JPH07325633A - 電池駆動機器の電源系統切換え回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電池端電圧が降下し降圧型レギュレータ出力
電圧が降下した場合に、電池の性能を最大限に引出し装
置の使用時間を延ばし、電池端からバックアップ電流を
供給する電池駆動機器の電源系統切換え回路を提供する
ことを目的とする。 【構成】 電池電圧を電源電圧まで降下するレギュレー
タ回路と、電源電圧値を検出する検出回路５と、検出回
路５の検出結果に基づき制御信号を出力する制御回路６
と、制御回路６からの制御信号により供給電源の切り換
えを行う切換え回路４を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電池駆動機器［以下、
単に『装置』という］の電源系統切換え回路に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電池駆動の携帯型電子装置が急速
に増えてきている。従来の電池駆動型電子装置の概略図
を図６に示す。１は電池で、２はレギュレータ、３が装
置本体回路である。レギュレータ２は電池１をセットす
ることにより動作状態となり、装置本体回路３に規定の
電源電圧を常に供給し続ける。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の構成では、電池
電圧が下がってきて、レギュレータの供給する電源電圧
との電位差が小さくなった場合に、レギュレータの出力
電圧が規定電圧より低くなり、電池自体では直接回路を
駆動することが可能であるにもかかわらず電池を交換、
あるいは充電しなければならなかった。

【０００４】本発明は、上記の課題を解決するものであ
り、電池の性能を引き出し、電池での電子装置の使用時
間を延ばした電池駆動機器の電源系統切換え回路を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を実
現するために、電源電圧を検出する検出回路と、その検
出結果により制御信号を出力する制御回路と、その制御
信号により機器本体の電源をレギュレータ出力から電池
端出力に切換える切換え回路で構成される。レギュレー
タ出力電圧が規定範囲を下回った場合に機器本体の電源
を電池端から直接供給することで、レギュレータでの変
換損失がなくなり、電池の性能を引き出すことが可能と
なる。すなわち、電池電圧を変換して機器への電源を供
給する降圧型のレギュレータ回路を有し、機器への電源
を電池から直接供給する経路と、レギュレータから供給
する経路のどちらか一方を選択できる切換え回路と、切
換え回路を制御する制御回路と、電源電圧の値を検出す
る回路を備える電池駆動機器の電源系統切換え回路であ
る。

【０００６】また機器への電源が電池から供給されてい
る場合に、レギュレータの動作を停止することのできる
レギュレータ停止回路を有する前項に記載の電池駆動機
器の電源系統切換え回路である。

【０００７】さらに電池電圧とレギュレータ出力電圧と
の電圧差が規定の電圧以上であるにもかかわらず、何ら
かの理由で、電池電圧が装置電源に直接供給される側に
切換え回路の制御信号が加わった場合に、レギュレータ
出力電圧を機器の電源に供給するように切換え回路を制
御する保護回路を備える。

【０００８】また機器の電源がオフの場合に、装置の記
憶素子へのバックアップ電流を、機器を駆動する電池か
ら供給する。

【０００９】

【作用】以上の構成により、電池電圧が降下してきてレ
ギュレータ電圧が規定電圧以下となったとき、自動的に
装置本体の電源に電池端電圧を直接供給することを可能
とする。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明における電池駆動型電子装置
の第１の実施例の回路構成を示す。１は電池、２はレギ
ュレータ、３は装置本体回路、４は切換え回路、５は電
圧検出回路、６は制御回路である。

【００１１】図１において、装置本体回路３はレギュレ
ータ２の出力電圧を電源としている。電池が消費され、
その電圧が降下してきたときに、検出回路５で検出され
る電圧値が規定電圧値より低い値になると、制御回路６
から切換え回路４及び、レギュレータ２へ制御信号が出
力される。検出回路５は、コンパレータあるいはＡＤ変
換器で構成することができる。制御回路６は、装置本体
のＣＰＵ、あるいは専用回路で構成される。

【００１２】まず、制御フローの一例を図５に示す。こ
こで制御信号”Ｌ”はＧＮＤレベルを”Ｈ”はハイレベ
ルを表す。この制御ルーチンは、ある一定周期で呼ばれ
るもので、そのことにより、電池電圧が降下していない
かを監視する。制御ルーチンでは、まず判断ステップ５
１で制御信号が”Ｌ”に設定されているかどうかを判定
する。ここで、制御信号が”Ｌ”に設定されていれば、
処理は判断ステップ５２に移る。

