JP3294945B2

JP3294945B2 - 電源電圧調整回路とそれを用いた電子装置

Info

Publication number: JP3294945B2
Application number: JP18759494A
Authority: JP
Inventors: 公男柴田
Original assignee: セイコーインスツルメンツ株式会社
Priority date: 1994-01-03
Filing date: 1994-08-09
Publication date: 2002-06-24
Anticipated expiration: 2017-06-24
Also published as: US5570004A; JPH07239721A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ポケットベル、携帯
電話などに内蔵されているバイブレータ、アラーム等の
比較的大きな電流により駆動することを必要とする機能
素子を内蔵した電子装置の電源電圧を安定化するための
ものである。大電流駆動される素子が駆動されることに
よる電池電圧が、ある電圧レベル以下に低下することを
防止するために、駆動素子に供給される電流を制限する
ことにより電子システム回路の安定な動作を実行させる
ための電源電圧調整回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ポケットベル、携帯電話等の携帯
情報機器に用いられている電源電圧調整回路は、主に入
力電源電圧の変動に対して出力電圧を一定に保持する定
電圧調整回路が一般的に用いられている。例えばＨＡ１
７８Ｍ００シリーズ（日立製作所製）の３端子型定電圧
調整回路がある。

【０００３】図２は、従来の定電圧調整回路の回路を示
す図である。図２において、定電圧調整回路２０は、電
池２１を電源として使用し、電池２１の出力電圧を入力
し、一定の電圧値に調整するための電圧調整トランジス
タ２５、電圧調整トランジスタ２５の出力電圧を分圧す
るための電圧分割抵抗Ｒ１、Ｒ２、電圧調整された出力
に接続された大電流駆動素子を有する負荷回路２７、基
準電圧を発生するための基準電圧発生回路２６、及び差
動増幅回路２４により構成されている。定電圧調整回路
の差動増幅回路２４は基準電圧発生回路２６の基準電圧
値と前記電圧分割回路Ｒ₁ ２２、Ｒ₂ ２３より出力する
分圧出力電圧を比較し、その出力電圧により電圧調整ト
ランジスタ２５のエミッタとコレクタ間の電圧降下を調
整することにより出力端の負荷回路２７に一定の電圧を
出力するものである。

【０００４】しかしながら、電池２１は内部抵抗２８を
保有しているために負荷回路２７に電流ｉが流れると、
電池２１の起電力Ｅに対してｒ・ｉの電圧降下が発生す
る。即ち、電池２１の出力電圧ＶｏｕｔはＥ−ｒ・ｉと
なる。負荷回路２７に流れる電流ｉが大きくなるほど、
出力電圧Ｖｏｕｔは小さくなり、ついに差動演算増幅回
路２４及び前記負荷回路２７の最低動作電圧以下にまで
低下することになるので、差動増幅回路２４及び負荷回
路２７の動作が停止するという問題があった。

【０００５】また、電池電圧が充分あった場合において
も、ラッシュカレント、サージカレントなどに起因して
瞬間的に差動増幅回路２４、負荷回路２７の最低動作電
圧以下の電圧が印加されることになる。そして、回路の
動作が不安定となり、異常に大きな電流が流れるため、
更に電圧降下が大きくなり、電池２１を除去して、リセ
ットしない限り正常な動作状態に回復しなくなると言う
問題があった。これらの問題は、電池の内部抵抗２８に
対して、負荷に流れる電流を検出する検出機能が欠けて
いるので、負荷に流れる電流を制限する機能を有してい
ないためである。従って、一旦、電池電圧が所定の電圧
値以下になると、たとえ電池容量が充分あったとして
も、その機能を果たすことなく電子装置が停止するとい
う問題が生じていた。

【０００６】図３は、従来の定電圧調整回路２０の持つ
課題を解決するための、他の従来例を示す回路である。
図３において、電池２１の端子間の出力電圧を検出する
電圧検出回路３２が電池２１に並列に接続されている。
電圧調整回路２０の出力端にはスイッチ回路３３を介し
て大電流による負荷回路２７が接続され、また、電池端
子間にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびその周辺回路を
搭載した電子システム回路３１が接続されている。以後
電子システム回路とは、大電流の流れる負荷回路以外の
回路素子からなる回路をいう。このような、従来の電子
システム回路を有する定電圧調整回路は、次の様に動作
する。

