專利名稱：電子時計及其充電裝置,和用于控制該充電裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于具有可接收至少一種類型的外部能量和把該外部能量變換成電能的發(fā)生器的電子時計的充電裝置，以及涉及用于存儲由該發(fā)生器產(chǎn)生的電能的電荷存儲器。本發(fā)明還涉及使用這樣的充電裝置的電子時計，以及用于控制該充電裝置的方法。
小尺寸的電子時計(諸如手表)具有用于測量時間的時間保持電路和時計驅(qū)動電路，后者包括用于驅(qū)動被耦合到指針移動機構(gòu)(即，用來移動時計的指針的機構(gòu))的電動機的驅(qū)動電路。其中具有發(fā)生器的電子時計在技術(shù)上是熟知的，它可以運行而不必替換已使用過的電池。
在這些電子時計中，由發(fā)生器產(chǎn)生的電功率可以一次充電到一個二次電源(諸如電容器)中。所以，當沒有電功率產(chǎn)生時，時間顯示用由二次電源放電的電功率來執(zhí)行。這使得時計能夠在一段長的時間間隔內(nèi)穩(wěn)定地運行而不用電池。
從用于替換用過的電池所花費的勞動和時間看來，或從與丟棄用過的電池有關(guān)的問題看來，期望將來為更多的電子時計配備發(fā)生器。
被提供在時計(諸如手表)中的發(fā)生器包括把入射光變換成電能的太陽能電池、把使用者的手臂運動的動能變換成電能的能量產(chǎn)生系統(tǒng)、等等。
這些發(fā)生器是很被期望的，它們能通過把使用者周圍的能量變換成電能而利用這些能量。然而，可提供的能量密度是很小的，并且難以持續(xù)地得到能量。所以，不能持續(xù)地產(chǎn)生功率。在無功率產(chǎn)生的時間間隔期間(即，當發(fā)生器處在非工作狀態(tài)時)，電子時計依靠二次電源中存儲的電功率運行。
在安裝有太陽能電池的電子裝置的情況下，例如，在夜間，太陽能電池不產(chǎn)生電功率。在這樣的安裝有太陽能電池的電子裝置中，電荷存儲器放電，以使得處理裝置工作。所以，希望增加電荷存儲器的存儲容量，以便適應(yīng)功率產(chǎn)生系統(tǒng)不產(chǎn)生電功率的情形。然而，電荷存儲器的存儲容量的增加也增加了給電容裝置充電時所需要的時間。結(jié)果，一旦電容裝置被完全放電，就要花費很長的時間把電容裝置充電到足以使得處理裝置工作的預定的電壓。因此，一旦采用太陽能電池的裝置停止運行，即使把該設(shè)備放置回到其中光線照射到太陽能電池以及功率產(chǎn)生已重新開始的環(huán)境以后，也將花費一定的時間啟動該裝置。
在現(xiàn)有技術(shù)中，已提出多種電路，用來在這樣的情形下縮短處理裝置啟動時間。
圖8上顯示了這樣的電路的一個例子，圖8是顯示具有太陽能電池的便攜式電子設(shè)備的方框圖，如在題目為“Power Control Device、Power Generation Device and Electronic Equipment(功率控制裝置、功率產(chǎn)生裝置和電子設(shè)備)”的日本專利公布No.9-264971中描述的那樣。
在圖8上，電子時計包括太陽能電池501、電容裝置513、和功率控制部分520。
太陽能電池501把太陽光能量變換成電功率。
電容裝置513存儲來自太陽能電池501的電功率。
功率控制部分520把來自太陽能電池501的電功率提供到大容量電容裝置513和提供到處理裝置509(諸如時間保持設(shè)備)。
現(xiàn)在將詳細描述電容裝置513。
電容裝置513包括電容器502，二極管517,521,522，和529、開關(guān)518,523和524、限制開關(guān)519、和控制電路530。
電容器502是大容量電容器(諸如電子雙層電容器)。
開關(guān)523通過旁路二極管521(兩個互相串聯(lián)的二極管521和522中的一個二極管)而被接地到VDD電壓。在圖8所示的電子時計中，高電壓端VDD是地電壓(參考電壓)。
開關(guān)524通過旁路兩個二極管521和522而被接地到VDD電壓。
二極管529被提供在太陽能電池501與電容器502的一個端子(處在VSS電壓(低電壓)端)之間。二極管529起到反向電流保護二極管的作用。具體地，二極管529用來確保在沒有功率從太陽能電池501產(chǎn)生時，從電容502放電的電壓不被加到太陽能電池501上。
二極管517用來確保沒有電流反方向地從包括小容量電容的輔助電容裝置516流到太陽能電池501。
