JP2001506479A - バッテリ寿命を延ばす電子装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、端子電圧（Ｖ_BAT）が所定の最低電圧以上の単一セルの電池（２４）で直接駆動可能な受信器ＩＣ（１０）を有するディジタル広域ページャーのような電子装置に関する。このページャーの他のＩＣ（１４，１６）は、電池（２４）に結合された昇圧器（２６）により供給される高電圧で動作する。昇圧器（２６）は、所定の最低電圧以下の電圧Ｖ_BATで動作可能である。制御回路（３４）は、端子電圧（Ｖ_BAT）が所定の最低電圧以下に消耗した状況を規定し、そして受信器ＩＣ（１０）に、許容可能な感度の維持をもたらす降下電圧を昇圧器（２６）から供給する。

Description

【発明の詳細な説明】 バッテリ寿命を延ばす電子装置 技術分野 本発明は、電子装置、限定的ではないが特に、少なくとも一つの回路が他の回 路と異なる電圧で動作する集積回路で組み立てられた無線装置に関する。説明を 簡単にするため、本発明は、ディジタル形式の単方向ページャーを例にとって説 明する。 背景技術 一般に、単方向ページャーは、１つもしくは複数の変換器及びマン−マシンイ ンタフェースを実現する一つもしくは複数のプッシュボタンと共に、受信器ＩＣ 、デコードＩＣ及びマイクロコントローラＩＣを有する。集積回路はページャー で使用する場合は基本的に、0.85〜3.5Vの範囲の種々の電圧で動作する。単一方 向ページャーの小型化は、電源が、３ＶにDC-DCコンバータで昇圧される1.5Ｖの 端子電圧を持つ単一セル電池であることを意味する。既知のDC-DCコンバータは 、セルの有効寿命を短くしてしまう６０〜９０％の範囲の効率を持つ。 近年、端子電圧が所定の最低動作電圧以下には降下しない単一セル電源で、直 接駆動を実現する最低動作電圧が設定された新世代の受信器用集積回路（ＩＣ） が開発されている。しかしながら、セルで直接受信器を駆動すると電力節約が制 限されてしまうデコーダ及びマイクロコントローラ等のその他のＩＣ用には、電 圧昇圧器が未だに必要とされる。小型で容量の限定されたセルの使用で生じる問 題は、端子電圧が、電池の通常要求による消耗のみならず、変圧器の比較的大き な要求が存在する場合も低下することである。この結果、受信器の感度が低減さ れ及び／もしくはセル突発的な短期動作に応じて不規則に動作する。この動作は 、受信器の感度を維持する目的でセルを早めに交換しなければならない、という 結果をもたらす。 発明の開示 本発明は、可能な限り長く電子回路全体の少なくとも一部を直接活性化するた めの電池の有効寿命を延ばすことを目的とする。 本発明によると、端子電圧を提供する電池を受け入れる手段と、前記端子電圧 が事前に設定された最低電圧に等しい又は超える場合に動作するように設計され た第１部分と、前記端子電圧よりも高い電圧で動作するように設計された第２部 分と、前記端子電圧を昇圧しかつ、前記第２部分に昇圧された電圧を印加する電 圧昇圧手段と、前記端子電圧の示す電圧と当該電圧を超えない基準電圧とを比較 しかつ、前記電圧多重化手段から前記第１部分に供給する電流は発生する制御手 段とを有することを特徴とする電子装置が得られる。 本発明は、利用可能な電力はセルにより第１部分へと直接供給され、端子電圧 が低下したならば、第１部分の基本電源は、全ての回路動作及び感度を維持する ための昇圧器に変更される。この結果、第１部分は、セルの端子電圧が所定の最 低電圧を下回っても完全な動作を維持できる。即ち、昇圧器が電圧をより低い最 低端子電圧に障害なく低下できるため、セルの有効寿命を延ばすことができる。 即ち、利用可能な電池容量の全てを、電池の電圧レベルが装置の少なくとも一部 が動作するために必要な電圧を下回っても、電子装置の電源として使用できる。 必要ならば、電圧多段化手段が、調整されたより高い電圧を発生しても良く、 そして第１部分に印加する調整されたより高い電圧を段間的に下げるために提供 されても良い。 