JP3575257B2 - Power supply unit, power generation unit and electronic equipment - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、稼働時の消費電流を低減することができる電源装置、発電装置および電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電機によって発電された交流電圧をコンデンサや電池に充電するための整流回路として、トランジスタ等のスイッチ手段を用いたブリッジ型の整流回路が知られている。
このブリッジ型整流回路においては、整流の効率を高めるため、スイッチ手段を発電機の発電状態に応じてオン・オフするようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の制御回路は、一般にコンパレータなどの素子を用いているが、発電状態を俊敏に検出する必要があるため高速の素子が用いられる。このため、この制御回路での消費電流が大きくなるという問題があった。
特に、この種の電源装置を携帯型の電子機器（例えば、電子式腕時計）に搭載する場合には、この消費電流を抑えることが重要な課題となっていた。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、制御回路での消費電力を抑えることができる電源装置、発電装置および電子機器を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の電源装置においては、電源ラインにカソードが接続され、アノードが入力交流の正側に接続された第１のダイオード、前記第１のダイオードに並列接続された第１のバイパススイッチ、および前記第１のダイオードに順方向電圧が生じたときに前記第１のバイパススイッチをオンする第１の制御手段を有する第１の一方向性ユニットと、電源ラインにカソードが接続され、アノードが前記入力交流の負側に接続された第２のダイオード、前記第２のダイオードに並列接続された第２のバイパススイッチ、および前記第２のダイオードに順方向電圧が生じたときに前記第２のバイパススイッチをオンする第２の制御手段を有する第２の一方向性ユニットと、前記第１のダイオードのアノードにカソードが接続され、アノードが接地された第３のダイオードと、前記第２のダイオードのアノードにカソードが接続され、アノードが接地された第４のダイオードとを有し、前記第１、第２の一方向性ユニットを入力交流の正側整流用と負側整流用にそれぞれ用いる電源装置であって、前記第１のダイオードに順方向電圧が生じる期間を含む、前記入力交流の正側の電圧値が正となる期間では前記第２の制御手段への給電を停止する一方、前記第２のダイオードに順方向電圧が生じる期間を含む、前記入力交流の負側の電圧値が正となる期間では前記第１の制御手段への給電を停止する給電停止手段を具備することを特徴とする。
また、請求項２に記載の電源装置にあっては、請求項１記載の電源装置において、前記給電停止手段は、前記入力交流の正側の電圧値が所定の値を超えているか否かを判定する第１の判定手段と、前記入力交流の負側の電圧値が所定の値を超えているか否かを判定する第２の判定手段を具備し、前記第１の判定手段の判定結果に従って前記第２の制御手段への給電を停止し、第２の判定手段の判定結果に従って前記第１の制御手段への給電を停止することを特徴とする。
また、請求項３に記載の電源装置にあっては、請求項１または２記載の電源装置において、前記第２のバイパススイッチがオン状態のときに前記第１の判定手段への給電を停止し、前記第１のバイパススイッチがオン状態のときに前記第２の判定手段への給電を停止する第２給電停止手段を有することを特徴とする。
また、請求項４に記載の電源装置にあっては、請求項２または３記載の電源装置において、前記第３のダイオードに並列接続され、前記第２の判定手段の判定結果に従ってオン／オフする第３のバイパススイッチと、前記第４のダイオードに並列接続され、前記第１の判定手段の判定結果に従ってオン／オフする第４のバイパススイッチとを具備することを特徴とする。
また、請求項５に記載の電源装置にあっては、請求項１乃至４いずれかに記載の電源装置にあって、前記パイパススイッチは電界効果型トランジスタであり、前記ダイオードは前記電界効果型トランジスタの寄生ダイオードであることを特徴とする。
また、請求項６に記載の発電装置にあっては、請求項１乃至５いずれかに記載の電源装置と、前記電源装置への入力交流電力を発生する交流電力発生手段と、前記電源装置から出力される直流電力を蓄電する蓄電手段とを具備することを特徴とする。
また、請求項７に記載の電子機器にあっては、請求項６に記載の発電装置を搭載し、前記発電装置から電源供給を受ける電子装置を有したことを特徴とする。
また、請求項８に記載の電子機器にあっては、請求項７に記載の電子装置は電子式時計であることを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
Ａ：実施形態の構成
図１は、この発明の一実施形態の構成を示す回路図である。なお、この実施形態は、本発明を電子式の腕時計に適用した実施形態である。
