專利名稱：過充電防止方法、充電電路、電子設(shè)備和時(shí)鐘的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及極適合于防止過充電的過充電防止方法、充電電路和使用過充電防止方法和充電電路的電子設(shè)備和時(shí)鐘。
背景技術(shù)：
作為將由發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電壓向大容量電容器進(jìn)行充電的充電電路，已知的有二極管橋路。在二極管橋路中，發(fā)生2個(gè)二極管的電壓降的損失，所以，不適合于對小振幅的交流電壓進(jìn)行充電。
因此，開發(fā)了使用晶體管取代二極管的充電電路。例如，圖15就是先有的充電電路的電路圖。在該充電電路中，設(shè)置了將發(fā)電機(jī)AG的輸出端子A、B的電壓與電源Vdd的電壓進(jìn)行比較的比較器COM1和COM2、將發(fā)電機(jī)AG的輸出端子A、B的電壓與地GND的電壓進(jìn)行比較的比較器COM3、COM4以及貯存充電電流的大容量的電容器C。并且，根據(jù)各比較器COM1～COM4的輸出控制P溝道FETP1、P2和N溝道FETN1、N2的通/斷。
這里，在輸出端子A的電壓低于地GND的電壓時(shí)，根據(jù)比較器COM3的控制，N溝道FETN1成為導(dǎo)通狀態(tài)，輸出端子A接地。另外，在輸出端子B的電壓超過電源Vdd的電壓時(shí)，根據(jù)比較器COM2的控制，P溝道FETP2成為導(dǎo)通狀態(tài)，電荷按箭頭的路徑向電容器C進(jìn)行充電。這時(shí)，只要輸出端子B的電壓不超過電源Vdd的電壓，P溝道FETP2就不會成為導(dǎo)通狀態(tài)，所以，電流沿著與箭頭相反的路徑流動，從而不會發(fā)生充電效率降低的不良情況。
然而，對于這樣的充電電路，由于利用比較器COM1～COM4控制各場效應(yīng)晶體管的通/斷，所以，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電路規(guī)模增大，同時(shí)，比較器COM1～COM4也增大了電流消耗。
另一方面，大容量電容器也存在耐壓問題，當(dāng)充電電壓超過指定電壓時(shí)，就成為過充電的狀態(tài)，大容量電容器將劣化，充電效率反而降低。
本發(fā)明的目的旨在提供結(jié)構(gòu)簡單、可以可靠地防止過充電的過充電防止方法和可以可靠地防止過充電的充電電路。
另外，本發(fā)明的其他目的在于將該充電電路應(yīng)用于電子設(shè)備及手表。
發(fā)明的公開本發(fā)明是使用具有多個(gè)整流元件并通過一對輸入端子將從外部的交流電源輸入的交流變換為直流而輸出的整流電路用于向充電元件進(jìn)行充電的充電電路的過充電防止方法，其特征在于檢測上述充電元件的充電電壓，在所檢測的充電電壓超過預(yù)先決定的指定的電壓時(shí)，利用不通過上述多個(gè)整流元件的路徑將上述一對輸入端子短路。
另外，本發(fā)明是使用具有多個(gè)整流元件并通過一對輸入端子將從外部的交流電源輸入的交流變換為直流而輸出的整流電路用于向充電元件進(jìn)行充電的充電電路的過充電防止方法，其特征在于檢測上述充電元件的充電電壓，將所檢測的充電電壓與預(yù)先決定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，在充電電壓超過基準(zhǔn)電壓時(shí)，利用不通過所述多個(gè)整流元件的路徑將一對輸入端子短路。
另外，本發(fā)明是具有根據(jù)供給交流電壓的各輸入端子的一方的端子電壓控制是否將另一方的輸入端子與第1電源線連接的第1和第2開關(guān)單元、分別連接在各輸入端子與第2電源線之間的第1和第2二極管以及連接在第1和第2電源線之間的充電元件并將所述交流電壓進(jìn)行整流從而應(yīng)用于向所述充電元件進(jìn)行充電的充電電路的過充電防止方法，其特征在于檢測所述充電元件的充電電壓，將所檢測的充電電壓與預(yù)先決定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，在所述充電電壓超過所述基準(zhǔn)電壓時(shí)，將從一方的所述輸入端子流入的發(fā)電電流利用不通過所述第1和第2二極管的路徑供給另一方的輸入端子。
另外，本發(fā)明的特征在于在充電電壓超過基準(zhǔn)電壓時(shí)，通過將兩輸入端子短路，將從一方的輸入端子流入的發(fā)電電流利用不通過第1和第2二極管的路徑供給另一放的輸入端子。
另外，本發(fā)明是使用具有多個(gè)整流元件并通過一對輸入端子將從外部的交流電源輸入的交流變換為直流而輸出的整流電路向充電元件進(jìn)行充電的充電電路，其特征在于具有檢測所述充電元件的充電電壓的充電電壓檢測單元和在由所述充電電壓檢測單元檢測的充電電壓超過預(yù)先決定的指定的電壓時(shí)利用不通過所述多個(gè)整流元件的路徑將一對輸入端子短路的短路單元。
另外，本發(fā)明是使用具有多個(gè)整流元件并通過一對輸入端子將從外部的交流電源輸入的交流變換為直流而輸出的整流電路向充電元件進(jìn)行充電的充電電路，其特征在于具有檢測所述充電元件的充電電壓的充電電壓檢測單元、將由充電電壓檢測單元檢測的充電電壓與預(yù)先決定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較的比較單元和在所述充電電壓超過基準(zhǔn)電壓時(shí)就利用不通過所述多個(gè)整流元件的路徑將一對所述輸入端子短路的短路單元。
另外，本發(fā)明是將供給第1和第2輸入端子的交流電壓進(jìn)行整流并將電荷向設(shè)置在第1和第2電源線之間的充電元件進(jìn)行充電的充電電路，其特征在于具有設(shè)置在第1輸入端子與第1電源線之間的根據(jù)第2輸入端子的電壓控制通/斷的第1開關(guān)單元、設(shè)置在第2輸入端子與第1電源線之間的根據(jù)第1輸入端子的電壓控制通/斷的第2開關(guān)單元、設(shè)置在第1輸入端子與第2電源線之間的第1二極管、設(shè)置在第2輸入端子與第2電源線之間的第2二極管、檢測充電元件的充電電壓并將所檢測的充電電壓與預(yù)先決定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較的比較單元和根據(jù)比較單元的比較結(jié)果通過將從一方的輸入端子流入的發(fā)電電流利用不通過第1和第2二極管的路徑供給另一方的輸入端子而將第1輸入端子與第2輸入端子短路的短路單元。
此外，短路單元可以是設(shè)置在第1輸入端子與第2輸入端子之間的晶體管。
另外，短路單元進(jìn)而可以由一端與第1輸入端子連接的第3二極管、一端與第2輸入端子連接的第4二極管和與第3和第4二極管的另一端連接同時(shí)與第1和第2電源線連接的晶體管構(gòu)成。
另外，本發(fā)明是將供給第1和第2輸入端子的交流電壓進(jìn)行整流并向設(shè)置在高電位側(cè)電源線和低電位側(cè)電源線之間的充電元件進(jìn)行充電的充電電路，其特征在于具有陽極與第1輸入端子連接而陰極與高電位側(cè)電源線連接的第1二極管、陽極與第2輸入端子連接而陰極與高電位側(cè)電源線連接的第2二極管、漏極與第1輸入端子連接而源極與低電位側(cè)電源線連接并且柵極與第2輸入端子連接的第1N溝道場效應(yīng)晶體管、漏極與第2輸入端子連接而源極與低電位側(cè)電源線連接并且柵極與第1輸入端子連接的第2N溝道場效應(yīng)晶體管、將充電元件的充電電壓與預(yù)先決定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較的比較器和設(shè)置在第1和第2輸入端子之間的根據(jù)比較器的比較結(jié)果控制通/斷的傳輸門。
另外，本發(fā)明是將供給第1和第2輸入端子的交流電壓進(jìn)行整流并向設(shè)置在高電位側(cè)電源線與低電位側(cè)電源線之間的充電元件進(jìn)行充電的充電電路，其特征在于具有陰極與第1輸入端子連接而陽極與低電位側(cè)電源線連接的第1二極管、陰極與第2輸入端子連接而陽極與低電位側(cè)電源線連接的第2二極管、漏極與第1輸入端子連接而源極與高電位側(cè)電源線連接并且柵極與第2輸入端子連接的第1P溝道場效應(yīng)晶體管、漏極與第2輸入端子連接而源極與高電位側(cè)電源線連接并且柵極與第1輸入端子連接的第2P溝道場效應(yīng)晶體管、將充電元件的充電電壓與預(yù)先決定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較的比較器和設(shè)置在第1和第2輸入端子之間的根據(jù)比較器的比較結(jié)果控制通/斷的傳輸門。
