JP2010101818A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器に備えるリアルタイムクロック回路のバックアップ電源を提供する。
【解決手段】本発明の電子機器は、電源回路に接続された第１の配線部分と、主機能回路およびリアルタイムクロック回路とに接続された第２の配線部分と、を含む電源配線と、電源回路と主機能回路とリアルタイムクロック回路とに接続された接地配線と、主機能回路に並列に接続されたバイパスコンデンサと、第１の配線部分に接続され、第１の配線部分における電圧を監視するとともに、第１の配線部分の電圧が予め定められた閾値電圧以下となったときに、主機能回路の動作を停止させる監視回路と、第１の配線部分と第２の配線部分との間に介挿され、第１の配線部分の電圧の低下に応じて主機能回路の動作が停止したときに、第１と第２の配線部分の電力の送受を停止させて第２の配線部分の電圧を第１の配線部分の電圧よりも高めるスイッチ回路と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源回路と主機能回路とリアルタイムクロック回路とを備える電子機器に関する。

電子機器の多くは、その主機能動作を担う回路（以下、「主機能回路」と呼ぶ）に加えて、リアルタイムクロック回路を備えている。リアルタイムクロック回路には、電子機器の非動作時、すなわち、電源の供給が遮断されている状態においても継続して動作するように、１次電池や、２次電池、スーパーキャパシタ等の大容量電池がバックアップ電源として設けられている。

インターネット＜URL http://japan.maxim-ic.com/tools/calculators/index.cfm/calc_id/supercap＞ 特開２００２−２２２０３０号公報 特開２００７−１０１３６１号公報

しかしながら、バックアップ電源として大容量電池を設けるためには、そのための実装スペースが必要である。この実装スペースの占有面積は比較的大きく、電子機器の小型化を図るうえでは問題である。また、大容量電池をバックアップ電源として設けることはコストアップにもつながるため問題である。

そこで、本発明は、リアルタイムクロック回路のためのバックアップ電源を提供するとともに、電子機器の小型化および低コスト化を図ることが可能な技術を提供することを目的とする。

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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
電源回路と主機能回路とリアルタイムクロック回路とを備える電子機器であって、
前記電源回路に接続された第１の配線部分と、前記主機能回路およびリアルタイムクロック回路に接続された第２の配線部分と、を含む電源配線と、
前記電源回路と前記主機能回路と前記リアルタイムクロック回路とに接続された接地配線と、
前記主機能回路に並列に接続されたバイパスコンデンサと、
前記第１の配線部分に接続され、前記第１の配線部分における電圧を監視するとともに、前記第１の配線部分の電圧が予め定められた閾値電圧以下となったときに、前記主機能回路の動作を停止させる監視回路と、
前記第１の配線部分と前記第２の配線部分との間に介挿され、前記第１の配線部分の電圧の低下に応じて前記主機能回路の動作が停止したときに、前記第１と第２の配線部分の電力の送受を停止させて前記第２の配線部分の電圧を前記第１の配線部分の電圧よりも高めるスイッチ回路と、
を備える電子機器。
上記電子機器では、電源回路の動作が停止して第１の配線部分の電圧が閾値電圧以下となって主機能回路の動作が停止したときに、第１と第２の配線部分の電力の送受を停止させて第２の配線部分の電圧を第１の配線部分の電圧よりも高めることにより、バイパスコンデンサに蓄積されている電荷を、リアルタイムクロック回路に供給する電力として利用することができる。これにより、リアルタイムクロック回路のためのバックアップ電源としての大容量電池を省略することができる。従って、リアルタイムクロック回路のためのバックアップ電源を提供するとともに、電子機器の小型化および低コスト化を図ることが可能である。

［適用例２］
適用例１記載の電子機器であって、
前記スイッチ回路は、前記第１の配線部分にアノードが接続され、前記第２の配線部分にカソードが接続されたダイオードによって構成される、電子機器。
このようにすれば、上記スイッチ回路を容易に構成することができる。

