JPH10271708A - 特に時計用の光起電力電源の電圧のチョッパ増幅器 - Google Patents
特に時計用の光起電力電源の電圧のチョッパ増幅器Info
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- JPH10271708A JPH10271708A JP10030890A JP3089098A JPH10271708A JP H10271708 A JPH10271708 A JP H10271708A JP 10030890 A JP10030890 A JP 10030890A JP 3089098 A JP3089098 A JP 3089098A JP H10271708 A JPH10271708 A JP H10271708A
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- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04G—ELECTRONIC TIME-PIECES
- G04G19/00—Electric power supply circuits specially adapted for use in electronic time-pieces
- G04G19/02—Conversion or regulation of current or voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
- H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
- H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
- H02M3/10—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
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- H02M3/155—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
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- H02M3/157—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators with digital control
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- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
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- G05F1/66—Regulating electric power
- G05F1/67—Regulating electric power to the maximum power available from a generator, e.g. from solar cell
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- H—ELECTRICITY
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 太陽電池に照射される照明がどのような強度
でも、常に最大出力に近い値をその負荷に供給できる前
述のタイプの電圧ブースタを提供すること。 【解決手段】 光起電力電源（１）の端子間の電圧が、
この電源の電圧−出力曲線の最大値に対応する電圧と本
質的に等しくなるように選択された基準電圧（Ｖref ）
の関数として調整される。基準電圧発生器（９）で生成
された基準電圧は、電源（１）の電圧（Ｖsc）と比較さ
れ、その結果がサンプリングされ、スイッチング・トラ
ンジスタ（７）に加えられる制御信号（Ｆc ）のデュー
ティ・サイクルを制御する。そのトランジスタは、電源
から誘導コイル（４）とダイオード（５）を通って負荷
（蓄電池６）まで流れる電流をチョップする役割を果た
す。
でも、常に最大出力に近い値をその負荷に供給できる前
述のタイプの電圧ブースタを提供すること。 【解決手段】 光起電力電源（１）の端子間の電圧が、
この電源の電圧−出力曲線の最大値に対応する電圧と本
質的に等しくなるように選択された基準電圧（Ｖref ）
の関数として調整される。基準電圧発生器（９）で生成
された基準電圧は、電源（１）の電圧（Ｖsc）と比較さ
れ、その結果がサンプリングされ、スイッチング・トラ
ンジスタ（７）に加えられる制御信号（Ｆc ）のデュー
ティ・サイクルを制御する。そのトランジスタは、電源
から誘導コイル（４）とダイオード（５）を通って負荷
（蓄電池６）まで流れる電流をチョップする役割を果た
す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光電変換により動
作する電源用の電圧ブースタに関する。より正確には、
