充電電路的制作方法

專利名稱：充電電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于根據兩個不同電源的電壓差檢測出電流方向來進行高效率充電的充電電路。
背景技術：
已知有如圖6所示的使用了蓄電元件2和光發電元件30這兩種不同電源和防逆流二極管40的充電電路6。
該充電電路6通過蓄電元件2來驅動驅動電路5。當光發電元件30產生的電壓比蓄電元件2的電壓高時，可以用光發電元件30充電蓄電元件2。充電電路6的正極一側作為基準電位1，負極一側作為電源電位。
光發電元件30具有接合P型半導體和N型半導體的PN結構造，通過串聯連接4個PN結，可以得到約2.8V的電動勢。
防逆流二極管40被連接在蓄電元件2和光發電元件30之間，使得從光發電元件30向蓄電元件2充電的電流方向，為防逆流二極管的正方向。
另外，該充電電路6驅動的驅動電路5，被連接在基準電位1和電源電位之間。
以下，說明圖6所示的充電電路6的動作。
首先，說明蓄電元件2的電壓比光發電元件30的電壓低的情況。
光發電元件30產生的反方向電流，成為蓄電元件2的充電電流。另外，因為該電流方向相當于防逆流二極管40的正方向，所以不妨礙電流的流動，可以充電蓄電元件2。這時，在充電時成為正方向的防逆流二極管40的正方向電壓約為0.4V左右。因而，實際上如果光發電元件30和蓄電元件2的電壓差不超過0.4V就不能充電。
以下，說明蓄電元件2的電壓等于或高于光發電元件30的電壓的情況。
當蓄電元件2和光發電元件30的電壓相同的情況下，因為兩者電壓平衡，所以從光發電元件30不會有反方向電流流動。而后，如果蓄電元件2的電壓比光發電元件30的電壓高，則這次假設電流要從蓄電元件2向光發電元件30一側流動。但是，因為該電流方向相當于防逆流二極管40的反方向，所以電流向蓄電元件2一側的流動被截斷。
另外，防逆流二極管40是被稱為使MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)進行二極管方式連接的使柵電極和漏電極短路的構造。進而，柵電壓只施加成該晶體管的閾值電壓。
但是，當光發電元件30和蓄電元件2的電壓差大，充電電流增加的情況下，需要增加防逆流二極管40的電流供應量。因此，其構成為二極管連接的MOSFET的柵寬度/柵長度(以下，稱為W/L)大。
當使用這樣的防逆流二極管40的情況下，在光發電元件30和蓄電元件2的電壓差小的情況下(約0.4v以下)，和光未照射在光發電元件30上因而電動勢小的情況下(低照度時)等中，不能高效率地充電。另外，為了確保充分的電流供給量使防逆流二極管40的面積增大，存在裝入有充電電路6的系統LSI的面積增大的問題。
作為解決上述問題的方法，在美國專利第4,291,266號公報中揭示了用運算放大器檢測2個不同電源的電壓差，邏輯切換充電和不充電的方法。
但是，在上述方法中，必須用被充電的蓄電元件驅動運算放大器。因此，在不充電時為了驅動運算放大器會消耗蓄電元件的能量，在極低電力驅動時存在著問題。

發明內容
本發明的目的在于提供使用根據兩個不同電源的電壓差檢測電流方向的電流方向檢測電路的充電電路以及鐘表電路。
另外，本發明的目的在于提供一種即使在不充電時也不消耗蓄電元件能量的充電電路以及鐘表電路。
進而，本發明的目的在于提供一種在LSI化的情況下可以小型化的充電電路以及鐘表電路。
為了實現上述目的，本發明的充電電路的特征在于包含蓄電元件；發電元件；開關裝置；把發電元件作為電源用于產生基準電流的基準電流產生電路；用基準電流比較上述蓄電元件和發電元件的電壓，當發電元件的電壓大的情況下接通開關裝置用發電元件充電蓄電元件，當發電元件的電壓小時斷開上述開關裝置防止從蓄電元件向發電元件的放電的比較控制電路。
