端子 Cには電圧 検出部 4からの信号がそのまま入力され、 スィツチ手段 7 2のコントロール端子 Cには電圧検出部 4からの信号がィンバータ 7 3によって反転された後入力され るようになっている。

この電源装置では、 通常時、 すなわち、 蓄電部 3 0の電圧が所定の電圧値 （例 えば 2 . 5 V ) 以下のとき、 つまり過充簏防止部 5がオフ状態のときに発電が行 われると、 第 2図に示す A点と B点の電位の関係は A < Bとなる。 このとき、 逆 流防止部 1 0のスィツチングトランジスタを正常に動作させるためにはバルグを A点側に接続する必要がある。 そのためには、 スィッチ手段 7 1がオン状態、 ス ィツチ手段 7 2がオフ状態となるように制御すればよい。

一方、 通常時は、 電圧検出部 4から出力される信号は" H " レベルなので、 ス ィツチ手段 7 1はオン状態となり、 スィツチ手段 7 2はオフ状態となり、 正常な 動作が行われる。

一方、 放 ¾時、 すなわち、 蓄電部 3 0の電圧が所定値 （例えば 2 . 5 V ) を超 えると上記とは逆に A点の電位と B点の電位は A > Bとなる。 このとき、 逆流防 止部 1 0のスィツチングトランジスタを正常に動作させるためには、 バルグを B側に接続する必要がある。 そのためには、 スィッチ手段 7 1がオフ状態、 ス ィツチ手段 7 2がオン状態になるように制御すればよい。

一方、 放電時は、 電圧検出部 4から出力される信号は" L " レベルであるの で、 スィツチ手段 7 1はオフ状態、 スィツチ手段 7 2はオン状態となり、 正常な 動作が行われる。

本実施形態の電子時計における電源装置によれば、 逆流防止部 7であるスィッ チングトランジスタを確実に作動させることができる。 産業上の利用の可能性

以上のように、 本発明の電子時計における電源装置は、 電子腕時計のような電 子時計の電源装置として用いるのに適している。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 機械式の発 ¾部と、 この発電部で発電された電力を蓄電する大容置二次電池 からなる蓄¾部と、 この蓄電部の電圧を検出する電圧検出部と、 この電圧検出部 により制御され前記発電部で発生する電流を放電する過充電防止部とを有する電 子時計における電源装置において、

前記機械式の発電部と前記過充¾防止部との間にダイォードを接続するととも に、 前記過充電防止部と蓄電部との間に前記過充電防止部が放電を開始したとき にオフとなるスィツチングトランジスタからなる逆流防止部を接続したことを特 徴とする電子時計における電源装置。

2 . 前記逆流防止部が前記 ¾圧検出部からの信号で作動する請求の範囲第 1項記 載の電子時計における電源装置。

3 . 前記過充電防止部が前記逆流防止部のスイッチングトランジスタと逆特性の スイッチングトランジスタであり、 前記電圧検出部からの信号で同時に逆の作動 を行わせる構成とした請求の範囲第 2項記載の電子時計における電源装置。

4 . 前記逆流防止部のスィツチングトランジスタのサブスレートとドレイン及び サブスレートとソースの間に、 それぞれスィツチ手段を接続した請求の範囲第 3項記載の罨子時計における電源装置。

5 . 前記スィッチ手段を前記電圧検出部からの信号で交互にオン， オフ状態にさ せる構成とした請求の範囲第 4項記載の電子時計における電源装置。