(57)【要約】【課題】ぜんまいのトルクが低下した場合に、チョッピング能力の低下を抑制し、持続時間を長くすることができる電子制御式機械時計を提供すること。【解決手段】電子制御式機械時計は、発電機２および電源回路６の間に配置された第１および第２のチョッピング用スイッチ２１，２２と、回転制御装置７を備える。各スイッチ２１，２２は、メイントランジスター２１１，２２１及びこれに並列に接続されたサブトランジスター２１２，２２２を備える。回転制御装置７は、電圧検出装置７４で検出された電源回路６の電圧が閾値以上の時は、各メイントランジスターおよびサブトランジスターに、チョッピング信号を入力して各トランジスターを同時にオン、オフ制御する。また、回転制御装置７は、前記検出電圧が閾値未満の時は、メイントランジスター２１１，２２１にチョッピング信号を入力し、サブトランジスター２１２，２２２に対しては信号入力を遮断する。【選択図】図２
2012184960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械的エネルギー源と、
前記機械的エネルギー源で駆動されて電気的エネルギーを出力する発電機と、
前記電気的エネルギーが充電される電源回路と、
前記電源回路および発電機の間に配置された第１のチョッピング用スイッチと、
前記電源回路および発電機の間に配置された第２のチョッピング用スイッチと、
前記電源回路の電圧を検出する電圧検出装置と、
前記第１および第２のチョッピング用スイッチを制御して前記発電機の回転周期を制御する回転制御装置とを備え、
前記第１のチョッピング用スイッチは、
前記電源回路の第１の入力端子および発電機の第１の出力端子間に接続された第１のメイントランジスターと、この第１のメイントランジスターに並列に接続された第１のサブトランジスターとを備えて構成され、
前記第２のチョッピング用スイッチは、
前記電源回路の第１の入力端子および発電機の第２の出力端子間に接続された第２のメイントランジスターと、この第２のメイントランジスターに並列に接続された第２のサブトランジスターとを備えて構成され、
前記回転制御装置は、
前記電圧検出装置で検出された電圧があらかじめ設定された閾値以上の場合には、前記第１および第２のメイントランジスターと、第１および第２のサブトランジスターに、チョッピング信号を入力して各トランジスターを同時にオン、オフ制御し、
前記電圧検出装置で検出された電圧があらかじめ設定された閾値未満の場合には、前記第１および第２のメイントランジスターにチョッピング信号を入力し、第１および第２のサブトランジスターに対しては信号入力を遮断してサブトランジスターをオフ状態に維持する
ことを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項２】
請求項１に記載の電子制御式機械時計において、
前記回転制御装置は、
前記発電機の回転周期を検出する回転検出回路と、
前記回転検出回路で検出された回転検出信号に基づいてチョッピング信号を出力するチョッピング信号出力回路と、
前記チョッピング信号の入力先を制御する入力制御回路とを備え、
前記入力制御回路は、
前記電圧検出装置で検出された電圧が前記閾値以上の場合には、前記チョッピング信号出力回路から出力されるチョッピング信号を、第１および第２のメイントランジスターと、第１および第２のサブトランジスターとに入力し、
前記電圧検出装置で検出された電圧が前記閾値未満の場合には、前記チョッピング信号出力回路から出力されるチョッピング信号を、第１および第２のメイントランジスターに入力し、第１および第２のサブトランジスターに対してはチョッピング信号の入力を遮断する
ことを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電子制御式機械時計において、
前記第１のチョッピング用スイッチに並列に接続された第１の整流用スイッチと、
前記第２のチョッピング用スイッチに並列に接続された第２の整流用スイッチとを備え、
前記第１の整流用スイッチは、前記第１のメイントランジスターに並列に接続され、かつ、前記発電機の第２の出力端子にゲートが接続された第１の整流用トランジスターで構成され、
前記第２の整流用スイッチは、前記第２のメイントランジスターに並列に接続され、かつ、前記発電機の第１の出力端子にゲートが接続された第２の整流用トランジスターで構成されている
ことを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の電子制御式機械時計において、
前記メイントランジスターと、サブトランジスターは、同じサイズのトランジスターで構成されている
ことを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項５】
機械的エネルギー源と、
前記機械的エネルギー源で駆動されて電気的エネルギーを出力する発電機と、
前記電気的エネルギーが充電される電源回路と、
前記電源回路および発電機の間に配置された第１のチョッピング用スイッチと、
前記電源回路および発電機の間に配置された第２のチョッピング用スイッチと、