另外，為了實現上述目的，本發明的鐘表電路的特征在于包含用于驅動鐘表移動的驅動電路；用于向驅動電路提供電力的蓄電元件；發電元件；開關裝置；把發電元件作為電源用于產生基準電流的基準電流產生電路；用基準電流比較蓄電元件和發電元件的電壓，當發電元件的電壓大時接通開關裝置用發電元件充電蓄電元件，當發電元件的電壓小時斷開開關裝置防止從蓄電元件向發電元件的放電的比較控制電路。
進而，發電元件，理想的是光發電元件、熱發電元件或者機械式發電元件。
進而，比較控制電路，理想的是具有公共負載，基準電流產生電路，在公共負載中使基準電流流過。
進而，比較控制電路，具有第1晶體管、第2晶體管、第1負載、第2負載以及公共負載，理想的是，公共負載的另一端子和發電元件以及蓄電元件的一端子連接，第1晶體管的第1端子與公共負載的一端子連接；第2端子與第1負載的一端子連接，以及第3端子與蓄電元件的另一端子連接，第2晶體管的第1端子與公共負載一端子連接，第2端子與第2負載一端子連接，以及第3端子與發電元件的另一端子連接，第1負載的另一端子與發電元件的另一端子連接，第2負載的另一端子與蓄電元件的另一端子連接，把第2晶體管的第2端子作為比較控制電路的輸出和上述開關裝置連接。
進而，第1晶體管、第2晶體管、第1負載以及第2負載，由MOSFET構成，第1晶體管以及第2晶體管的導電類型，理想的是第1負載以及上述第2負載的導電類型不同。
進而，第2晶體管中的柵寬度和柵長度的比，理想的是比第1晶體管中的柵寬度和柵長度的比大。
進而，理想的是發電元件的一端子和蓄電元件的一端子連接，發電元件的另一端子和開關裝置的一端子連接，發電元件的另一端子和開關裝置的另一端子連接。
進而，開關裝置，理想的是用MOSFRT構成。
在本發明的構成中，作為從不同的2個電源的電壓差中檢測出電流方向的電流方向檢測電路使用和蓄電元件分離的差動放大電路，因為在充電時和不充電時邏輯控制開關裝置，所以可以降低充電時的導通電壓。
另外，因為構成為在不充電時蓄電元件沒有能量消耗，設置成在充電時使由光發電元件充電蓄電元件的電路動作，所以可以在充電時以及不充電時兩方的狀態下極力抑制蓄電元件的電力消耗。
進而，在本發明中，因為代替用以二極管連接的MOSFET形成的防逆流二極管，可以使用用MOSFET形成的開關裝置，所以當實現同樣的電流容許量的情況下，可以以約1/2次方縮小尺寸。因而，當LSI化充電電路的情況下，可以做成非常小。


圖1是展示本發明的充電電路一例的電路圖。
圖2是展示本發明的充電電路的動作狀態的波形圖。
圖3是展示本發明的充電電路的動作狀態的波形圖。
圖4是展示本發明的充電電路的動作狀態的波形圖。
圖5是展示把圖1所示的充電電路利用在鐘表電路中的例子的電路圖。
圖6是展示以往技術中的充電電路的電路圖。
具體實施例方式
圖1是展示本發明最佳實施方式中的充電電路3的電路構成圖。
圖1所示的充電電路3由蓄電元件2、恒壓電路10、差動放大器20、開關裝置29以及光發電元件30構成。進而，在圖1中，把蓄電元件2的正極一方作為基準電位1，把負極一方作為電源電位。
在圖1中，作為蓄電元件2使用鋰離子蓄電池。另外，恒壓電路10、差動放大電路20以及開關元件29由MOSFET構成。
光發電元件30具有接合P型半導體和N型半導體的PN結構造，如果在此照射光則因載流子的復合發電。此時，產生的反方向電流為充電電流。一般，在1個PN結上的電動勢約是0.7V，串聯連接多個以增加電動勢。在圖1的光發電元件30中，通過串聯連接4個PN結可以得到約2.8V的電動勢。