另外，本發(fā)明是將供給第1和第2輸入端子的交流電壓進(jìn)行整流并向設(shè)置在高電位側(cè)電源線與低電位側(cè)電源線之間的充電元件進(jìn)行充電的充電電路，其特征在于具有陽極與第1輸入端子連接而陰極與高電位側(cè)電源線連接的第1二極管、陽極與第2輸入端子連接而陰極與高電位側(cè)電源線連接的第2二極管、漏極與第1輸入端子連接而源極與低電位側(cè)電源線連接并且柵極與第2輸入端子連接的第1N溝道場效應(yīng)晶體管、漏極與第2輸入端子連接而源極與低電位側(cè)電源線連接并且柵極與第1輸入端子連接的第2N溝道場效應(yīng)晶體管、將充電元件的充電電壓與預(yù)先決定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較的比較器、陽極與第1輸入端子連接的第3二極管、陽極與第2輸入端子連接的第4二極管和漏極與第3和第4二極管的陰極連接而源極與低電位側(cè)電源線連接并且比較器的比較結(jié)果供給柵極的第3N溝道場效應(yīng)晶體管。
另外，本發(fā)明是將供給第1和第2輸入端子的交流電壓進(jìn)行整流并向設(shè)置在高電位側(cè)電源線與低電位側(cè)電源線之間的充電元件進(jìn)行充電的充電電路，其特征在于具有陰極與第1輸入端子連接而陽極與低電位側(cè)電源線連接的第1二極管、陰極與第2輸入端子連接而陽極與低電位側(cè)電源線連接的第2二極管、漏極與第1輸入端子連接而源極與高電位側(cè)電源線連接并且柵極與第2輸入端子連接的第1P溝道場效應(yīng)晶體管、漏極與第2輸入端子連接而源極與高電位側(cè)電源線連接并且柵極與第1輸入端子連接的第2P溝道場效應(yīng)晶體管、將充電元件的充電電壓與預(yù)先決定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較的比較器、陰極與第1輸入端子連接的第3二極管、陰極與第2輸入端子連接的第4二極管和漏極與第3和第4二極管的陽極連接而源極與高電位側(cè)電源線連接并且比較器的比較結(jié)果供給柵極的第3P溝道場效應(yīng)晶體管。
另外，本發(fā)明是將供給第1和第2輸入端子的交流電壓進(jìn)行整流并向設(shè)置在高電位側(cè)電源線與低電位側(cè)電源線之間的充電元件進(jìn)行充電的充電電路，其特征在于具有陽極與第1輸入端子連接而陰極與高電位側(cè)電源線連接的第1二極管、陽極與第2輸入端子連接而陰極與高電位側(cè)電源線連接的第2二極管、漏極與第1輸入端子連接而源極與低電位側(cè)電源線連接并且柵極與第2輸入端子連接的第1N溝道場效應(yīng)晶體管、漏極與第2輸入端子連接而源極與低電位側(cè)電源線連接并且柵極與第1輸入端子連接的第2N溝道場效應(yīng)晶體管、將充電元件的充電電壓與預(yù)先決定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較的比較器、漏極與第1輸入端子連接而源極與低電位側(cè)電源線連接并且柵極與比較器的輸出端子連接的第3N溝道場效應(yīng)晶體管和漏極與第2輸入端子連接而源極與低電位側(cè)電源線連接并且柵極與比較器的輸出端子連接的第4N溝道場效應(yīng)晶體管。
另外，本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于內(nèi)藏上述各種形式的充電電路，同時(shí)依靠從充電電路供給的電力而動作。
另外，本發(fā)明的時(shí)鐘的特征在于內(nèi)藏上述各種形式的充電電路，同時(shí)具有依靠從充電電路供給的電力而計(jì)量時(shí)刻的計(jì)時(shí)電路。
附圖的簡單說明圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的原理說明圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例1使用于手表的充電電路的電路圖。
圖3是表示實(shí)施例1的交流發(fā)電機(jī)及其周邊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖4是表示實(shí)施例1的充電電路的充電動作的時(shí)序圖。
圖5是用于說明實(shí)施例1的限幅晶體管的動作的處理流程圖。
圖6是本發(fā)明實(shí)施例2使用于手表的充電電路的電路圖。
圖7是表示實(shí)施例2的充電電路的充電動作的時(shí)序圖。
圖8是本發(fā)明實(shí)施例3使用于手表的充電電路的電路圖。
圖9是本發(fā)明實(shí)施例4使用于手表的充電電路的電路圖。
圖10是表示實(shí)施例1的變形例的充電電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖11是表示與實(shí)施例2的變形例的比較例的充電電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖12是表示實(shí)施例2的變形例的充電電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖13是表示變形例的電子控制機(jī)械時(shí)鐘的機(jī)械結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖14是表示變形例的電子控制機(jī)械時(shí)鐘的電氣結(jié)構(gòu)的框圖。
圖15是先有的充電電路的電路圖。
圖16是用于說明反向柵極效應(yīng)的圖。
圖17是實(shí)施例2的變形例的充電電路的時(shí)序圖。
圖18是表示實(shí)施例5的電壓檢測判別部的電路圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳的形式A.實(shí)施例11.實(shí)施例1的原理結(jié)構(gòu)圖1是實(shí)施例1使用于手表的充電電路的原理說明圖。
充電電路100的主要部分由將交流發(fā)電機(jī)AG的發(fā)電電壓進(jìn)行整流的整流部10、貯存充電電流的大容量電容器20、檢測大容量電容器20的充電電壓VA并根據(jù)檢測的充電電壓VA輸出用于控制是否將輸入端子AG1、AG2短路的控制信號CS的電壓檢測判別部30A和根據(jù)檢測結(jié)果將輸入端子AG1、AG2短路的短路部40構(gòu)成。圖中所示的D，是寄生二極管。
1-1過充電防止動作下面，概略地說明過充電防止動作。
在進(jìn)行充電時(shí)，由于充電電流i流入大容量電容器20，所以，其充電電壓VA逐漸地上升。
這時(shí)，電壓檢測判別部30A在充電電壓VA超過預(yù)先決定的電壓時(shí)，就輸出用于將輸入端子AG1、AG2短路的控制信號，或者判斷充電電壓VA是否超過預(yù)先決定的電壓并在判定超過時(shí)輸出用于將輸入端子AG1、AG2短路的控制信號。
這樣，短路部40動作，將輸入端子AG1、AG2短路，在例如端子電壓AG1(V1)上升，端子電壓AG2(V2)下降時(shí)，就沿著圖中的箭頭X所示的路徑流過限幅電流ILIM。
因此，充電電流i就不再流入大容量電容器20，從而可以防止過充電。
2.實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)圖2是實(shí)施例1使用于手表的充電電路的電路圖。
充電電路100的主要部分由將交流發(fā)電機(jī)AG的發(fā)電電壓進(jìn)行整流的整流部10、貯存充電電流的大容量電容器20、檢測大容量電容器20的充電電壓VA并將充電電壓VA與基準(zhǔn)電壓VrEF進(jìn)行比較的比較部30(＝電壓檢測判別部)和根據(jù)比較部30的比較結(jié)果將輸入端子AG1、AG2短路的短路部40構(gòu)成。圖中所示的D是寄生二極管。
首先，整流部10以橋路型的全波整流電路構(gòu)成，交流發(fā)電機(jī)AG的發(fā)電電壓供給輸入端子AG1、AG2。輸入端子AG1、AG2分別與陰極與高電位側(cè)電源VDD連接的二極管D1、D2的陽極連接。因此，在輸入端子AG1、AG2的端子電壓V1、V2超過充電電壓VA與二極管D1、D2的電壓降VF之和時(shí)，二極管D1、D2成為導(dǎo)通狀態(tài)。
另外，在輸入端子AG1、AG2與低電位側(cè)電源線VSS之間設(shè)置增強(qiáng)型N溝道FETN1、N2。這里，N溝道FETN1的柵極與輸入端子AG2連接，另一方面，N溝道FETN2的柵極與輸入端子AG1連接。N溝道FETN1、N2具有相同的電氣特性，它們的閾值電壓為VT。