【０００６】
図１において、ＡＧは交流発電機であり、当該腕時計の動に応じた発電を行う。ここで、図２は交流発電機ＡＧとその周辺機構の構成を示す斜視図である。図示のように、交流発電機ＡＧは、ロータ１４とステータ１５を備えており、２極磁化されたディスク状のロータ１４が回転するとステータ１５の出力用コイル１６に起電力が発生し、交流出力が取り出せるようになっている。また、図において、１３は腕時計本体ケース内で旋回運動を行う回転錘であり、１１は回転錘１３の回転運動を発電機ＡＧに伝達する輪列機構である。回転錘１３は腕時計を装着した人の腕の振りに応じて回転し、これに伴って交流発電機ＡＧから起電力が得られるようになっている。
【０００７】
交流発電機ＡＧから出力された交流は、本実施形態である充電回路２４で整流され、大容量コンデンサ５と処理装置９に供給される。処理装置９は、大容量コンデンサ５から放電される電力によって時計装置７を駆動する。
【０００８】
次に、充電回路２４について図１を参照して説明する。この図において、Ｎ１はＮＭＯＳトランジスタであり、Ｄはその寄生ダイオードである。このＮＭＯＳトランジスタＮ１は、コンパレータＣＯＭ３によってオン／オフ制御される。これらにより、電流を一方向にスイッチングする一方向性ユニット１が構成されている。同様にして、２はＰＭＯＳトランジスタＰ１（寄生ダイオードＤを含む）とコンパレータＣＯＭ１によって構成される一方向性ユニット、３はＮＭＯＳトランジスタＮ２（寄生ダイオードＤを含む）とコンパレータＣＯＭ４から構成される一方向性ユニット、４はＰＭＯＳトランジスタＰ２（寄生ダイオードＤを含む）とコンパレータＣＯＭ２から構成される一方向性ユニットである。一方向性ユニット１と２は、接地から正電源に向けて順次直列に接続され、また同様にして一方向性ユニット３と４も接地から正電源に向けて順次直列に接続されている。そして、一方向性ユニット１と２の接続点と、一方向性ユニット３と４の接続点との間に交流発電機ＡＧが接続されている。以上のように、一方向性ユニット１〜４によってブリッジ回路が構成されている。
【０００９】
上記構成において、コンパレータＣＯＭ１は発電器ＡＧの出力端ＡＧ１の電位と正電源Ｖｄｄを比較し、コンパレータＣＯＭ２は発電器ＡＧの出力端ＡＧ２の電位と正電源Ｖｄｄとを比較する。また、コンパレータＣＯＭ３は参照電圧Ｖｒｅｆ２と出力端ＡＧ２の電位とを比較し、コンパレータＣＯＭ４は参照電圧Ｖｒｅｆ１と出力端ＡＧ１の電位とを比較する。
【００１０】
コンパレータＣＯＭ１には、その出力端と正電源端との間にスイッチング素子Ｓ１が介挿され、その負側の電源入力端と接地間にスイッチング素子Ｓ２が介挿されている。これらスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２はコンパレータＣＯＭ３の出力信号φ_Ｎ１によってオン／オフ制御される。コンパレータＣＯＭ３には、その出力端と接地との間にスイッチング素子Ｓ５が介挿され、その負側の電源入力端と接地間にスイッチング素子Ｓ６が介挿されている。これらスイッチング素子Ｓ５、Ｓ６はコンパレータＣＯＭ１の出力信号φ_Ｐ１によってオン／オフ制御される。
【００１１】
また、コンパレータＣＯＭ２には、その出力端と正電源端との間にスイッチング素子Ｓ３が介挿され、その負側の電源入力端と接地間にスイッチング素子Ｓ４が介挿されている。これらスイッチング素子Ｓ３、Ｓ４はコンパレータＣＯＭ４の出力信号φ_Ｎ２によってオン／オフ制御される。コンパレータＣＯＭ４には、その出力端と接地との間にスイッチング素子Ｓ７が介挿され、その負側の電源入力端と接地間にスイッチング素子Ｓ８が介挿されている。これらスイッチング素子Ｓ７、Ｓ８は信号φ_Ｐ２によってオン／オフ制御される。
【００１２】
上述したスイッチング素子Ｓ１とＳ２は相補的にオン／オフし、信号φ_Ｎ１がＨレベルのときスイッチング素子Ｓ１がオンでスイッチング素子Ｓ２がオフ、信号φ_Ｎ１がＬレベルのときスイッチング素子Ｓ１がオフでスイッチング素子Ｓ２がオンになる。同様にして、スイッチング素子Ｓ３とＳ４、スイッチング素子Ｓ５とＳ６、スイッチング素子Ｓ７とＳ８は各々相補的にオン／オフするように構成されている。
また、上記構成における参照電圧Ｖｒｅｆ１は、発電器ＡＧの出力が確実に正側（端子ＡＧ１が＋、端子ＡＧ２が−になる発電期間）に入ったことを判定できる値に設定され、参照電圧Ｖｒｅｆ２は、発電器ＡＧの出力が確実に負側（端子ＡＧ１側が−、端子ＡＧ２側が＋になる発電期間）に入ったことを判定できる値に設定されている。これら参照電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２は、制御上の問題がなければ０電位（接地電位）に近い値に設定してもよい。
【００１３】
Ｂ：実施形態の動作