開關(guān)518是用來控制從電容裝置513放電到輔助電容裝置516的開關(guān)。
限制開關(guān)519在由太陽能電池501提供的電壓太高時把高電壓端VDD與低電壓端VSS互相短路。這樣，有可能防止電容裝置513被過充電，以免高電壓加到處理裝置509，等等。
控制電路530監(jiān)視功率控制部分520的各個電壓，和控制各個開關(guān)?？刂齐娐?30檢測在電容裝置513的高電壓端處的電壓VSCP、在電容裝置513的低電壓端處的電壓VSCN、被提供到處理裝置509上的電壓VSS，等等。
根據(jù)檢測結(jié)果，控制電路530輸出用于分別控制開關(guān)523和開關(guān)524的控制信號。控制電路530也輸出用于控制開關(guān)518的控制信號(它被提供用來控制從電容裝置513到輔助電容裝置516的放電)，和用于控制限制開關(guān)519的控制信號。
通過如上所述的配置，電容裝置513的充電電壓VSC等于在它的端子的電壓之間的差值，即在高電位端的電壓VSCP與低電位端的電壓VSCN之間的差值。然而，當光線照射在太陽能電池501上、而同時在電容裝置513中基本上沒有存儲電荷以及充電電壓VSC幾乎是0伏時，開關(guān)523和524被關(guān)斷。
所以，從太陽能電池501提供的電功率被二極管521和522的正向偏壓降低。此后，電功率被提供到電容裝置513。因此，由二極管521和522造成電壓降。
這樣，有可能將被加到處理裝置509的電壓增加一個相應(yīng)于該電壓降的量。
隨著電容502的充電電壓VSC逐漸增加和達到預定的設(shè)置電壓，開關(guān)523和開關(guān)524被順序地接通。因此，二極管521和622被旁路，由此提高了給電容502的充電電壓VSC。
在圖8所示的傳統(tǒng)的例子中，兩個二極管521和522被使用來提高被加到處理裝置509的電壓。然而，在另一個電路配置中，可以使用電阻性元件來代替二極管521和522(例如，參閱美國專利NO.5,001,685和4,730,287)。
在以上所述的傳統(tǒng)的例子中，在用作為二次電源的電容與地電壓VDD之間提供有電壓減小裝置(諸如二極管，電阻等等)，以便提高在功率產(chǎn)生開始時被加到處理裝置(諸如，時計驅(qū)動電路)上的電壓。而且，提供一條線路，它被連接到用于檢測電容的充電電壓(在圖8的VSCP與VSCN之間的電壓)的電容器的端子。
在這樣的配置中，必須把二次電源的一個端子(圖8上的端子A)與地電壓VDD隔離開。此外，必須把電源線提供到其上安裝有控制電路、時計驅(qū)動電路等的電路板，電源線用于在端子A處提供電壓，而同時把電源線與地電壓VDD隔離開。
圖9是顯示電路板如何安放在電子時計中的部分截面圖。
在圖9上，二次電源(電容502)是與電路板601分開地被提供的。電容器502的端子A通過連接部件602(例如觸點彈簧等)被連接到電路板601上預定的接觸點。
用于壓住電路板601的電路夾板603由導電材料(諸如不銹鋼)制成，其上具有等于地電壓VDD的電位。
電路定位架604由絕緣部件制成。電路定位架604和電路夾板603一起把電路板601夾心在它們中間。
電路板601由壓入配合部件605夾緊，它通過電路定位架604和螺釘606壓入配合。
電路絕緣板607被提供在電路板601和電路夾板603之間。電路絕緣板607由絕緣材料制成。電路絕緣板607把電路板601上的線路與地電壓VDD絕緣開來。
底板608由壓入配合部件605夾緊到電路定位架604。
底板608還由電路盒來加以保護。
通過如上所述的配置，其中二次電源(電容502)的一個端子(端子A)通過觸點彈簧(由虛線602表示的部分)等被連接到電路板601上的預定的接觸點，二次電源的電源電位可能是易變的。
這是因為導電部件的接觸電阻由于撞擊而變化。
而且，必須確保在電路板601上足夠的地間隔，以便通過提供絕緣機構(gòu)或足夠的徐變的距離而把信號線和接地點與二次電源的電源線絕緣。這阻止電路板601的尺寸被減小。所以，在婦女使用的、小型模擬電子時計中，不可能利用如上所述的這樣的電壓增加配置。
而且，二次電源的地電壓(VDD)側(cè)端子A具有不同于地電壓VDD的電壓。所以，不可能把二次電源的正端子和連接部件602直接連接到接地點。而且，必須提供用于實現(xiàn)與接觸點絕緣的絕緣部件。
而且，如圖8所示，用于形成電壓降的電路通過使用二極管而被提供。在這樣的情況下，沒有電流流過二極管521和522，而同時開關(guān)523和524被關(guān)斷，以及不產(chǎn)生電功率。所以，用于檢測電壓VSCP的端子和線路被形成為高阻狀態(tài)，從而更可能受噪聲影響。