電子装置の実施例において、前記第１部分は、集積無線受信器を有し、前記第 ２部分は、少なくともページング信号デコーダを有することを特徴とする。 本発明の上述の及び他の特徴は、本発明による回路装置の実施例の図を参照し て以下に詳細に説明されるだろう。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明によるページャーモードのブロック図である。 第２図は、制御回路の実施例を一部ブロックで示した回路図である。 第３図は、制御回路の他の実施例を一部ブロックで示した回路図である。 発明を実施するための最良の形態 図面において、同一の特徴を示す箇所には同一の参照記号を付した。 第１図において、ページャーは、アンテナ１２に結合された信号入力を持つ集 積受信器ＩＣ１０を有する。デコーダＩＣ１４は、受信器１０の出力に結合され 、そして復調された信号のデコードを提供する。マイクロコントローラＩＣ１６ は、デコーダＩＣ１４に結合され、そしてデコーダにより生成された信号の処理 及びページャーの種々の機能を制御を実現する。図示していない例においては、 デコーダがマイクロコントローラＩＣ１６におけるソフトウェアの使用で充足さ れ、よってＩＣの数を低減できる。スイッチパッド１８は、マイクロコントロー ラＩＣ１６に結合され、そしてマン−マシンインタフェースを実現する。音響変 換器２０は、マイクロコントローラＩＣ１６の出力に結合され、そして信号の受 け入れに応じて可聴警報を実現する。設けられても良いＬＥＤ光放出器及びバイ ブレータ等の他の報知装置は図示されていない。ドライバを含むＬＣＤパネル２ ２は、マイクロコントローラＩＣ１６の他方の出力に結合されている。 図示されたページャーにおいて、受信器ＩＣ１０は、デコーダＩＣ１４及びマ イクロコントローラＩＣ１６が３Ｖという高い電圧で動作するにも関わらず、特 徴的な低電圧1.05Ｖ（1.5Ｖ迄）で動作できる。最大で1.5Ｖの電圧Ｖ_BATを供給 する単一セル電池２４は、電圧昇圧器２６、例えば最大867段階の内のスイッチ ３０に繋がる単一電極（電極２８）と電圧比較回路３４の入力３２に結合されて いる。基準電圧Ｖｒは、スイッチ３０を制御する出力３８を備える比較器３４の 第２入力３６に印加される。製造者によって特定されるＩＣ１０の最低動作電圧 に対応するＶｒノア対は、この場合10.5Ｖである。電圧多段化手段４０を介して スイッチ３０の第２電極４２に結合されかつ、デコーダＩＣ１４及びマイクロコ ントローラ１６に結合された電圧昇圧器２６は、調整された３Ｖ出力を発生する 。電圧多段化手段４０は、およそ半分の1.5Ｖに電圧を降圧する。 動作中、電池２４の端子電圧がＶｒ（1.05Ｖ）よりも高くなると、スイッチ３ ０は、端子２８上の電池電圧を、許容可能な感度の動作を実現するように、受信 器ＩＣに結合する。基準電圧Ｖｒを下回る電池の端子電圧が発生する電池電力に 関する急な要求が発生すると、昇圧器２６の出力電圧を降下させる信号が受信器 ＩＣ１０に供給されるように、比較器３４は、スイッチ３０を端子４２に切替え 、この結果、感度が維持される。スイッチ３０の昇圧器２６に対する切換えは、 要求が続く間のサージよりも少なくとも長くなるように継続する。しかしながら 、昇圧器２６の効率が７５％であるため、受信器ＩＣ２４を昇圧器２６で活性化 するためには、電池２４における消費の増大が発生する。基本消費の増大は、許 容可能なもしくはそれ以上で維持される受信器ＩＣ１０の感度により調整でき、 この結果、呼出しの受信を継続できる。 電池２４の端子電圧Ｖ_BATが基準電圧Ｖｒを下回る点に衰退する変化において 、受信器ＩＣ１０が昇圧器２６の動作を可能にする最低電圧に等しいＶ_BATまで 、即ち0.6Ｖまで降圧する操作を実現する昇圧器２６を介して活性化されるよう に、比較器３４は、スイッチ３０を電極４２に結合させる。 