まず、交流発電機ＡＧに起電力が発生し、たとえば、端子ＡＧ１から図３（イ）に示すような電位が生じると、この電位が参照電圧Ｖｒｅｆ１を越える時刻ｔ１において、コンパレータＣＯＭ４の出力信号φ_Ｎ２がＨレベルになる（図３（ヘ）参照）。この結果、スイッチング素子Ｓ３がオン状態、Ｓ４がオフ状態になる。このとき、ＮＭＯＳトランジスタＮ２はオン状態である。スイッチング素子Ｓ３がオン状態になると、ＰＭＯＳトランジスタＰ２のゲート電位（すなわち、信号φ_Ｐ２）が正電源電圧Ｖｄｄに固定されてＨレベルになるため、ＰＭＯＳトランジスタＰ２はオフ状態となる。また、スイッチング素子Ｓ４がオフ状態になるので、コンパレータＣＯＭ２は、電源が遮断されて停止状態になる。
【００１４】
また、信号φ_Ｐ２がＨレベルのときは、スイッチング素子Ｓ８がオン状態、Ｓ７がオフ状態にある。ここで、図３（ヲ）にスイッチング素子Ｓ７のオン／オフ状態を示す。なお、この図においては、時刻ｔ１の前から、スイッチング素子Ｓ８がオン状態、Ｓ７がオフ状態にあった場合を想定している。
【００１５】
スイッチング素子Ｓ８がオン状態であると、コンパレータＣＯＭ４は電源供給状態にあり、その出力信号φ_Ｎ２は、比較動作の結果（端子ＡＧ２の電位と参照電圧Ｖｒｅｆ１の比較）に対応した値をとる。この時点（時刻ｔ１の直後）においては、信号φ_Ｎ２は前述のようにＨレベルである。
【００１６】
次に、交流発電機ＡＧの出力端子ＡＧ１の電圧値が、大容量コンデンサ５の端子電圧Ｖｄｄを時刻ｔ２において上回ると、コンパレータＣＯＭ１の出力信号φ_Ｐ１がＬレベルになり（図３（ハ）参照）、ＰＭＯＳトランジスタＰ１がオン状態になる。この結果、図に矢印で示すように充電電流経路が形成され、一方向性ユニット３、交流発電機ＡＧ、一方向性ユニット２、大容量コンデンサ５という経路で充電電流が流れる。
【００１７】
このとき、信号φ_Ｐ１がＬレベルになるので、スイッチング素子Ｓ６がオフ状態、Ｓ５がオン状態になる。この結果、コンパレータＣＯＭ３の電源が遮断されてコンパレータＣＯＭ３は非動作状態になり、ＮＭＯＳトランジスタＮ１のゲート電位が接地電位に固定され、ＮＭＯＳトランジスタＮ１はオフ状態に固定される。この結果、信号φＮ１はＬレベルになり、スイッチング素子Ｓ１はオフ状態、Ｓ２はオン状態になる。
【００１８】
次に、時刻ｔ３になって端子ＡＧ１の電位がＶｄｄを下回ると、コンパレータＣＯＭ１の出力信号φ_Ｐ１がＨレベルになり、ＰＭＯＳトランジスタＰ１がオフ状態になる。この結果、上述の充電経路が遮断される。端子ＡＧ１の電位がＶｄｄを下回ってもＰＭＯＳトランジスタＰ１がオン状態のままだと、大容量コンデンサ５からの放電電流が逆流し、充電効率が悪化するため、端子ＡＧ１の電位がＶｄｄを上回ったときだけ、充電経路が形成されるようになっている。
【００１９】
また、信号φ_Ｐ１がＨレベルになると、スイッチング素子Ｓ６がオン、Ｓ５がオフとなり（図３（ル）参照）、コンパレータＣＯＭ３が比較動作を開始し、その出力信号φ_Ｎ１は比較結果に応じた値をとる。そして、端子ＡＧ１の電位が図３（イ）の時刻ｔ４において、参照電圧Ｖｒｅｆ１を下回ると、コンパレータＣＯＭ４の出力信号φ_Ｎ２がＬレベルになり、ＮＭＯＳトランジスタＮ２がオフする。信号φＮ２がＬレベルになると、スイッチング素子Ｓ３がオフ、Ｓ４がオン状態になり、コンパレータＣＯＭ２が比較動作を開始し、その出力信号φ_Ｐ２は比較結果に応じた値をとる。
【００２０】
次に、交流発電機ＡＧから逆方向の電流が出力され、端子ＡＧ２から正の電圧が出力されると（図３（ロ）参照）、コンパレータＣＯＭ３が、その電圧値と参照電圧Ｖｒｅｆ２とを比較する。今、図３に示す時刻ｔ５において、端子ＡＧ２の電位が参照電圧Ｖｒｅｆ２を越えると、時刻ｔ１の場合とは逆に、コンパレータＣＯＭ１が電源遮断状態になり、また、ＰＭＯＳトランジスタＰ１がオフ状態になる。すなわち、交流発電機ＡＧが逆方向の電流が出力されている期間は、一方向性ユニット３と１の役割が入れ替わり、また、一方向性ユニット４と２の役割が入れ替わる。
【００２１】
以上のようにして、一方向性ユニット２、３が充電経路を構成するとき（例えば、図３の時刻ｔ２〜ｔ３）には、使用していないコンパレータＣＯＭ２、３は電源遮断し、同様に一方向性ユニット１、４が充電経路を構成するとき（例えば、図３の時刻ｔ６〜ｔ７）には、使用していないコンパレータＣＯＭ１、４の電源を遮断する。また、コンパレータＣＯＭ２は交流発電機ＡＧの起電力の正側の期間（ＡＧ１端子の電位が接地に対して正となった場合）は、ほとんど電源供給を受けておらず、同様にコンパレータＣＯＭ１は、交流発電機ＡＧの起電力の負側の期間（ＡＧ２端子の電位が接地に対して正になった場合）は、ほとんど電源供給を受けていない。これらのコンパレータＣＯＭ１、２は、発電器ＡＧの出力電圧が大容量コンデンサ５の端子電圧を上回ったか否かを瞬時に判定できないと充電効率が下がってしまうため高速動作が要求され、その分消費電流も大きい。したがって、本実施形態のように、コンパレータＣＯＭ１、２が使用されない期間において給電遮断されると、回路全体での消費電流は著しく低減される。
【００２２】
本実施形態は、本発明を腕時計に適用したので、次のような顕著な効果が得られる。すなわち、腕時計に組み込まれる発電機は極めて小さな形状となるため、起電圧はどうしても低くなり、整流効率が悪くなるが、本実施形態によれば、コンパレータが使用されない期間においてはその給電が遮断されるので、大容量コンデンサ５の電荷を無駄にすることがなく、腕時計には極めて好適である。