恒壓電路10由基準電阻11、二極管連接的第3P型MOSFET12、第3N型MOSFET15、第4P型MOSFET13以及二極管連接的第4N型MOSFET14構成。另外，基準電阻11被連接在基準電位1和第4P型MOSFET13的源電極之間，第4P型MOSFET13的漏電極被連接在第4N型MOSFET14的漏電極上，第4N型MOSFET14的源電極被連接在光發電元件30的負極(電源電位)上。進而，第3 PMOSFET12被連接在基準電位1和第3N型MOSFET15的漏電極之間，第3PMOSFET12的柵電極和第4P型MOSFET13的柵電極連接，第3N型MOSFET15的柵電極和第4N型MOSFET14的柵電極連接，第3N型MOSFET15的源電極與光發電元件30的負極(電源電位)連接。
恒壓電路10是所謂的帶隙基準(band gap reference)型，各MOSFET在閾值電壓附近動作，用各MOSFET的W/L以及基準電阻11的值確定輸出點12a的電壓。該輸出電壓，被設計成如果恒壓電路10完全動作則為恒定。在這樣的恒壓電路10中，具有可以吸收周圍溫度和晶體管閾值電壓等工藝變動的特性。
恒壓電路10把光發電元件30作為電源動作，起到用于使一定的電流(基準電流)流過檢測電流方向的差動放大電路20的公共負載21上的作用。如果恒壓電路10的輸出電壓一定，則施加在作為P型MOSFET的公共負載21的柵電極上的電壓為一定，可以使恒定電流流過公共負載21。
差動放大電路20由第1P型MOSFET27和第2P型MOSFET25、第1負載28、第2負載26和公共負載21構成。
公共負載21由P型MOSFET組成，其作用是為了把恒壓電路10的輸出點12a的電壓作為該P型MOSFET的柵極電壓施加，使恒定的電流流過。另外，公共負載21和恒壓電路10的第3P型MOSFET12電流鏡連接，根據在第3P型MOSFET12上流過的電流以及兩者(公共負載21以及第3P型MOSFET12)的W/L比，確定流過公共負載21的電流。如果兩者具有相同的W/L，則流過同樣的電流。在圖1的充電電路3中，把兩者的W/L設定為相同。但是，在本發明中，并不限于這種構成。
進而，作為公共負載21，還可以使用電阻代替P型MOSFET。但是，這種情況下，因為根據施加在電阻上的電壓電流線性變化，所以理想的是設置從外部生成一定電流的裝置。
在差動放大電路20中，第1P型MOSFET27和第2P型MOSFET25，以及第1負載28和第2負載26，被連接成彼此面對，第1P型MOSFET27和第2P型MOSFET25的源電極之間和公共負載21的漏電極連接。公共負載21的源電極與基準電位1連接。第1負載28和第2負載26都是N型MSOFET。即，第1晶體管27以及第2晶體管25的導電類型和第1負載28以及第2負載26的導電類型不同。第1負載28的漏電極和第1P型MOSFET27的漏電極連接，第2負載26的漏電極和第2 P型MOSFET25的漏電極連接。第2負載26為連接漏電極和柵電極的二極管式連接。第1負載28的源電極與蓄電元件2的負極(電源電位)連接，第2負載26的源電極與光發電元件30的負極(電源電位)連接。進而，第1負載28的柵電極和第2負載26的柵電極相互連接。
差動放大電路20的輸出點27a與作為N型MOSFET的開關裝置29的柵電極連接。當在第1P型MOSFET27一側流動的電流和在第2P型MOSFET25一側上流動的電流不同的情況下，因為公共負載21要流過一定電流，所以差動放大電路20動作使得兩者流過相同的電流。因而，把光發電元件30和蓄電元件2的電壓差作為輸出電壓從輸出27a輸出。
這樣，差動放大電路20檢測光發電元件30和蓄電元件2的電壓差，控制開關裝置29的柵電壓，控制開關裝置29的漏電流。
以下，說明該充電電路3的動作。
首先，說明光發電元件30的電壓比蓄電元件2的電壓大的情況。
這種情況下，由光發電元件30進行蓄電元件2的充電(充電狀態)。另外，流過把光發電元件30作為電源的恒壓電路10的電流是一定的，從輸出點12a輸出恒定的電壓。