本発明は、光起電力電源が負荷に供給する電流の周期的
チョッピングの原理で作動する電圧ブースタに関する。
作する電源用の電圧ブースタに関する。より正確には、
本発明は、光起電力電源が負荷に供給する電流の周期的
チョッピングの原理で作動する電圧ブースタに関する。
【０００２】
【従来の技術】光起電力電源または光電池に結合された
この種の電圧ブースタは、時計、特に携帯時計や目覚ま
し時計、ポケット計算機、小型ラジオ、赤外線または無
線リモコン、コードレス電話、ＧＰＳ受信機などの消費
エネルギーが少ない装置の電気エネルギー供給を行うの
に特に適している。このような低電力消費機器は、独立
した電源を備え、光起電力電源からの充電を維持する光
電池負荷として蓄電池を有する。ここに示した本発明の
応用例のリストは、限定的なものではないことは明らか
である。
この種の電圧ブースタは、時計、特に携帯時計や目覚ま
し時計、ポケット計算機、小型ラジオ、赤外線または無
線リモコン、コードレス電話、ＧＰＳ受信機などの消費
エネルギーが少ない装置の電気エネルギー供給を行うの
に特に適している。このような低電力消費機器は、独立
した電源を備え、光起電力電源からの充電を維持する光
電池負荷として蓄電池を有する。ここに示した本発明の
応用例のリストは、限定的なものではないことは明らか
である。
【０００３】これらの低電力消費装置の電力供給を行う
ために現在使用されている光起電力電源または光電池
は、半導体型のものでも光化学型のものでも、一般に１
素子当たり約０．３〜０．６Ｖの電圧を供給する。さら
に、電子回路は、１Ｖ以上の供給電圧を必要とするた
め、一般に、これらのいくつかのセルを直列に接続して
その供給を保証する。外観的な理由、スペース要件の理
由、価格など（時計技術において特に重要な基準）のた
めに、現在、１つの光電池で機器の電力供給を十分に保
証できるような設計方法が求められている。したがっ
て、１つの光電池によって供給される低電圧と、前述の
タイプの機器を作動するために必要な現在の集積回路の
電圧条件との間には、理論的な不適合があることは明ら
かである。
ために現在使用されている光起電力電源または光電池
は、半導体型のものでも光化学型のものでも、一般に１
素子当たり約０．３〜０．６Ｖの電圧を供給する。さら
に、電子回路は、１Ｖ以上の供給電圧を必要とするた
め、一般に、これらのいくつかのセルを直列に接続して
その供給を保証する。外観的な理由、スペース要件の理
由、価格など（時計技術において特に重要な基準）のた
めに、現在、１つの光電池で機器の電力供給を十分に保
証できるような設計方法が求められている。したがっ
て、１つの光電池によって供給される低電圧と、前述の
タイプの機器を作動するために必要な現在の集積回路の
電圧条件との間には、理論的な不適合があることは明ら
かである。
【０００４】この不適合を克服することができる解決策
は、ドイツ国特許出願ＤＯＳ ２９００ ６２２号です
でに提案されている。この特許では、セルから供給され
た電圧を充電用の負荷に印加する電圧に変換できる電圧
チョッパー増幅器が開示されている。このケースではそ
の負荷は蓄電池とされている。この目的のため、誘導コ
イルとブロッキング・ダイオードを介してセルが負荷に
直列に接続され、これらの２つの部品間のノードが、ス
イッチング・トランジスタによって周期的にアースさ
れ、それにより誘導コイルが磁気エネルギーを交互に蓄
積、開放して電力を負荷に供給する。変換出力を増やす
ために、前述の特許明細書は、チョッピング比率、すな
わちスイッチング・トランジスタの連続的な導通と遮断
の持続時間、またはそのトランジスタの制御信号のデュ
ーティ・サイクルを調整することを提唱している。この
調整は、セルに照射される光の量の関数として時定数が
変化する単安定フリップ・フロップによって行われる。
また、この回路を、太陽電池に対して周囲の照度の関数
として変化する負荷と見なすことができる。
は、ドイツ国特許出願ＤＯＳ ２９００ ６２２号です
でに提案されている。この特許では、セルから供給され
た電圧を充電用の負荷に印加する電圧に変換できる電圧
チョッパー増幅器が開示されている。このケースではそ
の負荷は蓄電池とされている。この目的のため、誘導コ
イルとブロッキング・ダイオードを介してセルが負荷に
直列に接続され、これらの２つの部品間のノードが、ス
イッチング・トランジスタによって周期的にアースさ
れ、それにより誘導コイルが磁気エネルギーを交互に蓄
積、開放して電力を負荷に供給する。変換出力を増やす
ために、前述の特許明細書は、チョッピング比率、すな
わちスイッチング・トランジスタの連続的な導通と遮断
の持続時間、またはそのトランジスタの制御信号のデュ
ーティ・サイクルを調整することを提唱している。この
調整は、セルに照射される光の量の関数として時定数が
変化する単安定フリップ・フロップによって行われる。
また、この回路を、太陽電池に対して周囲の照度の関数
として変化する負荷と見なすことができる。
【０００５】類似の回路は、出版物Ｅｌｅｋｔｒｏｎｉ
ｋ、２０８７、３９（１９９０）、２７ Ａｐｒｉｌ、
Ｎｏ．９、ミュンヘン、ＤＥ所載の論文から周知であ
る。この事例では、トランジスタのスイッチング点は、