因此，在從交流發(fā)電機(jī)AG供給發(fā)電電壓、而端子電壓V2超過端子電壓V1、端子電壓V2超過閾值電壓VT時(shí)，N溝道FETN1成為導(dǎo)通狀態(tài)。這時(shí)，N溝道FETN2為截止?fàn)顟B(tài)。另外，如果發(fā)電電壓的振幅太小，二極管D2就成為截止?fàn)顟B(tài)。這里，在發(fā)電電壓逐漸地增大，直至端子電壓V2超過充電電壓VA與二極管D2的電壓降VF之和時(shí)，二極管D2就成為導(dǎo)通狀態(tài)。于是，充電電流i就沿著「輸入端子AG2→二極管D2→高電位側(cè)電源線VDD→大容量電容器20→低電位側(cè)電源線VSS→N溝道FETN1→輸入端子AG1」的路徑流動，從而電荷向大容量電容器20充電。另外，相反，在端子電壓V1超過端子電壓V2時(shí)，充電電流i就沿著「輸入端子AG1→二極管D1→高電位側(cè)電源線VDD→大容量電容器20→低電位側(cè)電源線VSS→N溝道FETN2→輸入端子AG2」的路徑流動，從而電荷向大容量電容器20充電。
該整流部10不必像圖15所示的先有的充電電路那樣需要比較器COM1～COM4，從而充電電路的電路規(guī)模小，另外，與二極管橋路相比，電壓損失小，所以，即使發(fā)電電壓的振幅小，也可以高效率地進(jìn)行充電。
其次，大容量電容器20由例如可以進(jìn)行充電的二次電池構(gòu)成，具有一定的耐壓。假定超過耐壓進(jìn)行充電，將成為過充電的狀態(tài)，大容量電容器20將發(fā)生劣化，從而充電效率降低。
比較部30由比較器COM、將充電電壓VA分壓的電阻R1及R2和發(fā)生基準(zhǔn)電壓VrEF的基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路31構(gòu)成?；鶞?zhǔn)電壓VrEF供給比較器COM的正輸入端子，另一方面，由電阻R1、R2分壓的電壓VA’(＝VA·R2/(R1+R2))供給其負(fù)輸入端子。比較器COM將基準(zhǔn)電壓VrEF與電壓VA’進(jìn)行比較，生成控制信號CS。如果電壓VA’超過基準(zhǔn)電壓VrEF，控制信號CS就成為低電平，如果電壓VA’低于基準(zhǔn)電壓VrEF，控制信號CS就成為高電平。這里，考慮了大容量電容器20的耐壓，基準(zhǔn)電壓VrEF設(shè)定為使大容量電容器20不會成為過充電的狀態(tài)的大小。之所以不直接將充電電壓VA與基準(zhǔn)電壓VrEF進(jìn)行比較而是與電壓VA’進(jìn)行比較，就是考慮到基準(zhǔn)電壓VrEF容易獲得。
其次，短路部40由限幅晶體管LIMTr構(gòu)成。作為限幅晶體管LIMTr，可以使用P溝道增強(qiáng)型的傳輸門晶體管，與輸入端子AG1、AG2連接。傳輸門晶體管根據(jù)其柵極電壓控制通/斷，輸入輸出具有雙向性。在本例中，由于由P溝道構(gòu)成，所以，在控制信號CS為低電平時(shí)成為導(dǎo)通狀態(tài)(連接)，在控制信號CS為高電平時(shí)成為禁止?fàn)顟B(tài)(斷開)。因此，在充電電壓VA超過指定電壓時(shí)，與輸入端子AG1、AG2連接，流過限幅電流ILIM，從而充電電流i不流入大容量電容器20。
下面，說明交流發(fā)電機(jī)AG及其周邊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。圖3是表示交流發(fā)電機(jī)AG及其周邊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的透視圖。如圖所示，交流發(fā)電機(jī)AG具有轉(zhuǎn)子14和定子15，2極被磁化的盤狀的轉(zhuǎn)子14轉(zhuǎn)動時(shí)，就在定子15的輸出用線圈16中產(chǎn)生電動勢，從而將獲得交流輸出。另外，圖中，13是在手表本體表殼內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的旋轉(zhuǎn)錘，11是將旋轉(zhuǎn)錘13的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞給發(fā)電機(jī)AG的齒輪機(jī)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)錘13隨著帶手表的人的手臂的擺動而旋轉(zhuǎn)，與此同時(shí)，便可從交流發(fā)電機(jī)AG得到電動勢。
從交流發(fā)電機(jī)AG輸出的交流由充電電路100整流后，供給處理裝置9。處理裝置9利用從充電電路100放電釋放的電力驅(qū)動計(jì)時(shí)裝置7。即使交流發(fā)電機(jī)AG是在非發(fā)電狀態(tài)，也可以利用從大容量電容器20供給的電力驅(qū)動處理裝置9和計(jì)時(shí)裝置7。該計(jì)時(shí)裝置7由晶體振蕩器和計(jì)數(shù)電路等構(gòu)成，由計(jì)數(shù)電路將晶體振蕩器生成的主時(shí)鐘信號進(jìn)行分頻，根據(jù)該分頻結(jié)果來計(jì)量時(shí)刻。
3.實(shí)施例1的動作下面，參照


實(shí)施例1的手表的動作。
3-1充電動作圖4是表示充電電路的充電動作的時(shí)序圖。交流發(fā)電機(jī)AG開始進(jìn)行發(fā)電時(shí)，發(fā)電電壓供給兩輸入端子AG1、AG2。這時(shí)，輸入端子AG1的端電壓V1與輸入端子AG2的端電壓V2如圖4(A)、(B)所示，相位相反。圖中的VT是N溝道FETN1、N2的閾值電壓。
如圖所示，端電壓V1在時(shí)刻T1超過閾值電壓VT時(shí)，N溝道FETN2成為導(dǎo)通狀態(tài)。然后，端電壓V1上升，直至在時(shí)刻T2超過高電位側(cè)電源線VDD的電壓，并進(jìn)而上升了二極管D1的電壓降VF時(shí)(時(shí)刻T3)，二極管D1便成為導(dǎo)通狀態(tài)。這時(shí)，端電壓V2低于閾值電壓VT，所以，N溝道FETN1成為截止?fàn)顟B(tài)。
因此，在二極管D1成為導(dǎo)通狀態(tài)的期間TA(T3～T4)，充電電流i沿著「輸入端子AG1→二極管D1→高電位側(cè)電源線VDD→大容量電容器20→低電位側(cè)電源線VSS→N溝道FETN2」的路徑流動，從而電荷向大容量電容器20充電。
然后，端電壓V1下降，相反，端電壓V2上升，在時(shí)刻T5，端電壓V2超過預(yù)知電壓VT。于是，N溝道FETN1成為導(dǎo)通狀態(tài)。此后，端電壓V2上升，在時(shí)刻T6，超過高電位側(cè)電源線VDD的電壓，進(jìn)而再上升二極管D2的電壓降VF時(shí)(時(shí)刻T7)，二極管D2超導(dǎo)通狀態(tài)。這時(shí)，端電壓V1低于預(yù)知電壓VT，所以，N溝道FETN2成為截止?fàn)顟B(tài)。因此，在二極管D2成為導(dǎo)通狀態(tài)的期間TB(T7～T8)，充電電路i沿著「輸入端子AG2→二極管D2→高電位側(cè)電源線VDD→大容量電容器20→低電位側(cè)電源線VSS→N溝道FETN1」的路徑流動，從而電荷向大容量電容器20充電。這樣，發(fā)電電壓經(jīng)過全波整流后，就得到圖4(C)所示的充電電流i。
3-2過充電防止動作下面，參照圖2和圖5的處理流程圖說明過充電防止動作。
在進(jìn)行上述充電時(shí)，充電電流i流入大容量電容器20。所以，其充電電壓VA逐漸地上升。比較部30的比較器COM將由電阻R1、R2將充電電壓VA分壓后的電壓VA’(＝VA·R2/(R1+R2))與基準(zhǔn)電壓VrEF進(jìn)行比較(S1)，在前者超過后者時(shí)，就使控制信號CS成為低電平。
這樣，由于限幅晶體管LIMTr從截止?fàn)顟B(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)(S2)，所以，輸入端子AG1、AG2短路，在例如端電壓AG1(V1)上升而端電壓AG2(V2)下降時(shí)，限幅電流ILIM沿著圖中的箭頭X所示的路徑流動。
過電壓檢測，即使不是常時(shí)地進(jìn)行檢測，也可以進(jìn)行采樣式地檢測動作。具體而言，比較器COM和電阻R1、R2利用晶體管開關(guān)停止電源供給，以數(shù)秒的周期使晶體管開關(guān)導(dǎo)通，通過向比較器COM和電阻R1、R2供給電源來進(jìn)行檢測過電壓，可以減少檢測動作的電流消耗。
另外，這時(shí)，為了在采樣周期期間保持比較器輸出信號，可以對比較器輸出設(shè)置鎖存電路。
