(57)【要約】【課題】複数の太陽電池を直列に繋ぎ、出力電圧を上げるようにし、逆流阻止ダイオードを介して二次電池に蓄電するとともに、電圧安定化回路を介して負荷に電力を供給する場合、太陽電池に照射される光の量が少ない場合、起電力（出力電圧）が低くなり、負荷の駆動が困難になるという課題がある。【解決手段】太陽電池ＰＶの動作点を、出力効率を高く保てる動作点に保つよう、コントローラー１０１の出力に従い電圧変換回路１０２（昇圧回路）を駆動する。出力効率が高い動作点で動作させるため、光の量が少ない（出力電圧が低い）場合でも出力電圧を保つことができ、負荷を安定して駆動することが可能となる。【選択図】図１
2011186583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１回路と、
第２回路と、
を含み、
前記第１回路は、
太陽電池の出力電圧、
または出力電流、
の少なくとも一方に基づいて、
前記太陽電池の動作点を決定し、
前記第１回路は前記第２回路を制御して前記太陽電池が前記動作点で動作し、
前記第２回路は前記太陽電池からの電力を出力することを特徴とする回路装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回路装置であって、
前記第２回路はパルス変調制御により前記動作点の制御を行う、
ことを特徴とする回路装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の回路装置であって、
前記第２回路と蓄電装置との間に第３回路を備え、
前記第３回路は、
前記蓄電装置に供給される充電電流を前記蓄電装置の定格範囲内に制限する、
ことを特徴とする回路装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の回路装置であって、
前記第２回路の出力端子に第４回路を備え、
前記第４回路は、
前記第２回路が出力する電圧を安定化させる、
ことを特徴とする回路装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の回路装置であって、
前記第２回路は
一端が前記太陽電池に接続されるインダクターと、
前記インダクターの他端と第１の電位を備える部分との間に接続されたトランジスターと、
前記インダクターの他端と前記第２回路の出力端子との間に一端が接続されたダイオードと、
を含み、
前記トランジスターが前記第１回路によりパルス変調制御されることを特徴とする回路装置。
【請求項６】
請求項５に記載の回路装置であって、
前記ダイオードの他端と、
前記第１の電位を備える領域との間に接続された第１のコンデンサー、または
前記インダクターの他端と、
前記第１の電位を備える部分との間接続された第２のコンデンサーの少なくともいずれか一方を、
さらに備えることを特徴とする回路装置。
【請求項７】
第１回路と、
第２回路と、
を含み、
前記第１回路は、
太陽電池の出力電圧、または出力電流の少なくとも一方に基づいて、
前記太陽電池の動作点を決定し、
前記第１回路は前記第２回路を制御して前記太陽電池が前記動作点で動作し、
前記第２回路が前記太陽電池からの電力を出力することを特徴とする回路装置。
【請求項８】
請求項７に記載の回路装置であって、
前記第２回路は
一端が前記太陽電池に接続されるインダクターと、
前記インダクターの他端と第１の電位を備える部分との間に接続されたトランジスターと、
前記インダクターの他端と前記第２回路の出力端子との間に一端が接続されたダイオードと、
を含み、
前記トランジスターが前記第１回路によりＰＷＭ制御されることを特徴とする回路装置。
【請求項９】
請求項８に記載の回路装置であって、
前記ダイオードの他端と、
前記第１の電位を備える領域との間に接続された第１のコンデンサー、または
前記インダクターの他端と、
前記第１の電位を備える部分との間接続された第２のコンデンサーの少なくともいずれか一方を、
さらに備えることを特徴とする回路装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項の回路装置を含む電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、光を電力に変換する素子である。太陽電池を電子機器に用いた場合、コードレスで電力を供給できることから、特にモバイル用途の電子機器に好適である。ここで、太陽電池の出力は、照射される光の強度に依存するため、二次電池をバックアップ用に備えたものが提案されている。
【０００３】
図６は、二次電池をバックアップ用に備えた場合の背景技術を示す、回路のブロック図である。図６に示すように、複数の太陽電池ＰＶを直列に繋ぐことで出力電圧を上げるようにし、逆流阻止ダイオード１０を介して二次電池１１に蓄電するとともに、電圧安定化回路１２を介して負荷１３に電力を供給する技術が公知である。
【０００４】