論文の著者の推奨によれば、手動制御のポテンショメー
タで調整することができ、最大照度（十分な日光）で公
称値に調節しなければならない。
ｋ、２０８７、３９（１９９０）、２７ Ａｐｒｉｌ、
Ｎｏ．９、ミュンヘン、ＤＥ所載の論文から周知であ
る。この事例では、トランジスタのスイッチング点は、
論文の著者の推奨によれば、手動制御のポテンショメー
タで調整することができ、最大照度（十分な日光）で公
称値に調節しなければならない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の光電池について本発明者が行った試験では、所定照度
の照明をセルに照射した場合に、セルの端子間の電圧の
ある値に対して最適な出力値が得られることがわかっ
た。添付図面の図１は、セル両端の電圧Ｕを横軸とし、
１つはμＷで表した出力電力Ｐの関数（出力曲線Ａおよ
びＢ）、他はμＡで表した取り出された電流Ｉの関数
（電流曲線Ｃ）を縦軸として示す。２つの出力曲線は、
１０００ルクス（曲線ＡとＣ）の照明と２０００ルクス
（曲線Ｂ）の照明で測定された。このグラフは、たとえ
ばＴｉＯ2 の太陽電池の特性を示す。このケースでは、
出力電力が最大の電圧Ｖopt の値は約０．５Ｖ付近であ
る。この値は、照度が比較的制限されたある範囲内で増
加するとグラフの右の方にわずかにずれる。所与の出力
電力に最も好ましい公称電圧値がセルのタイプによって
異なる場合があることを考慮しても、他のタイプの太陽
電池も類似のグラフとなることが知られている。
の光電池について本発明者が行った試験では、所定照度
の照明をセルに照射した場合に、セルの端子間の電圧の
ある値に対して最適な出力値が得られることがわかっ
た。添付図面の図１は、セル両端の電圧Ｕを横軸とし、
１つはμＷで表した出力電力Ｐの関数（出力曲線Ａおよ
びＢ）、他はμＡで表した取り出された電流Ｉの関数
（電流曲線Ｃ）を縦軸として示す。２つの出力曲線は、
１０００ルクス（曲線ＡとＣ）の照明と２０００ルクス
（曲線Ｂ）の照明で測定された。このグラフは、たとえ
ばＴｉＯ2 の太陽電池の特性を示す。このケースでは、
出力電力が最大の電圧Ｖopt の値は約０．５Ｖ付近であ
る。この値は、照度が比較的制限されたある範囲内で増
加するとグラフの右の方にわずかにずれる。所与の出力
電力に最も好ましい公称電圧値がセルのタイプによって
異なる場合があることを考慮しても、他のタイプの太陽
電池も類似のグラフとなることが知られている。
【０００７】本発明の目的は、太陽電池に照射される照
明がどのような強度でも、常に最大出力に近い値をその
負荷に供給できる前述のタイプの電圧ブースタを提供す
ることである。
明がどのような強度でも、常に最大出力に近い値をその
負荷に供給できる前述のタイプの電圧ブースタを提供す
ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、負荷に印加す
るように配置された光電池から供給される低電圧の電圧
ブースタである。光電池と負荷との間に直列に接続され
たブロッキング・ダイオードと誘導コイルとを接続す
る。その誘導コイルとダイオードとの間のノードが光電
池と負荷との間の共通ノードにスイッチング式半導体部
品を介して接続される。そのスイッチング式半導体に加
えるパルス制御信号はそのデューティ・サイクルが調整
手段によって調整されるようになっている。そして、そ
の調整手段は、光電池の端子間の電圧が、光電池の電圧
−出力特性曲線の最大値にほぼ対応する所定電圧とほぼ
等しくなるようにパルス制御信号のデューティ・サイク
ルを調整するようになっている。
るように配置された光電池から供給される低電圧の電圧
ブースタである。光電池と負荷との間に直列に接続され
たブロッキング・ダイオードと誘導コイルとを接続す
る。その誘導コイルとダイオードとの間のノードが光電
池と負荷との間の共通ノードにスイッチング式半導体部
品を介して接続される。そのスイッチング式半導体に加
えるパルス制御信号はそのデューティ・サイクルが調整
手段によって調整されるようになっている。そして、そ
の調整手段は、光電池の端子間の電圧が、光電池の電圧
−出力特性曲線の最大値にほぼ対応する所定電圧とほぼ
等しくなるようにパルス制御信号のデューティ・サイク
ルを調整するようになっている。
【０００９】
【発明の実施の形態】図２は、本明細書では例として時
計に利用される、本発明による電圧ブースタの好ましい
実施形態を示す。これは、たとえば単一の素子で形成
し、たとえば０．５Ｖの公称値電圧Ｖscを供給する光電
池または太陽電池１を含む。これは、たとえばＴｉＯ2
太陽電池のような任意の半導体型または光化学型光電池
でよい。この光電池は、アース端子２と正端子３の間に
電圧Ｖscを供給する。直列に接続された誘導コイル４と
ショットキ・ダイオードなどのダイオード５が、端子３
と蓄電池６の正極との間に接続される。蓄電池６の負極
はアース端子２に接続されている。
計に利用される、本発明による電圧ブースタの好ましい
実施形態を示す。これは、たとえば単一の素子で形成
し、たとえば０．５Ｖの公称値電圧Ｖscを供給する光電
池または太陽電池１を含む。これは、たとえばＴｉＯ2