限幅電流ILIM流過交流發(fā)電機(jī)AG時(shí)，就對轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)加上電磁制動。因此，即使激烈地?fù)u動手表，由于有負(fù)荷加到轉(zhuǎn)子14上，所以轉(zhuǎn)速將減小，從而端電壓V1、V2降低。換言之，該充電電路100具有通過形成短路的路徑而使限幅電流ILIM減小的自控制特性。
作為防止過充電的方法，也可以考慮在整流部10與大容量電容器20之間設(shè)置限幅晶體管LIMTr、并在充電電壓VA超過指定的電壓時(shí)使限幅晶體管LIMTr成為禁止?fàn)顟B(tài)，從而將整流部10與大容量電容器20切斷。但是，如果采用那樣的結(jié)構(gòu)，在輸入端子AG1、AG2上將發(fā)生大的發(fā)電電壓，從而必須增大限幅晶體管LIMTr的耐壓，但是，在像手表那樣的小型便攜式設(shè)備的充電電路中，是使用耐壓小的晶體管來實(shí)現(xiàn)IC化的，所以，大的耐壓的限幅晶體管LIMTr不適合于IC化。在本實(shí)施例中，充電電壓VA超過指定的電壓時(shí)，就將輸入端子AG1、AG2短路，所以，作為限幅晶體管LIMTr，可以使用耐壓低的晶體管，從而可以很容易地實(shí)現(xiàn)IC化。
如上所述，按照實(shí)施例1，不使用比較器構(gòu)成整流部10，所以，可以減小電路規(guī)模，而且可以減小電流消耗。
另外，使用傳輸門構(gòu)成短路部40，在將充電電壓VA分壓后的電壓VA’超過基準(zhǔn)電壓VrEF時(shí)，傳輸門被可以為導(dǎo)通狀態(tài)，所以，充電電壓VA不會超過大容量電容器20的耐壓，從而可以防止大容量電容器20的過充電。
這時(shí)，短路部40不是將整流部10與大容量電容器20切斷，發(fā)電電流流經(jīng)不通過二極管D1、D2的路徑，所以，對于短路部40使用的晶體管可以使用耐壓低的晶體管，從而容易實(shí)現(xiàn)IC化。另外，將輸入端子AG1、AG2短路時(shí)，就加上短制動，所以，可以使端電壓V1、V2的振幅自動地降低。
B.實(shí)施例2在上述實(shí)施例1中，發(fā)電時(shí)限幅晶體管LIMTr的源極電位比體電位上升二極管D1、D2的電壓降VF，所以，限幅晶體管的閾值電壓VT便由于反向柵極效應(yīng)而降低。例如，圖16就是表示一般的增強(qiáng)型P溝道FET的IDS-VGS特性的圖。由圖可知，體電位Vsub相對于源極電位VS降低時(shí)，IDS-VGS特性發(fā)生變化，閾值電壓VT(柵極·源極間的絕對值)降低。因此，在充電電壓VA未達(dá)到指定電壓而限幅晶體管LIMTr本來應(yīng)處于截止?fàn)顟B(tài)的期間，限幅晶體管LIMTr的源極柵極間的電阻減小，有時(shí)流過小的限幅電流ILIM。特別是，在發(fā)電電流大大降低而電壓VF增大時(shí)，將成為問題。另外，在時(shí)鐘用IC中，由于將MO SFET的閾值電壓VT設(shè)定為約0.5V的低電壓，所以，反向柵極效應(yīng)的影響大。
實(shí)施例2就是鑒于這樣的問題而實(shí)施的，在充電電壓VA未達(dá)到基準(zhǔn)電壓VrEF時(shí)，就將輸入端子AG1、AG2的短路路徑可靠地?cái)嚅_。
1.實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)圖6是實(shí)施例2的使用于手表的充電電路的電路圖。充電電路101除了使用低電位側(cè)電源線VSS與高電位側(cè)電源線VDD反相的整流部10’取代實(shí)施例1的整流部10和使用短路部40’外，和圖2所示的實(shí)施例1的充電電路100的結(jié)構(gòu)相同。另外，交流發(fā)電機(jī)AG及其周邊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)也和圖3所示的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)相同。
首先，在整流部10’中，輸入端子AG1、AG2通過二極管D1、D2與低電位側(cè)電源線VSS連接。另外，在輸入端子AG1、AG2與高電位側(cè)電源線VDD之間設(shè)置增強(qiáng)型的P溝道FETP1、P2。這里，P溝道FETP1的柵極與輸入端子AG2連接。另一方面，P溝道FETP2的柵極與輸入端子AG1連接。
因此，在輸入端子AG1的電壓低于輸入端子AG2的電壓、而P溝道FETP2的柵極·源極間電壓VGS超過一定值時(shí)，P溝道FETP2就成為導(dǎo)通狀態(tài)。此外，在輸入端子AG1的電壓降低、并比低電位側(cè)電源線VSS的電壓值低二極管D1的電壓降VF時(shí)，二極管D1就成為導(dǎo)通狀態(tài)。于是，充電電流就沿著「輸入端子AG2→P溝道FETP2→高電位側(cè)電源線VDD→大容量電容器20→二極管D1→輸入端子AG1」的路徑流動，從而電荷向大容量電容器充電。
其次，短路部40’由P溝道增強(qiáng)型的限幅晶體管LIMTr和二極管D3、D4構(gòu)成。限幅晶體管LIMTr的源極和本體與高電位側(cè)電源線VDD連接，另外，其漏極與二極管D3、D4的各陽極連接，此外，控制信號CS供給柵極。另外，二極管D3、D4的陰極與輸入端子AG1、AG2連接。這里，限幅晶體管LIMTr的本體與源極成為同電位，所以，不會由于反向柵極效應(yīng)而處于禁止?fàn)顟B(tài)的電阻值減小的不良情況。因此，短路部40’在向大容量電容器20進(jìn)行充電時(shí)不流過限幅電流ILIM，所以，可以高效率地進(jìn)行充電。
對于本例的短路部40’，設(shè)置了二極管D3、D4，所以，即使限幅晶體管LIMTr已成為導(dǎo)通狀態(tài)，也不會立即流過限幅電流ILIM，必須滿足由以下式1、式2給出的條件。但是，設(shè)限幅晶體管LIMTr的漏極·源極間電壓為VDS’、二極管D3、D4的電壓降為VF。
V2＜VA-VDS’-VF…式1V1＜VA-VDS’-VF…式22.實(shí)施例2的動作下面，參照

實(shí)施例2的手表的動作。
2-1充電動作圖7是表示充電電路的充電動作的時(shí)序圖。圖中的VT是P溝道FETP1、P2的閾值電壓。
如圖所示，端電壓V1在時(shí)刻T1低于閾值電壓VT時(shí)，P溝道FETP2成為導(dǎo)通狀態(tài)。此后，端電壓V1下降，在時(shí)刻T2低于低電位側(cè)電源線VSS并進(jìn)而下降二極管D1的電壓降VF時(shí)(時(shí)刻T3)，二極管D1成為導(dǎo)通狀態(tài)。這時(shí)，端電壓V2超過閾值電壓VT，所以，P溝道FETP1成為截止?fàn)顟B(tài)。因此，在二極管D1成為導(dǎo)通狀態(tài)的期間TA(T3～T4)，充電電流沿著「輸入端子AG2→P溝道FETP2→高電位側(cè)電源線VDD→大容量電容器20→低電位側(cè)電源線VSS→二極管D1」的路徑流動，從而電荷向大容量電容器20充電。
然后，在端電壓V1上升時(shí)，相反，端電壓V2下降，在時(shí)刻T5，端電壓V2低于閾值電壓VT。于是，P溝道FETP1成為導(dǎo)通狀態(tài)。此后，端電壓V2下降，在時(shí)刻T6，低于低電位側(cè)電源線VSS的電壓，并進(jìn)而下降二極管D2的電壓降VF時(shí)(時(shí)刻T7)，二極管D2成為導(dǎo)通狀態(tài)。這時(shí)，端電壓V1超過閾值電壓VT，所以，P溝道FETP2成為截止?fàn)顟B(tài)。因此，在二極管D2成為導(dǎo)通狀態(tài)的期間TB(T7～T8)，充電電流沿著「輸入端子AG1→P溝道FETP1→高電位側(cè)電源線VDD→大容量電容器20→低電位側(cè)電源線VSS→二極管D2」的路徑流動，從而電荷向大容量電容器20充電。這樣，發(fā)電電壓經(jīng)過全波整流后，便可得到圖4(C)所示的充電電流。
2-2過充電防止動作下面，參照圖6說明過充電防止動作。進(jìn)行上述充電時(shí)，由于充電電流i流入大容量電容器20，所以，其充電電壓VA逐漸地上升。比較部30的比較器COM常時(shí)地將由電阻R1、R2將充電電壓VA分壓后的電壓VA’(＝VA·R2/(R1+R2))與基準(zhǔn)電壓VrEF進(jìn)行比較，在前者超過后者時(shí)，就使控制信號CS成為低電平。于是，限幅晶體管LIMTr從截止?fàn)顟B(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。
這里，在端電壓V2下降并低于閾值電壓VT時(shí)，P溝道FETP1成為導(dǎo)通狀態(tài)，進(jìn)而在端電壓V2滿足上述式2的條件時(shí)，限幅電流ILIM就沿著圖中的箭頭X1所示的路徑流動。另一方面，端電壓V1下降、P溝道FETP2成為導(dǎo)通狀態(tài)，進(jìn)而端電壓V1滿足上述式1的條件時(shí)，限幅電流ILIM就沿著圖中的箭頭X2所示的路徑流動。