從以上內(nèi)容看來，本發(fā)明的目的是提供用于電子時計的具有在功率產(chǎn)生開始時提升電壓的功能的充電裝置、使用這樣的充電裝置的電子時計、和用于控制充電裝置的方法。本發(fā)明的目的還在于允許二次電源的地電壓端的端子直接被接地。
按照本發(fā)明的一個方面，一種用于對電子時計充電的電子時計充電裝置包括發(fā)生器，用于接收至少一種類型的外部能量和把該外部能量變換成電能；電容裝置，用于存儲由發(fā)生器產(chǎn)生的電能；被并聯(lián)連接到所述電容裝置的時計電路，用于執(zhí)行時間保持操作，所述時計電路由所述發(fā)生器產(chǎn)生的電能或由被存儲在所述電容裝置中的電能驅(qū)動；以及顯示電路，用于顯示來自所述時計電路的時間信息，其中所述時計電路被并聯(lián)連接到所述電容裝置；所述電容裝置包括用于存儲電荷的等效的電容元件和由所述等效的電容元件的一部分構(gòu)成的電阻性元件；以及所述電阻元件的電阻值被設(shè)置成使得當發(fā)生器借助于由所述電阻元件的充電電流造成的電壓降而輸出等于或大于預定值的電流時，由發(fā)生器加到所述時計電路的電壓等于或大于所述時計電路能借助它來開始運行的電壓。
優(yōu)選地，所述電阻元件具有的電阻值等于或大于由所述發(fā)生器產(chǎn)生的電流除時計電路的工作啟動電壓而得到的一個數(shù)值，或通過首先在時計電路停止運行時從時計電路的運行啟動電壓中減去所述電容裝置的剩余的充電電壓以得出它們之間的差值、然后通過由所述發(fā)生器產(chǎn)生的電流除所述差值而得到的一個數(shù)值。
優(yōu)選地，所述發(fā)生器包括光電功率發(fā)生器、磁電功率發(fā)生器、熱電功率發(fā)生器、或壓電功率發(fā)生器。
優(yōu)選地，所述電容裝置等效地包括互相串聯(lián)的一個電容元件和一個電阻元件。
優(yōu)選地，所述電容裝置等效地包括互相并聯(lián)的多對電容元件和電阻元件，每對具有互相串聯(lián)的一個電容元件和一個電阻元件。
優(yōu)選地，所述電容裝置是鋰二次電池，包括具有溶解在其中的鋰鹽的有機溶劑的電解溶液、使用二氧化鈦的負極性催化劑、和使用二氧化錳的正極性催化劑。
優(yōu)選地，所述電容裝置是鋰二次電池，包括具有溶解在其中的鋰鹽的有機溶劑的電解溶液、使用碳材料的負極性催化劑、和使用鈦酸鋰的正極性催化劑。
優(yōu)選地，其中所述電容裝置包括電解電容。
優(yōu)選地，所述發(fā)生器包括AC發(fā)生器，以及所述電容裝置的充電時間常數(shù)小于或等于由所述AC發(fā)生器產(chǎn)生的電流的半波或全波整流波形的一個周期。
優(yōu)選地，所述電容裝置的一個端子被接地到地電位，該地電位是所述發(fā)生器、所述時間時計電路和所述電容裝置之間公共的。
優(yōu)選地，所述電容裝置的一個端子被接地到具有地電位的導電的附屬部件上。
按照本發(fā)明的另一個方面，一種電子時計包括發(fā)生器，用于接收至少一種類型的外部能量和把該外部能量變換成電能；電容裝置，用于存儲由發(fā)生器產(chǎn)生的電能；被并聯(lián)連接到所述電容裝置的時計電路，用于執(zhí)行時間保持操作，所述時計電路由所述發(fā)生器產(chǎn)生的電能或由被存儲在所述電容裝置中的電能驅(qū)動；顯示電路，用于顯示來自所述時計電路的時間信息以及上述的充電裝置。
按照本發(fā)明的再一個方面，提供了用于控制電子時計的充電裝置的方法。充電裝置包括發(fā)生器，用于接收至少一種類型的外部能量和把該外部能量變換成電能；電容裝置，用于存儲由所述發(fā)生器產(chǎn)生的電能；充電裝置，用于對所述電容裝置充電；被并聯(lián)連接到所述電容裝置的時計電路，用于執(zhí)行時間保持操作，所述時計電路由所述發(fā)生器產(chǎn)生的電能或由被存儲在所述電容裝置中的電能驅(qū)動；以及顯示電路，用于顯示來自所述時計電路的時間信息。方法包括
把時計電路并聯(lián)連接到所述電容裝置；由用于存儲電荷的等效的電容元件和由所述等效的電容元件的一部分構(gòu)成的電阻性元件來形成所述電容裝置；以及設(shè)置電阻元件的電阻值以使得當所述發(fā)生器借助于由所述電阻元件的電阻值而輸出等于或大于預定值的電流時，由所述發(fā)生器加到所述時計電路的電壓等于或大于所述時計電路能借助它來開始運行的電壓。