また、特許文献１では、太陽電池による発電電力を最大化（ＭＰＰＴ：Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｅｒ）すべくＤＣ／ＤＣコンバーターを備え、逆流阻止ダイオードを介して二次電池（バッテリー）に蓄電する技術が公開されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２６６４５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した技術を用いた場合、太陽電池に照射される光の量が少ない場合、起電力（出力電圧）が低くなり、負荷の駆動や、二次電池の充電が困難になるという課題がある。また、逆流阻止ダイオードは、電流値にも依存するが、順方向での電圧降下が０．５Ｖ程度あり、太陽電池１セルの発電電圧と同程度の電圧降下を発生する。
【０００７】
この場合には、太陽電池を直列に繋ぎ、出力電圧を上げることが必要となるが、直列に接続された太陽電池の一部のセル（例えば１０個直列にした内の一つ）に照射される光量が減少した場合（部分影）、当該セルが供給し得る電流は小さくなる。そのため、他のセルに流れる電流も当該セルが流せる電流に減少し、光電変換効率が低下するという課題がある。また、太陽電池を直列に接続すると、電子機器の限られたスペースに搭載する場合にデザイン上の制約が発生するという課題がある。加えて、太陽電池の面積を同程度に揃え、分割することが必要となるため、分割した太陽電池間の隙間の領域では発電が行えず、発電電力が低下するという課題がある。
また、太陽電池に照射される光の量が少ない状態が続くと、二次電池に蓄えられていた電力が減少し、負荷の駆動が困難となる課題がある。
また、太陽電池に照射される光の量が大きすぎると、出力電圧が過剰に上昇して、太陽電池の出力に接続されている電圧安定化回路等デバイスの定格電圧以上になるという課題がある。
【０００８】
また、特許文献１に示すように、太陽電池の出力を変調し、電力系統と電気的に並列となるよう接続した場合、接続用の電線が必要となり、可搬性が低下するという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【００１０】
［適用例１］本適用例にかかる回路装置は、第１回路と、第２回路と、を含み、前記第１回路は、太陽電池の出力電圧、または出力電流、の少なくとも一方に基づいて、前記太陽電池の動作点を決定し、前記第１回路は前記第２回路を制御して前記太陽電池が前記動作点で動作し、前記第２回路は前記太陽電池からの電力を出力することを特徴とする。
【００１１】
これによれば、第１回路により太陽電池の動作点を定め、第１回路により第２回路を制御して第２回路を介して太陽電池から電力が出力される。動作点を制御することで電圧や電流、電力の値を可変できるため、多岐に渡る用途に対して対応することが可能となる。また、太陽電池を直列に繋ぐ必要がなくなるため、部分影の影響を抑えることが可能となる。
【００１２】
［適用例２］上記適用例にかかる回路装置であって、前記第２回路はパルス変調制御により前記動作点の制御を行うことを特徴とする。パルス変調制御とは、具体的には、室内等の低照度時には、パルスの発生を間引くPFM制御を、屋外等の通常時、あるいは高照度時には、パルス幅を可変にするPWM制御を行う。
【００１３】
上記した適用例によれば、パルス変調は、原理的には電力の損失無しで動作点の制御を行うことが可能となる。また、パルス変調制御は昇圧、降圧のどちらに対しても設計することができるため、多岐に渡る用途に対して対応することが可能となる。
【００１４】
［適用例３］上記適用例にかかる回路装置であって、前記第２回路と蓄電装置との間に第３回路を備え、前記第３回路は、前記蓄電装置に供給される充電電流を前記蓄電装置の定格範囲内に制限することを特徴とする。
【００１５】
上記した適用例によれば、蓄電装置の定格を超えることなく充電電流を供給することが可能となるため、蓄電装置を劣化させることなく充電が行える。そして蓄電装置を備えることで、蓄電装置が無い場合と比べ、安定させた電力の供給を行うことが可能となる。
【００１６】
［適用例４］上記適用例にかかる回路装置であって、前記第２回路の出力端子に第４回路を備え、前記第４回路は、前記第２回路が出力する電圧を安定化させる、ことを特徴とする。
【００１７】
上記した適用例によれば、太陽電池からの供給電力の不安定性を低減させ、安定した電圧を供給することが可能となる。
【００１８】
［適用例５］上記適用例にかかる回路装置であって、前記第２回路は一端が前記太陽電池に接続されるインダクターと、前記インダクターの他端と第１の電位を備える部分との間に接続されたトランジスターと、前記インダクターの他端と前記第２回路の出力端子との間に一端が接続されたダイオードと、を含み、前記トランジスターが前記第１回路によりパルス変調制御されることを特徴とする。
【００１９】
上記した適用例によれば、パルス変調制御は、原理的には電力の損失無しで動作点の制御を行うことが可能となる。そして、この場合には少ない部品点数で昇圧回路を構成することが可能となる。
【００２０】