這樣，輸入端子AG1、AG2便短路，即使端電壓V1、V2超過充電電壓VA，充電電流i也不會流入大容量電容器20，從而可以避免大容量電容器20發(fā)生過充電。在本例中，和實(shí)施例1一樣，在限幅電流ILIM流過交流發(fā)電機(jī)AG時(shí)，就給轉(zhuǎn)子14加上電磁制動，所以，充電電路101具有自控制特性。
3.實(shí)施例2的效果如上所述，按照實(shí)施例2，限幅晶體管LIMTr的源極和本體與高電位側(cè)電源線VDD連接，體電位不會超過源極電位，所以，在通常動作時(shí)不會發(fā)生由反向柵極效應(yīng)引起的流過限幅電流ILIM的現(xiàn)象。結(jié)果，便可進(jìn)一步提高充電效率。
C.實(shí)施例31.實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)圖8是實(shí)施例3的使用于手表的充電電路的電路圖。
在圖8中，和圖2相同的部分標(biāo)以相同的符號。
本實(shí)施例3的充電電路100”與實(shí)施例1的充電電路100不同的地方是，具有在輸入端子AG1與低電位側(cè)電源線VSS之間與N溝道FETN1并聯(lián)連接的柵極端子與比較器COM的輸出端子連接的增強(qiáng)型的N溝道FET即限幅晶體管LIMTr1和在輸入端子AG2與低電位側(cè)電源線VSS之間與N溝道FETN2并聯(lián)連接的柵極端子與比較器COM的輸出端子連接的增強(qiáng)型的N溝道FET即限幅晶體管LIMTr2，取代起短路部40的功能的限幅晶體管LIMTr。
限幅晶體管LIMTr1和限幅晶體管LIMTr2具有相同的特性，在本例中，由N溝道構(gòu)成，所以，在控制信號CS為低電平時(shí)成為截止?fàn)顟B(tài)(斷開)，控制信號CS為高電平時(shí)成為導(dǎo)通狀態(tài)。因此，充電電壓VA超過指定電壓時(shí)，輸入端子AG1、AG2連接，流過限幅電流ILIM，從而充電電流i不流入大燃料電容器20。
2.實(shí)施例3的動作本實(shí)施例3的充電時(shí)的動作，基本上與實(shí)施例1相同，所以，參照圖8說明過充電防止動作。
進(jìn)行充電時(shí)，充電電流i流入大容量電容器20，所以，其充電電壓VA逐漸地上升。比較部30的比較器COM將由電阻R1、R2將充電電壓VA分壓后的電壓VA’(＝VA·R2/(R1+R2))與基準(zhǔn)電壓VrEF進(jìn)行比較，前者超過后者時(shí)，就使控制信號CS成為高電平。
于是，限幅晶體管LIMTr1和限幅晶體管LIMTr2同時(shí)從截止?fàn)顟B(tài)為導(dǎo)通狀態(tài)，所以，輸入端子AG1、AG2被短路，限幅電流ILIM就沿著圖中的箭頭X’所示的路徑流動。
過電壓檢測，即使不是常時(shí)地檢測，也可以采樣式地進(jìn)行檢測動作。具體而言，就是比較器COM和電阻R1、R2由晶體管開關(guān)停止電源供給，以數(shù)秒的周期使晶體管開關(guān)導(dǎo)通，通過向比較器COM和電阻R1、R2供給電源，進(jìn)行過電壓檢測，便可減少檢測動作的電流消耗。
另外，這時(shí)，在采樣周期期間，為了保持比較器輸出信號，可以對比較器輸出設(shè)置鎖存電路。
限幅電流ILIM流過交流發(fā)電機(jī)AG時(shí)，就對其轉(zhuǎn)子14的轉(zhuǎn)動加上電磁制動。因此，即使劇烈地?fù)u動手表，負(fù)荷也加在轉(zhuǎn)子14上，所以，轉(zhuǎn)速將減小，從而端電壓V1、V2降低。換言之，該充電電路100”通過形成短路的路徑，便具有限幅電流ILIM減小的自控制特性。
如上所述，按照實(shí)施例3，由于不使用比較器構(gòu)成整流部10，所以，可以減小電路規(guī)模，而且可以降低電流消耗。
另外，利用2個(gè)N溝道FET即限幅晶體管LIMTr1和限幅晶體管LIMTr2構(gòu)成短路部40，在將充電電壓VA分壓后的電壓VA’超過基準(zhǔn)電壓VrEF時(shí)，控制限幅晶體管LIMTr1和限幅晶體管LIMTr2同時(shí)成為導(dǎo)通狀態(tài)，所以，充電電壓VA不會超過大容量電容器20的耐壓，從而可以防止大容量電容器20的過充電。
這時(shí)，短路部40不是將整流部10與大容量電容器20切斷，而是使發(fā)電電流流過不通過二極管D1、D2的路徑，所以，短路部40使用的晶體管可以使用耐壓低的晶體管，從而容易實(shí)現(xiàn)IC化。另外，在將輸入端子AG1、AG2短路時(shí)，就加上短制動，所以，可以自動地降低端電壓V1、V2的振幅。
3.實(shí)施例3的效果如上所述，按照實(shí)施例3，限幅晶體管LIMTr的源極和本體與高電位側(cè)電源線VDD連接，本體電位不會超過源極電位，所以，在通常動作時(shí)不會流過由于反向柵極效應(yīng)引起的限幅電流ILIM。結(jié)果，便可進(jìn)一步提高充電效率。
此外，與實(shí)施例2比較，可以省掉作為外加元件的限幅用的二極管D3、D4，從而可以在集成電路內(nèi)形成電路。
D.實(shí)施例41.實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)圖9是實(shí)施例4的手表使用的充電電路的電路圖。在圖9中，和圖2的實(shí)施例1相同的部分，標(biāo)以相同的符號。
充電電路100”’的主要部分由將交流發(fā)電機(jī)AG的發(fā)電電壓進(jìn)行整流的整流部10、貯存充電電流的大容量電容器20、檢測大容量電容器20的充電電壓VA并將充電電壓VA與基準(zhǔn)電壓VrEF進(jìn)行比較的比較部30、根據(jù)比較部30的比較結(jié)果將高電位側(cè)電源線VDD與低電位側(cè)電源線VSS短路的短路部40和用于防止反向電流的反向電流防止二極管DRP構(gòu)成。圖中所示的D，是寄生二極管。
這時(shí)，整流部10、大容量電容器20和比較部30的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，所以，省略其詳細(xì)說明。
下面，說明短路部40的結(jié)構(gòu)。
短路部40由限幅晶體管LIMTr構(gòu)成。作為限幅晶體管LIMTr，可以使用P溝道增強(qiáng)型晶體管，與電源線VDD、VSS連接。在本例中，用P溝道構(gòu)成，所以，在控制信號CS為低電平時(shí)成為導(dǎo)通狀態(tài)(連接)，控制信號CS為高電平時(shí)成為截止?fàn)顟B(tài)(斷開)。因此，在充電電壓VA超過指定電壓時(shí)，就將高電位側(cè)電源線VDD與低電位側(cè)電源線VSS短路，流過限幅電流ILIM，從而充電電流i不流入大容量電容器20。
這時(shí)，反向電流防止二極管DRP防止限幅電流ILIM作為充電電流i流入大容量電容器20。
2.實(shí)施例4的動作下面，參照圖4說明實(shí)施例4的手表的動作。
2-1充電動作交流發(fā)電機(jī)AG開始進(jìn)行發(fā)電時(shí)，發(fā)電電壓供給兩輸入端子AG1、AG2。這時(shí)，輸入端子AG1的端電壓V1與輸入端子AG2的端電壓V2，如圖4(A)、(B)所示的那樣，相位相反。圖中的VT是N溝道FETN1、N2的閾值電壓。
如圖所示，端電壓V1在時(shí)刻T1超過閾值電壓VT時(shí)，N溝道FETN2成為導(dǎo)通狀態(tài)。此后，端電壓V1上升，在時(shí)刻T2超過高電位側(cè)電源線VDD，進(jìn)而再上升二極管D1的電壓降VF時(shí)(時(shí)刻T3)，二極管D1成為導(dǎo)通狀態(tài)。這時(shí)，端電壓V2低于閾值電壓VT，所以，N溝道FETN1成為截止?fàn)顟B(tài)。因此，在二極管D1成為導(dǎo)通狀態(tài)的期間TA(T3～T4)，充電電流i沿著「輸入端子AG1→二極管D1→高電位側(cè)電源線VDD→大容量電容器20→反向防止二極管DRP→低電位側(cè)電源線VSS→N溝道FETN2」的路徑流動，從而電荷向大容量電容器20充電。
此后，端電壓V1下降，相反，端電壓V2上升，端電壓V2在時(shí)刻T5超過閾值電壓VT。于是，N溝道FETN1成為導(dǎo)通狀態(tài)。然后，端電壓V2繼續(xù)上升，在時(shí)刻T6超過高電位側(cè)電源線VDD的電壓，進(jìn)而再上升二極管D2的電壓降VF時(shí)(時(shí)刻T7)，二極管D2成為導(dǎo)通狀態(tài)。這時(shí)，端電壓V1低于閾值電壓VT，所以，N溝道FETN2成為截止?fàn)顟B(tài)。因此，在二極管D2成為導(dǎo)通狀態(tài)的期間TB(T7～T8)，充電電流i沿著「輸入端子AG2→二極管D2→高電位側(cè)電源線VDD→大容量電容器20→低電位側(cè)電源線VSS→反向電流防止二極管DRP→N溝道FETN1」的路徑流動，從而電荷向大容量電容器20充電。這樣，發(fā)電電壓經(jīng)過全波整流后，便可得到圖4(C)所示的充電電流i。