差動放大電路20的公共負載21和恒壓電路10的第3P型MOSFET12因為進行電流鏡連接，所以如果兩者的W/L是相同的，則在兩者中流過相同的電流。另外，差動放大電路20動作，使流過公共負載21的電流始終保持一定。在充電狀態中，差動放大電路20的第2P型MOSFET25的柵極，根據光發電元件30的電壓變為導通狀態，這時，二極管連接的第2負載26的柵電壓偏移到電源電位一側。與蓄電元件2相比光發電元件30的電壓越大，第2負載26的柵電壓越偏移電源電位一方。進而，在與第2負載26相對的位置上的第1負載28的柵電壓，也同時向電源電位一方偏移，由此動作使第1負載28關閉。根據這樣動作，確定差動放大電路20的輸出點27a的輸出電壓。與蓄電元件2相比光發電元件30的電壓越大，輸出點27a的輸出電壓越向基準電位1一方偏移。因為輸出點27a的輸出電壓控制開關裝置29的柵電壓，所以與蓄電元件2相比光發電元件30的電壓越大，開關裝置29的柵電壓越偏移基準電位1一方，開關裝置29的導通電流增加。這種狀態，是用光發電元件30中產生的反向電流向蓄電元件2充電的充電狀態。
以下，說明當光發電元件30的電壓和蓄電元件2的電壓差小的情況(包含光發電元件30和蓄電元件2的電壓相等的情況)。
在光發電元件30和蓄電元件2的差小的過渡區域中，差動放大電路20的第2P型MOSFET25的柵電壓和光發電元件30的電壓為相同的程度。光發電元件30的電壓，當從與蓄電元件2相比稍大的狀態，到逐漸接近蓄電元件2的電壓的情況下，第2負載26的柵電壓從充電狀態時的電壓向基準電位1一方偏移(但是，未完全達到基準電位1)。進而，在光發電元件30的電壓接近蓄電元件2的電壓，引起充電和不充電的切換時，在差動放大電路20的基準電位1一方和電源電位一方之間流過貫通電流。其后，蓄電元件2的電壓，即使在與光發電元件30的電壓相比增大時，如果蓄電元件2的電壓和光發電元件30的電壓之電壓差小并且第1負載28的柵電壓未達到基準電位1，則開關裝置29不能完全關閉。但是，如上所述，即使在光發電元件30的電壓和蓄電元件2的電壓差小的情況下，因為驅動差動放大電路20的是光發電元件30，所以蓄電元件2的消耗能量幾乎是0。
另外，充電和不充電的切換時間可以任意變更。例如，因為使差動放大電路20的第2P型MOSFET25的截止時間比第1P型MOSFET27快，所以使第2P型MOSFET25的W/L比第1P型MOSFET27的W/L還大。這種情況下，光發電元件30的電壓和蓄電元件2的電壓相等的電壓，只在偏置電壓低的階段，第2P型MOSFET25一方截止。由于第2P型MOSFET25一方截止，因而從充電切換為不充電。進而，偏置電壓通過第1P型MOSFET27的W/L和第2P型MOSFET25的W/L的比設定。這樣，由于設置偏置電壓，因而在充電和不充電的切換時，可以減少在差動放大電路20上流過的貫通電流。
以下，說明光發電元件30的電壓比蓄電元件2的電壓小時的情況，和光發電元件30的電壓下降成為構成恒壓電路10的晶體管的閾值電壓以下時的情況。
從上述的過渡狀態中，如果光發電元件30的電壓相對蓄電元件2降低，則第2負載26的柵電壓向基準電位1一方偏移，把開關裝置29設置為關閉狀態。
如上所述，其構成是恒壓電路10的輸出點12a的輸出電壓通常輸出一定的電壓。但是，光發電元件30的電壓如果變為構成恒壓電路10的晶體管的閾值電壓以下，則恒壓電路10的輸出點12a的輸出電壓迅速下降接近0V。即，恒壓電路10不工作。例如，當構成恒壓電路10的晶體管的閾值電壓是0.5V的情況下，如果光發電元件30的電壓變為0.5V以下，則恒壓電路10不能輸出恒定電壓(即，不能向公共負載21提供基準電流)。如果恒壓電路10的輸出點12a的輸出電壓下降到接近0V，則差動放大電路20的公共負載21的柵電壓降低，差動放大電路20完全停止。在該狀態下，完全只用蓄電元件2驅動鐘表驅動電路等的系統電路。進而，在該狀態中，開關裝置29變為完全關閉狀態，只流過構成開關裝置29的晶體管的漏電流的電流。即，不產生從蓄電元件2向光發電元件30的電流的逆流。