按照本發(fā)明的另一個方面，電子時計充電裝置包括發(fā)生器，用于接收至少一種類型的外部能量和把該外部能量變換成電能；電容裝置，用于存儲由所述發(fā)生器產(chǎn)生的電能；被并聯(lián)連接到所述電容裝置的時計電路，用于執(zhí)行時間保持操作，所述時計電路由所述發(fā)生器產(chǎn)生的電能或由被存儲在所述電容裝置中的電能驅(qū)動；以及顯示電路，用于顯示來自所述時計電路的時間信息，其中所述時計電路被并聯(lián)連接到所述電容裝置；所述電容裝置至少包括用于存儲電荷的等效電容元件和電阻元件；以及其中被提供到所述時計電路的所述電容裝置的電壓小于所述時計電路的運行啟動電壓，以及當所述時計電路停止運行時和此外當充電電流由于所述發(fā)生器產(chǎn)生功率而流到所述電容裝置時，所述電容裝置通過利用由所述電阻元件造成的至少一個電壓差而向所述時計電路提供一個等于或大于所述時計電路的運行啟動電壓的電壓。
按照本發(fā)明的再一個方面，一種用于控制電子時計的充電裝置的方法，該電子時計包括發(fā)生器，用于接收至少一種類型的外部能量和把該外部能量變換成電能；電容裝置，用于存儲由所述發(fā)生器產(chǎn)生的電能；時計電路，被連接用來執(zhí)行時間保持操作，所述時計電路由所述發(fā)生器產(chǎn)生的電能或由被存儲在所述電容裝置中的電能驅(qū)動；以及顯示電路，用于顯示來自所述時計電路的時間信息。所述方法包括把所述時計電路并聯(lián)連接到所述電容裝置；由至少一個用于存儲電荷的等效的電容元件和一個電阻元件形成所述電容裝置；以及其中被提供到所述時計電路的所述電容裝置的電壓小于所述時計電路的運行啟動電壓，以及當所述時計電路停止運行時和此外當充電電流由于所述發(fā)生器產(chǎn)生功率而流到所述電容裝置時，控制所述電容裝置通過利用由所述電阻元件造成的至少一個電壓差而向所述時計電路提供一個等于或大于所述時計電路的運行啟動電壓的電壓。


圖1是顯示按照本發(fā)明的電子時計的一個實施例的方框圖；圖2A和2B是分別顯示圖1所示的二次電源SS的兩個示例的等效電路的圖；圖3A顯示圖1所示的實施例的時計驅(qū)動電路200上所施加的電壓的切換的時間；圖3B顯示所施加的電壓的切換的時間，為了比較，其中沒有用于充電的電阻元件R；圖4是顯示圖1所示的電子時計的一部分的示意性截面圖；圖5是顯示如圖1所示的配置的方框圖，其中對于發(fā)生器100采用特定的發(fā)生器(太陽功率發(fā)生器101)；圖6是顯示圖1所示的實施例的變例的方框圖；圖7是顯示按照圖6所示的實施例的產(chǎn)生的電流中的轉(zhuǎn)換時間的波形圖；圖8是顯示傳統(tǒng)的電子時計的配置的方框圖；以及圖9是顯示圖8所示的電子時計的一部分的示意性截面圖。
現(xiàn)在參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖1是顯示按照本發(fā)明的電子時計的一個實施例的方框圖。
圖1所示的電子時計是手表，使用者通過附屬在時計上的表帶而把它戴在使用者的手腕上。
發(fā)生器100包括利用產(chǎn)生諸如光電效應(yīng)(具體地，使用太陽光的光電效應(yīng))、磁電效應(yīng)、熱電效應(yīng)、或壓電效應(yīng)那樣的效應(yīng)的發(fā)生器。用來存儲由發(fā)生器100產(chǎn)生的電功率的二次電源SS經(jīng)過反向電流保護二極管D1被連接到發(fā)生器100。二次電源SS的一個端子被直接連接到公共的地電壓VDD，后者也被連接到發(fā)生器100的正端的輸出端和時計驅(qū)動電路200的正端的電源端子等等。二次電源SS的另一個端子被連接到時計驅(qū)動電路200的另一個端子，后者被連接到低電位端的電源電壓VSS。在本例中，地電壓VDD是在具有高電位端的電壓的二次電源SS的高電位一端，它被用作為地電壓(參考電壓)GND，以及低電位端的電壓被用作為VSS。在可替換的配置中，電壓VSS可被用作為地電壓GND。
時計驅(qū)動電路200根據(jù)由晶體振蕩器XTAL(例如，具有32kHz的振蕩頻率)的振蕩產(chǎn)生的時鐘來保持時間。時計驅(qū)動電路200驅(qū)動和控制時間顯示電路300，后者可以是具有時針、分針等的模擬顯示電路，或液晶數(shù)字顯示電路。