2-2過充電防止動作下面，再次參照圖2和圖5的處理流程圖說明過充電防止動作。
進(jìn)行上述充電時(shí)，充電電流i流入大容量電容器20，所以，其充電電壓VA逐漸地上升。比較部30的比較器COM將由電阻R1、R2將充電電壓VA分壓后的電壓VA’(＝VA·R2/(R1+R2))與基準(zhǔn)電壓VrEF進(jìn)行比較(S1)，前者超過后者時(shí)，就使控制信號CS成為低電平。
這樣，限幅晶體管LIMTr從截止?fàn)顟B(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)(S2)，高電位側(cè)電源線VDD與低電位側(cè)電源線VSS短路，例如端電壓AG1(V1)上升、端電壓AG2(V2)下降時(shí)，限幅電流ILIM就沿著圖中的箭頭X所示的路徑流動。
限幅電流ILIM流過交流發(fā)電機(jī)AG時(shí)，就給其轉(zhuǎn)子14的轉(zhuǎn)動加上電磁制動。因此，即使劇烈地?fù)u動手表，由于負(fù)荷加在轉(zhuǎn)子14上，所以，轉(zhuǎn)速將減小，從而端電壓V1、V2降低。換言之，該充電電路100通過形成短路的路徑，具有限幅電流ILIM減小的自控制特性。
如上所述，按照實(shí)施例4，不使用比較器構(gòu)成整流部10，所以，可以減小電路規(guī)模，而且可以降低電流消耗。
另外，使用場效應(yīng)晶體管構(gòu)成短路部40，在將充電電壓VA分壓后的電壓VA’超過基準(zhǔn)電壓VrEF時(shí)，控制限幅晶體管成為導(dǎo)通狀態(tài)，所以，充電電壓VA不會超過大容量電容器20的耐壓，從而可以防止大容量電容器20的過充電。
E.實(shí)施例51.實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)圖18是實(shí)施例1的電壓檢測判別部的其他實(shí)施例的電壓檢測判別部的電路圖。在圖18中，和圖1的實(shí)施例1相同的部分。標(biāo)以相同的符號。
電壓檢測判別部30A由一端與電源VDD連接的恒流源CCNST、漏極D和柵極G共同與恒流源CCNST的另一端連接的晶體管Q1、漏極D和柵極G共同與晶體管Q1的源極S連接的晶體管Q2、一端與電源VDD連接的下拉電阻RPD、輸入端子與下拉電阻RPD的另一端連接的第1反相器INV1、輸入端子與第1反相器INV1的輸出端子連接并輸出控制信號CS的第2反相器INV2和與晶體管Q2的源極S和下拉電阻RPD的另一端并聯(lián)連接在電源VSS之間的電流鏡電路CMC構(gòu)成。
電流鏡電路CMC由漏極D和柵極G共同與晶體管Q2的源極S連接的源極S與電源VSS連接的晶體管QD和漏極D與下拉電阻RPD的另一端連接的柵極G與晶體管QD的柵極G連接而源極S與電源VSS連接的晶體管QC構(gòu)成。
2.實(shí)施例5的動作下面，參照圖1和圖18說明實(shí)施例5的電壓檢測判別部30A的動作。
在電源電壓(VDD-VSS)低的期間，即在圖18中不到晶體管Q1、晶體管Q2和晶體管QD的閾值電壓之和時(shí)，從恒流源CCNST不流出電流，電流鏡電路CMC的晶體管QD和晶體管QC為截止?fàn)顟B(tài)，由下拉電阻RPD將電源VDD下拉后的電壓V1(＝相當(dāng)于高電平)加到第1反相器INV1的輸入端子上，第1反相器INV1輸出低電平的信號。
這樣，第2反相器INV2就使控制信號CS成為高電平，所以，限幅晶體管40保持截止?fàn)顟B(tài)。
另一方面，在電源電壓(VDD-VSS)增大并超過指定的電壓(在圖18中，就是晶體管Q1、晶體管Q2和晶體管QD的閾值電壓之和)時(shí)，電流從恒流源CCNST通過晶體管Q1、Q2、QD向電源VSS側(cè)流動，大小與晶體管QD的漏極D-源極S間的電流相同的電流流過晶體管QC的漏極D-源極S之間。
這里，流過晶體管QC的電流設(shè)定為比流過下拉電阻RPD的電流大，結(jié)果，電壓V1成為與低電平相當(dāng)?shù)碾妷骸?br> 這樣，第1反相器INV1輸出高電平的信號，第2反相器INV2使控制信號CS成為低電平，所以，限幅晶體管40成為導(dǎo)通狀態(tài)，從而流過限幅電流。
這樣，在電源電壓低時(shí)，本實(shí)施例5的電壓檢測判別部30A’就幾乎不消耗電流，從而極適合于在用電池驅(qū)動的便攜式電子設(shè)備等中作為防止過充電的電路使用。
E.變形例本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，例如，可以進(jìn)行以下所述的各種變形。
(1)上述實(shí)施例1的充電電路100也可以將高電位側(cè)電源線VDD與低電位側(cè)電源線VSS反轉(zhuǎn)而作為充電電路100’。充電電路100’的結(jié)構(gòu)示于圖10。這時(shí)，充電電路100’除了使用在實(shí)施例2中說明的整流部10’取代整流部10外，和實(shí)施例1的充電電路100相同。
(2)上述實(shí)施例2的充電電路101也可以將高電位側(cè)電源線VDD與低電位側(cè)電源線VSS反轉(zhuǎn)而作為充電電路101’。這時(shí)，僅應(yīng)用在實(shí)施例1中說明的整流部10取代整流部10’時(shí)，就成為圖11所示的電路。這里，如果端電壓V1大于端電壓V2，限幅電流ILIM就沿著箭頭Y的路徑流動。但是，隨著端電壓V1的上升，N溝道FETN2成為導(dǎo)通狀態(tài)，所以，大容量電容器20被短路，從而存在短路電流沿著箭頭Z的路徑流動的問題。
因此，充電電路101’必須采用圖12所示的那樣的結(jié)構(gòu)。該充電電路101’除了使用在實(shí)施例1中說明的整流部10取代整流部10’、使用增強(qiáng)型的N溝道FET作為限幅晶體管LIMTr并將比較器COM的正輸入端子與負(fù)輸入端子反相外，和實(shí)施例2的充電電路101相同。即，必須使通過將發(fā)電電流短路而得到的限幅電流不流過整流用的二極管D1和二極管D2。
這時(shí)，在將充電電壓VA分壓后的電壓VA’超過基準(zhǔn)電壓VrEF時(shí)，比較器COM就使控制信號CS成為高電平，所以，限幅晶體管LIMTr成為導(dǎo)通狀態(tài)。這里，端電壓V1上升時(shí)，限幅電流ILIM就沿著圖中的箭頭Y所示的路徑流動，從而可以避免大容量電容器20發(fā)生過充電。
下面，使用圖17所示的時(shí)序圖說明充電電路101’的過充電防止動作。圖中，在控制信號CS為低電平的期間(～T10、T20～)，限幅晶體管LIMTr成為截止?fàn)顟B(tài)，所以，整流部10和圖4一樣進(jìn)行通常的整流動作，圖17(D)所示的充電電流i流入大容量電容器20。這里，如圖17(A)所示，控制信號CS成為高電平時(shí)，限幅晶體管LIMTr就成為導(dǎo)通狀態(tài)。
這時(shí)，輸入端子AG1的端電壓V1如圖17(B)所示的那樣上升二極管D3的電壓降VF和限幅晶體管LIMTr的漏極·源極間電壓Vds之和時(shí)，二極管D3就成為導(dǎo)通狀態(tài)。于是，圖17(E)所示的限幅電流ILIM就沿著「輸入端子AG1→二極管D3→限幅晶體管LIMTr→低電位側(cè)電源線VSS→N溝道FETN2→輸入端子AG2」的路徑流動。另一方面，輸入端子AG2的端電壓V2如圖17(C)所示的那樣上升時(shí)，二極管D4成為導(dǎo)通狀態(tài)，限幅電流ILIM就沿著「輸入端子AG2→二極管D4→限幅晶體管LIMTr→低電位側(cè)電源線VSS→N溝道FETN1→輸入端子AG1」的路徑流動。因此，即使端電壓V1、V2上升，由于在二極管D1、D2成為導(dǎo)通狀態(tài)之前二極管D3、D4成為導(dǎo)通狀態(tài)，所以，充電電流i不會流入大容量電容器20，從而可以防止過充電。
(3)在上述各實(shí)施例和變形例中，作為使用充電電路100、101的電子設(shè)備的一例，以手表為例進(jìn)行了說明，但是，本發(fā)明并不僅限于此，本發(fā)明也可以應(yīng)用于例如座鐘、時(shí)鐘等鐘表、便攜式血壓計(jì)、手機(jī)、呼機(jī)、計(jì)步器、計(jì)算器、便攜式電腦、電子記事簿、便攜式收音機(jī)等。總之，只要是消耗電力的電子設(shè)備，都可以應(yīng)用。在這樣的電子設(shè)備中，即使沒有電池，也可以繼續(xù)使內(nèi)藏在其中的電子電路及機(jī)械系統(tǒng)動作，所以，不論在什么時(shí)候都可以使用電子設(shè)備，另外，可以不需要頻繁地更換電池。此外，也不會發(fā)生伴隨電池的廢棄而出現(xiàn)的問題。