［適用例６］上記適用例にかかる回路装置であって、前記ダイオードの他端と、前記第１の電位を備える領域との間に接続された第１のコンデンサー、または前記インダクターの他端と、前記第１の電位を備える部分との間接続された第２のコンデンサーの少なくともいずれか一方を、さらに備えることを特徴とする。
【００２１】
上記した適用例によれば、パルス変調制御を第１のコンデンサーまたは第２のコンデンサーが無い場合と比べて低いリップル含有量を出力する構成を得ることが可能となる。
【００２２】
［適用例７］本適用例にかかる回路装置は、第１回路と、第２回路と、を含み、前記第１回路は、太陽電池の出力電圧、または出力電流の少なくとも一方に基づいて、前記太陽電池の動作点を決定し、前記第１回路は前記第２回路を制御して前記太陽電池が前記動作点で動作し、前記第２回路が前記太陽電池からの電力を出力することを特徴とする。
【００２３】
これによれば、太陽電池に照射される光量と独立して電圧値や電流値を変えられるため、光量変動に対しても安定して動作する電子機器を提供することが可能となる。
【００２４】
［適用例８］上記適用例にかかる回路装置であって、前記第２回路は一端が前記太陽電池に接続されるインダクターと、前記インダクターの他端と第１の電位を備える部分との間に接続されたトランジスターと、前記インダクターの他端と前記第２回路の出力端子との間に一端が接続されたダイオードと、を含み、前記トランジスターが前記第１回路によりパルス変調制御されることを特徴とする。
【００２５】
上記した適用例によれば、パルス変調制御は、原理的には電力の損失無しで動作点の制御を行うことが可能となる。そして、この場合には少ない部品点数で昇圧回路を構成することが可能となる。
【００２６】
［適用例９］上記適用例にかかる回路装置であって、前記ダイオードの他端と、前記第１の電位を備える領域との間に接続された第１のコンデンサー、または前記インダクターの他端と、前記第１の電位を備える部分との間接続された第２のコンデンサーの少なくともいずれか一方を、さらに備えることを特徴とする。
【００２７】
上記した適用例によれば、パルス変調制御を第１のコンデンサーまたは第２のコンデンサーが無い場合と比べて低いリップル含有量を出力する構成を得ることが可能となる。
【００２８】
［適用例１０］本適用例にかかる電子機器は、上記記載の回路装置を含む。
【００２９】
これによれば、太陽電池に照射される光量と独立して電圧値や電流値を変えられるため、光量変動に対しても安定して動作する電子機器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１の実施形態にかかる回路装置の構成を示すブロック図。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、電圧変換回路の基本構成を示す回路図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、回路装置を含む電子機器の概略図。
【図４】第２の実施形態における回路装置の構成を示すブロック図。
【図５】第３の実施形態における回路装置の構成を示すブロック図。
【図６】背景技術を示す回路のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００３２】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態にかかる回路装置の構成を示すブロック図である。回路装置１００は、太陽電池ＰＶ、コントローラー１０１、電圧変換回路１０２、充放電制御回路１０３、電荷蓄積装置１０４、電圧安定化回路１０５を含む。そして、回路装置１００に備わる電圧安定化回路１０５を介して、電子回路２００へ電力を供給する。
太陽電池ＰＶは、正側端子（アノード端子）がコントローラー１０１に接続されており、太陽電池ＰＶの出力電圧、または出力電流、の少なくとも一方に基づいて動作点を決定し、パルス幅変調制御のパルスを発生する制御信号を電圧変換回路１０２に供給する。
【００３３】
電圧変換回路１０２は、コントローラー１０１からの制御信号を受けて、太陽電池ＰＶの動作点を上記した動作点に保つよう、電圧を変換して出力する。電圧変換回路１０２の典型的な構成については後述する。
電荷蓄積装置１０４は、太陽電池ＰＶから受ける電力が、電子回路２００へ供給する電力よりも大きい場合には蓄電し、小さい場合には放電して電力の平衡を取っている。
【００３４】
充放電制御回路１０３は、電荷蓄積装置１０４に流入する電流や、流出する電流を制御する。特に、電荷蓄積装置１０４に体積あたりの電気容量に優れたリチウムイオン電池を用いる場合には、過充電、過放電を避けるため、電荷蓄積装置１０４を充放電制御回路１０３により保護することが好適である。
【００３５】
電圧安定化回路１０５は、負荷となる電子回路２００に出力する電圧を安定化させる。具体的な構成としては、ドロップ型のシリーズレギュレーターや、ＰＷＭ変調によるスイッチングレギュレータ構成を用いることができる。電力の利用効率については、スイッチングレギュレータ用いることが好適であり、電子回路２００の耐ノイズ性が低い場合には、スイッチングレギュレータよりもドロップ型のシリーズレギュレーターを用いる方が好適となる。