前記電源回路の電圧を検出する電圧検出装置と、
前記第１および第２のチョッピング用スイッチを制御して前記発電機の回転周期を制御する回転制御装置と、を備える電子制御式機械時計の制御方法であって、
前記第１のチョッピング用スイッチは、
前記電源回路の第１の入力端子および発電機の第１の出力端子間に接続された第１のメイントランジスターと、この第１のメイントランジスターに並列に接続された第１のサブトランジスターとを備えて構成され、
前記第２のチョッピング用スイッチは、
前記電源回路の第１の入力端子および発電機の第２の出力端子間に接続された第２のメイントランジスターと、この第２のメイントランジスターに並列に接続された第２のサブトランジスターとを備えて構成され、
前記電圧検出装置で検出された電圧があらかじめ設定された閾値以上の場合には、前記第１および第２のメイントランジスターと、第１および第２のサブトランジスターに、チョッピング信号を入力して各トランジスターを同時にオン、オフ制御し、
前記電圧検出装置で検出された電圧があらかじめ設定された閾値未満の場合には、前記第１および第２のメイントランジスターにチョッピング信号を入力し、第１および第２のサブトランジスターに対しては信号入力を遮断してサブトランジスターをオフ状態に維持する
ことを特徴とする電子制御式機械時計の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子制御式機械時計および電子制御式機械時計の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゼンマイが開放する時の機械的エネルギーを発電機で電気的エネルギーに変換し、その電気的エネルギーにより回転制御装置を作動させて発電機のコイルに流れる電流値を制御することにより、輪列に固定される指針を正確に駆動して正確に時刻を表示する電子制御式機械時計として、特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
この電子制御式機械時計では、ゼンマイによって発電機に加えられるトルク（機械的エネルギー）は、指針を基準スピードよりも速く回転させるように設定されており、その回転スピードを回転制御装置でブレーキを掛けることで調速している。具体的には、水晶振動子等の時間標準源からの信号に基づいて発せられる基準信号と、発電機の回転周期に対応した回転検出信号とを比較して発電機のブレーキ量（例えばブレーキを掛ける時間）を設定して発電機を調速していた。
【０００４】
従来の電子制御式機械時計では、特許文献１の図１５に示す回路を用いて発電機の調速制御を行っていた。
すなわち、ローターの回転によりコイルの両端に誘起電圧が発生すると、このコイルの両端の極性により整流用のトランジスターのオン、オフを制御して昇圧整流を行いつつ、電源コンデンサーに電荷を充電する。
さらに、整流用トランジスターに並列に接続されたチョッピングトランジスターを、チョッピング信号により同時にオン、オフして、コイル両端を短絡し、開放することで、ローターに対してショートブレーキを掛けたり、ブレーキを解除してローターの回転速度つまりはローターの回転に連動して運針する各指針の運針速度を調整している。
また、コイル両端を短絡し、開放することで、コイルの両端にチョッピング効果による高電圧を誘起させ、この高い誘起電圧によってコンデンサーに対する高充電電圧を確保している。
【０００５】
このような従来の調速制御回路では、チョッピングトランジスターに十分な電流を流すことができるように、チョッピングトランジスターのサイズを大きくして能力を向上させている。
このため、ぜんまいのトルクが大きく、高い充電電圧が確保されている場合には、チョッピングトランジスターが内蔵されているＩＣに印加される電圧も高くなるため、安定したチョッピング能力を確保できるとともに、大きな電流をチョッピングトランジスターに流すことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３００６５９３号公報（図１５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ぜんまいのトルクが小さくなってくると、充電電圧は低くなり、ＩＣに印加される電圧も低くなる。印加電圧が低くなるとトランジスターの能力も低下し、トランジスターのゲートに印加される信号がなまってくる。これによりスイッチングスピードが低下し、チョッピング能力も低下する。