也可以兼用沒有蓄電作用的電池和充電電路100、101，這時(shí)，在未帶著電子設(shè)備長時(shí)間步行時(shí)，可以利用電池的電力立即使電子設(shè)備動作，然后，通過使用者帶著電子設(shè)備步行，便可利用發(fā)電的電力使電子設(shè)備動作。
(4)在上述各實(shí)施例和變形例中，作為開關(guān)單元的一例，示出的是P溝道FETP1、P2和N溝道FETN1、N2這樣的單極晶體管，但是，也可以使用PNP型的晶體管取代P溝道FETP1、P2，使用NPN型的雙極晶體管取代N溝道FETN1、N2。但是，對于這些雙極晶體管，通常發(fā)射極·集電極間的飽和電壓約為0.3V，所以，在交流發(fā)電機(jī)AG的電動勢小時(shí)，如上述實(shí)施例那樣，就希望使用FET。
(5)在上述各實(shí)施例和變形例中，也可以使用FET構(gòu)成比較器COM，而將充電電路100、101全體內(nèi)藏到1個(gè)芯片的IC內(nèi)。另外，二極管D1～D4只要是使電流單方向流動的單向元件就可以，不論是什么樣的二極管都行，其種類沒有什么關(guān)系。例如，除了鍺二極管外，也可以使用肖特基二極管。特別是肖特基二極管的電壓降小到0.3V，所以，極適用于交流發(fā)電機(jī)AG的電動勢小的情況。
(6)上述各實(shí)施例的充電電路100、101和變形例的充電電路100’、101’也可以應(yīng)用于具有發(fā)條式發(fā)電機(jī)的電子控制機(jī)械鐘表。圖13是表示電子控制機(jī)械鐘表的機(jī)械結(jié)構(gòu)的透視圖。在手表中，發(fā)條110與游絲(圖中未示出)連接，通過將游絲卷緊，在發(fā)條110上積蓄機(jī)械能。在發(fā)條110與發(fā)電機(jī)130的轉(zhuǎn)子131之間，設(shè)置增速齒輪系120。增速齒輪系120由固定分針124的后齒輪121、中齒輪122和固定秒針125的前齒輪123等構(gòu)成。并且，由該增速齒輪系120將發(fā)條110的運(yùn)動傳遞給發(fā)電機(jī)130的轉(zhuǎn)子131，進(jìn)行發(fā)電。這里，發(fā)電機(jī)130也起電磁制動器的作用，使固定在增速齒輪系120上的指針以恒定速度轉(zhuǎn)動。在這一意義上，發(fā)電機(jī)130也起調(diào)速器的作用。
其次，圖14是表示應(yīng)用實(shí)施例1的充電電路100的電子控制機(jī)械鐘表的電氣結(jié)構(gòu)的框圖。圖中，充電電路100由發(fā)電機(jī)130和整流電路140構(gòu)成。振蕩電路160使用晶體振蕩器161生成時(shí)鐘信號CLK。在調(diào)速電路170中，檢測電路102檢測到發(fā)電機(jī)130的發(fā)電頻率時(shí)，控制電路103根據(jù)該檢測結(jié)果控制短路部40，調(diào)整電磁制動使轉(zhuǎn)子131的制動速度一定從而使轉(zhuǎn)子131的轉(zhuǎn)動周期與時(shí)鐘信號CLK的周期一致。
這里，發(fā)電機(jī)130的轉(zhuǎn)動控制由可以將交流發(fā)電機(jī)AG的線圈兩端短路的短路部40進(jìn)行通/斷控制而進(jìn)行。該開關(guān)，與上述實(shí)施例的限幅晶體管LIMTr相當(dāng)。利用斬波連接將開關(guān)接通時(shí)，就給交流發(fā)電機(jī)AG加上短制動，并且，在交流發(fā)電機(jī)AG的線圈上積蓄電能。另一方面，在使開關(guān)斷開時(shí)，交流發(fā)電機(jī)AG動作，線圈積蓄的電能釋放，產(chǎn)生電動勢。使開關(guān)斷開時(shí)的電能加到這時(shí)的電動勢中，所以，可以提高該值。因此，利用斬波連接控制交流發(fā)電機(jī)AG時(shí)，可以利用開關(guān)斷開時(shí)的電動勢的增高部分彌補(bǔ)制動時(shí)的發(fā)電電力的降低，從而可以構(gòu)成將發(fā)電電力保持在一定值以上、增加制動轉(zhuǎn)矩、持續(xù)時(shí)間長的電子控制式機(jī)械鐘表。這時(shí)，可以兼用斬波連接使用的開關(guān)和防止過充電使用的限幅晶體管LIMTr，所以，可以使結(jié)構(gòu)簡單。
(7)另外，上述各實(shí)施例和變形例的比較部30的比較動作是常時(shí)地進(jìn)行的，但是，本發(fā)明并不限于此，可以在各采樣周期進(jìn)行比較動作，或者，也可以檢測交流發(fā)電機(jī)AG的發(fā)電狀態(tài)，僅在交流發(fā)電機(jī)AG處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)進(jìn)行比較動作。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如上所述，按照本發(fā)明，在充電電壓超過指定的電壓時(shí)，就使從一方的輸入端子輸出的發(fā)電電流經(jīng)不通過第1和第2二極管的路徑供給另一方的輸入端子，所以，可以防止充電元件的過充電。另外，不使用比較器用于控制開關(guān)單元，所以，可以減小電路規(guī)模，而且可以降低電力消耗。
另外，在使用傳輸門時(shí)，就利用該傳輸門將兩輸入端子短路，所以，可以用簡單的結(jié)構(gòu)防止充電元件的過充電。結(jié)果，可以降低制造成本，進(jìn)而可以很容易地將充電電路組裝到對節(jié)省空間的要求嚴(yán)格的手表等電子設(shè)備中。
另外，在通過N溝道場效應(yīng)晶體管、或P溝道場效應(yīng)晶體管和二極管形成短路路徑時(shí)，不會由于反向柵極效應(yīng)而降低截止電阻，所以，在充電電壓不到指定的電壓時(shí)，就流過限幅電流，充電效率不會降低，從而可以使充電電路可靠地動作。
權(quán)利要求
1.一種使用具有多個(gè)整流元件并通過一對輸入端子將從外部的交流電源輸入的交流變換為直流而輸出的整流電路用于向充電元件進(jìn)行充電的充電電路的過充電防止方法，其特征在于檢測上述充電元件的充電電壓，在所檢測的充電電壓超過預(yù)先決定的指定的電壓時(shí)，利用不通過上述多個(gè)整流元件的路徑將上述一對輸入端子短路。
2.一種使用具有多個(gè)整流元件并通過一對輸入端子將從外部的交流電源輸入的交流變換為直流而輸出的整流電路用于向充電元件進(jìn)行充電的充電電路的過充電防止方法，其特征在于檢測上述充電元件的充電電壓，將所檢測的充電電壓與預(yù)先決定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，在充電電壓超過基準(zhǔn)電壓時(shí)，利用不通過所述多個(gè)整流元件的路徑將上述一對輸入端子短路。
3.一種具有根據(jù)供給交流電壓的各輸入端子的一方的端子電壓控制是否將另一方的輸入端子與第1電源線連接的第1和第2開關(guān)單元、分別連接在各輸入端子與第2電源線之間的第1和第2二極管以及連接在第1和第2電源線之間的充電元件并將所述交流電壓進(jìn)行整流從而應(yīng)用于向所述充電元件進(jìn)行充電的充電電路的過充電防止方法，其特征在于檢測所述充電元件的充電電壓，將所檢測的充電電壓與預(yù)先決定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，在所述充電電壓超過所述基準(zhǔn)電壓時(shí)，將從一方的所述輸入端子流入的發(fā)電電流利用不通過所述第1和第2二極管的路徑供給另一方的輸入端子。
4.按權(quán)利要求1～3的任一權(quán)項(xiàng)所述的過充電防止方法，其特征在于在上述充電電壓超過基準(zhǔn)電壓時(shí)，通過將上述兩輸入端子短路，而使從一方的上述輸入端子流入的發(fā)電電流經(jīng)由不通過上述第1和第2二極管的路徑供給另一方的上述輸入端子。
5.一種使用具有多個(gè)整流元件并通過一對輸入端子將從外部的交流電源輸入的交流變換為直流而輸出的整流電路向充電元件進(jìn)行充電的充電電路，其特征在于具有檢測所述充電元件的充電電壓的充電電壓檢測單元和在由所述充電電壓檢測單元檢測的充電電壓超過預(yù)先決定的指定的電壓時(shí)利用不通過所述多個(gè)整流元件的路徑將所述一對輸入端子短路的短路單元。
6.一種使用具有多個(gè)整流元件并通過一對輸入端子將從外部的交流電源輸入的交流變換為直流而輸出的整流電路向充電元件進(jìn)行充電的充電電路，其特征在于具有檢測所述充電元件的充電電壓的充電電壓檢測單元、將由充電電壓檢測單元檢測的充電電壓與預(yù)先決定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較的比較單元和在所述充電電壓超過所述基準(zhǔn)電壓時(shí)就利用不通過所述多個(gè)整流元件的路徑將上述一對輸入端子短路的短路單元。