【００２３】
なお、本実施形態においてＶｄｄ側をグランド電位とするような構成に変更しても、上記と同様の動作および効果が得られる。
【００２４】
Ｃ：変形例
本発明の適用範囲は、以上の実施形態に限らず、例えば、以下のような種々の変形が可能である。
（１）上述の実施形態は、電子式の腕時計の例であったが、他の機能をもつ回路等を組み込んでも良い。例えば、ラジオ、ページャ、コンピュータ機能を有する回路等あるいは万歩計、血圧計、携帯電話機能を有する回路を備えていてもよい。
【００２５】
（２）コンパレータＣＯＭ３、ＣＯＭ４の電源については制御を省略してもよい。これはコンパレータＣＯＭ１、ＣＯＭ２は、高速性が要求され、消費電流が大きいが、コンパレータＣＯＭ３、ＣＯＭ４はさほど高速性が要求されないため消費電流の小さい素子を使うことができるからである。したがって、低消費電力化がさほど要求されない状況においては、コンパレータＣＯＭ３、ＣＯＭ４の電源は常時供給されるように構成してもよい。具体的には、図１に示す回路において、スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８を省略すればよい。
【００２６】
（３）上述の実施形態は、ブリッジ整流を行う例であったが、全波整流を行うようにすれば他の回路構成でもよい。すなわち、一方向性ユニット１および２を用いて全波整流を行う構成にし、一方が整流を行わない期間においては、そのコンパレータ（ＣＯＭ１または２）の給電を停止するように構成すればよい。
【００２７】
（４）大容量コンデンサ５に代えて電池等の蓄電手段を用いても良い。交流発電機ＡＧについても、本実施形態で示したものに限らず、他の交流発電機を用いても良い。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の発明によれば、回路の消費電流を大きく低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示す回路図である。
【図２】同実施形態において用いる発電器ＡＧの構成を示す斜視図である。
【図３】同実施形態の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１〜４ 一方向性ユニット
５ 大容量コンデンサ（蓄電手段）
９ 処理回路（電子装置）
ＡＧ 交流発電機（交流電力発生手段）
ＣＯＭ１ コンパレータ（第１の制御手段）
ＣＯＭ２ コンパレータ（第２の制御手段）
ＣＯＭ３ コンパレータ（給電停止手段：第２の判定手段）
ＣＯＭ４ コンパレータ（給電停止手段：第１の判定手段）
Ｓ２、Ｓ４ スイッチング手段（給電停止手段）
Ｓ６、Ｓ８ スイッチング手段（第２給電停止手段）
Ｐ１ ＰＭＯＳトランジスタ（第１のバイパススイッチ：電界効果トランジスタ）
Ｐ２ ＰＭＯＳトランジスタ（第２のバイパススイッチ：電界効果トランジスタ）
Ｎ１ ＮＭＯＳトランジスタ（第３のバイパススイッチ：電界効果トランジスタ）
Ｎ２ ＮＭＯＳトランジスタ（第４のバイパススイッチ：電界効果トランジスタ）
Ｄ ダイオード（寄生ダイオード）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device, a power generation device, and an electronic device that can reduce current consumption during operation.
[0002]
[Prior art]
As a rectifier circuit for charging a capacitor or a battery with an AC voltage generated by a generator, a bridge-type rectifier circuit using switch means such as a transistor is known.
In this bridge-type rectifier circuit, the switch means is turned on / off according to the power generation state of the generator in order to increase the efficiency of rectification.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the above-described control circuit generally uses an element such as a comparator, but a high-speed element is used because it is necessary to quickly detect a power generation state. For this reason, there is a problem that current consumption in the control circuit is increased.