したがって、ぜんまいのトルクが小さいときは、充電電圧が低下し、さらにチョッピング能力が低下するため、充電効率は加速度的に低下する。その結果、ＩＣに印加できる電圧が小さくなり、持続時間も短くなるという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、ぜんまいのトルクが低下した場合に、チョッピング能力の低下を抑制し、持続時間を長くすることができる電子制御式機械時計および電子制御式機械時計の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電子制御式機械時計は、機械的エネルギー源と、前記機械的エネルギー源で駆動されて電気的エネルギーを出力する発電機と、前記電気的エネルギーが充電される電源回路と、前記電源回路および発電機の間に配置された第１のチョッピング用スイッチと、前記電源回路および発電機の間に配置された第２のチョッピング用スイッチと、前記電源回路の電圧を検出する電圧検出装置と、前記第１および第２のチョッピング用スイッチを制御して前記発電機の回転周期を制御する回転制御装置とを備え、前記第１のチョッピング用スイッチは、前記電源回路の第１の入力端子および発電機の第１の出力端子間に接続された第１のメイントランジスターと、この第１のメイントランジスターに並列に接続された第１のサブトランジスターとを備えて構成され、前記第２のチョッピング用スイッチは、前記電源回路の第１の入力端子および発電機の第２の出力端子間に接続された第２のメイントランジスターと、この第２のメイントランジスターに並列に接続された第２のサブトランジスターとを備えて構成され、前記回転制御装置は、前記電圧検出装置で検出された電圧があらかじめ設定された閾値以上の場合には、前記第１および第２のメイントランジスターと、第１および第２のサブトランジスターに、チョッピング信号を入力して各トランジスターを同時にオン、オフ制御し、前記電圧検出装置で検出された電圧があらかじめ設定された閾値未満の場合には、前記第１および第２のメイントランジスターにチョッピング信号を入力し、第１および第２のサブトランジスターに対しては信号入力を遮断してサブトランジスターをオフ状態に維持することを特徴とする。
【００１０】
本発明では、ぜんまい等の機械的エネルギー源のエネルギーが大きく、発電電圧つまりは充電電圧が閾値以上と高い場合には、各チョッピング用スイッチにおいて、メイントランジスターとサブトランジスターの２つのトランジスターにチョッピング信号を入力して制御する。このため、各トランジスターのサイズ（能力）が従来用いていたトランジスターの半分であっても、並列に接続された２つのトランジスターを同時にオン、オフできるので、従来のトランジスターと同じ電流を流すことができる。
一方、充電電圧が閾値未満と低い場合には、サブトランジスターへの信号入力を遮断し、メイントランジスターのみを作動させる。このため、トランジスターのスイッチングスピードの低下を抑制できる。従って、チョッピング用スイッチのチョッピング能力も低下し難くなり、充電効率の加速度的な低下を防止できる。
【００１１】
すなわち、チョッピングによる発電電圧Ｖは、以下の式１で表される。
【数１】
2012184960.tif 000003
【００１２】
式１において、Ｌはコイルのインダクタンス、ｄｔはチョッピング用のトランジスターがオン状態からオフ状態に変化する時間、ｄｉはその間にコイルに流れる電流の変化量である。
したがって、トランジスターがオンからオフになるまでの時間ｄｔが短ければ、発電電圧Ｖは大きくなる。一方、ｄｔが長ければ、発電電圧Ｖは小さくなる。
トランジスターがオン状態からオフ状態に変化する時間ｄｔは、トランジスターへの印加電圧が高ければ短くなり、低ければ長くなる。この時間ｄｔは、主にトランジスターの寄生容量に影響される。すなわち、電圧が高い場合には寄生容量の充電時間も短く、ゲート電圧の立ち上がり時間も短くなる。一方、電圧が低い場合には電荷量も小さいため、寄生容量への充電時間が非常に長くなる。従って、ゲート電圧が立ち上がるまでの時間も非常に遅くなる。
ゲート電圧が小さいときは、トランジスターが電流を流す能力も低くなるため、ゲート電圧の立ち上がり初期においてはトランジスターが電流を流しにくくなっている。一方、ゲート電圧が完全に立ち上がったときは、トランジスターに電流が流れやすくなり、トランジスターがオンした状態となる。従って、発電電圧が低くなるほど、トランジスターのスイッチング速度が遅くなる。
【００１３】
そこで、本発明では、トランジスターを、メイントランジスターとサブトランジスターに分けている。従って、１つのトランジスターで構成している従来例に比べ、２つのトランジスターで構成している本発明では、個々のトランジスターのサイズや能力を小さくできる。このため、個々のトランジスターにおける寄生容量も小さくなる。
そして、本発明では、充電電圧が閾値未満と低い場合には、サブトランジスターへの信号入力を遮断しているので、サブトランジスターの寄生容量が切り離される。従って、充電電圧が低くても、メイントランジスターの寄生容量の充電時間は従来に比べて短くでき、トランジスターのスイッチングスピードの低下も抑制できる。従って、チョッピング能力の低下も抑制でき、加速度的な充電効率の低下を防止できる。
【００１４】
本発明において、前記回転制御装置は、前記発電機の回転周期を検出する回転検出回路と、前記回転検出回路で検出された回転検出信号に基づいてチョッピング信号を出力するチョッピング信号出力回路と、前記チョッピング信号の入力先を制御する入力制御回路とを備え、前記入力制御回路は、前記電圧検出装置で検出された電圧が前記閾値以上の場合には、前記チョッピング信号出力回路から出力されるチョッピング信号を、第１および第２のメイントランジスターと、第１および第２のサブトランジスターとに入力し、前記電圧検出装置で検出された電圧が前記閾値未満の場合には、前記チョッピング信号出力回路から出力されるチョッピング信号を、第１および第２のメイントランジスターに入力し、第１および第２のサブトランジスターに対してはチョッピング信号の入力を遮断することが好ましい。