太陽電池のような任意の半導体型または光化学型光電池
でよい。この光電池は、アース端子２と正端子３の間に
電圧Ｖscを供給する。直列に接続された誘導コイル４と
ショットキ・ダイオードなどのダイオード５が、端子３
と蓄電池６の正極との間に接続される。蓄電池６の負極
はアース端子２に接続されている。
【００１０】蓄電池６は、現在市販されている任意の種
類のものでよく、たとえば、化学的蓄電池、好ましくは
リチウム・イオン蓄電池、電気化学式コンデンサ、特に
一般に「ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ」または「ｓｕ
ｐｅｒｃａｐ」という名前で呼ばれるものである。しか
しながら、本発明は、負荷は蓄電池に限らず、セル１に
よる電力供給を必要とする１つまたは複数の他の部品に
よって構成されたその他の用途にも利用できることを理
解されたい。
類のものでよく、たとえば、化学的蓄電池、好ましくは
リチウム・イオン蓄電池、電気化学式コンデンサ、特に
一般に「ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ」または「ｓｕ
ｐｅｒｃａｐ」という名前で呼ばれるものである。しか
しながら、本発明は、負荷は蓄電池に限らず、セル１に
よる電力供給を必要とする１つまたは複数の他の部品に
よって構成されたその他の用途にも利用できることを理
解されたい。
【００１１】スイッチング・トランジスタ７のソ−ス−
ドレインの一方が誘導コイル４とダイオード５との間の
ノード８に接続され、他方がアース２に接続されてい
る。基準電圧ブロック９が、蓄電池６の正極（端子１
０）とアース２の間に接続される。この基準電圧ブロッ
クは、端子３におけるセルの出力電圧を調節すべき最適
電圧値Ｖopt（図１）に調節された電圧Ｖrefを供給す
る。図の例では、セル１はＴｉ０2 タイプの電気化学式
セルが好ましく、図１のグラフに示したように、この電
圧は０．５Ｖに調節される。
ドレインの一方が誘導コイル４とダイオード５との間の
ノード８に接続され、他方がアース２に接続されてい
る。基準電圧ブロック９が、蓄電池６の正極（端子１
０）とアース２の間に接続される。この基準電圧ブロッ
クは、端子３におけるセルの出力電圧を調節すべき最適
電圧値Ｖopt（図１）に調節された電圧Ｖrefを供給す
る。図の例では、セル１はＴｉ０2 タイプの電気化学式
セルが好ましく、図１のグラフに示したように、この電
圧は０．５Ｖに調節される。
【００１２】既に示したように、本発明は、図２に通常
の主要構成要素を概略的に示した時計への応用に関して
説明している。この場合、この時計は、約３２ｋＨｚの
周波数のパルス信号を供給する水晶発振器１１を含む。
通常、正確な値は３２７６８Ｈｚである。この発振器
は、最後の出力１２ａが１Ｈｚの周波数のパルスとなる
分周器１２に接続される。これらのパルスは、針１５を
駆動するステッピング・モータ１４の制御回路１３に適
用される。
の主要構成要素を概略的に示した時計への応用に関して
説明している。この場合、この時計は、約３２ｋＨｚの
周波数のパルス信号を供給する水晶発振器１１を含む。
通常、正確な値は３２７６８Ｈｚである。この発振器
は、最後の出力１２ａが１Ｈｚの周波数のパルスとなる
分周器１２に接続される。これらのパルスは、針１５を
駆動するステッピング・モータ１４の制御回路１３に適
用される。
【００１３】電圧Ｖscと電圧Ｖrefは、入力がそれぞれ
端子３と基準電圧ブロック９の出力に接続された比較器
１６において比較される。この比較器１６の出力は、ト
ランジスタ７の制御信号を生成する回路１７に接続され
る。この回路１７の出力１８はトランジスタ７のゲート
に接続される。
端子３と基準電圧ブロック９の出力に接続された比較器
１６において比較される。この比較器１６の出力は、ト
ランジスタ７の制御信号を生成する回路１７に接続され
る。この回路１７の出力１８はトランジスタ７のゲート
に接続される。
【００１４】トランジスタ７の制御信号発生回路１７
は、２つのＡＮＤゲート２０および２１と反転器２２か
らなるサンプリング・ブロック１９を含む。より正確に
は、比較器１６の出力は、ＡＮＤゲート２０の一方の入
力２０ａと、反転器２２を介してＡＮＤゲート２１の一
方の入力２１ａに接続される。これらのゲート２０およ
び２１の他方の入力２０ｂおよび２１ｂは共に、１Ｈｚ
の信号を出力する分周器１２の出力１２ａに接続され
る。このように、比較器１６の出力が、１秒あたり１つ
の比較信号の速さでサンプリングされるが、この値は単
なる例として選択したことは明らかである。
は、２つのＡＮＤゲート２０および２１と反転器２２か
らなるサンプリング・ブロック１９を含む。より正確に
は、比較器１６の出力は、ＡＮＤゲート２０の一方の入
力２０ａと、反転器２２を介してＡＮＤゲート２１の一
方の入力２１ａに接続される。これらのゲート２０およ
び２１の他方の入力２０ｂおよび２１ｂは共に、１Ｈｚ
の信号を出力する分周器１２の出力１２ａに接続され
る。このように、比較器１６の出力が、１秒あたり１つ
の比較信号の速さでサンプリングされるが、この値は単
なる例として選択したことは明らかである。
【００１５】ＡＮＤゲート２０と２１の出力２０ｃと２
