削波电路及控制方法、充电电路、电子设备和计时装置制造方法及图纸

用于贯通电流防止电路的控制器基于时钟信号设置短路期，其中的贯通电流防止电路控制两个Ｎ通道ＦＥＴｓ，当两个Ｐ通道ＦＥＴｓ在短路期间为断开状态时，该控制器设置Ｎ通道ＦＥＴｓ为接通状态，并且当Ｐ通道ＦＥＴｓ中发生抖动时，该控制器强制两个Ｎ通道ＦＥＴｓ断开给定的时间。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及削波电路、削波电路控制方法、削波型充电电路、电子设备和计时装置。削波型充电电路已知为以发电机产生的交流电流功率对电容或电池充电的电路。附图的附图说明图12是削波型充电电路的电路图。该削波型充电电路1是由振荡器电路2、比较器COM1和COM2以及与电路3组成的，其中振荡器电路2输出时钟信号CL，比较器分别对交流发电机AG的输出端A和B的电压与电源的端电压VDD进行比较，与电路3计算比较器COM1和COM2的输出信号SP1、SP2与时钟信号CL的逻辑乘积。削波型电路还有一个大容量电容4用于存储充电电流，以及P通道FETs P1和P2，N通道FETs N1和N2，其中P1和P2由比较器COM1和COM2的输出信号SP1和SP2控制接通／断开，N1和N2由与电路3的输出信号SN控制接通／断开。在该配置中，二极管D1，D2，D3和D4分别是P通道FETs P1和P2，N通道FETs N1和N2的寄生二极管。参考图13中的时序图，削波型充电电路的操作在下面描述。在图13中，假设在时刻ta之前，输出端A和B处的电压不大于端电压VDD，比较器COM1和COM2的输出信号SP1和SP2保持为高电平，P通道FETs P1和P2为断开状态。在时刻ta，当时钟信号CL变为高电平时，与电路3的输出信号SN变为高电平，使得N通道FETs N1和N2变为接通状态，因此由交流发电机AG和N通道FETs N1和N2形成一个闭环。在上面的情况中，交流发电机AG产生一个电动势，例如，当输出端A相对于输出端B达到一个正电压，如图12中符号α所示，电流i1从交流发电机AG流到N通道FET N1，并流到N通道FET N2。在时刻tb，当时钟信号CL落到低电平，与电路3的输出信号SN变为低电平，使得N通道FETs N1和N2处于断开状态，因此截断上面提到的电流路径。在上面的情况中，因为当时钟信号CL为高电平时有电流流动(此后称为短路期)，能量存储于交流发电机AG的发电机线圈的电感中，该能量引起输出端A上电压升高。然后，在时刻tc，当端A上的电压上升到超过大容量电容4的端电压VDD时，比较器COM1的输出信号SP1变为低电平，使得P通道FET P1切换到接通状态。其结果是，如图12中符号β所示，电流i2从N通道FET N2的二极管D4流到交流发电机AG、P通道FET P1，然后流到大容量电容4。这样，开始对大容量电容4充电。当充电持续时，存储在发电机线圈的电感中的能量逐渐被释放，使得充电电流i2逐渐减小。当输出端A上的电压低于大容量电容4的端电压VDD时，比较器COM1的输出信号SP1变为高电平，使得P通道FET P1切换到断开状态，因此截断上面提到的充电电流路径。即，直到输出端A的电压低于大容量电容4的端电压VDD为止，与电路3使得N通道FETs N1和N2保持为断开状态，使得充电继续。此外，当交流发电机产生的电量很大并且存储于发电机线圈的电感中的能量很大时，即使在切换到短路期之后，充电仍然继续，因此使得充电时间很长，因此相当于侵蚀了短路期。在交流发电机AG的电动势产生而且输出端B相对于输出端A达到一个正电压的情况中，在上面提到的短路期中电流i1的流动方向被反向，使得输出端B上的电压增加。其结果时，充电电流i2流过N通道FET N1的二极管D3、交流发电机AG和P通道FET P2以及大容量电容4，导致对大容量电容4充电。这样，在以前的削波型充电电路中，通过根据时钟信号，重复地对电路进行短路和电压升高，具有很小、不统一的所产生电力的交流发电机的电动势被转换成对大容量电容充电的削波电压。在削波型充电电路1的发电机线圈的电感中存储了大量能量的情况中，或者在输入能量很大的情况中，削波器的短路期被禁止，使得通过非削波操作对充电给予优先级。通过在削波和非削波操作间切换而进行充电，有可能很有效地对大容量电容充电。在使用单方向单元的削波型充电电路中，其配置是利用比较器对该类场效应管的端电压进行比较，一种看来可以提高充电效率的方法是降低充电路径损耗，其方式是使得场效应管的源极和漏极之间的导通电阻(接通状态电阻)尽可能小。然而，如果导通电阻很小，场效应管的源极和漏极之间的电压会很小。因此，集电极输入端的电压会低于一个阈值，并且场效应管进入断开状态，此后，比较器两个输入端之间的电压差值会升高，因为二极管前向电压降落的原因，导致场效应管很快进入接通状态，而且该操作会重复进行。