【００１５】
本発明によれば、チョッピング信号出力回路と、入力制御回路とを分けているので、チョッピング信号出力回路は従来のブレーキ制御回路の構成をそのまま採用できる。すなわち、本発明では、従来の回転制御装置に対して、チョッピング用スイッチを、メインおよびサブの２つのトランジスターを並列接続した構成に変更するとともに、電源回路の電圧を検出する電圧検出回路と、この電圧検出回路で検出された電圧に応じてチョッピング信号の入力先を設定する入力制御回路とを追加すればよい。従って、回転制御装置の製造コストの増大も抑制できる。
【００１６】
本発明において、前記第１のチョッピング用スイッチに並列に接続された第１の整流用スイッチと、前記第２のチョッピング用スイッチに並列に接続された第２の整流用スイッチとを備え、前記第１の整流用スイッチは、前記第１のメイントランジスターに並列に接続され、かつ、前記発電機の第２の出力端子にゲートが接続された第１の整流用トランジスターで構成され、前記第２の整流用スイッチは、前記第２のメイントランジスターに並列に接続され、かつ、前記発電機の第１の出力端子にゲートが接続された第２の整流用トランジスターで構成されていることが好ましい。
【００１７】
本発明によれば、発電機の整流制御は、発電機の各出力端子にゲートが接続された第１，第２の整流用トランジスターで行っているので、コンパレータ等を用いる必要が無く、構成が簡単になり、かつ、コンパレータの消費電力による充電効率の低下も防止できる。
また、発電機の端子電圧を利用して整流用トランジスターのオン、オフを制御しているので、発電機の端子の極性に同期して各トランジスターを制御することができ、整流効率を向上することができる。
さらに、チョッピング用のスイッチと、整流用のスイッチとを並列に接続しているので、チョッピング制御を独立して行うことができ、かつ構成も簡易にできる。従って、構成が簡易で、発電機の極性に同期し、かつ昇圧しながらチョッピング整流を行える倍電圧整流回路（簡易同期昇圧チョッパ整流回路）を提供することができる。
【００１８】
本発明において、前記メイントランジスターと、サブトランジスターは、同じサイズのトランジスターで構成されていることが好ましい。
【００１９】
本発明においては、メイントランジスターと、サブトランジスターのサイズを同一にすれば、各トランジスターの能力も同一にでき、同じ種類のトランジスターを用いることができる。従って、メイントランジスターと、サブトランジスターとでサイズを異ならせる場合に比べて、トランジスターの種類を少なくでき、コストを低減できる。
【００２０】
本発明の電子制御式機械時計の制御方法は、機械的エネルギー源と、前記機械的エネルギー源で駆動されて電気的エネルギーを出力する発電機と、前記電気的エネルギーが充電される電源回路と、前記電源回路および発電機の間に配置された第１のチョッピング用スイッチと、前記電源回路および発電機の間に配置された第２のチョッピング用スイッチと、前記電源回路の電圧を検出する電圧検出装置と、前記第１および第２のチョッピング用スイッチを制御して前記発電機の回転周期を制御する回転制御装置と、を備える電子制御式機械時計の制御方法であって、前記第１のチョッピング用スイッチは、前記電源回路の第１の入力端子および発電機の第１の出力端子間に接続された第１のメイントランジスターと、この第１のメイントランジスターに並列に接続された第１のサブトランジスターとを備えて構成され、前記第２のチョッピング用スイッチは、前記電源回路の第１の入力端子および発電機の第２の出力端子間に接続された第２のメイントランジスターと、この第２のメイントランジスターに並列に接続された第２のサブトランジスターとを備えて構成され、前記電圧検出装置で検出された電圧があらかじめ設定された閾値以上の場合には、前記第１および第２のメイントランジスターと、第１および第２のサブトランジスターに、チョッピング信号を入力して各トランジスターを同時にオン、オフ制御し、前記電圧検出装置で検出された電圧があらかじめ設定された閾値未満の場合には、前記第１および第２のメイントランジスターにチョッピング信号を入力し、第１および第２のサブトランジスターに対しては信号入力を遮断してサブトランジスターをオフ状態に維持することを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、前記電子制御式機械時計と同じ作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態における電子制御式機械時計の要部の構成を示すブロック図。
【図２】本実施形態の電子制御式機械時計の要部の構成を示す回路図。
【図３】本発明の実施例のゲート電圧の立ち下がり時の時間変化を示すグラフ。