【００３６】
次に、回路装置１００の動作について説明する。
太陽電池ＰＶの発電電力が電子回路２００で消費される電力よりも大きく、電荷蓄積装置１０４が充電可能である場合には、コントローラー１０１は太陽電池ＰＶの出力効率を高く保てる動作点に追従（ＭＰＰＴ：Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ：最大電力点追従）させて電圧変換回路１０２を駆動する。ＭＰＰＴ法の手法としては特に限定されないが、３点で電力を測定し、最大電力点を探索する、所謂山登り法や、開放電圧の６０％〜８５％程度（太陽電池ＰＶの構造により異なる）程度の電圧となるよう調整する電圧追従方法を用いることができる。この場合、充放電制御回路１０３を介して電荷蓄積装置１０４は充電され、電圧安定化回路１０５を介して安定化された電圧が電子回路２００に供給される。
【００３７】
次に、太陽電池ＰＶの発電電力が電子回路２００で消費される電力よりも大きく、電荷蓄積装置１０４が満充電されている場合には、充放電制御回路１０３はコントローラー１０１に太陽電池ＰＶからの電力を遮断するよう制御する。この状態で電子回路２００が動作する場合、電圧変換回路１０２を電圧変換回路１０２の出力電圧（電圧安定化回路１０５への入力電圧）が電圧安定化回路１０５の最大定格電圧以上にならないように制御する動作をさせている。
【００３８】
次に、太陽電池ＰＶの発電電力が電子回路２００で消費される電力よりも小さく、電荷蓄積装置１０４が充電されている場合には、コントローラー１０１は太陽電池ＰＶの出力効率を上げる動作点に設定し、不足した電力を充放電制御回路１０３を介して電荷蓄積装置１０４から供給することで電圧安定化回路１０５から出力される電圧を一定に保つ。ここで電荷蓄積装置１０４から電力を取り出せなくなった場合には、出力電圧を下げて電子回路２００を駆動する。もしくは出力を遮断する。
ここで、電荷蓄積装置１０４、充放電制御回路１０３は必須のものではなく、省略可能である。太陽電池ＰＶの発電電力が電子回路２００で消費される電力よりも小さい場合には、コントローラー１０１は太陽電池ＰＶの最大電力点に動作点を設定し、電圧安定化回路１０５から出力される電圧を最大限維持すべく動作する。
【００３９】
また、太陽電池ＰＶの発電電力が電子回路２００で消費される電力よりも大きい場合には、コントローラー１０１は電圧変換回路１０２に対して、効率を下げて電力を取り出し、供給される電力と、出力される電力との整合を取るよう（電圧変換回路１０２の出力電圧が、電圧安定化回路１０５の最大定格電圧を越えないよう）動作させる。また、電圧安定化回路１０５にドロップ型のシリーズレギュレーターを用いている場合には、電圧安定化回路１０５で電力を消費させ、供給される電力と、出力される電力との整合を取るよう動作させても良い。あるいは、これらの組み合わせにより、供給される電力と、出力される電力との整合を取るよう動作させても良い。また、電子回路２００の構成によっては、電圧安定化回路１０５に代えて、電流安定化回路を用いても良い。
【００４０】
また、電荷蓄積装置１０４に電気二重層コンデンサーや、鉛蓄電池に代表される、過充電、過放電に対して強い装置を用いた場合には、充放電制御回路１０３は必須の構成ではなく、省略可能である。また、電子回路２００が電圧変動に強いものである場合には、電圧安定化回路１０５は必須の構成ではなく、省略可能である。上記したように、電荷蓄積装置１０４、充放電制御回路１０３、電圧安定化回路１０５は各々独立して省略可能である。また、上記した理由以外、例えばコスト的な問題、部品点数の削減、省スペース化に加え、さらには特別な理由無しでも上記した要素は省略可能である。
【００４１】
また、太陽電池ＰＶは、回路装置１００に付随している必要はなく、別途設置された太陽電池からの電力を受けて動作させても良い。この場合回路装置１００は太陽電池ＰＶを含まない構成として扱うことができる。
また、太陽電池ＰＶを直列に繋いでも良い。この場合でも電圧変換回路１０２を用いることで昇圧できるため、太陽電池ＰＶを直列に接続する数を減らせる。そのため太陽電池ＰＶの一部が影となる確率が低くなるので、出力電流低下を抑えることが可能となる。
【００４２】
次に、電圧変換回路１０２の構成について説明する。電圧変換回路１０２には、例えば室内等の低照度時には、パルスの発生を間引くPFM制御を、屋外等の通常時  あるいは高照度時には、パルス幅を可変にするPWM制御を日照条件に適するように行うパルス変調制御が好適に用いられる。図２（ａ）は、太陽電池ＰＶのカソード側を第１の電位として用いた場合の電圧変換回路の基本構成を示す回路図である。なお、太陽電池ＰＶとしてダイオード構造を用いないものを用いた場合には、負の電圧を出力する側を第１電位として用いる。図２（ｂ）は第１の電位として正電位（アノード側）を用いた場合の回路図である。太陽電池ＰＶとしてダイオード構造を用いないものを用いた場合には、正の電圧を出力する側を第１電位として用いる。図２（ｃ）は、第１の電位としてカソード側を用いた場合に、負電圧を出力する電圧変換回路としての基本構成を示す回路図である。電力源としては、太陽電池ＰＶを用いた例について記載している。ここでは、第１の電位として太陽電池ＰＶの負電位側を接地電位として電圧変換回路１０２は、第１のコンデンサーとしての入力コンデンサー１５０、インダクター１５１、フリーホイールダイオード１５２、第２のコンデンサーとしての出力コンデンサー１５３、スイッチングトランジスター１５４を用いた場合について説明する。