調整された電圧を受信器ＩＣ１０に供給する昇圧器２６の段階的降下の仕様が 無いと、端子電圧Ｖ_BATがＶｒ（1.05Ｖ）に低下した電池を破棄することが必要 とされる。これは、基準電圧を発生する電池電圧の昇圧することで、およそ0.6 Ｖに下がるまで電池を使用可能なため、非常に不経済である。なお浪費は、電池 容量の３０％に達するということが見いだされた。 第２図は、第１図に示された回路で使用可能な比較器３４及びスイッチ３０の 実施例を示す図である。電池２４は、スイッチ３０として機能する、ベース接地 されたPNPトランジスタ４４のエミッタ電極に結合されている。トランジスタ４ ４のコレクタ電極は、受信器の電源端子４６に結合されている。コンデンサ４８ が、リップル及び他の干渉を平滑するため受信器電源経路に設けられている。図 示を簡潔にするため、コンデンサ４８は端子４６に結合された形で示されている 。比較器５０は、昇圧器２６からの調整された３Ｖ電源と電池端子との間に直接 接続された抵抗５６，５８で形成された分圧器の中点５４に結合された非反転入 力５２を有する。比較器５０は、この３Ｖ電源で動作する。調整された電圧源か ら導かれる基準電圧Ｖｒが、比較器５０の反転入力に印加される。 比較器の出力は、入力が抵抗６４を介して調整電圧源に結合されたインバータ ６２に結合されている。インバータ６２の出力は、トランジスタ４４のベース電 極に抵抗６６を介して結合されている。同様に電圧降圧手段が、インバータ６２ の出力と端子４６との間で直列結合されたダイオード６８，７０を有する。 動作中、1.05Ｖを越える電圧Ｖ_BATについては、比較器５０の出力がハイにな り、即ちインバータ６２の出力がローになることを意味する。トランジスタ４４ は、実質的に最大電池電圧Ｖ_BATが端子４６に印加されるように、順バイアスさ れ、そして飽和される。 1.05Ｖ以下のＶ_BATについては、インバータ６２の出力においてハイレベルを 生じるように、比較器５０の出力がローになる。トランジスタ４４は、電池を端 子４６から切り離す作用をもたらすように、逆バイアスされる。直列接続された ダイオード６８，７０は、インバータ６２の出力から取り出される３Ｖの電圧を 、端子４６に発生する電圧1.5Ｖまで降圧する。この処理は、電池電圧が最低動 作電圧を下回わり、もやは昇圧器２６が動作できなくなるまで継続される。 上述の状況において、電池電圧は1.05Ｖを越えている場合に電流の突然の要求 が発生するとＶ_BATが1.05Ｖ以下に一時的に降下するが、図示した回路は、受信 器電源が1.05Ｖ以下にならないように動的に動作する。このように、受信器は、 Ｖ_BATが1.05Ｖを越えている場合、低い電池電圧で消耗を押さえて動作を維持す る。 完全を期するために、抵抗５６，５８，６４，６６のそれぞれは、470ｋ、４7 ｋ，100ｋ，２２ｋの抵抗値である。これらの値を使用すると、電圧Ｖ_BAT＝1.05 Ｖ及び調整電源電圧３Ｖに設定されると、中点５４（もしくは入力５２）におけ る電圧が、1.25Ｖになる。この数値例において、電池電圧1.05Ｖに対応して、Ｖ ｒ＝1.25Ｖになる。 トランジスタ４４を電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）に置き換えることが望ま れるならば、電池２４と端子４６の間にソース−ドレイン経路を結合し、そして レジスタ６６にゲート電極を結合する。 第３図は、マイクロコントローラ１６が比較器５０の出力を監視し、そしてＤ Ｃ電源の切換えを制御する信号を端子４６に提供するコントロール回路の実施例 を示す図である。 より具体的には、電圧昇圧器２６、PNPトランジスタ４４のエミッタ電極、そ して比較器５０の非反転入力５２は、電池２４の正電極に結合される。基準電圧 Ｖｒは、比較器の反転入力６０に印加される。比較器５０の出力は、マイクロコ ントローラ１６に結合されている。 電圧昇圧器２６の出力は、３Ｖの電源電圧を要求するマイクロコントローラ１ ６及び電圧多段化手段４０のような回路素子に結合された端子７２に結合されて いる。