【図４】本発明の実施例のゲート電圧の立ち上がり時の時間変化を示すグラフ。
【図５】本発明の比較例のゲート電圧の立ち下がり時の時間変化を示すグラフ。
【図６】本発明の比較例のゲート電圧の立ち上がり時の時間変化を示すグラフ。
【図７】実施例および比較例のぜんまいトルクと充電電圧の関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［電子制御式機械時計の構成］
図１には、本発明の一実施形態の電子制御式機械時計を示すブロック図が示されている。
電子制御式機械時計は、機械的エネルギー源としてのゼンマイ１と、ゼンマイ１のトルクを発電機２に伝達するエネルギー伝達装置としての増速輪列３と、増速輪列３に連結されて時刻表示を行う指針４とを備えている。
【００２４】
発電機２は、増速輪列３を介してゼンマイ１によって駆動され、誘起電力を発生して電気的エネルギーを供給する。この発電機２からの交流出力は、昇圧整流、全波整流、半波整流、トランジスター整流等からなる整流回路５を通して昇圧、整流され、電源回路６に充電供給される。
【００２５】
［制御回路の構成］
前記発電機２は、電源回路６から供給される電力によって駆動される回転制御装置７により制御されている。この回転制御装置７は、ＩＣによって構成され、図１に示すように、発振回路７１、分周回路７２、回転検出回路７３、電圧検出装置７４、制動制御装置７５を備えて構成されている。
【００２６】
発振回路７１は、時間標準源である水晶振動子７１Ａを用いて発振信号（３２７６８Ｈｚ）を出力し、この発振信号は分周回路７２によってある一定周期まで分周される。分周回路７２は、基準信号ｆｓを出力する。基準信号ｆｓは、通常運針時の発電機２のローター２Ａ（図２参照）の基準回転速度に設定され、たとえば８Ｈｚである。
【００２７】
回転検出回路７３は、発電機２に接続された図示しない波形整形回路とモノマルチバイブレータとで構成され、ローター２Ａの回転検出信号ＦＧ１を出力する。
電圧検出装置７４は、電源回路６の電圧、具体的には電源コンデンサー６１の充電電圧を検出する。
【００２８】
制動制御装置７５は、チョッピング信号出力回路７５１と、入力制御回路７５２を備える。チョッピング信号出力回路７５１は、前記基準信号ｆｓと、回転検出信号ＦＧ１とを比較し、発電機２に対して調速用のチョッピング信号ＣＨを出力する。
入力制御回路７５２は、電圧検出装置７４で検出された電源回路６の電圧に基づいて、チョッピング信号ＣＨはサブトランジスター２１２，２２２（図２参照）への入力を制御する。
【００２９】
［電源回路の構成］
電源回路６は、図２に示すように、電源コンデンサー６１、補助コンデンサー６２、電源コンデンサー６１に直列に接続されたスイッチ６３を備えている。
電源コンデンサー６１と補助コンデンサー６２は、発電機２に対して並列に接続されている。また、補助コンデンサー６２の容量は、電源コンデンサー６１の容量に比べて小さく設定されている。すなわち、電源コンデンサー６１は、１〜１５μＦ程度、例えば１０μＦ程度の静電容量を有している。一方、補助コンデンサー６２は、０．０５〜０．５μＦ程度、たとえば０．１μＦ程度の静電容量を有している。
【００３０】
スイッチ６３は、リューズの引き出し操作に連動して作動される機械的スイッチであり、指針４の針合わせ操作のためにリューズを二段目まで引き出すと切断される。スイッチ６３が切断されると、発電機２が停止する。従って、針合わせ操作時には、指針４の運針も停止でき、かつ、電源コンデンサー６１に充電された電力が消費されることも防止できる。このため、針合わせ操作時には、電源コンデンサー６１も比較的高い電圧（たとえば１Ｖ）に維持でき、針合わせ操作後にスイッチ６３が接続された場合にＩＣを確実に駆動できる。
【００３１】
また、電源コンデンサー６１に並列に接続された補助コンデンサー６２を備えているので、振動・衝撃等によりスイッチ６３が一瞬外れて、電源コンデンサー６１がＩＣ（回転制御装置７）から切り離されてしまっても、一瞬であれば補助コンデンサー６２によりＩＣへの電源供給が行え、ＩＣがシステムダウンすることを防止できる。
【００３２】
［ブレーキ回路］
本実施形態では、図２にも示すように、発電機２を調速機として機能させるためにブレーキ回路を備えている。
ブレーキ回路は、発電機２で発電された交流信号（交流電流）が出力される第１の出力端子ＭＧ１に接続された第１のチョッピング用スイッチ２１と、前記交流信号が出力される第２の出力端子ＭＧ２に接続された第２のチョッピング用スイッチ２２とを有し、これらのスイッチ２１，２２を同時にオンすることにより、第１、第２の出力端子ＭＧ１，ＭＧ２を短絡させて閉ループ状態にし、発電機２にショートブレーキを掛けるようになっている。
これらの各スイッチ２１，２２は、電源回路６の第１の入力端子側（ＶＤＤ側）に接続されている。
【００３３】
第１のチョッピング用スイッチ２１は、第１のメイントランジスター２１１と、この第１のメイントランジスター２１１に並列に接続された第１のサブトランジスター２１２とを備えている。
