(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池と、
一端が前記太陽電池の第１の電位ラインに、他端が前記太陽電池の第２の電位ラインに接続された第１の容量と、
前記第１の電位ライン上に接続され、前記太陽電池からの供給電圧を昇圧し、前記第１の容量を安定して充電するための安定化電源回路と、
前記第１の電位ライン上において、前記太陽電池と前記安定化電源回路との間に接続され、前記太陽電池の供給電圧に基づいて開閉が制御される第１のスイッチング手段と、
一端が前記太陽電池と前記第１のスイッチング手段との間の前記第１の電位ラインに、他端が前記第２の電位ラインに接続された電圧制御手段と、
前記第１の容量に対して並列に接続された負荷回路に供給される、前記第１の電位ラインからの電位を制御する第２のスイッチング手段と、
前記第１の電位ラインと前記電圧制御手段とを接続するライン上に、入力側を前記第１の電位ラインに、出力側を前記電圧制御手段に接続したダイオードと、一端が前記ダイオードの出力側に、他端が前記第２の電位ラインに接続されたライン上に接続された第２の容量を有し、
前記第１のスイッチング手段は、前記太陽電池から第１の所定電圧を超える電圧が供給されたときに前記電圧制御手段によりオンされ、
前記第２のスイッチング手段は、前記第１のスイッチング手段がオンされたときまたはそれ以降に前記電圧制御手段によりオンされることを特徴とする太陽電池の充電回路。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池の充電回路が搭載されたことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池の充電回路に関するものであり、特に、その回路内の容量を安定して充電することのできる太陽電池の充電回路とそれを搭載した半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、太陽電池の充電回路では、例えば、特開平７−１６３０６３号公報にあるように、太陽電池から、抵抗を介して、容量（二次電池）に充電を行うようにすることで、特に制御器を用いることなく、容量を十分に充電することができる技術が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の充電回路では、太陽光線が弱い場合、容量を安定して充電することができなかった。また、充電電圧が不安定のため、容量の耐圧ギリギリまで充電できなかった。このために、耐圧が高い高価なコンデンサを用いる必要があった。
【０００４】
本発明の目的は、上述の課題を解決するために、太陽電池の充電回路内の容量を安定して充電することのできる太陽電池の充電回路とそれを搭載した半導体装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明に係る太陽電池の充電回路は、太陽電池と、一端が太陽電池の第１の電位ラインに、他端が太陽電池の第２の電位ラインに接続された第１の容量と、第１の電位ライン上に接続され、太陽電池からの供給電圧を昇圧し、第１の容量を安定して充電するための安定化電源回路と、第１の電位ライン上において、太陽電池と安定化電源回路との間に接続され、太陽電池の供給電圧に基づいて開閉が制御される第１のスイッチング手段と、一端が太陽電池と第１のスイッチング手段との間の第１の電位ラインに、他端が第２の電位ラインに接続された電圧制御手段と、第１の容量に対して並列に接続された負荷回路に供給される、第１の電位ラインからの電位を制御する第２のスイッチング手段と、第１の電位ラインと電圧制御手段とを接続するライン上に、入力側を第１の電位ラインに、出力側を電圧制御手段に接続したダイオードと、一端がダイオードの出力側に、他端が第２の電位ラインに接続されたライン上に接続された第２の容量を有し、第１のスイッチング手段は、太陽電池から第１の所定電圧を超える電圧が供給されたときに電圧制御手段によりオンされ、第２のスイッチング手段は、第１のスイッチング手段がオンされたときまたはそれ以降に電圧制御手段によりオンされることを特徴とする。このように、安定化電源回路を設けることで、第１の容量を安定して充電することができるようになった。これと同時に、第１のスイッチング手段により安定化電源回路への電圧供給を、所定の電圧に達するまでの間、制限することで、太陽電池の電源立上り状態の未だに生成電圧が低い場合に、この安定化電源回路に電流が流れて太陽電池の出力電圧を昇圧できないといった不都合を解消することができるようになる。また、第１のスイッチング手段に対して電圧制御を行う電圧制御手段を設けることで、太陽電池の充電回路を動作させてもよい。また、電圧制御手段により、第２のスイッチング手段をオンさせることで、第１の容量の充電が完了する前に、負荷回路を駆動させることができるようになる。また、第２の容量、およびダイオードを設けたことで、この太陽電池の充電回路を早くに、より安定した状態で用いることができるようになると共に、太陽電池の出力電圧が低下した際にも、確実にスイッチの開閉制御を行うことができるようになる。
【０００９】