7.一種將供給第1和第2輸入端子的交流電壓進(jìn)行整流并將電荷向設(shè)置在第1和第2電源線之間的充電元件進(jìn)行充電的充電電路，其特征在于具有設(shè)置在上述第1輸入端子與上述第1電源線之間的根據(jù)上述第2輸入端子的電壓控制通/斷的第1開關(guān)單元、設(shè)置在上述第2輸入端子與上述第1電源線之間的根據(jù)上述第1輸入端子的電壓控制通/斷的第2開關(guān)單元、設(shè)置在上述第1輸入端子與上述第2電源線之間的第1二極管、設(shè)置在上述第2輸入端子與上述第2電源線之間的第2二極管、檢測上述充電元件的充電電壓并將所檢測的充電電壓與預(yù)先決定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較的比較單元和根據(jù)上述比較單元的比較結(jié)果通過將從一方的上述輸入端子流入的發(fā)電電流經(jīng)由不通過上述第1和第2二極管的路徑供給另一方的上述輸入端子而將上述第1輸入端子與上述第2輸入端子短路的短路單元。
8.按權(quán)利要求7所述的充電電路，其特征在于上述短路單元是設(shè)置在上述第1輸入端子與上述第2輸入端子之間的晶體管。
9.按權(quán)利要求7所述的充電電路，其特征在于上述短路單元具有一端與上述第1輸入端子連接的第3二極管、一端與上述第2輸入端子連接的第4二極管、與上述第3和第4二極管的另一端連接同時(shí)與上述第1或第2電源線連接的晶體管。
10.一種將供給第1和第2輸入端子的交流電壓進(jìn)行整流并向設(shè)置在高電位側(cè)電源線和低電位側(cè)電源線之間的充電元件進(jìn)行充電的充電電路，其特征在于具有陽極與上述第1輸入端子連接而陰極與高電位側(cè)電源線連接的第1二極管、陽極與上述第2輸入端子連接而陰極與高電位側(cè)電源線連接的第2二極管、漏極與上述第1輸入端子連接而源極與低電位側(cè)電源線連接并且柵極與上述第2輸入端子連接的第1N溝道場效應(yīng)晶體管、漏極與上述第2輸入端子連接而源極與低電位側(cè)電源線連接并且柵極與上述第1輸入端子連接的第2N溝道場效應(yīng)晶體管、將上述充電元件的充電電壓與預(yù)先決定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較的比較器和設(shè)置在上述第1和第2輸入端子之間的根據(jù)上述比較器的比較結(jié)果控制通/斷的傳輸門。
11.一種將供給第1和第2輸入端子的交流電壓進(jìn)行整流并向設(shè)置在高電位側(cè)電源線與低電位側(cè)電源線之間的充電元件進(jìn)行充電的充電電路，其特征在于具有陰極與上述第1輸入端子連接而陽極與低電位側(cè)電源線連接的第1二極管、陰極與上述第2輸入端子連接而陽極與低電位側(cè)電源線連接的第2二極管、漏極與上述第1輸入端子連接而源極與高電位側(cè)電源線連接并且柵極與上述第2輸入端子連接的第1P溝道場效應(yīng)晶體管、漏極與上述第2輸入端子連接而源極與高電位側(cè)電源線連接并且柵極與上述第1輸入端子連接的第2P溝道場效應(yīng)晶體管、將上述充電元件的充電電壓與預(yù)先決定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較的比較器和設(shè)置在所述第1和第2輸入端子之間的根據(jù)上述比較器的比較結(jié)果控制通/斷的傳輸門。
12.一種將供給第1和第2輸入端子的交流電壓進(jìn)行整流并向設(shè)置在高電位側(cè)電源線與低電位側(cè)電源線之間的充電元件進(jìn)行充電的充電電路，其特征在于具有陽極與上述第1輸入端子連接而陰極與高電位側(cè)電源線連接的第1二極管、陽極與上述第2輸入端子連接而陰極與高電位側(cè)電源線連接的第2二極管、漏極與上述第1輸入端子連接而源極與低電位側(cè)電源線連接并且柵極與上述第2輸入端子連接的第1N溝道場效應(yīng)晶體管、漏極與上述第2輸入端子連接而源極與低電位側(cè)電源線連接并且柵極與上述第1輸入端子連接的第2N溝道場效應(yīng)晶體管、將上述充電元件的充電電壓與預(yù)先決定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較的比較器、陽極與上述第1輸入端子連接的第3二極管、陽極與上述第2輸入端子連接的第4二極管和漏極與上述第3和第4二極管的陰極連接而源極與低電位側(cè)電源線連接并且上述比較器的比較結(jié)果供給柵極的第3N溝道場效應(yīng)晶體管。
13.一種將供給第1和第2輸入端子的交流電壓進(jìn)行整流并向設(shè)置在高電位側(cè)電源線與低電位側(cè)電源線之間的充電元件進(jìn)行充電的充電電路，其特征在于具有陰極與上述第1輸入端子連接而陽極與低電位側(cè)電源線連接的第1二極管、陰極與上述第2輸入端子連接而陽極與低電位側(cè)電源線連接的第2二極管、漏極與上述第1輸入端子連接而源極與高電位側(cè)電源線連接并且柵極與上述第2輸入端子連接的第1P溝道場效應(yīng)晶體管、漏極與上述第2輸入端子連接而源極與高電位側(cè)電源線連接并且柵極與上述第1輸入端子連接的第2P溝道場效應(yīng)晶體管、將上述充電元件的充電電壓與預(yù)先決定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較的比較器、陰極與上述第1輸入端子連接的第3二極管、陰極與所述第2輸入端子連接的第4二極管和漏極與上述第3和第4二極管的陽極連接而源極與高電位側(cè)電源線連接并且上述比較器的比較結(jié)果供給柵極的第3P溝道場效應(yīng)晶體管。
14.一種將供給第1和第2輸入端子的交流電壓進(jìn)行整流并向設(shè)置在高電位側(cè)電源線與低電位側(cè)電源線之間的充電元件進(jìn)行充電的充電電路，其特征在于具有陽極與上述第1輸入端子連接而陰極與高電位側(cè)電源線連接的第1二極管、陽極與上述第2輸入端子連接而陰極與高電位側(cè)電源線連接的第2二極管、漏極與上述第1輸入端子連接而源極與低電位側(cè)電源線連接并且柵極與上述第2輸入端子連接的第1N溝道場效應(yīng)晶體管、漏極與上述第2輸入端子連接而源極與低電位側(cè)電源線連接并且柵極與上述第1輸入端子連接的第2N溝道場效應(yīng)晶體管、將上述充電元件的充電電壓與預(yù)先決定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較的比較器、漏極與上述第1輸入端子連接而源極與低電位側(cè)電源線連接并且柵極與上述比較器的輸出端子連接的第3N溝道場效應(yīng)晶體管和漏極與上述第2輸入端子連接而源極與低電位側(cè)電源線連接并且柵極與上述比較器的輸出端子連接的第4N溝道場效應(yīng)晶體管。
15.一種電子設(shè)備，其特征在于內(nèi)藏權(quán)利要求5、6、7、10、11、12、13、14中的任一權(quán)項(xiàng)所述的充電電路，同時(shí)利用從上述充電電路供給的電力而動作。
16.一種鐘表，其特征在于內(nèi)藏權(quán)利要求5、6、7、10、11、12、13、14中的任一權(quán)項(xiàng)所述的充電電路，同時(shí)具有利用從上述充電電路供給的電力計(jì)量時(shí)刻的計(jì)時(shí)電路。
全文摘要
一種具有根據(jù)供給交流電壓的各輸入端子的一方的端電壓控制是否將另一方的輸入端子與第1電源線連接的第1和第2開關(guān)單元、分別連接在各輸入端子與第2電源線之間的第1和第2二極管、連接在第1和第2電源線之間的充電元件并交流電壓進(jìn)行整流從而向充電元件進(jìn)行充電的充電電路,檢測充電元件的充電電壓,將檢測的充電電壓與預(yù)先決定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較,在充電電壓超過基準(zhǔn)電壓時(shí),使從一方的輸入端子流入的發(fā)電電流經(jīng)由不通過第1和第2二極管的路徑供給另一方的輸入端子,所以,可以不必使用多個(gè)比較器來構(gòu)成電路,從而可以減小電路規(guī)模,而且可以降低電力消耗。
文檔編號H02J7/02GK1272236SQ9980078
公開日2000年11月1日 申請日期1999年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月19日
發(fā)明者藤澤照彥 申請人:精工愛普生株式會社