In particular, when this type of power supply device is mounted on a portable electronic device (for example, an electronic wristwatch), it has been an important issue to reduce the current consumption.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a power supply device, a power generation device, and an electronic device capable of suppressing power consumption in a control circuit.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, in the power supply device according to claim 1, a cathode is connected to a power supply line, and an anode is connected in parallel to the first diode, the anode being connected to the positive side of the input AC. A first unidirectional unit having a first bypass switch, a first control unit for turning on the first bypass switch when a forward voltage is generated in the first diode, and a power supply line A second diode having an anode connected to the negative side of the input AC, a second bypass switch connected in parallel to the second diode, and a forward voltage applied to the second diode. A second unidirectional unit having second control means for turning on the second bypass switch when it occurs, and a cathode connected to the anode of the first diode. And a third diode having an anode grounded, and a fourth diode having a cathode connected to the anode of the second diode and having an anode grounded, wherein the first and second diodes are connected to each other. A power supply device using a directional unit for positive-side rectification and negative-side rectification of an input AC, wherein the positive voltage value of the input AC includes a period in which a forward voltage occurs in the first diode. While the power supply to the second control unit is stopped during the positive period, the power supply to the second control unit is stopped during the period during which the negative voltage value of the input AC is positive, including the period during which a forward voltage is generated in the second diode. A power supply stopping means for stopping power supply to the first control means is provided.
Further, in the power supply device according to claim 2, in the power supply device according to claim 1, the power supply stopping unit determines whether or not the positive-side voltage value of the input AC has exceeded a predetermined value. First determining means for determining, and second determining means for determining whether or not the voltage value on the negative side of the input AC exceeds a predetermined value, according to the determination result of the first determining means. Power supply to the second control means is stopped, and power supply to the first control means is stopped according to a result of the determination by the second determination means.
Further, in the power supply device according to claim 3, in the power supply device according to claim 1 or 2, the power supply to the first determination unit is stopped when the second bypass switch is on. And a second power supply stopping means for stopping power supply to the second determination means when the first bypass switch is in an on state.
In the power supply device according to the fourth aspect, in the power supply device according to the second or third aspect, the power supply device is connected in parallel to the third diode, and is turned on / off according to a determination result of the second determination unit. A third bypass switch; and a fourth bypass switch connected in parallel to the fourth diode and turned on / off in accordance with a result of the determination by the first determining means.
Further, in the power supply device according to claim 5, in the power supply device according to any one of claims 1 to 4, the bypass switch is a field effect transistor, and the diode is the field effect transistor. Characterized in that it is a parasitic diode.
In the power generator according to claim 6, the power supply according to any one of claims 1 to 5, an AC power generation unit configured to generate AC power input to the power supply, and the power supply. Power storage means for storing the output DC power.
According to a seventh aspect of the invention, there is provided an electronic apparatus including the power generation device according to the sixth aspect and receiving an electric power supply from the power generation device.
In the electronic device according to the eighth aspect, the electronic device according to the seventh aspect is an electronic timepiece.
[0005]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A: Configuration of Embodiment FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention. This embodiment is an embodiment in which the present invention is applied to an electronic wristwatch.
[0006]
In FIG. 1, AG is an AC generator, which generates power according to the movement of the wristwatch. Here, FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the AC generator AG and its peripheral mechanism. As shown in the drawing, the AC generator AG includes a rotor 14 and a stator 15. When the rotor 14 in the form of a bipolar magnetized disk rotates, an electromotive force is generated in an output coil 16 of the stator 15, and an AC output is generated. Can be taken out. In the figure, reference numeral 13 denotes a rotating weight that makes a turning motion in the wristwatch main body case, and 11 denotes a wheel train mechanism that transmits the rotating motion of the rotating weight 13 to the generator AG. The oscillating weight 13 rotates according to the swing of the arm of the person wearing the wristwatch, and accordingly, an electromotive force can be obtained from the AC generator AG.
[0007]
The alternating current output from the AC generator AG is rectified by the charging circuit 24 according to the present embodiment, and is supplied to the large-capacity capacitor 5 and the processing device 9. The processing device 9 drives the timepiece device 7 with the electric power discharged from the large-capacity capacitor 5.
[0008]
Next, the charging circuit 24 will be described with reference to FIG. In this figure, N1 is an NMOS transistor, and D is its parasitic diode. The NMOS transistor N1 is on / off controlled by the comparator COM3. These constitute a unidirectional unit 1 that switches current in one direction. Similarly, 2 is a unidirectional unit composed of a PMOS transistor P1 (including a parasitic diode D) and a comparator COM1, and 3 is a unidirectional unit composed of an NMOS transistor N2 (including a parasitic diode D) and a comparator COM4. The unit 4 is a unidirectional unit including a PMOS transistor P2 (including a parasitic diode D) and a comparator COM2. Unidirectional units 1 and 2 are connected in series from ground to the positive power supply, and similarly, unidirectional units 3 and 4 are connected in series from ground to the positive power supply. An AC generator AG is connected between a connection point between the unidirectional units 1 and 2 and a connection point between the unidirectional units 3 and 4. As described above, the one-way units 1 to 4 constitute a bridge circuit.