這樣，恒壓電路10把光發電元件30作為電源動作。因而，如果光發電元件30的電壓下降恒壓電路10不能動作，則流過公共負載21上的電流也下降，差動放大電路20自身變為非動作狀態。即，圖1的充電電路是不充電狀態時，恒壓電路10以及差動放大電路20變為非動作狀態，蓄電元件2的能量消耗幾乎沒有。進而，即使在充電狀態下，因為恒壓電路10把光發電元件30作為電源，所以為了使恒壓電路10動作不消耗蓄電元件2的電力。即，在充電時以及不充電時充電電路3，具有幾乎不消耗蓄電元件2的能量的優點。
另外，在圖6所示的以往的充電電路6中，相對于用防逆流二極管40被動地切換充電和不充電，在本發明的充電電路3中的不同點是，在差動放大電路中實際還監視2個電源(光發電元件以及蓄電元件)，主動地檢測電流方向。
在圖6所示的以往例子中，因為通過短路MOSFET的柵極和漏極的二極管連接形成防逆流二極管40，所以防逆流二極管40的柵電壓只被施加閾值電壓。其結果，為了確保電流供給需要增大防逆流二極管40的大小。
與此相反，在本發明中，代替用二極管連接的MOSFET形成的防逆流二極管，因為可以使用用MOSFET形成的開關裝置，所以當實現系統電流容許量的情況下，可以以約1/2次方縮小尺寸。這從漏電流相對柵電壓的2次曲線可知。
用圖2～圖4進一步說明本發明的充電電路3的動作。
圖2是展示在圖1所示的充電電路3中，在把蓄電元件2的電壓設定為一定時，相對光發電元件30的電壓的差動放大電路20的輸出點27a的電壓變化的曲線圖。
在圖2中，橫軸表示光發電元件30的電壓，縱軸表示差動放大電路20的輸出點27a的電壓。另外，各曲線101、102、103以及104，表示蓄電元件2的電壓分別是-0.5V，-1.0V，-1.5V以及-2.0V。
從圖2看出，在光發電元件30的電壓比蓄電元件2的電壓的絕對值大的區域上，差動放大電路20的輸出電壓是基準電位1一側(0V一側)。與此相反，如果光發電元件30的電壓在蓄電元件2的電壓的絕對值以下，則判斷為相對差動放大電路20的輸出電壓1更低。
光發電元件30的電壓比蓄電元件2的電壓大時和光發電元件30的電壓在蓄電元件2的電壓以下時的差動放大電路20的輸出電壓的差是約0.7V左右。
圖3是展示在圖1的充電電路3中，當把蓄電元件2的電壓設置為一定的情況下，相對光發電元件30的電壓，開關裝置29的漏電流變化的曲線圖。
在圖3中，橫軸表示光發電元件30的電壓，縱軸表示開關裝置29的漏電流。另外，各曲線表示蓄電元件2的電壓變化的情況，各曲線101a、102a、103a、104a分別與蓄電元件2的電壓為-0.5V，-1.0V，-1.5V以及-2.0V對應。
開關裝置29的柵電壓用差動放大電路20的輸出電壓控制。因而，開關裝置29的漏電流的變化，與差動放大電路20的輸出點27a相對圖2所示的光發電元件30的電壓變化對應。
如圖3所示，當光發電元件30的電壓比蓄電元件2的電壓的絕對值大的情況下，在開關裝置29中流過電流。但是，如果光發電元件30和蓄電元件2的電壓差小，則電流逐漸減少。如果光發電元件30的電壓在蓄電元件2的電壓的絕對值以下，則沒有電流流過。
圖3展示出在光發電元件30的電壓比蓄電元件2電壓大的充電狀態中差動放大電路20的輸出電壓作用使開關裝置29導通，反之在光發電元件30的電壓在蓄電元件20的電壓以下時作用使開關裝置29關閉。
圖4展示出相對光發電元件30的電壓的差動放大電路20的輸出電壓以及差動放大電路20的第1P型MOSFET27一側上流過的電流。