手段４０の出力は、他のPNPトランジスタ７４のエミッタ電極に結合され ている。トランジスタ４４，７４のコレクタ電極は、受信器ＩＣ１０（第１図） の様な他の回路素子に要求されてい低電圧を供給する端子４６に結合されている 。トランジスタ４４のベース電極は、マイクロコントローラ１６の対応する出力 ７６，７８に結合されている。コンデンサ４８は、端子に印加された電圧のリッ プル及びその他の干渉を円滑に除くためにターンし４６に結合されている。 端子電圧Ｖ_BATが1.05Ｖよりも高いと仮定すると、出力７６がトランジスタ４ ４を導電状態にするハイレベルになるように、そして出力７８がトランジスタ７ ４を非導電状態にするローレベルになるように、比較器の出力がハイレベルにな る。電圧Ｖ_BATがＶｒを下回ると、比較器の出力の状態がローレベルに変化し、 出力７６，７８各々の状態がローレベル及びハイレベルを生じる。 上述のようにすることにより、端子４６に供給された電流を、電圧多段化手段 ４０及びトランジスタ７４のエミッタ−コレクタ経路を介して昇圧器２６から導 くことができる。回路は、Ｖ_BATがＶｒよりも高くなると再び切替わる。 必要ならば、トランジスタ４４，７４はNPNトランジスタもしくはＦＥＴであ っても良い。 同様に、本発明は、ディジタルページャーを参照して説明されたが、セルラー 電話及びコードレス電話等の携帯型電話装置等の他の電子装置に適用できる。 ここの開示内容を読むことで、当業者は他の変形例を見いだすであろう。この ような変形例は、既に既知である設計、製造及び電子装置及び部品の使用等の他 の特徴を網羅するであろう。これらの特徴は、ここに開示された内容に変えても しくは加えて使用されても良い。 なお、本発明の産業上の利用分野としては、電子装置、特にページャー、コー ドレス及びセルラー電話等の通信装置に適応する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．端子電圧を提供する電池を受け入れる手段と、前記端子電圧が事前に設定さ れた最低電圧に等しい又は超える場合に動作するように設計された第１部分と 、 前記端子電圧よりも高い電圧で動作するように設計された第２部分と、 前記端子電圧を昇圧しかつ、前記第２部分に昇圧された電圧を印加する電圧昇 圧手段と、 前記端子電圧の示す電圧と当該電圧を超えない基準電圧とを比較しかつ、前記 電圧多重化手段から前記第１部分に供給する電流は発生する制御手段とを有す ることを特徴とする電子装置。 ２．請求項１に記載の装置において、 前記電圧多重化手段は、調整たれた高電圧を発生しかつ、前記第１部分印加す るために当該高電圧を降下させるために設けられたことを特徴とする電子装置 。 ３．請求項１に記載の装置において、 前記第１部分が集積無線受信器を有することを特徴とする電子装置。 ４．請求項１に記載の装置において、 前記第１部分は、集積無線受信器を有し、 前記第２部分は、少なくともページング信号デコーダを有することを特徴とす る電子装置。 ５．請求項１に記載の装置において、 前記制御手段が、前記端子電圧の示す前記電圧が前記基準電圧以上の場合に順 バイアスされ、当該基準電圧が当該電圧未満の場合に逆バイアスされる半導体 スイッチング手段を有することを特徴とする電子装置。 ６．請求項１に記載の装置において、 電池受け入れ手段と前記第１部分の間に結合された第１スイッチング手段と、 電圧多重化手段と前記第１部分の間に結合された第２スイッチング手段と、 前記端子電圧と基準電圧とを比較しかつ、当該端子電圧が当該基準電圧を超え るか否かを示す出力制御信号を提供する比較手段と、 前記第１及び第２スイッチング手段を前記出力制御信号に応じて制御する論理 手段とを有し、 前記第１スイッチング手段が導通の場合に前記第２スイッチング手段が非導通 及びその逆に設定されることを特徴とする電子装置。 ７．請求項１に記載の装置において、 前記第１部分に供給される電圧を平滑するための手段を有することを特徴とす る電子装置。