【００４３】
太陽電池ＰＶから供給された電流は、まず入力コンデンサー１５０に蓄積される。ここで、入力コンデンサー１５０は必須の要素ではなく省略可能である。
インダクター１５１は、太陽電池ＰＶの一端と接続され、他端でフリーホイールダイオード１５２の一端と、スイッチングトランジスター１５４の一端とに接続されている。スイッチングトランジスター１５４の他端は接地電位に繋がれている。そして、スイッチングトランジスター１５４はコントローラー１０１（図１参照）からパルス幅を定める信号を受けてパルス幅を調整する。
フリーホイールダイオード１５２の他端は、図示せぬ負荷（例えば電圧安定化回路１０５）と繋がれ、インダクター１５１に流れる電流を還流させる機能を備えている。
出力コンデンサー１５３は、フリーホイールダイオード１５２の他端と、接地電位との間に接続され、フリーホイールダイオード１５２から供給された電流を蓄積し、平滑化する。ここで、出力コンデンサー１５３は必須の構成要素ではなく、省略可能である。
【００４４】
次に、図２（ａ）を用いて、電圧変換回路１０２の動作について説明する。ここでは、入力コンデンサー１５０と出力コンデンサー１５３とを含む場合について説明する。まず、初期状態は、スイッチングトランジスター１５４が遮断されている状態とする。また、太陽電池ＰＶから供給された電流は、入力コンデンサー１５０に蓄積されている状態とする。太陽電池ＰＶの出力電圧、または出力電流、の少なくとも一方に基づいて定められた動作点となるように設定されたコントローラー１０１（図１参照）から送られたパルス幅に従い、スイッチングトランジスター１５４を短絡状態とする。この状態では、インダクター１５１に流れる電流は、パルス幅の増加に伴い増加する。そして、太陽電池ＰＶからの電力流がインダクター１５１に蓄積されることになる。これにより、太陽電池ＰＶの出力電力圧が制御される。
次に、パルスの供給が終わった場合（スイッチングトランジスター１５４が開放状態になった時）、インダクター１５１に蓄積された電流はフリーホイールダイオード１５２を介して出力コンデンサー１５３に充電される。この動作により、出力電位が上昇し、図示せぬ負荷（例えば電圧安定化回路１０５：図１参照）に供給される。
この動作を繰り返すことで、太陽電池ＰＶの出力電力を制御できる。パルス幅を広げることで、太陽電池ＰＶの出力電圧は下がり、パルス幅を狭めることで太陽電池ＰＶの出力電圧は上がる。即ち動作点の制御ができる。
【００４５】
次に、図２（ｂ）に示す電圧変換回路１０２について説明する。図２（ｂ）は図２（ａ）と類似した構成を備えているので、主として相違点について説明する。主な相違点は、太陽電池ＰＶのアノードを第１電位として用いていることと、フリーホイールダイオード１５２の向きが反対であることと、スイッチングトランジスター１５４にＰＭＯＳ型のトランジスターを用いていることである。そして、この場合、第１の電位として太陽電池ＰＶの正電位側を接地電位した構成を備えている。
この場合、電流は上記した場合と反対向きに流れることとなる。そして、スイッチングトランジスター１５４は負電圧のパルスを受けてスイッチングを行う。そして、同様の動作により太陽電池ＰＶの出力電圧が制御できる。パルス幅を広げることで、太陽電池ＰＶの出力電圧の絶対値は下がり、パルス幅を狭めることで太陽電池ＰＶの出力電圧の絶対値は上がる。即ち動作点の制御ができる。
【００４６】
次に、図２（ｃ）に示す電圧変換回路１０２について説明する。図示せぬ負荷として、正負の電源を必要とする場合にこの電圧変換回路１０２をさらに備えることが好適である。
太陽電池ＰＶから供給された電流は、まず入力コンデンサー１５０に蓄積される。ここで、入力コンデンサー１５０は必須の要素ではなく省略可能である。
スイッチングトランジスター１５４の一端は太陽電池ＰＶの一端と接続され、他端でフリーホイールダイオード１５２の一端と、インダクター１５１の一端とに接続されている。インダクター１５１の他端は接地電位に繋がれている。出力コンデンサー１５３は、フリーホイールダイオード１５２の他端と、接地電位との間に接続され、フリーホイールダイオード１５２から供給された電流を蓄積し、平滑化する。ここで、出力コンデンサー１５３は必須の構成要素ではなく、省略可能である。
次に、図２（ｃ）を用いて、電圧変換回路１０２の動作について説明する。ここでは、入力コンデンサー１５０と出力コンデンサー１５３とを含む場合について説明する。まず、初期状態は、スイッチングトランジスター１５４が遮断されている状態とする。