以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．実施例：
Ｂ．変形例：

Ａ．実施例：
図１は、本発明の一実施例としての電子機器を構成する電子回路を示すブロック図である。この電子回路は、電源回路１０と、システム（ＳＹＳＴＥＭ）回路２０と、リアルタイムクロック（ＲＴＣ）回路３０と、電圧監視回路４０と、ダイオードＤｄと、バイパスコンデンサＢＰＣと、３つの電源配線ＰＳ＋，ＰＳＥ＋，ＰＳ−と、を備えている。

プラス側の第１の電源配線ＰＳ＋およびマイナス側の電源配線ＰＳ−には、電源回路１０および電圧監視回路４０の電源端子が接続されている。また、プラス側の第２の電源配線ＰＳＥ＋およびマイナス側の電源配線ＰＳ−には、システム回路２０およびリアルタイムクロック回路３０の電源端子が接続されている。

プラス側の第１の電源配線ＰＳ＋および第２の電源配線ＰＳＥ＋は、ダイオードＤｄのアノードを第１の電源配線ＰＳ＋に接続し、カソードを第２の電源配線ＰＳＥ＋に接続することにより、第１の電源配線ＰＳ＋からダイオードＤｄを介して第２の電源配線ＰＳＥ＋に電力が供給されるように接続されている。一方、マイナス側の電源配線ＰＳ−は接地されており、マイナス側の電源配線ＰＳ−の電圧は０［Ｖ］である。従って、電圧監視回路４０で監視される電圧は、電源回路１０によってプラス側の第１の電源配線ＰＳ＋に出力される電圧Ｖｐｓである。また、システム回路２０およびリアルタイムクロック回路３０に供給される電力は、第１の電源配線ＰＳ＋からダイオードＤｄを介して第２の電源配線ＰＳＥ＋に出力される電圧Ｖｐｓｅである。なお、プラス側の第１の電源配線ＰＳ＋が本発明の電源配線の第１の配線部分に相当し、プラス側の第２の電源配線ＰＳＥ＋が本発明の電源配線の第２の配線部分に相当する。また、マイナス側の電源配線ＰＳ−が本発明の接地配線に相当する。

電源回路１０は、ＡＣ／ＤＣコンバータやＤＣ／ＤＣコンバータ等の種々の一般的な電源回路である。図示しない電源スイッチがオン状態で、電源回路１０が動作している状態（以下、「電源ＯＮ」と呼ぶ）では、プラス側の第１の電源配線ＰＳ＋の電圧Ｖｐｓの電圧値は、ＶＳ１［Ｖ］となる。そして、プラス側の第２の電源配線ＰＳＥ＋の電圧Ｖｐｓｅの電圧値は、電圧値ＶＳ１からダイオードＤｄの順方向電圧Ｖｄ分だけ降下した電圧値（ＶＳ１−Ｖｄ）［Ｖ］となる。なお、この電圧値ＶＳ１は、第２の電源配線ＰＳＥ＋の電圧Ｖｐｓｅの電圧値（ＶＳ１−Ｖｄ）が、システム回路２０の動作可能電圧Ｖｓｙｓおよびリアルタイムクロック回路の動作可能電圧Ｖｒｔｃとなるように、あらかじめ設定された電圧値である。一方、電源スイッチがオフ状態で、電源回路１０が動作していない状態（以下、「電源ＯＦＦ」と呼ぶ）では、プラス側の第１の電源配線ＰＳ＋の電圧Ｖｐｓの電圧値は、０［Ｖ］となる。このとき、プラス側の第２の電源配線ＰＳＥ＋の電圧Ｖｐｓｅの電圧値は、０［Ｖ］とはならず、電圧監視回路４０に設定されている動作停止電圧ＶｓｔｐからダイオードＤｄの順方向電圧Ｖｄ分だけ降下した電圧値（Ｖｓｔｐ−Ｖｄ）［Ｖ］にほぼ等しい値となる。なお、この電源ＯＦＦ時における第２の電源配線ＰＳＥ＋の電圧Ｖｐｓｅの電圧値については、さらに後述する。