時計驅(qū)動電路200也檢測發(fā)生器100產(chǎn)生的電壓何時超過預定的電壓。當產(chǎn)生的電壓超過預定的電壓時，可以使得信號LIM變?yōu)榈碗娖?。這將使得開關(guān)S1接通，它并聯(lián)在發(fā)生器100的各個輸出端，使得發(fā)生器100的輸出端互相短路，由此實現(xiàn)限制控制，以阻止高電壓加到二次電源SS或其它電路上。
在本例中，開關(guān)S1可以是P溝道MOS(金屬氧化物半導體)晶體管。電壓VDD的高電位與電壓VSS的低電位之間的電源電壓被加到時計驅(qū)動電路200。二次電源SS和輔助電容CB的每一個被并聯(lián)在電源電壓端子之間。
二次電源SS可以是例如鋰二次電池。二次電源SS可以等效地包括用于存儲電荷的電容元件和由等效電容元件C的構(gòu)建部件形成的電阻元件R。
鋰二次電池使用有機(鋰)溶劑作為它的電解溶液。這樣的鋰二次電池具有一種特性，即其電阻元件R比起其它的二次電池(例如，使用水性(KOH+H2O)電解溶液的Ni-Cd二次電池)來說，具有更大的數(shù)值。
按照本發(fā)明，二次電源SS的結(jié)構(gòu)所固有的電阻元件R被使用來代替圖8所示的二極管521和522。
在本發(fā)明中，加到時計驅(qū)動電路200的電壓在功率開始產(chǎn)生時(當二次電源SS的充電電壓很低時)借助于由于來自發(fā)生器100的充電電流而出現(xiàn)在電阻元件R上的電壓降而被提高。
二次電源SS適當?shù)乜梢允侨缟纤龅匿嚩坞姵?，它使用有機溶劑作為它的電解溶液。
可被適合地用作為本發(fā)明的二次電源SS的這樣的鋰二次電池，包括在以下專利中揭示的鋰電池題目為“Organic ElectrolyticSolution Secondary Battery(有機電解溶液二次電池)”的日本專利公開No.63-1708，或題目為“Lithium Secondary Battery(鋰二次電池)”的日本專利臨時公開No.10-64592。
日本專利公開No.63-1708中揭示的“有機電解溶液二次電池”包括具有溶解在其中的鋰鹽的有機溶劑的電解溶液、使用二氧化鈦的負極性催化劑、和使用二氧化錳的正極性催化劑。
日本專利臨時公開No.10-64592中揭示的“鋰二次電池”包括具有溶解在其中的鋰鹽的有機溶劑的電解溶液、使用碳材料的負極性催化劑、和使用鈦酸鋰的正極性催化劑。
這些鋰二次電池具有一種特性，即電阻元件R可被增加，所以它們可被適合地用作為本發(fā)明的二次電源SS。
作為二次電源SS的另一個例子，可以使用電解電容，諸如使用電解溶液的超級電容。
如圖2A所示，二次電源SS可以等效地包括互相串聯(lián)的一個電容元件C和一個電阻元件R。
替換地，如圖2B所示，二次電源SS可以等效地包括互相并聯(lián)的多對(n對)電容元件C1到Cn和電阻元件R1到Rn，其每對具有互相串聯(lián)的一個電容元件和一個電阻元件。
電阻元件R的電阻值被使用來驅(qū)動已經(jīng)停止運行的時計。
具體地，電阻元件R的電阻值被使用來在發(fā)生器100處在非工作狀態(tài)以及此外二次電源SS的充電電壓減小到不足以驅(qū)動時計驅(qū)動電路200的情形下，驅(qū)動時計。
更具體地，電阻元件R的電阻值被設(shè)置為一個數(shù)值，以使得加到時計驅(qū)動電路200的電壓可被增加到足以在發(fā)生器100啟動時(在功率開始產(chǎn)生時)驅(qū)動時計驅(qū)動電路200，如圖3A所示。
加到時計驅(qū)動電路200的電壓等于在VDD與VSS之間的電壓。足以驅(qū)動時計驅(qū)動電路200的電壓是圖3A上虛線所表示的電壓(最低驅(qū)動電壓)。
圖3B顯示了在類似于圖3A的功率產(chǎn)生、但其中沒有充電的電阻元件的條件下加到時計驅(qū)動電路200上的電壓的轉(zhuǎn)換時間。
具體地，圖3A顯示了在其中從圖1所示的配置中去除電阻元件R的配置下加到時計驅(qū)動電路200上的電壓的轉(zhuǎn)換時間。
電阻元件R的具體電阻值可以根據(jù)時計驅(qū)動電路200中的振蕩啟動電壓、當時計停止運行時在二次電源SS中剩余的電壓、和在啟動時計時由發(fā)生器100產(chǎn)生的電流的各個相應(yīng)數(shù)值而進行計算。
更具體地，電阻元件R的電阻值可以根據(jù)以下的公式來設(shè)置電阻值R[Ω]=(振蕩啟動電壓[V]-當時計停止時剩余的電壓[V])/產(chǎn)生的電流[A]例如，考慮其中振蕩啟動電壓是0.7伏、當時計停止運行時剩余的電壓是0.1伏、以及產(chǎn)生的電流是0.006安的情形。