[0009]
In the above configuration, the comparator COM1 compares the potential of the output terminal AG1 of the generator AG with the positive power supply Vdd, and the comparator COM2 compares the potential of the output terminal AG2 of the generator AG with the positive power supply Vdd. The comparator COM3 compares the reference voltage Vref2 with the potential of the output terminal AG2, and the comparator COM4 compares the reference voltage Vref1 with the potential of the output terminal AG1.
[0010]
In the comparator COM1, a switching element S1 is inserted between its output terminal and a positive power supply terminal, and a switching element S2 is inserted between its negative power input terminal and ground. These switching elements S1 and S2 are on / off controlled by the output signal φ _N1 of the comparator COM3. The comparator COM3 has a switching element S5 inserted between its output terminal and ground, and a switching element S6 inserted between its negative power supply input terminal and ground. These switching elements S5, S6 are turned on / off controlled by the output signal phi _P1 of the comparator COM1.
[0011]
In the comparator COM2, a switching element S3 is inserted between the output terminal and the positive power supply terminal, and a switching element S4 is inserted between the negative power supply input terminal and the ground. These switching elements S3, S4 are ON / OFF controlled by the output signal phi _N2 of the comparator COM4. The comparator COM4 has a switching element S7 interposed between its output terminal and ground, and a switching element S8 between its negative power supply input terminal and ground. These switching elements S7, S8 are ON / OFF controlled by a signal phi _P2.
[0012]
The above-described switching elements S1 and S2 are turned on / off complementarily. When signal φ _N1 is at H level, switching element S1 is on and switching element S2 is off. When signal φ _N1 is at L level, switching element S1 is off. The switching element S2 turns on. Similarly, the switching elements S3 and S4, the switching elements S5 and S6, and the switching elements S7 and S8 are configured to be turned on / off complementarily.
Further, the reference voltage Vref1 in the above configuration is set to a value that can determine that the output of the generator AG has definitely entered the positive side (power generation period in which the terminal AG1 is + and the terminal AG2 is-), and the reference voltage Vref2 is set. Is set to a value that can determine that the output of the generator AG has definitely entered the negative side (power generation period in which the terminal AG1 side is-and the terminal AG2 side is +). These reference voltages Vref1 and Vref2 may be set to values close to 0 potential (ground potential) if there is no problem in control.
[0013]
B: Operation of the Embodiment First, when an electromotive force is generated in the AC generator AG and, for example, a potential as shown in FIG. 3A is generated from the terminal AG1, at a time t1 when this potential exceeds the reference voltage Vref1, output signal phi _N2 of the comparator COM4 becomes H level (see FIG. 3 (f)). As a result, the switching element S3 is turned on and S4 is turned off. At this time, the NMOS transistor N2 is on. When the switching element S3 is turned on, the gate potential of the PMOS transistor P2 (that is, the signal φ _P2 ) is fixed to the positive power supply voltage Vdd and becomes H level, so that the PMOS transistor P2 is turned off. Further, since the switching element S4 is turned off, the power supply of the comparator COM2 is cut off and the comparator COM2 is stopped.
[0014]
When the signal _φP2 is at the H level, the switching element S8 is on and the switch S7 is off. Here, FIG. 3 (ヲ) shows the on / off state of the switching element S7. Note that, in this figure, it is assumed that the switching element S8 is on and the switch S7 is off before time t1.
[0015]
When the switching element S8 is in the ON state, the comparator COM4 is in the power supply state, and the output signal φ _N2 takes a value corresponding to the result of the comparison operation (comparison between the potential of the terminal AG2 and the reference voltage Vref1). At this time (immediately after time t1), signal φ _N2 is at the H level as described above.
[0016]
Then, the voltage value of the output terminal AG1 of the AC generator AG is above the terminal voltage Vdd of the large-capacity capacitor 5 at time t2, the output signal phi _P1 of the comparator COM1 becomes the L level (see FIG. 3 (c) ), The PMOS transistor P1 is turned on. As a result, a charging current path is formed as shown by an arrow in the figure, and the charging current flows through a path including the one-way unit 3, the AC generator AG, the one-way unit 2, and the large-capacity capacitor 5.
[0017]
At this time, since the signal phi _P1 becomes the L level, the switching element S6 is turned off, S5 are turned on. As a result, the power supply of the comparator COM3 is cut off, the comparator COM3 becomes inactive, the gate potential of the NMOS transistor N1 is fixed to the ground potential, and the NMOS transistor N1 is fixed to the off state. As a result, signal φN1 attains an L level, switching element S1 is turned off, and S2 is turned on.
[0018]
Next, when turned time t3 the potential of the terminal AG1 drops below Vdd, the output signal phi _P1 of the comparator COM1 becomes the H level, PMOS transistor P1 is turned off. As a result, the above-described charging path is interrupted. If the PMOS transistor P1 remains on even when the potential of the terminal AG1 falls below Vdd, the discharge current from the large-capacity capacitor 5 flows backward and the charging efficiency deteriorates, so that when the potential of the terminal AG1 exceeds Vdd. Only a charging path is formed.