第２のチョッピング用スイッチ２２は、第２のメイントランジスター２２１と、この第２のメイントランジスター２２１に並列に接続された第２のサブトランジスター２２２とを備えている。
【００３４】
第１のメイントランジスター２１１、第２のメイントランジスター２２１は、Ｐｃｈの電界効果型トランジスター（ＦＥＴ）で構成されている。これらのメイントランジスター２１１，２２１のゲートには、チョッピング信号出力回路７５１から出力されるチョッピング信号ＣＨが入力される。
第１のサブトランジスター２１２、第２のサブトランジスター２２２も、Ｐｃｈの電界効果型トランジスター（ＦＥＴ）で構成されている。これらのサブトランジスター２１２，２２２のゲートには、前記チョッピング信号ＣＨが入力制御回路７５２を介して入力される
【００３５】
このため、各トランジスター２１１，２２１，２１２，２２２は、チョッピング信号ＣＨがＬレベルとなっている間はオン状態に維持される。一方、チョッピング信号ＣＨがＨレベルとなっている間は、各トランジスター２１１，２２１，２１２，２２２はオフ状態に維持され、発電機２にはブレーキが加わらない。
すなわち、チョッピング信号ＣＨのレベルによって、各スイッチ２１，２２のオン、オフが制御され、発電機２をチョッピング制御することができる。
【００３６】
ここで、チョッピング信号ＣＨは、たとえば１２８Ｈｚの信号であり、デューティ比を変えることで、発電機２のブレーキ力を調整する。すなわち、チョッピング信号ＣＨの１周期においてＬレベルの期間が長ければ、チョッピング用スイッチ２１，２２がオン状態に維持されてショートブレーキが加えられる期間も長くなる。
このため、チョッピング信号出力回路７５１は、たとえば、デューティ比が異なる２種類のチョッピング信号ＣＨを切り替えて出力する。すなわち、基準信号に比べて回転検出信号ＦＧ１の周期が大幅に短い場合には、ブレーキ力が強い強ブレーキ用のチョッピング信号ＣＨを出力し、基準信号と回転検出信号ＦＧ１の周期の差が小さい場合には、ブレーキ力が弱い弱ブレーキ用のチョッピング信号ＣＨを出力する。
【００３７】
［整流回路］
整流回路５は、第１の整流用スイッチ２３と、第２の整流用スイッチ２４と、ダイオード２５と、ダイオード２６と、昇圧用コンデンサー２７とを備えている。
第１の整流用スイッチ２３は、第１のチョッピング用スイッチ２１と並列に接続され、かつ、第２の出力端子ＭＧ２にゲートが接続された第１の整流用トランジスターで構成されている。
同様に、第２の整流用スイッチ２４は、第２のチョッピング用スイッチ２２と並列に接続され、かつ、第１の出力端子ＭＧ１にゲートが接続された第２の整流用トランジスターで構成されている。
これらの各整流用トランジスターも、Ｐｃｈの電界効果型トランジスター（ＦＥＴ）で構成されている。
ダイオード２５，２６や、昇圧用コンデンサー２７は、特許文献１の整流回路に用いられたものと同じであるため、説明を省略する。
【００３８】
なお、本実施形態では、図２に示すように、第１のチョッピング用スイッチ２１、第２のチョッピング用スイッチ２２、第１の整流用スイッチ２３、第２の整流用スイッチ２４、ダイオード２５、ダイオード２６は、回転制御装置７と同様にＩＣ内に構成され、発電機２、ローター２Ａ、昇圧用コンデンサー２７、電源コンデンサー６１、補助コンデンサー６２、スイッチ６３はＩＣの外部に設けられている。
【００３９】
チョッピング用スイッチ２１，２２を構成する各トランジスター２１１，２２１，２１２，２２２の能力、つまりサイズは、発電機２におけるチョッピング時の電流に基づいて設定されている。
たとえば、本実施形態の発電機２におけるチョッピング時の電流は、電圧１．５Ｖ発生時に約４０μＡである。このため、ＩＣの設計において、従来のチョッピング用トランジスターのサイズは、たとえば、幅Ｗが５００μｍ、チャネル長Ｌが１μｍに設定されていた。
これに対し、本実施形態では、チョッピング用スイッチ２１，２２をそれぞれ２つのトランジスター２１１，２２１，２１２，２２２で構成しているので、各トランジスター２１１，２２１，２１２，２２２のサイズ（面積、能力）は、従来に比べて半分でよい。このため、ＩＣの設計において、各トランジスター２１１，２２１，２１２，２２２の幅Ｗは、たとえば２５０μｍ、チャネル長Ｌは１μｍとされている。
【００４０】
次に、本実施形態における動作を説明する。
ゼンマイ１の機械的エネルギーによって発電機２が作動している場合、電圧検出装置７４は電源回路６の電圧を検出する。電圧検出装置７４で検出された電源回路６の電圧（ＩＣへの印加電圧）が所定の閾値（たとえば、０．７Ｖ）以上であれば、入力制御回路７５２はチョッピング信号出力回路７５１から出力された信号を遮断することなくサブトランジスター２１２，２２２に入力する。このため、第１のチョッピング用スイッチ２１の第１のメイントランジスター２１１、第１のサブトランジスター２１２と、第２のチョッピング用スイッチ２２の第２のメイントランジスター２２１、第２のサブトランジスター２２２とには、同じチョッピング信号が同時に入力されるため、同時にオン、オフされる。このため、各チョッピング用スイッチ２１，２２の能力は、従来の１つのトランジスターで構成されていた場合と同じとなり、従来と同じ電流を流すことができ、電源回路６の充電電圧も同じにできる。