在這種情況下，按照以上所示的公式，電阻元件R的電阻值被計算為100Ω。所以，通過設(shè)置電阻元件R的電阻值為100Ω，有可能在時計停止運行以后很快地重新開始時計的運行。
在以上所示的公式中，代表當時計停止運行時剩余的電壓的項可被忽略，如果它例如總是0伏的話。只要電阻值等于或大于從上式得出的電壓，就有可能確保加到時計驅(qū)動電路200上的電壓在啟動時等于或大于最低啟動電壓。然而，當電阻元件R的數(shù)值增加時，加到電容元件C上的電壓降低，由此阻礙充電運行。所以，希望設(shè)置電阻值使其處在由上式得出的數(shù)值的某個范圍內(nèi)。
以上的公式也表示，電阻元件R的數(shù)值可以通過采用具有高的功率產(chǎn)生能力的發(fā)生器而被減小。
以上的公式也表示，對于使用具有較差的功率產(chǎn)生能力的發(fā)生器，可以通過增加電阻元件R的數(shù)值而確保啟動時有足夠的電壓。
在以上所述的例子中，如果電阻值等于或大于100Ω，則即使在二次電源的電壓接近于0伏時，仍有可能立即啟動時計。具有這樣的電阻值(約100Ω)的電阻元件可以用如上所述的其中采用二氧化鈦和二氧化錳的鋰二次電池、或其中采用碳材料和鈦酸鋰的鋰二次電池來實現(xiàn)。
在圖1所示的配置中，二次電源SS和輔助電容CB互相并聯(lián)連接。
替換地，一個由包括多個電容和開關(guān)的電荷泵電路構(gòu)成的電壓增加/減小電路可被插入在二次電源SS和輔助電容CB之間。這樣，二次電源SS的充電電壓或由發(fā)生器100產(chǎn)生的電壓可被增加或減小，以便得到增加的或減小的電壓，然后把它加到輔助電容CB和時計驅(qū)動電路200上。在這種情況下，如果提供電壓增加/減小電路，以便于增加/減小在二次電源SS的VSS一端端子與輔助電容CB的VSS一端端子之間的電壓，則不必改變地電壓VDD端的連接。
如上所述，按照圖1所示的本發(fā)明的實施例，二次電源SS的結(jié)構(gòu)固有的電阻元件被使用來形成在啟動時所需要的電壓降。
因此，有可能去除在以上參照圖8描述的傳統(tǒng)的例子中用來檢測電容502的一個端子處的電壓VSCP時使用的連接和電源線。
現(xiàn)在將參照圖4描述在圖1所示的電子時計中如何連接二次電源SS。
在圖4上，與圖9所示的相同的單元用相同的參考數(shù)字表示，下面將不再說明。
在本實施例中，二次電源SS的高電壓端(正端)端子可被直接接地到VDD電壓節(jié)點。所以，二次電源SS的高電壓端(正端)端子B可被直接電連接到電路夾板603，這可以通過把端子B直接連接到電路夾板603、或者通過使用連接端子或螺釘?shù)染哂懈邚姸鹊膴A緊部件(虛線401所表示的部分)來實現(xiàn)。
在電路板601a上，不再需要連接用于端電壓VSCP的電源線，而這是圖8所示的傳統(tǒng)的配置中所需要的。所以，有可能節(jié)約電路板上的某些面積，這相應(yīng)于在其它情況下用于絕緣所需要的面積。
此外，有可能消除對于檢測端電壓VSCP所需要的、用于觸點彈簧的對應(yīng)接觸點。所以，比起現(xiàn)有技術(shù)來說，有可能減小電路板601a的尺寸。
接著，參照圖5和6描述圖1所示的本發(fā)明的實施例的更具體的例子和變例。
圖5是顯示圖1的發(fā)生器100的具體實例的方框圖。
在圖5上，采用太陽功率發(fā)生器(太陽能電池)101來代替圖1的發(fā)生器100。其它DC發(fā)生器(諸如光電功率發(fā)生器、熱電功率發(fā)生器等)也可被使用于本實施例，只要用這樣的發(fā)生器替換圖1的發(fā)生器100。
圖6是顯示一種配置的方框圖，其中圖1的發(fā)生器用交流(AC)功率發(fā)生器102替換，諸如磁電功率發(fā)生器、壓電功率發(fā)生器等等。在這種情況下，包括四個二極管D2到D5的全波整流器電路可被使用來將由AC功率發(fā)生器102產(chǎn)生的電壓整流成直流。這樣，不必采用圖1的反向電流保護二極管D1。
還提供了二極管D6和二極管D7，它們的正極都被連接到限制控制開關(guān)S1的漏極，它們的陰極被連接到AC功率發(fā)生器102的各個相應(yīng)輸出端，由此，有可能通過開關(guān)S1來使AC功率發(fā)生器102的輸出端互相短路。
圖7顯示了在全波整流后產(chǎn)生的電流的轉(zhuǎn)換時間，其中磁電功率發(fā)生器被用作為圖6所示的AC功率發(fā)生器102。