１ｃはそれぞれアップ／ダウン・カウンタ２３の入力を
カウントするアップ入力端子２３ａとダウン入力端子２
３ｂに接続される。このカウンタの構成要素は、０〜７
を表現できる２進数によってその内容を示す３つの出力
Ｑ0、Ｑ1、Ｑ2 を含む。ただし、この例では、最初の６
つの値だけが使用され、すなわち位置「７」はブロック
される。
１ｃはそれぞれアップ／ダウン・カウンタ２３の入力を
カウントするアップ入力端子２３ａとダウン入力端子２
３ｂに接続される。このカウンタの構成要素は、０〜７
を表現できる２進数によってその内容を示す３つの出力
Ｑ0、Ｑ1、Ｑ2 を含む。ただし、この例では、最初の６
つの値だけが使用され、すなわち位置「７」はブロック
される。
【００１６】また、発生回路１７は、アップ／ダウン・
カウンタ２３の出力Ｑ0、Ｑ1、Ｑ2にそれぞれ接続され
た第１の入力２４ａ、２４ｂ、２４ｃと、発振器１１の
出力と、分周器１２の２つの出力１２ｂおよび１２ｃと
にそれぞれ接続された第２の入力２４ｄ、２４ｅ、２４
ｆとを有する組み合わせ論理回路２４を有する。分周器
の２つの出力は、図示のように、それぞれ約８ｋＨｚと
１６ｋＨｚのパルスを供給する。また、組み合わせ論理
回路２４は、トランジスタ７のゲートの制御信号Ｆcを
出す出力２４ｇを有する。
カウンタ２３の出力Ｑ0、Ｑ1、Ｑ2にそれぞれ接続され
た第１の入力２４ａ、２４ｂ、２４ｃと、発振器１１の
出力と、分周器１２の２つの出力１２ｂおよび１２ｃと
にそれぞれ接続された第２の入力２４ｄ、２４ｅ、２４
ｆとを有する組み合わせ論理回路２４を有する。分周器
の２つの出力は、図示のように、それぞれ約８ｋＨｚと
１６ｋＨｚのパルスを供給する。また、組み合わせ論理
回路２４は、トランジスタ７のゲートの制御信号Ｆcを
出す出力２４ｇを有する。
【００１７】図３に、組み合わせ論理回路２４の図を示
す。示した実施形態では、この回路は、３つのＯＲゲー
ト２５、２６、２７を有し、それらの出力はＡＮＤゲー
ト２８の各入力に加えられることが分かる。この後者の
出力は、「ＲＮＳＦＦ」（reset-not-set flip-flop ）
型の双安定フリップ・フロップ２９のセット入力Ｓに接
続される。このフリップ・フロップは、この例では周波
数が８ｋＨｚの分周器１２の出力１２ｂからの信号が加
えられるリセット入力Ｒを有する
す。示した実施形態では、この回路は、３つのＯＲゲー
ト２５、２６、２７を有し、それらの出力はＡＮＤゲー
ト２８の各入力に加えられることが分かる。この後者の
出力は、「ＲＮＳＦＦ」（reset-not-set flip-flop ）
型の双安定フリップ・フロップ２９のセット入力Ｓに接
続される。このフリップ・フロップは、この例では周波
数が８ｋＨｚの分周器１２の出力１２ｂからの信号が加
えられるリセット入力Ｒを有する
【００１８】ＯＲゲート２５、２６、２７のそれぞれの
入力の一方は、組み合わせの論理回路２４の入力２４
ａ、２４ｂ、２４ｃのうちの１つにそれぞれ接続され
る。したがって、それぞれ０から６の間で変化すること
ができ、ｉで示され、それぞれ値ｉ24a、ｉ24b、ｉ24c
と呼ばれる信号を一緒に受け取る。この値ｉは、アップ
／ダウン・カウンタ２３から与えられる。ＯＲゲート２
５、２６、２７の他方の入力は、組み合わせ論理２４の
入力２４ｄ、２４ｅ、２４ｆにそれぞれ接続され、それ
ぞれ３２、１６、８ｋＨｚの周波数を有するＥ３２ｋ、
Ｅ１６ｋ、Ｅ８ｋで示された信号を受け取る。
入力の一方は、組み合わせの論理回路２４の入力２４
ａ、２４ｂ、２４ｃのうちの１つにそれぞれ接続され
る。したがって、それぞれ０から６の間で変化すること
ができ、ｉで示され、それぞれ値ｉ24a、ｉ24b、ｉ24c
と呼ばれる信号を一緒に受け取る。この値ｉは、アップ
／ダウン・カウンタ２３から与えられる。ＯＲゲート２
５、２６、２７の他方の入力は、組み合わせ論理２４の
入力２４ｄ、２４ｅ、２４ｆにそれぞれ接続され、それ
ぞれ３２、１６、８ｋＨｚの周波数を有するＥ３２ｋ、
Ｅ１６ｋ、Ｅ８ｋで示された信号を受け取る。
【００１９】したがって、ＡＮＤゲート出力２８ＥＱ
は、次の論理方程式で得られる。 ＥＱ＝（Ｅ８ｋ＋ｉ24c）＊（Ｅｌ６ｋ＋ｉ24b）＊（Ｅ
３２ｋ＋ｉ24a） フリップ・フロップ２９は、ＡＮＤゲート２８の出力Ｅ
Ｑを変換して、トランジスタ７のゲートの制御信号Ｆc
を生成する。その出力Ｆc は、フリップ・フロップの出
力Ｓに加えられる信号の立ち上がりで「１」に、入力Ｒ
に印加される信号の立ち下がりで「０」になることが分
かる。
は、次の論理方程式で得られる。 ＥＱ＝（Ｅ８ｋ＋ｉ24c）＊（Ｅｌ６ｋ＋ｉ24b）＊（Ｅ
３２ｋ＋ｉ24a） フリップ・フロップ２９は、ＡＮＤゲート２８の出力Ｅ
Ｑを変換して、トランジスタ７のゲートの制御信号Ｆc
を生成する。その出力Ｆc は、フリップ・フロップの出
力Ｓに加えられる信号の立ち上がりで「１」に、入力Ｒ
に印加される信号の立ち下がりで「０」になることが分
かる。
【００２０】図４に、組み合わせ論理回路２４の動作に
伴う様々な波形を示す。その結果、トランジスタ７の制
御信号Ｆc のデューティ・サイクルと、太陽電池から負
荷６に流れる電流のデューティ・サイクルは、次のよう