また、上記（１）に記載の本発明に係る太陽電池の充電回路は半導体装置に搭載されていてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を、以下の図面を用いて詳細に説明する。
図１は、第１の実施形態の太陽電池の充電回路２の回路構成例を示す図である。図２は、図１に示す電圧制御回路２４の回路構成例を示す図である。図３は、図１に示す第１のスイッチの動作タイミングを説明するための図である。図４は、図３の太陽電池の充電回路の動作と比較するための図である。図５は、第２の実施形態の太陽電池の充電回路１０２の回路構成例を示す図である。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１の太陽電池の充電回路２は、太陽電池１０、第１のコンデンサ１２、抵抗１４、負荷回路１６、第１のスイッチ２０、安定化電源回路２２、および電圧制御回路２４を有して構成されている。
【００１２】
一端が太陽電池１０の電源電位ライン２００に、他端が接地電位ライン２０２に接続された第１のコンデンサ１２を有する。この太陽電池１０と第１のコンデンサ１２との間の電源電位ライン２００上には、第１のスイッチ２０、安定化電源回路２２、および抵抗１４が直列に接続されている。また、一端が太陽電池１０と第１のスイッチ２０との間に、他端が接地電位ライン２０２に接続され、第１のスイッチの開閉を制御する電圧制御回路２４が設けられている。第１のコンデンサ１２に対して、並列に負荷回路１６が接続されている。
【００１３】
安定化電源回路２２は、本実施形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータであり、太陽電池１０からの供給電圧を昇圧し、第１のコンデンサ１２に安定して電圧を供給するための回路である。
第１のスイッチ２０は、太陽電池１０の電源電位から第１のコンデンサ１２への電圧供給を制御するためのスイッチである。本実施形態では、この第１のスイッチ２０は、例えば、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタで構成されており、そのドレインが太陽電池１０側に、ソースが安定化電源回路２２側に、ゲートが電圧制御回路２４に接続されている。
電圧制御回路２４は、太陽電池１０から供給される電源電位ＶＣＣに基づいて、この第１のスイッチ２０を開閉制御するための回路である。本実施形態では、この電圧制御回路２４は、例えば、図２に示すような、構成を有している。図２において、電圧制御回路２４は、抵抗３０およびダイオード３２を有して構成されている。この電圧制御回路２４において、抵抗３０により電源電位ＶＣＣを調整し、ダイオード３２により順方向電圧を印加させる機能を有している。
負荷回路１６は、太陽電池１０により生成された電源を基に駆動される、例えば時刻計測のために用いられる発振回路などのような、一般の回路または装置である。
【００１４】
以下に、本発明に係る太陽電池の充電回路２の動作を、図１〜図４を用いて説明する。
【００１５】
なお、図３での本実施形態における太陽電池の充電回路の動作を説明する前に、図４を用いて第１のスイッチ２０、および電圧制御回路２４が設けられておらず、安定化電源回路２２のみが特に設けられている場合の回路の動作について説明する。
【００１６】
図４は、太陽電池１０、安定化電源回路２２、および第１のコンデンサ１２の電圧または容量値の経時的変化を示している。
太陽電池１０は、時間ｔと共に、徐々にその出力電圧ＶＣＣを増している。しかし、時点ｔ０〜ｔ３の間では、安定化電源回路２２内の動作電流に起因して、第１のコンデンサ１２への充電が急速には行われない。そして、時点ｔ３になると、安定化電源回路２２により、太陽電池１０からの供給電圧が昇圧し始められ、この時点ｔ３以後、第１のコンデンサ１２を急速に充電することができるようになる。
このような不具合を解決するために、本発明では、さらに第１のスイッチ２０と、そのスイッチを制御する電圧制御回路２４を設けることとした。これにより、以下に示すように、第１のコンデンサ１２を急速に充電できるようになった。
【００１７】
次に、本発明に係る太陽電池の充電回路２の動作を図３を用いて説明する。図３において、太陽電池１０の電源電圧ＶＣＣは日射が強まるに従って、時間と共に高くなる。
時点ｔ０〜ｔ１において、第１のスイッチ２０（Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ）には、閾値電圧レベルに達するまでの電圧がゲートに印加されておらず、オフ状態にある。この状態では、安定化電源回路２２には、太陽電池１０からの電圧は供給されない。
【００１８】
時点ｔ１の電圧制御回路２４内のノードＡにおいて、電圧Ｖ１に達すると、ダイオード３２による順方向電圧により、電圧Ｖ１にクランプされる。
【００１９】