【００４１】
一方、ゼンマイ１がほどけてトルクが低下した場合など、電圧検出装置７４で検出された電圧が所定の閾値未満になると、入力制御回路７５２はチョッピング信号を遮断する。このため、サブトランジスター２１２，２２２への信号入力が遮断される。すると、サブトランジスター２１２，２２２の寄生容量が切り離され、メイントランジスター２１１，２２１のみの寄生容量となるため、充電電圧つまりはＩＣへの印加電圧が低下し、メイントランジスター２１１，２２１のゲートに印加される信号のなまりも小さくなり、メイントランジスター２１１，２２１のスイッチングスピードも低下しにくくなる。
従って、各スイッチ２１，２２のチョッピング能力も低下しにくくなり、従来のような加速度的な充電効率の低下を防止できる。
なお、本実施形態の昇圧整流の動作や、調速動作は、従来と同様であるため説明を省略する。
【００４２】
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）チョッピング用スイッチ２１，２２を、それぞれトランジスター２１１，２１２と、トランジスター２２１，２２２との２つのトランジスターで構成し、充電電圧が閾値未満の場合には、サブトランジスター２１２，２２２への信号入力を遮断して、メイントランジスター２１１，２２１のみを作動させている。このため、従来例のように各スイッチをそれぞれ１つのトランジスターで構成していた場合に比べて、特に充電電圧が低い場合に、トランジスターのスイッチングスピードの低下を抑制できる。従って、チョッピング用スイッチのチョッピング能力も低下し難くなり、充電効率の加速度的な低下を防止できる。
【００４３】
（２）制動制御装置７５において、チョッピング信号出力回路７５１と、入力制御回路７５２とを分けて設けているので、チョッピング信号出力回路７５１は従来のブレーキ制御回路の構成を採用できる。従って、従来の回転制御装置に対して、チョッピング用スイッチ２１，２２を、メインおよびサブの２つのトランジスター２１１，２２１，２１２，２２２を並列接続した構成に変更し、前記電圧検出装置７４と、入力制御回路７５２とを追加するだけで、本実施形態を容易に構成でき、製造コストの増大も抑制できる。
【００４４】
（３）第１，第２の整流用トランジスターで発電機２の整流制御を行っているので、コンパレータ等を用いる必要が無く、構成が簡単になり、充電効率の低下も防止できる。
また、発電機２の端子電圧を利用して整流用トランジスターのオン、オフを制御しているので、発電機２の出力端子ＭＧ１，ＭＧ２の極性に同期して整流用スイッチ２３，２４を制御することができ、整流効率を向上できる。
さらに、チョッピング用のスイッチ２１，２２と整流用のスイッチ２３，２４を並列に接続しているので、チョッピング制御を独立して行うことができ、かつ構成も簡易にできる。
【００４５】
［変形例］
なお、本発明において、前記トランジスター２１１，２１２と、トランジスター２２１，２２２とは、同じサイズに設計されていたが、メイントランジスター２１１，２２１同士と、サブトランジスター２１２，２２２同士が同じサイズであれば、メイントランジスター２１１，２２１と、サブトランジスター２１２，２２２のサイズは異ならせてもよい。すなわち、前記トランジスター２１１，２１２は、充電電圧が閾値未満の場合に単独で動作するため、この単独動作時に必要な能力に基づいてサイズを設定すればよい。そして、トランジスター２２１，２２２は、充電電圧が閾値以上の場合に、トランジスター２１１，２１２と共に動作するため、この時に必要な能力に応じてサイズを設定すればよい。
ただし、前記実施形態のように、前記トランジスター２１１，２１２と、トランジスター２２１，２２２とを同じサイズにすれば、トランジスターの種類を少なくでき、コストを低減できる利点がある。
【００４６】
また、前記実施形態では、第１および第２のサブトランジスター２１２，２２２は、それぞれ１つずつ設けていたが、それぞれ複数個ずつ設けてもよい。たとえば、各チョッピング用スイッチ２１，２２を、１つのメイントランジスターと、２つのサブトランジスターとで構成してもよい。この場合、入力制御回路７５２の動作を制御する閾値として、第１閾値と、この第１閾値よりも小さな第２閾値を設定する。
そして、電圧検出装置７４で検出される電圧が、第１閾値以上の場合、入力制御回路７５２は、メイントランジスターと、サブトランジスターのすべてに信号を入力し、各スイッチ２１，２２において、１つのメイントランジスターと２つのサブトランジスターを作動する。
また、電圧検出装置７４で検出される電圧が、第１閾値未満、第２閾値以上の場合、入力制御回路７５２は２つのサブトランジスターのうちの１つへの信号入力を遮断し、各スイッチ２１，２２において、１つのメイントランジスターと１つのサブトランジスターを作動する。
さらに、電圧検出装置７４で検出される電圧が、第２閾値未満に低下した場合、入力制御回路７５２は、２つのサブトランジスターの両方への信号入力を遮断し、各スイッチ２１，２２において、１つのメイントランジスターのみを作動する。