に変化する。アップ／ダウン・カウンタ２３は、Ｖsc＞
Ｖref の場合に一単位だけ増分され、Ｖsc＜Ｖref の場
合に減分される。このカウンタの内容の変化により、組
み合わせ論理回路２４が介在する論理信号の組み合わせ
の関数として与えられるデューティ・サイクルが選択さ
れる。
伴う様々な波形を示す。その結果、トランジスタ７の制
御信号Ｆc のデューティ・サイクルと、太陽電池から負
荷６に流れる電流のデューティ・サイクルは、次のよう
に変化する。アップ／ダウン・カウンタ２３は、Ｖsc＞
Ｖref の場合に一単位だけ増分され、Ｖsc＜Ｖref の場
合に減分される。このカウンタの内容の変化により、組
み合わせ論理回路２４が介在する論理信号の組み合わせ
の関数として与えられるデューティ・サイクルが選択さ
れる。
【００２１】したがって、デューティ・サイクルの次の
表を作成することができる。 表 カウンタ内容 オン期間 オフ期間 オン期間 オフ期間 ２３ （ｕｓ） （ｕｓ） ％ ％ ｉ＝６ １０６．２ １５．３ ８７．５ １２．５ ｉ＝５ ９１．６ ３０．５ ７５．０ ２５．０ ｉ＝４ ７６．３ ４５．８ ６２．５ ３７．５ ｉ＝３ ６１．０ ６１．０ ５０ ５０ ｉ＝２ ４５．８ ７６．３ ３７．５ ６２．５ ｉ＝１ ３０．５ ９１．６ ２５．０ ７５．０ ｉ＝０ １５．３ １０６．８ １２．５ ８７．５
表を作成することができる。 表 カウンタ内容 オン期間 オフ期間 オン期間 オフ期間 ２３ （ｕｓ） （ｕｓ） ％ ％ ｉ＝６ １０６．２ １５．３ ８７．５ １２．５ ｉ＝５ ９１．６ ３０．５ ７５．０ ２５．０ ｉ＝４ ７６．３ ４５．８ ６２．５ ３７．５ ｉ＝３ ６１．０ ６１．０ ５０ ５０ ｉ＝２ ４５．８ ７６．３ ３７．５ ６２．５ ｉ＝１ ３０．５ ９１．６ ２５．０ ７５．０ ｉ＝０ １５．３ １０６．８ １２．５ ８７．５
【００２２】システムは電圧Ｖscが電圧Ｖref に近いと
きに安定し、すなわち、常に最良の出力条件で電圧変換
を行うのに最も好ましいデューティ・サイクルを確立し
ようとする。本発明は動作が完全に数値的な電圧ブース
タを提供することに留意されたい。したがって、その応
用は、特に水晶によって駆動される時計にあるようなデ
ィジタル回路に有利である。
きに安定し、すなわち、常に最良の出力条件で電圧変換
を行うのに最も好ましいデューティ・サイクルを確立し
ようとする。本発明は動作が完全に数値的な電圧ブース
タを提供することに留意されたい。したがって、その応
用は、特に水晶によって駆動される時計にあるようなデ
ィジタル回路に有利である。
【００２３】アップ／ダウン・カウンタに追加の段を加
えることによって、かつ組み合わせ論理回路を加えるこ
とによりデューティ・サイクルの分解能を高めることが
できる。また、様々なブロック９、１１、１２、１３、
１４、１６および１７（図２を参照）が蓄電池６から供
給されることにも留意されたい。
えることによって、かつ組み合わせ論理回路を加えるこ
とによりデューティ・サイクルの分解能を高めることが
できる。また、様々なブロック９、１１、１２、１３、
１４、１６および１７（図２を参照）が蓄電池６から供
給されることにも留意されたい。
【００２４】以上説明した様々な機能の実施形態は、特
に組み合わせ論理回路に関する他のディジタル回路、基
準電圧Ｖref のその他の周波数値およびその他の値によ
り実現することができ、この後者は、使用される太陽電
池の種類ごとに最適に選択しなければならないことに留
意されたい。
に組み合わせ論理回路に関する他のディジタル回路、基
準電圧Ｖref のその他の周波数値およびその他の値によ
り実現することができ、この後者は、使用される太陽電
池の種類ごとに最適に選択しなければならないことに留
意されたい。
【図１】 本発明実施形態による電圧ブースタと共に使
用することができる光電池の動作を示す図である。
用することができる光電池の動作を示す図である。
【図２】 本発明実施形態による電圧ブースタの簡略化
した図である。
した図である。
【図３】 図２の電圧ブースタに使用されるデューティ
・サイクル変更ブロックの実施形態を示す図である。
・サイクル変更ブロックの実施形態を示す図である。
【図４】 本発明実施形態による電圧ブースタに現れる
いくつかの波形を示す図である。
いくつかの波形を示す図である。
１ 光電池、４ 誘導コイル、５ ダイオード、６ 蓄
電池、 ７ スイッチング・トランジスタ、 ９ 基準
電圧発生器、 １１ 水晶発振器、 １２ 分周器、１
６ 比較器、１７ 制御信号発生回路、 １９ サンプ
リング・ブロック、２３ アップ／ダウン・カウンタ、
２４ 組み合わせ論理回路。
電池、 ７ スイッチング・トランジスタ、 ９ 基準
電圧発生器、 １１ 水晶発振器、 １２ 分周器、１
６ 比較器、１７ 制御信号発生回路、 １９ サンプ
リング・ブロック、２３ アップ／ダウン・カウンタ、
２４ 組み合わせ論理回路。
Claims (8)
- 【請求項１】 負荷（６）に印加するように配置された
光電池（１）から供給される低電圧の電圧ブースタであ
って、光電池（１）と負荷（６）との間に直列に接続さ
れたブロッキング・ダイオード（５）と誘導コイル