電圧監視回路４０は、第１の電源配線ＰＳ＋の電圧Ｖｐｓを監視し、電圧Ｖｐｓ≦動作停止電圧Ｖｓｔｐの場合には、動作停止信号ＳＴＰを出力して、システム回路２０の動作停止機能部２２を作動させて、システム回路２０の動作を停止させる。なお、この電圧監視回路４０は、種々のリセット用ＩＣを用いて構成することができる。

システム回路２０は、電子機器の主機能動作を担う回路（主機能回路）である。バイパスコンデンサＢＰＣは、システム回路２０の電源端子から供給される電源電圧の安定化やノイズ抑制のために、その電源端子に並列に接続される。システム回路２０は、複数の機能ブロックで構成されるのが通常であり、バイパスコンデンサＢＰＣも、ブロックごとに最低１個以上設けられるのが通常である。図１に示した回路では、本発明の動作を明確に説明するため、複数のブロックおよびバイパスコンデンサを、それぞれ纏めて１つのシステム回路２０および１つのバイパスコンデンサＢＰＣとして示している。

また、システム回路２０は、動作停止信号ＳＴＰに従って、全体の動作を停止し、実効的に電力消費を停止する動作停止機能部２２を有している。この動作停止機能部２２としては、例えば、集積回路のパワーマネージメント機能や、サスペンド機能、トランジスタのスイッチ作用による動作停止等、システム回路２０の消費電流を停止させる種々の手法で構成することができる。

リアルタイムクロック回路３０は、電源ＯＦＦにおいても現在時刻を計時するための時計機能を有する回路である。このリアルタイムクロック回路３０は、一般的な種々のリアルタイムクロック用ＩＣを用いて構成することができる。

図２は、電源ＯＮから電源ＯＦＦへ変化した場合における第１の電源配線ＰＳ＋の電圧Ｖｐｓおよび第２の電源配線ＰＳＥ＋の電圧Ｖｐｓｅについて示す説明図である。また、図３は、電源ＯＮにおける電力供給の様子を示す説明図であり、図４は、電源ＯＦＦにおける電力供給の様子を示す説明図である。

電源ＯＮにおいては、図２に示すように、第１の電源配線ＰＳ＋の電圧Ｖｐｓ（Ｖｐｓ（ＯＮ））はＶＳ１［Ｖ］となり、第２の電源配線ＰＳＥ＋の電圧Ｖｐｓｅ（Ｖｐｓｅ（ｏｎ））は、（ＶＳ１−Ｖｄ）［Ｖ］となる。このとき、第１の電源配線ＰＳ＋の電圧Ｖｐｓ（ＯＮ）の電圧値ＶＳ１は、電圧監視回路４０における動作停止電圧Ｖｓｔｐよりも高いので、電圧監視回路４０から、動作停止信号ＳＴＰとして、非アクティブな論理レベルであるハイ（Ｈ）レベルが出力される。これにより、システム回路２０中の動作停止機能部２２は作動せず、システム回路２０はその機能を実行するように動作可能である。このとき、図３に示すように、システム回路２０およびリアルタイムクロック回路３０には、第１の電源配線ＰＳ＋とダイオードＤｄを経て第２の電源配線ＰＳＥ＋から電力が供給される。電力が供給されたシステム回路２０およびリアルタイムクロック回路３０は、それぞれの動作を実行する。なお、図３に示した実線矢印は、システム回路２０、バイパスコンデンサＢＰＣ、および、リアルタイムクロック回路３０に供給される電流を示している。また、図３に示した破線矢印は、高周波の電源ノイズを吸収するためにバイパスコンデンサＢＰＣからシステム回路２０へ供給される電流を示している。