また、太陽電池ＰＶから供給された電流は、入力コンデンサー１５０に蓄積されている状態とする。ここで、コントローラー１０１（図１参照）から送られたパルス幅に従い、スイッチングトランジスター１５４をパルスが印加された時間だけ短絡状態とする。この状態では、インダクター１５１に流れる電流は、パルス幅の増加に伴い増加する。
次に、パルスの供給が終わった場合（スイッチングトランジスター１５４が開放状態になった時）、インダクター１５１に流れる電流はフリーホイールダイオード１５２を介して出力コンデンサー１５３に充電される。電流は出力コンデンサー１５３の接地側からフリーホイールダイオード１５２側に流れるため、出力コンデンサー１５３の負荷側の端子には、負電圧が発生する。この動作により、出力電位の絶対値が上昇（電位としては低下）し、図示せぬ負荷に供給される。
なお、上記した説明では、第１の電位として太陽電池ＰＶの片側の電位を用いているが、これは例えば太陽電池ＰＶの中間電位や、その他の電位を用いても良い。また、負電圧出力を主とする場合、図２（ｃ）に示す電圧変換回路１０２で太陽電池ＰＶの動作点を定めても良い。
【００４７】
（電子機器）
以下、上記した回路装置１００を含む電子機器について例示する。図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、回路装置を含む電子機器の概略図である。図３（ａ）は、デジタルフォトフレーム１７１の表側（表示する側）、（ｂ）はその裏面（回路装置がある側）である。デジタルフォトフレーム１７１は表面に表示部１７１ａ（電子回路２００に相当）を備え、裏面に太陽電池ＰＶを含む回路装置１００を備えている。
図３（ｃ）は太陽光充電装置１７７を示す平面図である。この場合太陽電池ＰＶは、発電能力やコストの都合から、異なる面積を備える太陽電池ＰＶに対して、入力コネクター１７５を差し替えて回路装置１００の切り替えに対応する構成を備えている。即ち、回路装置１００と太陽電池ＰＶは分離した構成を備えている。そして、回路装置１００を介して、出力コネクター１７６に太陽電池ＰＶから供給された電力を電子回路２００に供給する。電子回路２００としては、ここでは蓄電池を例示し、充電している状態を示している。
【００４８】
以下、第１の実施形態、および電子機器を用いることによる効果について説明する。
【００４９】
電圧変換回路１０２により、太陽電池ＰＶの電圧を昇圧できるため、太陽電池ＰＶの出力電圧が小さい場合でも有効に電力を取り出すことが可能となる。
【００５０】
太陽電池ＰＶを直列接続しない、または少数の太陽電池ＰＶを直列に接続して電力を取り出すため、部分影による発電効率の低下を抑制することができる。
【００５１】
太陽電池ＰＶを多数直列にすることなく電力を供給することが可能となるため、デザイン面での制約を小さくする（あるいは無くす）ことが可能となる。
【００５２】
太陽電池ＰＶを多数直列にすることなく電力を供給することが可能となるため、太陽電池ＰＶの分割数を小さくする（あるいは無くす）ことで隙間を減らすことが可能となり、太陽電池ＰＶの面積を大きく取ることが可能となる。
【００５３】
電荷蓄積装置１０４が充電可能な状態である場合、コントローラー１０１は太陽電池ＰＶの出力効率を高く保てる動作点に追従（ＭＰＰＴ：最大電力点追従）させて電圧変換回路１０２を駆動するため、発電量が増し、充電時間の短縮、電子回路２００の動作時間の延長が可能となる。
【００５４】
充放電制御回路１０３を設けることで、容量は大きいが、充放電の制御を精密に行う必要があるリチウムイオン電池を電荷蓄積装置１０４に用いることが可能となる。
【００５５】
電圧安定化回路１０５を備えているため、電子回路２００に与える電圧を一定に保つことができ、電子回路２００を安定した状態で駆動することができる。
【００５６】
電荷蓄積装置１０４を備えることで、太陽電池ＰＶに照射される光の強度が不安定な場合でも、電子回路２００に与える電圧を一定に保つことができ、電子回路２００を安定した状態で駆動することができる。
【００５７】
太陽電池ＰＶに照射される光の強度が強い場合でも、コントローラー１０１により、電圧変換回路１０２の変換効率を意図的に落とすことで（例えば、PWM制御のパルス幅を短くして）電子回路２００に与える電圧を一定に保つことができ、電子回路２００を安定した状態で駆動することができる。
【００５８】
電気二重層コンデンサーや、鉛蓄電池に代表される、過充電、過放電に対して強い装置を電荷蓄積装置１０４に用いた場合、充放電制御回路１０３を省略することが可能となり、回路規模を低減することが可能となる。
【００５９】
電圧変換回路１０２にパルスの発生を間引くPFM制御と、パルス幅を可変にするPWM制御を日照条件に応じて適するように行うパルス変調制御を用いることで効率よく電圧変換することが可能となる。
【００６０】
上記したパルス変調制御を用いることで、基本的にはインダクター１５１、フリーホイールダイオード１５２、スイッチングトランジスター１５４のみで昇圧可能となり、少ない部品のみで昇圧回路を構成することが可能となる。
【００６１】
逆流阻止ダイオードの機能を電圧変換回路１０２が備えているため、逆流阻止ダイオードを省略することが可能となる。