【０００７】通常の動作状態において、スイッチ回路３
３は閉じられている、そして大電流駆動の負荷回路２７
が駆動されて、電池２１の出力電圧が所定の電圧以下に
低下した時、電圧検出回路３２の出力電圧レベルへ反転
し、スイッチ回路３３を開くことにより大電流負荷を切
り離す。これにより、電池２１の出力電圧は電子システ
ム回路の最低動作電圧以上に保持することができるの
で、電子装置の動作を停止することから回避でき、電池
電圧を徐々に回復させることができる。しかしながら、
大電流の駆動素子の駆動が停止されるので、バイブレー
タ、アラーム音などの警報が必要な場合に発せられない
と言う問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の定電圧調整回路
２つの例は、負荷回路に流れる電流を制限する機能を有
するものではなかった。それ故に、電池の内部抵抗によ
る電圧降下によって電池の出力電圧の低下を生じ、駆動
素子の機能ばかりでなく電子システム回路の本来の機能
まで停止してしまうという問題が生じていた。そのため
に、携帯情報機器の所望の電池寿命まで、継続的に安定
動作させることができなかった。さらに、前述の課題を
解決するためには、本来の電池の他にバックアップ用の
電池を搭載しておく必要性があった。また、低温時にお
いて、電池の内部抵抗が増加した状態で過大な電流が駆
動素子に流れるために、常温時における動作条件より厳
しい条件となるために電子装置の動作温度範囲が狭くな
らざるを得なかった。また、電圧調整回路以外に電圧検
出回路、スイッチ回路などの周辺回路を必要とするので
消費電流の増加、コストアップなどの問題が生じてい
た。本発明は、これらの課題を解決し、電子システム回
路の動作を安定に実行させ、本来の電池寿命が尽きるま
で、本来の電子装置の持つ機能を発揮させることを目的
とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は．従来の課題を
解決するために、電池の端子間から分割電圧を得て、基
準電圧と分割電圧の電圧差を検出し、その大きさに応じ
て負荷回路に流れる電流を制御する電流制限回路を設
け、電流制限回路を制御することにより電池から供給さ
れる電流が自由に流れることを抑制する機能を有する電
源電圧調整回路を電池と負荷回路の間に設けるものであ
る。

【００１０】

【作用】これによって電池の内部抵抗による電圧降下が
あったとしても、出力電圧が所定の電圧レベルより低下
することを防止することができる。それによって、電池
に接続された電子システム回路が、常に安定な動作を実
行することができ、更に大きな駆動電流を必要とする駆
動素子も制限された電流のもとで駆動動作を実行するこ
とができる。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明の電源電圧調整回路の一実施
例を示す回路図である。図１において、電源電圧調整回
路１０は、電池１の出力電圧を分圧する分圧抵抗Ｒ１、
Ｒ２により構成された電圧分割回路、基準電圧を発生す
るための基準電圧発生回路６、電圧分割回路の出力であ
る分割電圧Ｖｃと基準電圧発生回路の出力電圧Ｖｄを入
力とする差動増幅回路４及び、差動増幅回路４の演算出
力電圧により負荷回路に流れる電流を制限するためのト
ランジスタ回路５により構成されている。内部抵抗８を
有する電池１の正極端子は電圧分割回路とＰＩＮ型バイ
ポーラトランジスタ回路５のエミッタ端子に接続され、
トランジスタ回路５のコレクタ端子からの出力電圧は負
荷回路に供給される。負荷回路７は、駆動時に大きな電
流が流れる駆動素子、例えば偏心軸を持つ小型モーター
により振動を生じさせるように構成したバイブレータ
ー、電磁型の小型ブザー或いはＬＥＤ表示装置のような
電子部品を内蔵している。電圧分割抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵
抗値は、前記電池の内部抵抗ｒ（通常１〜２０オーム）
を無視できる程度に大きい値に設定されている。

【００１２】次に、図１の動作を図４を参照しながら説
明する。図４は、電池１の出力電圧と負荷回路７に流れ
る電流の関係を示す電圧−電流特性の図である。図４に
おいて、縦軸は電池出力電圧（図１のＡ−Ｂ間の電圧）
ＶＢＡＴであり、横軸は電流ＩＯＵＴを示している。前
記駆動素子が駆動されていない場合、負荷回路７に流れ
る電流は小さいので、内部抵抗ｒにより電圧降下も小さ
くなる。従って、電池１の出力電圧は１．５Ｖを出力す
ることができる（図４におけるＰ点）。

【００１３】ここで、電圧分割抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗比
を１：１と仮定すると分圧出力電圧は０．７５Ｖとな
る。また、基準電圧発生回路６の基準電圧出力を０．４
Ｖと仮定する。更に、電池１の内部抵抗ｒは低く、５オ
ーム程度と仮定する。分割出力電圧Ｖｃと基準電圧出力
Ｖｄは、差動増幅回路４に入力される。分割出力電圧Ｖ
ｃが、基準電圧出力Ｖｄより充分大きいので、差動増幅
回路４の出力はＬＯＷ（以下、「Ｌ」という）レベルの
電圧となる。それ故に、トランジスタ回路５は、エミッ
タ、コレクタ間の電圧降下を殆ど生じない程度の内部抵
抗にまでバイアスされるので電池１からの出力電圧１．
５Ｖは、前記負荷回路７に供給される。