一方、電源ＯＮから電源ＯＦＦとなると、図２に示すように、第１の電源配線ＰＳ＋の電圧Ｖｐｓは、電源回路１０における放電動作、第２の電源配線ＰＳＥ＋への電力供給による電力消費によって、Ｖｐｓ（ＯＮ）：ＶＳ１［Ｖ］からＶｐｓ（ＯＦＦ）：０［Ｖ］へ遷移する。この第１の電源配線ＰＳ＋の電圧Ｖｐｓの遷移に追従して、第２の電源配線ＳＥ＋の電圧Ｖｐｓｅも、システム回路２０およびリアルタイムクロック回路３０への電力供給による電力消費によって、基本的には、Ｖｐｓｅ（ｏｎ）：（ＶＳ１−Ｖｄ）［Ｖ］から０［Ｖ｝へ遷移する。

ここで、第１の電源配線ＰＳ＋の電圧Ｖｐｓが動作停止電圧Ｖｓｔｐ以下となるまで低下すると、電圧監視回路４０から、動作停止信号ＳＴＰとしてアクティブな論理レベルであるロウ（Ｌ）レベルが出力される。これにより、システム回路２０中の動作停止機能部２２が作動し、システム回路２０はこれ以降の動作を停止して、電力消費が発生しなくなる。この場合、システム回路２０は、第２の電源配線ＰＳＥ＋およびバイパスコンデンサＢＰＣとの接続が電気的に解放された状態と同様の状態にあると言える。従って、第２の電源配線ＰＳＥ＋に接続されて電力を消費する回路は、実質的にはリアルタイムクロック回路３０のみとなる。

リアルタイムクロック回路３０の動作に必要な電力は非常に小さく、殆ど電力を必要としない。従って、動作停止信号ＳＴＰとしてアクティブな論理レベルが出力された時点（以下、「回路動作停止時点」と呼ぶ）以降における第２の電源配線ＰＳＥ＋の電圧Ｖｐｓｅは、バイパスコンデンサＢＰＣの蓄積電荷によって、回路動作停止時点における第２の電源配線ＰＳＥ＋の電圧Ｖｐｓｅの値、具体的には、動作停止電圧ＶｓｔｐからダイオードＤｄの順方向電圧Ｖｄだけ降下した電圧値（Ｖｓｔｐ−Ｖｄ）［Ｖ］でほぼ維持されることになる。ただし、実際には、後述するように、電源ＯＦＦの状態で継続されるリアルタイムクロック回路３０の動作のための電力消費に追従して、回路動作停止時点の電圧値（Ｖｓｔｐ−Ｖｄ）よりも低くなる。

そして、第１の電源配線ＰＳ＋の電圧Ｖｐｓは、さらに低下して、ダイオードＤｄのカソード電圧である第２の電源配線ＰＳＥ＋の電圧Ｖｐｓｅ（ＯＦＦ）に近づいていくことになる。このとき、ダイオードＤｄがオフ状態となり、第１の電源配線ＰＳ＋と第２の電源配線ＰＳＥ＋は、実質的に開放状態となって、第１の電源配線ＰＳ＋と第２の電源配線ＰＳＥ＋との間での電力の送受は行なわれない。なお、ダイオードＤｄがオフ状態となるためには、厳密には、第２の電源配線ＰＳＥ＋に対する第１の電源配線ＰＳ＋の電位差が、ダイオードＤｄがオン状態となるために必要なカソードに対するアノードの電位差よりも低くなることが必要であり、第２の電源配線ＰＳＥ＋の電圧Ｖｐｓｅが第１の電源配線Ｖｐｓよりも高くなることが好ましい。本例では、最終的に、第１の電源配線ＰＳ＋の電圧Ｖｐｓは０［Ｖ］となり、第２の電源配線ＰＳＥ＋の電圧Ｖｐｓｅほぼ（Ｖｓｔｐ−Ｖｄ）［Ｖ］となり、第２の電源配線ＰＳＥ＋の電圧Ｖｐｓｅを第１の電源配線Ｖｐｓよりも高くすることができる。