曲線103展示出圖2所示的蓄電元件2的電壓在-1.5V的情況下的光發電元件30的電壓和差動放大電路20的輸出電壓的關系。
曲線103展示差動放大電路20的第2P型MOSFET25的W/L和第1P型MOSFET27的W/L相同的情況。另外，虛線106展示使差動放大電路20的第2P型MOSFET25的W/L比第1P型MOSFET27的W/L大，給予輸入偏置電壓的情況。進而，點劃線107展示使差動放大電路20的第2P型MOSFET25的W/L比第1P型MOSFET27的W/L小，不給予輸入偏置電壓的情況。
分別以103b、106b、107b展示在103、106以及107對應的差動放大電路20的第1P型MOSFET27一側流過的電流。
如圖4所示，差動放大電路20的輸出電壓，按照曲線106、103、107的順序向基準電位1一側(0v一側)偏移。另外，流過差動放大電路20的開關裝置29的電流，按照曲線106b、103b、107b的順序增加。
相對構成差動放大電路20的第2P型MOSFET25的W/L，第1P型MOSFET27的W/L越小，輸入偏置電壓越大，流過第1P型MOSFET一方的電流小。隨之，差動放大電路20的輸出電壓從基準電位1一方(在圖4中是0V一方)向低電壓一方偏移。
這意味著在光發電元件30和蓄電元件2的電壓差檢測時，可以用包含偏置電壓成分的電壓檢測。例如，通常，當光發電元件30的電壓在蓄電元件2的電壓以下的情況下，開關裝置29變為關閉。但是，如果增加上述的偏置電壓，則光發電元件30的電壓和偏置電壓相加后的電壓是否等于或小于蓄電元件20的電壓將成為問題。因而，使開關裝置29關閉的電壓只以偏置電壓的量，從基準電位1一方(在圖4中是0V一側)向低電壓一側偏移。
這樣，通過用差動放大電路20的第2P型MOSFET25以及第1P型MOSFET27設定偏置電壓，可以設定開關裝置29的驅動時間。因而，能夠決定用防逆流二極管固定的充電和不充電的切換時刻的偏置電壓(例如，0.4V)可設定為數十mV。在本實施方式中，使第2晶體管25的W/L比第1P型MOSFET27的W/L大，把充電和不充電的切換時刻的偏置電壓設定為40mV。
相對在以往例子中所示的圖6的充電電路6中，用防逆流二極管40被動地切換充電和不充電來說，如上所述，本發明的充電電路3的不同點是主動地檢測電流方向。
另外，在以往例所示的圖6的充電電路6中，通過短路MOS晶體管的柵和漏的二極管連接形成防逆流二極管40。因而，防逆流二極管40的柵電壓只被施加閾值電壓，防逆流二極管40的正方向導通電壓也高約0.4V。進而，為了確保電流供給量需要增加防逆流二極管40的尺寸。
在本發明中，代替用二極管連接的MOSFET形成的防逆流二極管，因為可以使用以MOSFET形成的開關裝置，所以當實現了同樣的電流容許量的情況下，可以以約1/2次方縮小尺寸。這還可以從漏電流相對柵電壓的2次曲線知道。
進而，分離檢測不同的2個電源的電壓差的差動放大電路20的電源，把一方設置為蓄電元件2一側，把另一方設置為光發電元件30一側。另外，設置成把限制流過差動放大電路20的公共負載21的電流的恒壓電路10的電源與光發電元件30一側連接。因而，從充電時到不充電時，可以在全部的狀態中把蓄電元件2的能量消耗設置在非常低。
進而，通過用與2個不同電源連接的差動放大電路構成充電電路，可以在充電時和不充電時邏輯通·斷開關裝置，可以使充電時的導通電壓降低到數十mV。
圖5是展示把圖1所示的充電電路3用于時間電路60的例子。在圖5中，在和圖1相同的構成部分上標注相同的號碼。
在圖5中，第1開關51和光發電元件30并聯連接。第1開關51作為蓄電元件2的過充電防止用的開關功能。因而，如果蓄電元件2的電壓達到規定電壓值以上，則第1開關導通，短路光發電元件30使端子間電壓下降。