[0019]
Further, when the signal phi _P1 becomes H level, the switching element S6 is turned on, S5 is turned off (see FIG. 3 (Le)), the comparator COM3 starts comparison operation, an output signal phi _N1 is in accordance with the comparison result Take a value. The potential of the terminal AG1 is at time t4 in FIG. 3 (b), below the reference voltage Vref1, the output signal phi _N2 of the comparator COM4 becomes L level, NMOS transistor N2 is turned off. When the signal φN2 becomes the L level, the switching element S3 is turned off, S4 are turned on, the comparator COM2 starts comparison operation, an output signal phi _P2 takes a value corresponding to the comparison result.
[0020]
Next, when a reverse current is output from the AC generator AG and a positive voltage is output from the terminal AG2 (see FIG. 3B), the comparator COM3 compares the voltage value with the reference voltage Vref2. I do. Now, at time t5 shown in FIG. 3, when the potential of the terminal AG2 exceeds the reference voltage Vref2, the comparator COM1 is turned off and the PMOS transistor P1 is turned off, contrary to the case at time t1. . That is, during the period when the AC generator AG is outputting the current in the reverse direction, the roles of the unidirectional units 3 and 1 are switched, and the roles of the unidirectional units 4 and 2 are switched.
[0021]
As described above, when the one-way units 2 and 3 form a charging path (for example, from time t2 to t3 in FIG. 3), the unused comparators COM2 and COM3 shut off the power, and When the directional units 1 and 4 form a charging path (for example, from time t6 to t7 in FIG. 3), the power supply of the unused comparators COM1 and COM4 is cut off. The comparator COM2 receives almost no power during the positive period of the electromotive force of the AC generator AG (when the potential of the AG1 terminal becomes positive with respect to the ground). During the negative period of the electromotive force of the AC generator AG (when the potential of the AG2 terminal becomes positive with respect to the ground), power is not substantially supplied. If these comparators COM1 and COM2 cannot instantaneously judge whether or not the output voltage of the generator AG has exceeded the terminal voltage of the large-capacity capacitor 5, the charging efficiency will be reduced. Is also big. Therefore, when the power supply is cut off during a period in which the comparators COM1 and COM2 are not used as in the present embodiment, the current consumption of the entire circuit is significantly reduced.
[0022]
In the present embodiment, since the present invention is applied to a wristwatch, the following remarkable effects can be obtained. That is, since the generator incorporated in the wristwatch has an extremely small shape, the electromotive voltage is inevitably reduced and the rectification efficiency is deteriorated. Therefore, the electric charge of the large-capacity capacitor 5 is not wasted, and is very suitable for a wristwatch.
[0023]
Note that the same operation and effect as described above can be obtained even if the configuration in which the Vdd side is set to the ground potential in the present embodiment.
[0024]
C: Modifications The application range of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, the following various modifications are possible.
(1) Although the above embodiment is an example of an electronic wristwatch, a circuit or the like having another function may be incorporated. For example, a circuit having a radio, a pager, a computer function, or a circuit having a pedometer, a sphygmomanometer, and a mobile phone function may be provided.
[0025]
(2) The control of the power supply of the comparators COM3 and COM4 may be omitted. This is because the comparators COM1 and COM2 require high-speed operation and consume a large amount of current, but the comparators COM3 and COM4 do not require high-speed operation and can use elements with low current consumption. Therefore, in a situation where low power consumption is not so required, the power of the comparators COM3 and COM4 may be configured to be constantly supplied. Specifically, in the circuit shown in FIG. 1, the switching elements S5, S6, S7, and S8 may be omitted.
[0026]
(3) Although the above embodiment is an example in which bridge rectification is performed, other circuit configurations may be used as long as full-wave rectification is performed. In other words, the configuration may be such that full-wave rectification is performed using the unidirectional units 1 and 2, and power supply to the comparator (COM1 or COM2) is stopped during the period when one does not perform rectification.
[0027]
(4) Power storage means such as a battery may be used instead of the large-capacity capacitor 5. The AC generator AG is not limited to the one described in the present embodiment, and another AC generator may be used.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the current consumption of the circuit can be significantly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a generator AG used in the embodiment.
FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the embodiment.