【００６２】
入力コンデンサー１５０、出力コンデンサー１５３の少なくともいずれかを備えることで、リップルを抑えて昇圧することが可能となる。
【００６３】
電圧変換回路は、負電圧を発生させることもできるため、正負の電圧を必要とするアナログ系の電子回路２００を駆動することが可能となる。
【００６４】
回路装置１００を含むデジタルフォトフレーム１７１や、太陽光充電装置１７７を構成することで、コードレスでデジタルフォトフレーム１７１、太陽光充電装置１７７を駆動することが可能となる。特に、反射型の液晶装置を適用したデジタルフォトフレーム１７１を用いることで消費電力を落とした場合、デジタルフォトフレーム１７１は、明るい環境で用いた場合、安定した表示品質を保つことが可能となる。
【００６５】
太陽光充電装置１７７として、入力コネクター１７５により太陽電池ＰＶを切り替えられるようにすることで、コストと発電量との要求に対応可能な太陽光充電装置１７７を提供することが可能となる。
【００６６】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について図面を用いて説明する。図４は、本実施形態にかかる回路装置の構成を示すブロック図である。回路装置１００は、太陽電池ＰＶ、コントローラー１０１、電圧変換回路１０２、充放電制御回路１０３、電荷蓄積装置１０４、電圧安定化回路１０５、電源切り替え装置１０６、外部電源装置１０７を含む。そして、回路装置１００に備わる電圧安定化回路１０５を介して、電子回路２００へ電力を供給する。
電源切り替え装置１０６、外部電源装置１０７を除く構成については、上記した第１の実施形態に準ずるため、説明の重複を避けるため、省略する。
【００６７】
電源切り替え装置１０６は、太陽電池ＰＶから入力される電力が低下し、電荷蓄積装置１０４に蓄えた電力が減少した場合に、外部電源装置１０７に切り替えて負荷となる電子回路２００を駆動する。外部電源装置１０７は複数あっても良く、コントローラー１０１により優先順位に従って外部電源装置１０７の切り替えを行う。外部電源装置１０７としては、例えば商用電源をＡＣ−ＤＣコンバーターを用いて変換したものや、ＵＳＢ電源を用いることができる。
【００６８】
次に、回路装置１００の動作について説明する。太陽電池ＰＶの発電電力が電子回路２００で消費される電力よりも大きく、電荷蓄積装置１０４が充電可能である場合と、太陽電池ＰＶの発電電力が電子回路２００で消費される電力よりも大きく、電荷蓄積装置１０４が満充電されている場合と、太陽電池ＰＶの発電電力が電子回路２００で消費される電力よりも小さく、電荷蓄積装置１０４が充電されている場合については、上記した場合と同様の処理を行う。この状態では、電源切り替え装置１０６は、電圧変換回路１０２、充放電制御回路１０３と、電圧安定化回路１０５とが繋がれた状態に保っている。
【００６９】
太陽電池ＰＶの発電電力が電子回路２００で消費される電力よりも小さく、電荷蓄積装置１０４から電力を取り出せなくなった場合には、上記した場合と異なる動作を行う。この場合、太陽電池ＰＶからコントローラー１０１に入力される太陽電池ＰＶの電圧や電流の情報と充放電制御回路１０３から送られる信号を受けて、電源切り替え装置１０６に電源切り替え信号を送出する。電源切り替え装置１０６は、コントローラー１０１から受けた信号により、優先順位に従って外部電源装置１０７の切り替えを行い、電子回路２００を駆動する。この際、充放電制御回路１０３を介して電荷蓄積装置１０４を充電する操作を行っても良い。
【００７０】
ここで、電荷蓄積装置１０４、充放電制御回路１０３は必須のものではなく、省略可能である。
【００７１】
太陽電池ＰＶの発電電力が電子回路２００で消費される電力よりも小さい場合には、上記した場合と異なる動作を行う。この場合、太陽電池ＰＶからコントローラー１０１に送られる情報を受けて、電源切り替え装置１０６に電源切り替え信号を送出する。電源切り替え装置１０６は、コントローラー１０１から受けた信号により、優先順位に従って外部電源装置１０７の切り替えを行い、電子回路２００を駆動する。
【００７２】
また、この場合でも、太陽電池ＰＶは、回路装置１００に付随している必要はなく、別途設置された太陽電池からの電力を受けて動作させても良い。この場合回路装置１００は太陽電池ＰＶを含まない構成として扱うことができる。また、この場合でも、太陽電池ＰＶを直列に繋いでも良い。
【００７３】
以下、第２の実施形態を用いることにより生じる効果について説明する。
【００７４】
太陽電池ＰＶを直列に繋いだ構成を備えていても良い。太陽電池ＰＶを直列に繋いだ構成を用いることで、並列に繋いだ場合と比べ、高い電圧、即ち低い電流で同一の電力を扱うこととなる。太陽電池ＰＶから出力される電流を小さくできることで、制御用トランジスターに流れる電流も低下する。そのため、制御用トランジスターの寄生抵抗の寄与を小さくできることから、電圧変換回路１０２の変換効率を上げることが可能となる。この場合でも電圧変換回路１０２を用いることで昇圧できるため、太陽電池ＰＶを直列に接続する数を減らせる。そのため太陽電池ＰＶの一部が影となる確率が低くなるので、出力電流低下を抑えることが可能となる。