この後、さらに電源電位ＶＣＣが上昇し、時点ｔ２において、ノードＡにおける電圧が電圧Ｖ２に達すると、ノードＡとノードＢとの電位差は第１のスイッチ２０（Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ）の閾値電圧Ｖｔｐに達する。そして、第１のスイッチ２０（Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ）はオンし、安定化電源回路２２により昇圧された電圧が第１のコンデンサ１２に供給され、以後、昇圧された太陽電池１０の電源電位ＶＣＣが、第１のコンデンサ１２に継続的に供給されるようになる。
【００２０】
このように、安定化電源回路２２を設けることで、第１のコンデンサ１２を安定して充電することができるようになる。これと同時に、第１のスイッチ２０により安定化電源回路２２への電圧供給を、所定の電圧に達するまでの間、制限することで、太陽電池１０の電源立上り状態の未だに生成電圧が低い場合に、この安定化電源回路２２に電流が流れて太陽電池１０の出力電圧を昇圧できないといった不都合を解消することができるようになる。
【００２１】
（第２の実施形態）
図５の太陽電池の充電回路１０２は、上述の図１の太陽電池の充電回路２に加えて、第２のスイッチ４０、第２のコンデンサ４２、およびダイオード４４を有して構成されている。
【００２２】
第２のスイッチ４０は、負荷回路１６に供給される、太陽電池１０の電源電位を制御するためのスイッチである。本第２の実施形態では、この第２のスイッチ４０は、例えば、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタで構成されており、そのドレインが太陽電池１０側に、ソースが負荷回路１６側に、ゲートが電圧制御回路２４に接続されている。
電圧制御回路２４は、太陽電池１０から供給される電源電位ＶＣＣに基づいて、この第１のスイッチ２０を開閉制御するための回路であり、第２のスイッチ４０のゲートに印加される電圧を制御している。
第２のコンデンサ４２は、電圧制御回路２４にかかる電圧を安定化させるために設けられている。
ダイオード４４は、電圧制御回路２４に順方向電圧を印加させる機能を有している。
【００２３】
このような図５の太陽電池の充電回路１０２において、上述の図３の時点ｔ２のタイミングで、電圧制御回路２４により、第２のスイッチ４０をオンさせることで、第１のコンデンサ１２の充電が完了する前に、負荷回路１６を駆動させることができるようになる。また、第２のコンデンサ４２、およびダイオード４４を設けたことで、この太陽電池の充電回路１０２を早くに、より安定した状態で用いることができるようになったと共に、太陽電池１０の出力電圧が低下した際にも、確実にスイッチの開閉制御を行うことができるようになる。
【００２４】
なお、本発明は、図１〜図５を用いて説明した例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、上述の第２の実施形態において、第１のスイッチ２０と第２のスイッチ４０との開閉制御されるタイミングは、図３の時点ｔ２で同時としたが、特に同時である必要はなく、第２のスイッチ４０をオンするタイミングを意図的に遅らせるようにしてもよい。このように、各スイッチの開閉タイミングをずらした場合においても、当然に、本発明の効果を十分に奏することができる。
【００２５】
また、上述の太陽電池の充電回路を、他の種々の回路と同チップあるいは同基盤内に搭載することで、種々の半導体装置に用いることができる。この半導体装置あるいは、この半導体装置を搭載した電子機器を用いることで、より安定した駆動が行われるようになる。
【００２６】
【発明の効果】
本願発明では、安定化電源回路２２を設けることで、第１のコンデンサ１２を安定して充電することができるようになり、同時に、第１のスイッチ２０により安定化電源回路２２への電圧供給を、所定の電圧に達するまでの間、制限することで、太陽電池１０の電源立上り状態の未だに生成電圧が低い場合に、この安定化電源回路２２に電流が流れて太陽電池１０の出力電圧を昇圧できないといった不都合を解消することができるようになった。また、これに伴い、特に、耐圧が高い高価なコンデンサを用いなくとも、容量の耐圧ギリギリまで充電できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の太陽電池の充電回路２の回路構成例を示す図である。
【図２】図１に示す電圧制御回路２４の回路構成例を示す図である。
【図３】図１に示す第１のスイッチの動作タイミングを説明するための図である。
【図４】特に第１のスイッチ２０を設けていない回路において、図３に示す動作タイミングと比較するための図である。
【図５】第２の実施形態の太陽電池の充電回路１０２の回路構成例を示す図である。
【符号の説明】
２，１０２：太陽電池の充電回路
１０：太陽電池
１２：第１のコンデンサ
１４，３０：抵抗
１６：負荷回路
２０：第１のスイッチ
２２：安定化電源回路
２４：電圧制御回路
３２，４４：ダイオード
４０：第２のスイッチ
４２：第２のコンデンサ
２００：電源電位ライン
２０２：接地電位ライン
Ａ，Ｂ：ノード
【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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