電容54經由第2開關52與光發電元件30的電流路徑連接。電容54是當蓄電元件2的電壓下降到不能驅動驅動電路56的情況下，用于迅速驅動驅動電路56的電容。
第2開關52在用于驅動鐘表運轉的驅動電路56的迅速驅動時被短路。另外，第2開關52在蓄電元件2的電壓上升到可以只用蓄電元件2的電壓驅動驅動電路56(始終驅動時)時則被斷開。
第3開關53被設置在光發電元件30和蓄電元件2之間。第3開關3是用于驅動電路56的急速驅動時和始終驅動時的開關。
電壓檢測裝置55始終監視蓄電元件2的電壓，進行第1、第2以及第3開關的通·斷控制。
以下說明圖5的動作。
首先，說明用蓄電元件2驅動驅動電路56的狀態(正常驅動)。電壓檢測裝置55監視蓄電元件2的電壓，當蓄電元件2的電壓超過了1.3v時，斷開第2開關52，接著接通第3開關53，由蓄電元件2驅動驅動電路56。進而，1.3v是一例，根據狀況可以有各種變更。
另外，在該狀態下，如上所述充電電路3的差動放大電路20一邊參照光發電元件30和蓄電元件2的電壓，一邊切換充電和不充電狀態。蓄電元件2為了防止充電的劣化必須不能超過規定電壓值以上。因而，電壓檢測裝置55監視蓄電元件2的端子間電壓，如果超過2.6v則關閉第1開關，短路光發電元件30。因此，光發電元件30的電壓下降，防止蓄電元件2的電壓達到2.6v以上。進而，2.6v是一例，根據狀況可以有各種變更。
以下，說明蓄電元件2的電壓下降到不能驅動驅動元件56的電壓，驅動電路56停止的狀態。
在該狀態下，第1開關51關閉，第2開關52導通，第3開關53關閉。在該狀態下如果光照射光發電元件30，則和充電元件2一同充電電容54。其后，用電容54急速驅動驅動電路56。
進而，在圖1所示的充電電路3以及圖5所示的鐘表電路60中，作為發電元件使用光發電元件30，但代替光發電元件30也可以使用熱發電元件和機械式發電元件等。作為熱發電元件，有利用人體發出的熱量，采用BiTe(鉍·碲)系列合金的電發熱元件等。另外，作為機械式發電元件，具有靠傳遞來的轉動驅動力轉動的發電用轉子的小型自動卷繞用發電機。另外，當熱發電元件和機械式發電元件的發電電壓低的情況下，可以適宜使用升壓電路等。
權利要求
1.一種充電電路，包括蓄電元件；發電元件；開關裝置；用于把上述發電元件作為電源產生基準電流的基準電流產生電路；使用上述基準電流比較上述蓄電元件和上述發電元件的電壓的比較控制電路，當上述發電元件的電壓大的情況下把上述開關裝置設置為導通，用上述發電元件充電上述蓄電元件，當上述發電元件的電壓小的情況下把上述開關裝置設置為斷開，防止從上述蓄電元件向上述發電元件放電。
2.權利要求1所述的充電電路，上述發電元件是光發電元件。
3.權利要求1所述的充電電路，上述發電元件是熱發電元件。
4.權利要求1所述的充電電路，上述發電元件是機械式發電元件。
5.權利要求1～4中任一項所述的充電電路，上述比較控制電路是具有公共負載的差動放大電路，上述基準電流產生電路在上述公共負載上流過上述基準電流。
6.權利要求1～4中任一項所述的充電電路，上述比較控制電路具有第1晶體管、第2晶體管、第1負載、第2負載以及公共負載，上述公共負載的另一端子和上述發電元件以及上述蓄電元件的一端子連接，上述第1晶體管的第1端子與上述公共負載的一端子連接，第2端子與上述第1負載的一端子連接，以及第3端子和上述蓄電元件的另一端子連接，上述第2晶體管的第1端子與上述公共負載的上述一端子連接，上述第2端子與上述第2負載的一端子連接，以及第3端子和上述發電元件的另一端子連接，上述第1負載的另一端子與上述發電元件的另一端子連接，上述第2負載的另一端子與上述蓄電元件的另一端子連接，把上述第2晶體管的上述第2端子作為上述比較控制電路的輸出與上述開關裝置連接。