在產(chǎn)生AC功率的情況下，所產(chǎn)生的電流周期性地變化，如圖7所示。所以，希望用于對二次電源SS充電的時間常數(shù)處在這樣的一個范圍內(nèi)，以使得它有可能響應(yīng)于產(chǎn)生的電流中的變化(全波或半波整流之后的周期)。例如，在全波整流后產(chǎn)生的AC電流的波形中的零交叉時間間隔是1毫秒的情況下，基于二次電源SS的等效電容元件C和電阻元件R的時間常數(shù)R*C最好是小于或等于1毫秒。
如上所述，按照本發(fā)明，有可能消除用于增加電壓的二極管和電阻。
而且，有可能消除被用來檢測二次電源的充電電壓的電源線和也被用來連接電源線的連接部件。
因此，有可能獲得以下的效果(1)在傳統(tǒng)的電路中所需要的、用于端電壓VSCP的電源線可被去除，由此，有可能提高電路板上電路模塊的空間效率；(2)用于端電壓VSCP的電源線可被去除，由此，有可能去除絕緣部件，諸如絕緣膜等等，這是現(xiàn)有技術(shù)在電路板上或在連接到電路板的連接點上為了提供與外部包裝部件的絕緣所需要的；(3)不再需要提供在二次電源的正端端子與外部包裝部件(VDD電壓)之間的絕緣；(4)不再有由電位的變化造成的影響或在用于端電壓VSCP的電源線上產(chǎn)生的噪聲，由此，有可能減小整個電路由于噪聲引起的故障。
權(quán)利要求
1．用于對電子時計充電的電子時計充電裝置，包括發(fā)生器，用于接收至少一種類型的外部能量和把該外部能量變換成電能；電容裝置，用于存儲由發(fā)生器產(chǎn)生的電能；被并聯(lián)連接到所述電容裝置的時計電路，用于執(zhí)行時間保持操作，所述時計電路由所述發(fā)生器產(chǎn)生的電能或由被存儲在所述電容裝置中的電能驅(qū)動；以及顯示電路，用于顯示來自所述時計電路的時間信息，其中所述時計電路被并聯(lián)連接到所述電容裝置；所述電容裝置包括用于存儲電荷的等效的電容元件和由所述等效的電容元件的一部分構(gòu)成的電阻性元件；以及所述電阻元件的電阻值被設(shè)置成使得當發(fā)生器借助于由所述電阻元件的充電電流造成的電壓降而輸出等于或大于預定值的電流時，由發(fā)生器加到所述時計電路的電壓等于或大于所述時計電路能借助它來開始運行的電壓。
2．按照權(quán)利要求1的電子時計充電裝置，其特征在于，其中所述電阻元件具有的電阻值等于或大于通過由所述發(fā)生器產(chǎn)生的電流除時計電路的工作啟動電壓而得到的一個數(shù)值，或通過首先在時計電路停止運行時從時計電路的運行啟動電壓中減去所述電容裝置的剩余的充電電壓以得出它們之間的差值、然后通過由所述發(fā)生器產(chǎn)生的電流除所述差值而得到的一個數(shù)值。
3．按照權(quán)利要求1的電子時計充電裝置，其特征在于，其中所述發(fā)生器包括光電功率發(fā)生器、磁電功率發(fā)生器、熱電功率發(fā)生器、或壓電功率發(fā)生器。
4．按照權(quán)利要求1的電子時計充電裝置，其特征在于，其中所述電荷存儲器等效地包括互相串聯(lián)的一個電容元件和一個電阻元件。
5．按照權(quán)利要求1的電子時計充電裝置，其特征在于，其中所述電荷存儲器等效地包括互相并聯(lián)的多對電容元件和電阻元件，其每對具有互相串聯(lián)的一個電容元件和一個電阻元件。
6．按照權(quán)利要求1的電子時計充電裝置，其特征在于，其中所述電荷存儲器是鋰二次電池，包括具有溶解在其中的鋰鹽的有機溶劑的電解溶液、使用二氧化鈦的負極性催化劑、和使用二氧化錳的正極性催化劑。
7．按照權(quán)利要求1的電子時計充電裝置，其特征在于，其中所述電荷存儲器是鋰二次電池，包括具有溶解在其中的鋰鹽的有機溶劑的電解溶液、使用碳材料的負極性催化劑、和使用鈦酸鋰的正極性催化劑。
8．按照權(quán)利要求1的電子時計充電裝置，其特征在于，其中所述電荷存儲器包括電解電容。
9．按照權(quán)利要求1的電子時計充電裝置，其特征在于，其中所述發(fā)生器包括AC發(fā)生器，以及所述電容裝置的充電時間常數(shù)小于或等于由所述AC發(fā)生器產(chǎn)生的電流的半波或全波整流波形的一個周期。
10．按照權(quán)利要求1的電子時計充電裝置，其特征在于，其中所述電荷存儲器的一個端子被接地到地電位，該地電位是所述發(fā)生器、所述時間時計電路和所述電荷存儲器所公共的。
11．按照權(quán)利要求1的電子時計充電裝置，其特征在于，其中所述電荷存儲器的一個端子被接地到具有地電位的導電的附屬部件上。