このように構成すれば、電源回路６の電圧に応じて、チョッピング用スイッチ２１，２２の能力を細かく設定でき、持続時間を向上させることができる。
【実施例】
【００４７】
図３，４は、前記実施形態で使用したＷ＝２５０μｍ、Ｌ＝１μｍのトランジスターにおいて、ＩＣへの印加電圧を変更した場合のゲート電圧の立ち下がりと、立ち上がりをシミュレーションした結果を示すグラフである。
すなわち、図３は、ゲート電圧の立ち下がり時のシミュレーション結果であり、実線８１は、印加電圧が０．４Ｖの結果であり、実線８２は０．５Ｖの結果である。また、実線８３は、印加電圧が０．６Ｖの結果であり、以下、０．７Ｖ，０．８Ｖ，０．９Ｖ，１．０Ｖ，１．１Ｖ，１．２Ｖ，１．３Ｖ，１．４Ｖ（実線８４）の結果である。
同様に、図４は、ゲート電圧の立ち上がり時のシミュレーション結果であり、実線９１は、印加電圧が０．４Ｖの結果であり、実線９２は０．５Ｖの結果である。また、実線９３は、印加電圧が０．６Ｖの結果であり、以下、０．７Ｖ，０．８Ｖ，０．９Ｖ，１．０Ｖ，１．１Ｖ，１．２Ｖ，１．３Ｖ，１．４Ｖ（実線９４）の結果である。
【００４８】
一方、図５，６は、比較例であり、前記実施形態のトランジスターに比べてサイズ（面積）が２倍のトランジスター（Ｗ＝５００μｍ、Ｌ＝１μｍ）において、電圧を変更した場合のゲート電圧の立ち下がりと、立ち上がりをシミュレーションした結果を示すグラフである。
すなわち、図５は、ゲート電圧の立ち下がり時のシミュレーション結果であり、実線１０１は、印加電圧が０．４Ｖの結果であり、実線１０２は０．５Ｖの結果である。また、実線１０３は、印加電圧が０．６Ｖの結果であり、以下、０．７Ｖ，０．８Ｖ，０．９Ｖ，１．０Ｖ，１．１Ｖ，１．２Ｖ，１．３Ｖ，１．４Ｖ（実線１０４）の結果である。
同様に、図６は、ゲート電圧の立ち上がり時のシミュレーション結果であり、実線１１１は、印加電圧が０．４Ｖの結果であり、実線１１２は０．５Ｖの結果である。また、実線１１３は、印加電圧が０．６Ｖの結果であり、以下、０．７Ｖ，０．８Ｖ，０．９Ｖ，１．０Ｖ，１．１Ｖ，１．２Ｖ，１．３Ｖ，１．４Ｖ（実線１１４）の結果である。
なお、図３〜６において、横軸は時間、縦軸は電圧を示している。
【００４９】
図３，４の実施例と、図５，６の比較例とを比較すると、いずれのトランジスターも、電圧が低くなると、ゲート電圧の立ち上がりと立ち下がりの遅延が大きくなっていることが分かる。
ただし、図３，４に示すサイズが半分のトランジスターは、図５，６に示すトランジスターに比べ、立ち上がりや立ち下りの遅延が少ないことが分かる。特に、ゲート電圧が０．７Ｖ未満の場合に、実施例（図３，４）に比べて比較例（図５，６）の遅延が大きくなっている。
このことから、チョッピングトランジスターのサイズを小さくしたほうが、チョッピングのスイッチングスピードが低電圧になっても遅延しにくいことが分かる。つまり、低電圧でもチョッピング能力が劣化しにくいことを示している。
【００５０】
図７はチョッピングトランジスターのサイズ違いによる充電電圧を示している。横軸はぜんまいトルク、縦軸はVDD-VSS間に蓄えられる充電電圧を示している。
図７の実線１２１は、Ｗ＝２５０μｍ、Ｌ＝１μｍのトランジスターを用いた実施例の対数近似曲線であり、実線１２２は、Ｗ＝５００μｍ、Ｌ＝１μｍのトランジスターを用いた比較例の対数近似曲線である。
これらの各線１２１，１２２を比較すると、高トルク領域では充電電圧に差が見られないが、低電圧領域になると実施例のほうが充電電圧が高くなっていることが分かる。
例えばぜんまいトルクが1.5gcm（１．５×9.80665×10-5Ｎ・ｍ）＝約1.47×10-4Ｎ・ｍのとき、約10％充電電圧が高くなっている。
したがって、チョッピングトランジスターのサイズを小さくすることによって、低トルク領域において従来よりも充電電圧を高く保ち続けることができる。つまり、ゼンマイ１で発電機２を作動させる持続時間を向上させることが可能となり、本発明の有用性を確認できた。
【符号の説明】
【００５１】
１…ゼンマイ、２…発電機、２Ａ…ローター、３…増速輪列、４…指針、５…整流回路、６…電源回路、７…回転制御装置、２１…第１のチョッピング用スイッチ、２２…第２のチョッピング用スイッチ、２３…第１の整流用スイッチ、２４…第２の整流用スイッチ、６１…電源コンデンサー、６２…補助コンデンサー、６３…スイッチ、２１１…第１のメイントランジスター、２１２…第１のサブトランジスター、２２１…第２のメイントランジスター、２２２…第２のサブトランジスター、７５１…チョッピング信号出力回路、７５２…入力制御回路。
【図１】
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【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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【図７】
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