在这种低电流导通的情况下，一种称为抖动的情况会发生，其中场效应管在接通和断开状态之间重复切换。即，在图13时序中的td时刻，当输出端A的电压低于大容量电容4的端电压VDD时，比较器COM1的输出信号SP1变为高电平，P通道FET P1变为断开状态。然而，因为在比较器COM1的输出信号SP1切换到高电平(时刻td)之前在P通道FET P1中流动的充电电流i2很小，由于P通道FET P1的电阻引起的电压降落也很小。出于这种原因，当信号SP1变为高电平并且P通道FET P1切换到断开状态时，由于二极管D1的前向电压降落，比较器COM1两个输入端之间的电压差值增加。这样，在时刻te，比较器COM1的输出信号SP1在较短时间内为低电平(图13)。即，根据P通道FET P1是接通还是断开，比较器COM1的输入端之间的电压差值是不同的，使得信号SP1的信号电平频繁地在高电平和低电平之间切换。因此，在P通道FET P1重复在接通状态和断开状态之间切换时，会发生抖动现象。如果当时钟信号在高电平期间(短路期)发生这种类型的抖动现象，如图13所示，与电路3的输出信号SN的信号电平根据信号SP1信号电平的切换而切换。当这种现象发生时，如图13所示，与电路3的输出信号SN的电平切换时序与信号SP1电平的切换时序相比略有延迟，这是因为与电路的延迟时间的原因。出于该原因，在短路期间发生抖动的情况中，会出现一个时间段，在该时间段内P通道FET P1和N通道FET N1和N2都处于接通状态(图13中给出的时间段dt)。在这种情况中，因为输出端A和B的电压等于或小于大容量电容4的正向电压VDD，贯通电流从大容量电容4流出，如图13中符号γ所示，使得充电效率降低。图14A是削波型充电电路1中流动的电流的波型图，图14B是扩大的波型图。在这两个波型图中可以看出表示为超出地参考中心电平的贯通电流等于或大于表示为低于参考地电平的充电电流。出于这种原因，尤其在短充电时间的情况下，由于贯通电流的原因造成的放电量等于或大于充电时获得的电荷量，导致充电效率的严重降低。本专利技术给出一种削波电路、削波电路控制方法、削波型充电电路、采用这些电路的电子设备或计时装置，能够防止贯通电流并提高充电效率。根据本专利技术的一个方面，这里给出一种削波电路，用于根据电源的电功率产生削波电压，这种削波电压是在第一线路路和第二线路路之间产生的。这种削波电路可以有用于检测电动势的比较器，该比较器将第一线路路的电压与一个输入端的电压比较，其中电源的电功率被提供给该输入端；该削波电路还包括一个充电开关部分，位于第一线路和输入端之间，在来自比较器的结果是输入端的电压等于或大于规定的电压的情况中，该开关部分使得电流在一个方向上流动；该削波电路还包括一个用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来从电源的电功率产生削波电压的削波电路，其中的削波电压在第一线路和第二线路之间产生，该削波电路包括： 用于检测电动势的比较器，该比较器比较第一线路的电压与其中一个输入端的电压，该输入端上施加了电源的电功率； 位于第一线路和所述输入端之间的充电开关部分，在来自比较器的比较结果是输入端的电压等于或大于规定电压的情况中，该开关使得电流在一个方向上流动； 位于第二线路和输入端之间的闭环开关部分，包括一个开关元件和一个与开关元件并联的单向元件，该开关使得电流在一个方向上流动；以及 控制开关部分的所述开关元件的控制器； 其中的控制器包括： 基于时钟信号设置短路期的闭环控制器，在短路期间充电开关断开的情况中，该控制器将闭环开关设置为接通状态直到短路期结束，以及 闭环禁止控制器，在充电开关部分中发生抖动的情况中，强制闭环开关部分断开给定的时间段。

【技术特征摘要】
JP 2000-9-4 267547/00;JP 1999-10-15 294427/991．一种用来从电源的电功率产生削波电压的削波电路，其中的削波电压在第一线路和第二线路之间产生，该削波电路包括用于检测电动势的比较器，该比较器比较第一线路的电压与其中一个输入端的电压，该输入端上施加了电源的电功率；位于第一线路和所述输入端之间的充电开关部分，在来自比较器的比较结果是输入端的电压等于或大于规定电压的情况中，该开关使得电流在一个方向上流动；位于第二线路和输入端之间的闭环开关部分，包括一个开关元件和一个与开关元件并联的单向元件，该开关使得电流在一个方向上流动；以及控制开关部分的所述开关元件的控制器；其中的控制器包括基于时钟信号设置短路期的闭环控制器，在短路期间充电开关断开的情况中，该控制器将闭环开关设置为接通状态直到短路期结束，以及闭环禁止控制器，在充电开关部分中发生抖动的情况中，强制闭环开关部分断开给定的时间段。