（４）とを含み、誘導コイル（４）とダイオード（５）
との間のノード（８）が光電池（１）と負荷（６）との
間の共通ノード（２）にスイッチング式半導体部品
（７）を介して接続され、スイッチング式半導体（７）
に加えるパルス制御信号（Ｆc ）のデューティ・サイク
ルを調整する調整手段（１１、１２、１６および１７）
を含み、その調整手段（ｌｌ、１２、１６、１７）は、
光電池（１）の端子（２、３）間の電圧（Ｖsc）が光電
池（１）の電圧−出力（Ａ、Ｂ）特性曲線の最大値にほ
ぼ対応する所定電圧（Ｖopt ）とほぼ等しくなるように
パルス制御信号（Ｆc ）のデューティ・サイクルを調整
することを特徴とする電圧ブースタ。 - 【請求項２】 所定電圧（Ｖopt ）が約０．５ボルトで
あることを特徴とする請求項１に記載の電圧ブースタ。 - 【請求項３】 所定電圧（Ｖopt ）が、２つの太陽電池
の電圧、約１ボルトに等しいことを特徴とする請求項１
に記載の電圧ブースタ。 - 【請求項４】 所定電圧（Ｖopt）の最大値と等しい基
準電圧（Ｖref）を供給する基準電圧源（９）を含み、
調整手段が、基準電圧（Ｖref ）を光電池の端子（２、
３）間の電圧と比較する比較器（１６）と、基準電圧
（Ｖref ）が光電池（１）の端子（２、３）間の電圧
（Ｖsc）よりも小さいか大きいかに応じてデューティ・
サイクルの値を変更する制御信号（Ｆc ）を生成する回
路（１７）とを含むことを特徴とする請求項１、２また
は３のいずれか一項に記載の電圧ブースタ。 - 【請求項５】 基準電圧（Ｖref ）の電圧源（９）が、
負荷（６）の端子に接続され、負荷の端子間の電圧から
基準電圧を生成することを特徴とする請求項４に記載の
電圧ブースタ。 - 【請求項６】 調整手段が、また、比較器の出力信号を
サンプリングし、それによりデューティ・サイクルの周
期的調整を実現する手段（１１、１２、１９）を含むこ
とを特徴とする請求項４または５に記載の電圧ブース
タ。 - 【請求項７】 調整手段が、サンプリング手段に接続さ
れ、内容が比較器（１６）で行われた比較の結果の関数
として変化するアップ／ダウン・カウンタ（２３）と、
様々な周波数の複数のパルス信号を生成する手段（１
１、１２）と、アップ／ダウン・カウンタ（２３）の出
力と生成手段（１１、１２）とに接続され、デューティ
・サイクルをアップ／ダウン・カウンタ（２３）の内容
の関数として設定することができる組み合わせ論理回路
（２４）とを含むことを特徴とする請求項６に記載の電
圧ブースタ。 - 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれか一項に記載
の電圧ブースタを含む時計。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP97102519A EP0859454B1 (fr) | 1997-02-17 | 1997-02-17 | Elévateur à découpage de la tension d'une source photovoltaique, notamment pour pièce d'horlogerie |
| CH97102519.2 | 1997-02-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10271708A true JPH10271708A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=8226485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10030890A Pending JPH10271708A (ja) | 1997-02-17 | 1998-02-13 | 特に時計用の光起電力電源の電圧のチョッパ増幅器 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5982157A (ja) |
| EP (1) | EP0859454B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10271708A (ja) |
| KR (1) | KR19980071245A (ja) |
| CN (1) | CN1114845C (ja) |
| DE (1) | DE69716025T2 (ja) |
| SG (1) | SG60193A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6327164B1 (en) | 1999-10-15 | 2001-12-04 | Seiko Epson Corporation | Chopper circuit, chopper circuit control method, chopper-type charging circuit, electronic device, and timekeeping apparatus |
| JP2009158960A (ja) * | 2007-12-26 | 2009-07-16 | Simmonds Precision Products Inc | 単一の光電変換コンポーネントを用いた電子回路への光学的パワー供給 |