[Explanation of symbols]
1-4 Unidirectional unit 5 Large capacity capacitor (power storage means)
9 Processing circuit (electronic device)
AG AC generator (AC power generation means)
COM1 comparator (first control means)
COM2 comparator (second control means)
COM3 comparator (power supply stopping means: second determining means)
COM4 comparator (power supply stopping means: first determining means)
S2, S4 Switching means (power supply stopping means)
S6, S8 Switching means (second power supply stopping means)
P1 PMOS transistor (first bypass switch: field effect transistor)
P2 PMOS transistor (second bypass switch: field effect transistor)
N1 NMOS transistor (third bypass switch: field effect transistor)
N2 NMOS transistor (fourth bypass switch: field effect transistor)
D diode (parasitic diode)

Claims (8)

電源ラインにカソードが接続され、アノードが入力交流の正側に接続された第１のダイオード、前記第１のダイオードに並列接続された第１のバイパススイッチ、および前記第１のダイオードに順方向電圧が生じたときに前記第１のバイパススイッチをオンする第１の制御手段を有する第１の一方向性ユニットと、電源ラインにカソードが接続され、アノードが前記入力交流の負側に接続された第２のダイオード、前記第２のダイオードに並列接続された第２のバイパススイッチ、および前記第２のダイオードに順方向電圧が生じたときに前記第２のバイパススイッチをオンする第２の制御手段を有する第２の一方向性ユニットと、前記第１のダイオードのアノードにカソードが接続され、アノードが接地された第３のダイオードと、前記第２のダイオードのアノードにカソードが接続され、アノードが接地された第４のダイオードとを有し、前記第１、第２の一方向性ユニットを前記入力交流の正側整流用と負側整流用にそれぞれ用いる電源装置であって、
前記第１のダイオードに順方向電圧が生じる期間を含む、前記入力交流の正側の電圧値が正となる期間では前記第２の制御手段への給電を停止する一方、前記第２のダイオードに順方向電圧が生じる期間を含む、前記入力交流の負側の電圧値が正となる期間では前記第１の制御手段への給電を停止する給電停止手段を具備することを特徴とする電源装置。A first diode having a cathode connected to the power supply line, an anode connected to the positive side of the input AC, a first bypass switch connected in parallel to the first diode, and a forward voltage applied to the first diode. A first one-way unit having first control means for turning on the first bypass switch when a fault occurs, a cathode connected to a power supply line, and an anode connected to a negative side of the input AC. A second diode, a second bypass switch connected in parallel to the second diode, and second control means for turning on the second bypass switch when a forward voltage is generated in the second diode. A second unidirectional unit having: a third diode having a cathode connected to the anode of the first diode, the anode of which is grounded; And a fourth diode having a cathode connected to the anode of the diode and a grounded anode, wherein the first and second unidirectional units are used for positive side rectification and negative side rectification of the input AC. A power supply used for each,
In a period in which the positive voltage value of the input AC is positive, including a period in which a forward voltage occurs in the first diode, power supply to the second control unit is stopped, and A power supply device comprising: a power supply stop unit that stops power supply to the first control unit during a period in which the negative voltage value of the input AC is positive, including a period in which a forward voltage is generated. 前記給電停止手段は、前記入力交流の正側の電圧値が所定の値を超えているか否かを判定する第１の判定手段と、前記入力交流の負側の電圧値が所定の値を超えているか否かを判定する第２の判定手段を具備し、前記第１の判定手段の判定結果に従って前記第２の制御手段への給電を停止し、第２の判定手段の判定結果に従って前記第１の制御手段への給電を停止することを特徴とする請求項１記載の電源装置。The power supply stopping unit includes: a first determining unit configured to determine whether a positive voltage value of the input AC exceeds a predetermined value; and a negative voltage value of the input AC exceeding a predetermined value. Power supply to the second control means is stopped according to the determination result of the first determination means, and the second power supply is stopped according to the determination result of the second determination means. 2. The power supply device according to claim 1, wherein the power supply to the first control means is stopped. 前記第２のバイパススイッチがオン状態のときに前記第１の判定手段への給電を停止し、前記第１のバイパススイッチがオン状態のときに前記第２の判定手段への給電を停止する第２給電停止手段を有することを特徴とする請求項１または２記載の電源装置。A power supply to the first determination means is stopped when the second bypass switch is on, and a power supply to the second determination means is stopped when the first bypass switch is on. The power supply device according to claim 1 or 2, further comprising a power supply stopping unit. 前記第３のダイオードに並列接続され、前記第２の判定手段の判定結果に従ってオン／オフする第３のバイパススイッチと、
前記第４のダイオードに並列接続され、前記第１の判定手段の判定結果に従ってオン／オフする第４のバイパススイッチと
を具備することを特徴とする請求項２または３記載の電源装置。A third bypass switch connected in parallel to the third diode and turned on / off according to the result of the determination by the second determining means;
4. The power supply device according to claim 2, further comprising: a fourth bypass switch connected in parallel to the fourth diode and turned on / off according to a determination result of the first determination unit. 5. 前記パイパススイッチは電界効果型トランジスタであり、前記ダイオードは前記電界効果型トランジスタの寄生ダイオードであることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の電源装置。The power supply device according to any one of claims 1 to 4, wherein the bypass switch is a field-effect transistor, and the diode is a parasitic diode of the field-effect transistor. 請求項１乃至５いずれかに記載の電源装置と、
前記電源装置への入力交流電力を発生する交流電力発生手段と、
前記電源装置から出力される直流電力を蓄電する蓄電手段と
を具備することを特徴とする発電装置。A power supply device according to claim 1,
AC power generation means for generating input AC power to the power supply device,
A power storage device for storing DC power output from the power supply device. 請求項６に記載の発電装置を搭載し、前記発電装置から電源供給を受ける電子装置を有したことを特徴とする電子機器。An electronic apparatus comprising the power generation device according to claim 6 and having an electronic device receiving power supply from the power generation device. 前記電子装置は、電子式時計であることを特徴とする請求項６記載の電子機器。The electronic device according to claim 6, wherein the electronic device is an electronic timepiece.

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