以上のように、電源ＯＦＦの状態では、第２の電源配線ＰＳＥ＋に対する第１の電源配線ＰＳ＋の接続が開放され、かつ、システム回路２０の動作によって消費される電力が実質的に無くなることにより、バイパスコンデンサＢＰＣに接続される負荷は実質的にリアルタイムクロック回路３０のみとなる。これにより、リアルタイムクロック回路３０は、電源ＯＦＦの状態において、図４に示すように、バイパスコンデンサＢＰＣに蓄積されていた電荷を電力として利用して、動作を継続することが可能となる。なお、図４に示した実線矢印は、バイパスコンデンサＢＰＣからリアルタイムクロック回路３０に供給される電流を示している。

以上説明したように、本実施例では、電源ＯＦＦにおけるリアルタイムクロック回路３０の電力供給源として、システム回路２０のバイパスコンデンサＢＰＣを利用することが可能である。これにより、従来、リアルタイムクロック回路のバックアップ電源として用意する必要があった大容量電池を省略することが可能となり、電子機器の小型化および低コスト化を図ることが可能である。

なお、上記実施例において、システム回路２０が本発明の主機能回路に相当する。また、ダイオードＤｄが本発明のスイッチ回路に相当する。

Ｂ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

上記実施例では、本発明のスイッチ回路としてダイオードＤｄによるダイオードスイッチを用いた構成としているが、ＭＯＳＦＥＴを用いたスイッチ回路等の種々のスイッチ回路を用いるようにしてもよい。このようなスイッチ回路を用いた場合には、電圧監視回路４０から出力される動作停止信号ＳＴＰを利用してスイッチ回路のオン／オフを実行させればよい。すなわち、第１の電源配線と第２の電源配線との間の電力の供給のオン／オフを実行することができる回路であればよい。

また、上記実施例では、図１に示すように、リアルタイムクロック回路３０は、システム回路２０が第２の電源配線ＰＳＥ＋に接続される位置よりも下流側の位置で接続されているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、上流側の位置で接続されていてもよい。

また、上記実施例では、動作停止機能部２２がシステム回路２０内に存在する場合を例に説明しているが、これに限定されるものではなく。例えば、システム回路２０とバイパスコンデンスＢＰＣとの間に、動作停止スイッチを設けて、動作停止機能部を構成するようにしてもよい。

本発明の一実施例としての電子機器を構成する電子回路を示すブロック図である。 電源ＯＮから電源ＯＦＦへ変化した場合における第１の電源配線ＰＳ＋の電圧Ｖｐｓおよび第２の電源配線ＰＳＥ＋の電圧Ｖｐｓｅについて示す説明図である。 電源ＯＮにおける電力供給の様子を示す説明図である。 電源ＯＦＦにおける電力供給の様子を示す説明図である。

符号の説明

１０…電源回路
２０…システム回路
２２…動作停止機能部
３０…リアルタイムクロック回路
４０…電圧監視回路
Ｄｄ…ダイオード

Claims (2)

1. 電源回路と主機能回路とリアルタイムクロック回路とを備える電子機器であって、
   前記電源回路に接続された第１の配線部分と、前記主機能回路およびリアルタイムクロック回路に接続された第２の配線部分と、を含む電源配線と、
   前記電源回路と前記主機能回路と前記リアルタイムクロック回路とに接続された接地配線と、
   前記主機能回路に並列に接続されたバイパスコンデンサと、
   前記第１の配線部分に接続され、前記第１の配線部分における電圧を監視するとともに、前記第１の配線部分の電圧が予め定められた閾値電圧以下となったときに、前記主機能回路の動作を停止させる監視回路と、
   前記第１の配線部分と前記第２の配線部分との間に介挿され、前記第１の配線部分の電圧の低下に応じて前記主機能回路の動作が停止したときに、前記第１と第２の配線部分の電力の送受を停止させて前記第２の配線部分の電圧を前記第１の配線部分の電圧よりも高めるスイッチ回路と、
   を備える電子機器。
2. 請求項１記載の電子機器であって、
   前記スイッチ回路は、前記第１の配線部分にアノードが接続され、前記第２の配線部分にカソードが接続されたダイオードによって構成される、電子機器。

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