【００１３】ここでは、電源電圧が規定値内であるかを
判定する。電源電圧が規定値内であれば、制御信号を再
び”Ｌ”とし、処理を終わる。電源電圧が規定値内でな
ければ、処理は判断ステップ５３へ移る。ここでは、電
池端電圧が規定値内であるかどうかを判定する。電池端
電圧が規定値以下であれば、処理ステップ５７で制御信
号を”Ｈ”とし、電池端電圧を電源に直接供給する。

【００１４】判断ステップ５３が否である場合にはレギ
ュレータの動作が異常であることを表示する。判断ステ
ップ５１で制御信号が”Ｈ”の場合には、処理は判断ス
テップ５８に移り、電池端電圧が規定値以下であるかど
うかを判定する。ここで、電池端電圧が規定値以下であ
れば、処理ステップ５７で制御信号を”Ｈ”とし処理を
終わる。判断ステップ５８で電池端電圧が規定値より大
きい場合には、処理ステップ５４で制御信号を”Ｌ”と
し処理を終える。

【００１５】以上のような処理により、制御回路６から
の制御信号が”Ｈ”に設定されると、切換え回路４は、
装置本体の電源をレギュレータ出力から電池端出力へと
接続を換え、レギュレータ２はその動作を停止しする。
そのときレギュレータ回路の出力インピーダンスは、ハ
イインピーダンスとなるものとする。

【００１６】次にレギュレータ２の動作を停止したと
き、レギュレータ回路の出力インピーダンスがハイイン
ピーダンスとならない場合の実施例について説明する。

【００１７】本発明の第２の実施例の回路構成を図２に
示す。１から６までの素子は図１と同じ構成であるので
説明を省略する。７はスイッチ回路である。

【００１８】出力インピーダンスがハイインピーダンス
とならないレギュレータ回路の場合は、切換え回路４の
前に電源回路からレギュレータ２の出力端子を切り離す
スイッチ回路７を設ける。このスイッチ回路７は、制御
回路６からの制御信号によってレギュレータ回路を装置
本体回路３から切り離す機能を有する。このことによ
り、装置本体回路３の電源からレギュレータ２へ漏れる
電流を無くすことが可能となる。

【００１９】以上のような構成により、電池端から直
接、装置本体回路３に電源電圧の供給が可能となる。

【００２０】図３に、制御回路からの制御信号で動作を
停止することのできるレギュレータ回路の基本回路を示
す。１は電池、ＣＯＭＰ１は比較器、Ｖｒｅｆは基準電
圧、ＳＷ１は制御信号で切り換わるスイッチ、３Ｑ１は
スイッチングトランジスタ、Ｌ１はリアクトル、３Ｄ１
は環流ダイオード、３Ｒ１はバイアス抵抗、３Ｒ２はベ
ース抵抗、３Ｒ３、３Ｒ４は電圧分圧用抵抗、Ｃ１は平
滑コンデンサである。

【００２１】ここで図３は、一般的な降圧型（ステップ
ダウン）レギュレータ２の回路構成とほとんど同じであ
るが、制御信号により基準電圧をグランドレベルとする
スイッチＳＷ１を備えることを特徴としている。

【００２２】この図３において、スイッチＳＷ１が基準
電圧Ｖｒｅｆ側の場合は、レギュレータは規定の電源電
圧を出力するが、グランド側となった場合には、比較器
ＣＯＭＰ１の出力が常にハイとなるのでスイッチングト
ランジスタ３Ｑ１は閉じたままで、レギュレータは動作
を停止する。このように、レギュレータ２の動作を制御
信号で制御することができる。

【００２３】図４に、切換え回路の基本回路の一例を示
す。この図４において、切換えを行うのは４Ｑ１の主ゲ
ート用トランジスタで、４Ｑ３は４Ｑ１のオンオフを制
御するための抵抗を内蔵したゲート制御用デジタルトラ
ンジスタ、４Ｄ１はバイアス電流用ダイオード、４Ｒ１
は主ゲート用トランジスタ４Ｑ１のベース抵抗、４Ｒ３
は４Ｑ１のバイアス抵抗であり、これらの素子で切換え
回路４の基本機能を実現している。４Ｑ２は切換え回路
の保護回路を構成するトランジスタであり、ベース抵抗
４Ｒ２とバイアス抵抗４Ｒ３で保護回路の動作条件を決
定している。４Ｄ２はバックアップ電流の方向を規定す
るダイオードである。