| JP2010063307A (ja) * | 2008-09-05 | 2010-03-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 充電回路および充電方法 |
| JP2015057039A (ja) * | 2013-09-10 | 2015-03-23 | ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド | 供給電圧管理用電子回路を備えるスマート電池 |
Families Citing this family (24)
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|---|---|---|---|---|
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| AT413610B (de) * | 2000-02-01 | 2006-04-15 | Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss | Verfahren zum betrieb von nichtlinearen quellen im punkt maximaler leistung |
| AT413611B (de) * | 2000-02-07 | 2006-04-15 | Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss | Ansteuerverfahren zum betrieb nichtlinearer quellen im punkt maximaler leistung mit analogem zwischenspeicher |
| US6323626B1 (en) * | 2000-02-14 | 2001-11-27 | General Motors Corporation | DC/DC converter for a fuel cell having a non-linear inductor |
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| US20060001406A1 (en) * | 2004-07-01 | 2006-01-05 | Stefan Matan | Power extractor circuit |
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| US9773933B2 (en) | 2010-02-23 | 2017-09-26 | Tenksolar, Inc. | Space and energy efficient photovoltaic array |
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| CN105281658B (zh) * | 2014-06-20 | 2018-04-24 | �林昌明 | 一种提升光伏系统发电能力的光伏发电系统 |
| CN108227821B (zh) * | 2018-01-11 | 2019-04-19 | 江玉腾 | 一种光伏发电的集成电路控制系统 |
| CN115173702B (zh) * | 2022-09-08 | 2022-11-25 | 中国人民解放军海军工程大学 | 一种兼具降压、升压、升降压斩波电路的便携实验装置 |
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1997
- 1997-02-17 EP EP97102519A patent/EP0859454B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1997-02-17 DE DE69716025T patent/DE69716025T2/de not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-02-09 SG SG1998000269A patent/SG60193A1/en unknown
- 1998-02-11 KR KR1019980003924A patent/KR19980071245A/ko not_active Ceased
- 1998-02-13 US US09/023,124 patent/US5982157A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-02-13 JP JP10030890A patent/JPH10271708A/ja active Pending
- 1998-02-16 CN CN98107719A patent/CN1114845C/zh not_active Expired - Fee Related
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