【００１４】ここで、外部から入力される駆動制御信号
により駆動素子が駆動されて電流が徐々に大きく流れる
場合を考える。駆動素子に電流Ｉが流れると電池１の内
部抵抗ｒによる電圧効果ｒ・Ｉにより電池１の出力電圧
が徐々に低下し１．０Ｖに低下する。（例えば、図４の
Ｑ点）この時の分割出力電圧Ｖｃは０．５Ｖとなるが、
基準電圧出力Ｖｃに比べて未だ大きいので差動増幅回路
４の出力電圧は０レベルの電圧を出力する。そのため
に、トランジスタ回路５は、エミッタとコレクタ間の電
圧降下を殆ど生じない程度の内部抵抗にまでバイアスさ
れているので電池１からの出力電圧１．０Ｖは、負荷回
路７に供給される。

【００１５】更に電流が多く流れ、電池出力電圧Ｖｂａ
ｔが０．８Ｖ程度まで低下すると、（例えば、図４のＲ
点）分割出力電圧Ｖｃと基準電圧出力Ｖｄが等しくなる
に従い、差動増幅回路４の出力は、徐々にＨｉｇｈ（以
下、「Ｈ」という）レベルに反転するようになる。従っ
て、トランジスタ回路５のエミッタとコレクタ間の内部
抵抗が大きくなり、コレクタに流れる電流を絞り込むよ
うに動作する。そして、さらに電流が多く流れようとす
ると分割出力電圧Ｖｃは、基準電圧出力Ｖｄより低下す
るようになるので、差動増幅回路４の出力が「Ｈ」レベ
ルとなりトランジスタ回路５を遮断し、負荷回路７に流
れる電流をカットするように作用する。そのため電池１
の出力電圧が回復するようになり、回復すると再び差動
増幅回路４の出力によりトランジスタ回路５に電流が流
れるという動作を繰り返す。この動作により、電池１の
出力電圧は０．８Ｖ以下に低下しないように保持され
る。

【００１６】次に、電池の電力消費による電池寿命末
期、または低温環境下により電池の内部抵抗ｒが２０オ
ーム程度に増加した場合に、バイブレータ（偏心軸を有
する小型モーター）が駆動されると、前述のように、電
池１の出力電圧は電池１の内部抵抗８のｒによる電圧降
下により低下するが、最低レベルの０．８Ｖの出力電圧
に固定される。なぜならば、電池１の出力電圧が低下す
ると、基準電圧Ｖｄの出力は一定であるが、分割出力電
圧Ｖｃが低下するために分割電圧出力と基準電圧出力の
電圧差が小さくなる。そのため差動増幅回路４の出力
は、トランジスタ回路５に流れる電流を絞り込むような
バイアス電圧をベースに印加するように動作する。従っ
て、大電流駆動の駆動素子の電流が制限されて流れるよ
うに制御される。それ故に、負荷回路７に流れる電流と
電池１の内部抵抗ｒの関係によって、電池の出力電圧が
０．８Ｖまで低下すると分割出力電圧は０．４Ｖとな
り、基準電圧の出力電圧０．４Ｖと同じになる。それ
故、電流がトランジスタ回路にこれ以上流れないように
バイアスするので、電池１の出力電圧が０．８Ｖ以下に
下がらず、電池の出力電圧を固定するように調整するこ
とができる。

【００１７】図５は、前述の図１に示した回路の、更に
具体的な回路を示す図である。図５において、ＶＢＡＴ
とＶｓｓは、電池を接続する入力端子である。基準電圧
発生回路６の基準電圧出力Ｖｄは、差動増幅回路４のト
ランジスタ５３に入力される。また、電圧分割回路Ｒ₁
２、Ｒ₂ ３により出力される分割電圧はトランジスタ５
４に入力されている。抵抗５９は電流制限用の抵抗、ト
ランジスタ５８はベース電流調整用トランジスタであり
差動増幅回路４の出力回路部を構成している。また、ト
ランジスタ５は、電流制限回路を構成している。電流制
限回路の負荷回路７としてバイブレータ６０が接続され
ている。差動増幅回路４は定電流源５７、固定のバイア
ス電圧を発生するためのＮチャンネルトランジスタ５６
とその固定バイアス電圧によりバイアスされるＮチャン
ネルトランジスタ５５により定電流回路を構成してい
る。Ｐチャンネルトランジスタ５１とＮチャンネルトラ
ンジスタ５３は直列接続され、また対象的にＰチャンネ
ルトランジスタ５２とＮチャンネルトランジスタ５４が
直列接続されている。また、Ｐチャンネルトランジスタ
５１、５２のゲート電極は共にＰチャンネルトランジス
タ５２のドレイン電極に接続されている。それ故、Ｐチ
ャンネルトランジスタ５１、５２には等しい電流が流れ
るように構成されている。Ｎチャンネルトランジスタ５
８のゲート電極とドレイン電極間に接続されているコン
デンサＣは、電源電圧調整回路１０の安定動作を行わせ
るための位相補償用コンデンサである。