2．权利要求1的削波电路，其中电源的电功率是发电机产生的电动势。3．权利要求1的削波电路，其中闭环控制器包括基于在短路期间检测到充电开关部分从接通变为断开而确定发生抖动的断开控制器，在确定发生抖动的情况中，该控制器强制闭环开关部分的开关元件为断开状态；以及断开重置部分，该部分至少在下一个短路期之前将最初由断开控制器设置的闭环开关部分的开关元件的断开状态重置。4．权利要求3的削波电路，其中闭环禁止部分还包括用来通过检测到充电开关部分已经断开给定时间段而确定充电结束的充电结束确定部分，其中当充电结束确定部分确定充电结束时，最初由断开控制器设置的闭环开关部分的开关元件的断开状态被重置。5．权利要求1的削波电路，其中闭环控制器包括基于检测到充电开关部分从接通变为断开而确定发生抖动时，强制闭环开关部分的开关元件为断开状态的断开控制器；以及充电结束检测部分，当通过检测到充电开关部分已经断开给定时间段而确定充电结束时，该检测部分将最初由断开控制器设置的闭环开关部分的开关元件的断开状态解除。6．权利要求1的削波电路，还包括第二控制器，位于第二线路和与上述输入端形成一对的另一个输入端之间，当另一个输入端的电压等于或大于规定的电压时，该控制器将闭环开关部分的开关元件设置为接通状态。7．权利要求1的削波电路，还包括与闭环开关部分并联的第二充电开关，其中第二充电开关根据与上面输入端形成一对的另一个输入端的电压切换连接状态。8．权利要求1的削波电路，其中充电开关元件包括基于来自用于检测电动势的比较器的比较结果而被控制的开关元件，与开关元件并联的单向元件，该单向元件使得电流在一个方向上流动。9．权利要求1的削波电路，其中充电开关元件是二极管。10．用于根据交流电流电源的电动势产生削波电压的削波电路，其中的削波电压产生于第一线路和第二线路之间，该削波电路包括用于比较第一线路的电压与一个输入端电压的第一比较器，其中的输入端上施加了交流电源的电功率；位于第一线路和所述一个输入端之间的第一开关部分，在该输入端的电压等于或大于规定电压的情况中，该开关使得电流在一个方向上流动；用于比较第一线路的电压与另一个输入端电压的第二比较器，其中的所说另一个输入端上施加了交流电源的电功率；位于第一线路和所述另一个输入端之间的第二开关部分，在该输入端的电压等于或大于规定电压的情况中，该开关使得电流在一个方向上流动；位于第二线路和所述一个输入端之间的第三开关部分，该开关部分有一个开关元件和一个与开关元件并联的单向元件，该开关部分使得电流在一个方向上流动；位于第二线路和所述另一个输入端之间的第四开关部分，该开关部分有一个开关元件和一个与开关元件并联的单向元件，该开关部分使得电流在一个方向上流动；控制第三和第四开关部分的开关元件的控制器；其中的控制器包括基于时钟信号设置短路期的闭环控制器，在第一和第二开关部分在短路期间断开的情况下，该闭环控制器将第三和第四开关部分的开关元件设置为接通状态直到短路期结束，该控制器还包括一个闭环禁止部分，在第一和第二开关部分中发生抖动的情况中，该禁止部分强制第三和第四开关部分的开关元件断开给定的时间。11．权利要求10的削波电路，其中电源的电动势是发电机产生的电动势。12．根据权利要求10的削波电路，其中闭环禁止部分包括基于检测到充电开关部分在短路期间从接通变化为断开状态而确定发生抖动的断开控制器，在确定发生抖动的情况中，该断开控制器强制第三和第四开关部分的开关元件为断开状态；以及断开重置部分，该部分至少在下一个短路期开始之前，将最初由断开控制器设置的第三和第四开关部分的开关元件的断开状态重置。13．权利要求12的削波电路，其中闭环禁止部分还包括用来通过检测到第一和第二开关部分已经断开给定时间而确定充电结束的充电结束确定部分，其中当充电结束确定部分确定充电已经结束时，最初由断开控制器设置的第三和第四开关部分的开关元件的断开状态被重置。14．权利要求13的削波电路，其中闭环禁止部分包括基于检测到第一或第二开关部分从接通变化为断开状态而确定发生抖动时强制第三和第四开关部分的开关元件为断开状态的断开控制器；以及当通过检测到第一和第二开关部分已经断开给定时间段而确定充电结束时，解除最初由断开控制器设置的第三和第四开关部分的开关元件的断开状态的充电结束检测部分。15．权利要求10的削波电路，其中第一开关部分包括基于第一比较器的比较结果而受控的开关元件，与该开关部分并联的单向元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：新川修，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]