【００２４】以下図４の回路の動作説明を行う。過電圧
保護回路用トランジスタ４Ｑ２は主ゲート用トランジス
タ４Ｑ１のエミッタ側の電位（電池電圧）と装置本体側
の電位（レギュレータ出力電圧）との電位差が規定値よ
り大きい場合にはオンし、主ゲート用トランジスタ４Ｑ
１のベース電位をエミッタ電位とほぼ等しくする。この
ようにして、例えば電池が満充電のときのように、電池
の電圧降下が少ない場合、何らかの要因で制御信号が加
わりゲート制御用デジタルトランジスタ４Ｑ３をオンす
るようなことがあっても、主ゲート回路となる主ゲート
用トランジスタ４Ｑ１はオンせず、高いままの電池電圧
が装置本体側に加わることを防止している。従って、こ
の回路は、電池電圧が直接装置本体回路３に加わること
で、装置の電源の電圧が規定値より大きくなることを防
ぐ保護回路として動作する。

【００２５】この保護回路の動作条件となる電池端電圧
と装置本体電源電圧の関係は、バックアップ電流用ダイ
オード４Ｄ２のオン抵抗と、ベース抵抗４Ｒ２、バイア
ス抵抗４Ｒ４の抵抗値により決定される。電源がオフの
場合（レギュレータの動作停止時）には、電池端から順
にバイアス抵抗４Ｒ４、ダイオード４Ｄ２、ベース抵抗
４Ｒ２を通して、装置本体に微小電流が流れるが、これ
は装置本体のメモリ等のバックアップ電流として使用す
ることが可能である。

【００２６】このことにより、バックアップ電池の消費
電流を削減できる。このバックアップ回路を保護回路内
に含むことで回路規模を最小とした構成が、本回路の特
徴である。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明は、装置の電源を電
池端から直接供給することのできる切換え回路を備えた
ことにより、電池端電圧が降下し、レギュレータを介し
て供給される電源電圧が降下して装置本体を駆動する電
圧以下になった場合に、レギュレータでの変換損失なし
で自動的に電池電圧を本体装置に供給することが可能と
なり、装置をより長い時間電池で駆動することを実現で
きる。

【００２８】また、保護回路を備えることで、制御回路
が誤動作した場合にも装置を破壊するようなことが起き
得ない。

【００２９】さらに、保護回路内にバックアップ電流を
流すことのできる回路を含むため、装置本体回路内の電
子素子のバックアップ電池の寿命を延ばすことが可能と
いう特段の効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における回路構成を示す
ブロック図

【図２】本発明の第２の実施例における回路構成を示す
ブロック図

【図３】本発明の実施例における動作停止可能なレギュ
レータの一例を示す基本回路図

【図４】本発明の実施例における切換え回路の一例を示
す基本回路図

【図５】本発明の実施例における制御フローチャート

【図６】従来の回路構成を示すブロック図

【符号の説明】

１ 電池 ２ レギュレータ ３ 装置本体回路 ４ 切換え回路 ５ 検出回路（電圧） ６ 制御回路 ７ スイッチ回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電池で駆動される機器で、電池電圧を変換
   して機器への電源を供給する降圧型のレギュレータ路
   と、切換え回路を制御する制御回路と、電源電圧の値を
   検出する回路を備えることを特徴とする電池駆動機器の
   電源系統切換え回路。
2. 【請求項２】機器への電源が電池から供給されている場
   合に、前記レギュレータの動作を停止することのできる
   レギュレータ停止回路を有することを特徴とする請求項
   １記載の電池駆動機器の電源系統切換え回路。
3. 【請求項３】電池電圧とレギュレータ出力電圧との電圧
   差が規定の電圧以上であるにもかかわらず、何らかの理
   由で、電池電圧が装置電源に直接供給される側に切換え
   回路の制御信号が加わった場合に、レギュレータ出力電
   圧を機器の電源に供給するように切換え回路を制御する
   保護回路を備えることを特徴とする請求項１または請求
   項２記載の電池駆動機器の電源系統切換え回路。
4. 【請求項４】機器の電源がオフの場合に、装置の記憶素
   子へのバックアップ電流を、機器を駆動する電池から供
   給することが可能であることを特徴とする請求項１ない
   し請求項３のいずれかの項に記載の電池駆動機器の電源
   系統切換え回路。