12．一種電子時計，包括發(fā)生器，用于接收至少一種類型的外部能量和把該外部能量變換成電能；電荷存儲器，用于存儲由發(fā)生器產(chǎn)生的電能；被并聯(lián)連接到所述電荷存儲器的時計電路，用于執(zhí)行時間保持操作，所述時計電路由所述發(fā)生器產(chǎn)生的電能或由被存儲在所述電荷存儲器的電能驅(qū)動；顯示電路，用于顯示來自所述時計電路的時間信息以及按照權(quán)利要求1的充電裝置。
13．一種用于控制電子時計的充電裝置的方法，該電子時計包括發(fā)生器，用于接收至少一種類型的外部能量和把該外部能量變換成電能；電容裝置，用于存儲由所述發(fā)生器產(chǎn)生的電能；充電裝置，用于充電所述電荷存儲器；被并聯(lián)連接到所述電荷存儲器的時計電路，用于執(zhí)行時間保持操作，所述時計電路由所述發(fā)生器產(chǎn)生的電能或由被存儲在所述電荷存儲器中的電能驅(qū)動；以及顯示電路，用于顯示來自所述時計電路的時間信息，所述方法包括以下步驟把時計電路被并聯(lián)連接到所述電荷存儲器；由用于存儲電荷的等效的電容元件和由所述等效的電容元件的一部分構(gòu)成的電阻性元件形成所述電荷存儲器；以及設(shè)置電阻元件的電阻值以使得當所述發(fā)生器借助于由所述電阻元件的電阻值輸出等于或大于預定值的電流時，由所述發(fā)生器加到所述時計電路的電壓等于或大于所述時計電路能借助它來開始運行的電壓。
14．一種用于對電子時計充電的電子時計充電裝置，包括發(fā)生器，用于接收至少一種類型的外部能量和把該外部能量變換成電能；電荷存儲器，用于存儲由所述發(fā)生器產(chǎn)生的電能；被并聯(lián)連接到所述電荷存儲器的時計電路，用于執(zhí)行時間保持操作，所述時計電路由所述發(fā)生器產(chǎn)生的電能或由被存儲在所述電荷存儲器中的電能驅(qū)動；以及顯示電路，用于顯示來自所述時計電路的時間信息，其中所述時計電路被并聯(lián)連接到所述電荷存儲器；所述電荷存儲器至少包括用于存儲電荷的等效電容元件和電阻元件；以及其中在所述電荷存儲器中存儲的要被提供到所述時計電路的電壓小于所述時計電路的運行啟動電壓，以及當所述時計電路停止運行時和此外當充電電流由于所述發(fā)生器產(chǎn)生功率而流到所述電荷存儲器時，所述電荷存儲器通過利用由所述電阻元件造成的至少一個電壓差而向所述時計電路提供一個等于或大于所述時計電路的運行啟動電壓的電壓。
15．一種用于控制電子時計的充電裝置的方法，該電子時計包括發(fā)生器，用于接收至少一種類型的外部能量和把該外部能量變換成電能；電荷存儲器，用于存儲由所述發(fā)生器產(chǎn)生的電能；時計電路，被連接用來執(zhí)行時間保持操作，所述時計電路由所述發(fā)生器產(chǎn)生的電能或由被存儲在所述電荷存儲器中的電能驅(qū)動；以及顯示電路，用于顯示來自所述時計電路的時間信息，所述方法包括以下步驟把所述時計電路被并聯(lián)連接到所述電荷存儲器；由至少一個用于存儲電荷的等效的電容元件和一個電阻元件形成所述電荷存儲器；以及其中在所述電荷存儲器中存儲的要被提供到所述時計電路的電壓小于所述時計電路的運行啟動電壓，以及當所述時計電路停止運行時和此外當充電電流由于所述發(fā)生器產(chǎn)生功率而流到所述電荷存儲器時，控制所述電荷存儲器通過利用由所述電阻元件造成的至少一個電壓差而向所述時計電路提供一個等于或大于所述時計電路的運行啟動電壓的電壓。
全文摘要
用于充電電子時計的電子時計充電裝置包括把外部能量變換成電能的發(fā)生器;存儲發(fā)生器產(chǎn)生的電能的二次電源;執(zhí)行時間保持操作的時計驅(qū)動電路,顯示來自時計驅(qū)動電路的時間信息的時間顯示電路。時計驅(qū)動電路并聯(lián)連接到包括用于存儲電荷的等效電容元件和由等效電容元件的一部分構(gòu)成的電阻元件的二次電源。電阻元件的電阻值設(shè)置成能形成電壓降,由此當發(fā)生器產(chǎn)生等于或大于預定電流時,由發(fā)生器加到時計驅(qū)動電路的電壓等于或大于最低運行啟動電壓。
文檔編號H02J7/34GK1305129SQ00133878
公開日2001年7月25日 申請日期2000年11月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月4日
發(fā)明者宮原史明, 中宮信二, 飯島好隆 申請人:精工愛普生株式會社