7.權利要求6所述的充電電路，上述第1晶體管、上述第2晶體管、上述第1負載以及上述第2負載用MOSFET構成，上述第1晶體管以及上述第2晶體管的導電類型，和上述第1負載以及上述第2負載的導電類型不同。
8.權利要求7所述的充電電路，上述第2晶體管中的柵寬度和柵長度的比，比在上述第1晶體管中的柵寬度和柵長度的比大。
9.權利要求1～4中任一項所述的充電電路，上述發電元件的一端子和上述蓄電元件的一端子連接，上述發電元件的另一端子和上述開關裝置的一端子連接，上述蓄電元件的另一端子和上述開關裝置的另一端子連接。
10.權利要求9所述的充電電路，上述開關裝置由MOSFET構成。
11.一種鐘表電路，包括用于驅動鐘表移動的驅動電路；用于向上述驅動電路提供電力的蓄電元件；發電元件；開關裝置；用于把上述發電元件作為電源產生基準電流的基準電流產生電路；使用上述基準電流比較上述蓄電元件和上述發電元件的電壓的比較控制電路，當上述發電元件的電壓大的情況下把上述開關裝置設置為導通，用上述發電元件充電上述蓄電元件，當上述發電元件的電壓小的情況下把上述開關裝置設置為斷開，防止從上述蓄電元件向上述發電元件放電。
12.權利要求11所述的鐘表電路，上述發電元件是光發電元件。
13.權利要求11所述的鐘表電路，上述發電元件是熱發電元件。
14.權利要求11所述的鐘表電路，上述發電元件是機械式發電元件。
15.權利要求11～14中任一項所述的鐘表電路，上述比較控制電路是具有公共負載的差動放大電路，上述基準電流產生電路在上述公共負載上流過上述基準電流。
16.權利要求11～14中任一項所述的鐘表電路，上述比較控制電路具有第1晶體管、第2晶體管、第1負載、第2負載以及公共負載，上述公共負載的另一端子和上述發電元件以及上述蓄電元件的一端子連接，上述第1晶體管的第1端子與上述公共負載的一端子連接，第2端子與上述第1負載的一端子連接，以及第3端子和上述蓄電元件的另一端子連接，上述第2晶體管的第1端子與上述公共負載的上述一端子連接，第2端子與上述第2負載的一端子連接，以及第3端子和上述發電元件的另一端子連接，上述第1負載的另一端子與上述發電元件的另一端子連接，上述第2負載的另一端子與上述發電元件的另一端子連接，把上述第2晶體管的上述第2端子作為上述比較控制電路的輸出與上述開關裝置連接。
17.權利要求16所述的鐘表電路，上述第1晶體管、第2晶體管、第1負載以及第2負載由MOSFET構成，上述第1晶體管以及上述第2晶體管的導電類型，和上述第1負載以及上述第2負載的導電類型不同。
18.權利要求17所述的鐘表電路，上述第2晶體管中的柵寬度和柵長度的比，比上述第1晶體管中的柵寬度和柵長度的比大。
19.權利要求11～14中任一項所述的鐘表電路，上述發電元件的一端子和上述蓄電元件的一端子連接，上述發電元件的另一端子和上述開關裝置的一端子連接，上述蓄電元件的另一端子和上述開關裝置的另一端子連接。
20.權利要求19所述的鐘表電路，上述開關裝置用MOSFET構成。
全文摘要
因為對蓄電元件的充電需要在光發電元件產生的電動勢和防逆流二極管的正方向導通電壓以上，所以充電效率差。進而，如果考慮光發電元件的高照度時的電流供給量則面積大。通過使用電源分離通過2個不同電源的電壓差檢測電流方向的電流方向檢測電路的差動放大電路構成充電電路，在充電時和不充電時邏輯通·斷開關裝置，可以降低充電時的導通電壓，而且使邏輯動作的晶體管的大小縮小為比防逆流二極管的面積還小。進而，在全部狀態中充電電路中蓄電元件幾乎沒有能量消耗。
文檔編號H02J7/35GK1493103SQ0280473
公開日2004年4月28日 申請日期2002年12月10日 優先權日2001年12月10日
發明者相原克好, 野崎孝明, 巖倉良樹, 明, 樹 申請人:西鐵城時計株式會社