【００７５】
外部電源装置１０７と電源切り替え装置１０６（共に図４参照）とを備えたことで、長時間光が照射されない場合でも、電子回路２００を駆動することが可能となる。
【００７６】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について図面を用いて説明する。図５は、本実施形態にかかるバイパス装置の構成を示すブロック図である。バイパス装置１９０は、太陽電池ＰＶを直列に繋いだ発電部１８０と接続される。バイパス装置１９０は、太陽電池ＰＶが発生する電圧を検出し、比較結果を出力するコンパレーター１７９と、比較結果に従い導通／遮断を制御するスイッチ１７８を備え、上記した回路装置１００に電力を伝える。
【００７７】
直列に太陽電池ＰＶを繋いだ発電部１８０は、日陰や汚れの影響で、太陽電池ＰＶの出力電圧に不均衡が生じた場合（発電能力が低下すると、太陽電池ＰＶの出力電圧が上昇する）に、コンパレーター１７９の出力を反転させ、スイッチ１７８を短絡させる。この場合コンパレーター１７９はオフセット電圧を備え、例えばシリコン系の太陽電池ＰＶを用いた場合、０．５Ｖ〜０．７Ｖ程度の電圧（太陽電池ＰＶの通常の出力電圧を超える値）が掛かった場合にコンパレーター１７９の出力を反転させるようにすることが好適である。また、発電部１８０の出力電圧を元にオフセット電圧を決定しても良い。この場合、一定の閾値を用いる場合と比べ、早い時点でスイッチ１７８を短絡させることができ、発電効率を高く保つことが可能となる。
ここで、スイッチ１７８としては、トランジスターを用いることが好ましい。
【００７８】
ここで、太陽電池ＰＶを短絡させた場合、発電部１８０からの出力電圧は低下するが、回路装置１００には昇圧装置（電圧変換回路１０２、図１参照）が備えられているため、出力電圧の変動は緩和される。
【００７９】
また、この場合、バイパス装置１９０は、発電部１８０、回路装置１００の少なくとも一方と結合した構成を備えていても良い。
【００８０】
以下、第３の実施形態を用いることにより生じる効果について説明する。
【００８１】
外部電源装置１０７と電源切り替え装置１０６（共に図４参照）とを備えたことで、長時間光が照射されない場合でも、電子回路２００を駆動することが可能となる。
【００８２】
直列に太陽電池ＰＶを繋いだ発電部１８０（図５参照）、日陰や汚れの影響で、太陽電池ＰＶの出力電圧に不均衡が生じた場合（発電能力が低下すると、太陽電池ＰＶの出力電圧が上昇する）に、スイッチ１７８を短絡させることで、発電部１８０の発電効率の低下を抑えることが可能となる。
【００８３】
発電部１８０の出力電圧を元にオフセット電圧を決定することで、一定の閾値を用いる場合と比べ、早い時点でスイッチ１７８を短絡させることができ、発電効率を高く保つことが可能となる。
【００８４】
スイッチ１７８にトランジスターを用いることで、機械的なリレーを用いた場合と比べ長寿命化できる。
【００８５】
回路装置１００には昇圧装置（電圧変換回路１０２、図１参照）が備えられているため、部分影にあたる部分にある太陽電池ＰＶを短絡することで生じる電圧変動が抑えられる。そのため出力電圧の変動は緩和され、電子回路２００の動作に与える影響を抑えることが可能となる。
【００８６】
バイパス装置１９０は、発電部１８０、回路装置１００の少なくとも一方と結合した構成を備えることで、太陽電池ＰＶの特性や、回路装置１００の特性と合わせてバイパス装置１９０の調整を行うことが可能となる。
【００８７】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語（最大電力点追従、パルス幅変調）と共に記載された用語（ＭＰＰＴ、ＰＷＭ等）は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、電圧変換回路、電子機器等の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００８８】
ＰＶ…太陽電池、１０…逆流阻止ダイオード、１１…二次電池、１２…電圧安定化回路、１３…負荷、１００…回路装置、１０１…コントローラー、１０２…電圧変換回路、１０３…充放電制御回路、１０４…電荷蓄積装置、１０５…電圧安定化回路、１０６…電源切り替え装置、１０７…外部電源装置、１５０…入力コンデンサー、１５１…インダクター、１５２…フリーホイールダイオード、１５３…出力コンデンサー、１５４…スイッチングトランジスター、１７１…デジタルフォトフレーム、１７１ａ…表示部、１７５…入力コネクター、１７６…出力コネクター、１７７…太陽光充電装置、１７８…スイッチ、１７９…コンパレーター、１８０…発電部、１９０…バイパス装置、２００…電子回路。
【図１】
2011186583.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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