【００１８】次に、図５の動作について説明する。ＶＢ
ＡＴ端子とＶｓｓ端子間の電池出力電圧が高い場合、即
ち１．５Ｖが出力されると、電圧分割回路の出力電圧は
０．７５Ｖとなり、基準電圧発生回路６の基準電圧出力
０．４Ｖより高くなる。それ故、前記Ｎチャンネルトラ
ンジスタ５３のドレイン電極の出力電圧は、Ｎチャンネ
ルトランジスタ５４のドレインに生じる電圧より充分高
くなる。このＮチャンネルトランジスタ５３のドレイン
における電圧は、Ｎチャンネルトランジスタ５８のゲー
トに供給し、Ｎチャンネルトランジスタ５８の抵抗を充
分低くするまでバイアスする。従って、トランジスタ５
のベース電流が大きくなり、トランジスタ５のエミッタ
ーとコレクタ間の電圧降下が殆どない程度にバイアスさ
れ、負荷回路には、１．５Ｖに近い電圧が出力される。

【００１９】一方、電池寿命の末期、または低温状態に
おける場合のように、電池の内部抵抗が増加した状態
で、かつ大きな電流が電池から流れ、２２３前記ＶＢＡ
Ｔ端子とＶｓｓ端子間の電池出力電圧が０．８Ｖ近辺ま
で降下する場合を説明する。分割出力は約０．４Ｖに近
くなり、Ｎチャンネルトランジスタ５３のドレイン電極
の出力電圧はＮチャンネルトランジスタ５４のドレイン
電極に生じる電圧と同じ位に低くなる。それ故、Ｎチャ
ンネルトランジスタ５８の抵抗が高くなるようにバイア
スするようになる。

【００２０】従って、トランジスタ５のベース電流が小
さくなり、負荷回路７に流れる負荷電流を制限するよう
に動作する。電池出力電圧が０．８Ｖよりさらに下がる
ようになると、Ｎチャンネルトランジスタ５３のドレイ
ン電極の出力電圧はＮチャンネルトランジスタ５４のド
レイン電極に生じる電圧より更に低下するので、Ｎチャ
ンネルトランジスタ５８をオフすることになる。そのた
め、トランジスタ５のベース電流が流れ無くなり、負荷
回路７に流れる電流を遮断するように動作する。それ
故、前記電池の出力電圧が回復するようになる。従っ
て、電池出力電圧は０．８Ｖ以下に低下することを防止
する電源電圧調整回路を構成することができる。

【００２１】図１３は、基準電圧発生回路の実施例を示
す回路図である。図１３において、基準電圧発生回路６
は、同一導電型で、かつ異なるスレショルド電圧を有す
るディプレション型トランジスタ１３１とエンハンスメ
ント型トランジスタ１３２のＭＯＳトランジスタを直列
に接続し、互いのゲートをドレインに接続して共通のゲ
ート電圧を印加することにより、低消費電流でかつ、エ
ンハンスメント型トランジスタ１３２のスレショルド電
圧Ｖｔｈ１とディプレション型トランジスタ１３１のス
レショルド電圧Ｖｔｈ２とのスレショルド電圧の差（Ｖ
ｔｈ１−Ｖｔｈ２）を基準電圧として、ドレインから基
準電圧Ｖｄを容易に出力することができ、基準電圧出力
のバラツキが少なく、温度特性の安定した基準電圧Ｖｄ
を発生することができる（例えば、特開昭５５─１１０
２１）。

【００２２】図６は、小型ブザーを使用した場合の負荷
回路７の図である。図６において、小型ブザー６１はト
ランジスタ６２のエミッタに接続され、トランジスタ６
２のベースにはＮチャンネルトランジスタ６３が接続さ
れている。Ｎチャンネルトランジスタ６３のゲートには
ＡＮＤ回路６４の出力信号が入力される。ＡＮＤ回路６
４には、可聴周波数（２ＫＨｚ−３ＫＨｚ）のパルス信
号ＡＵＤＩＮと、更に高い周波数（２０ＫＨｚ−３０Ｋ
Ｈｚ）のパルス信号ＶＯＬＭが入力される。従って、前
記パルス信号ＡＵＤＩＮ，ＶＯＬＭが共に”Ｈ”の信号
が入力された時、Ｎチャンネルランジスタ６３がオン
し、ベース電流が流れるのでトランジスタ６２にコレク
タ電流が流れる。それ故、小型ブザー６１の磁心に巻い
たコイルに電流が流れ、その電磁力により振動板を振動
させることにより、アラーム音を発することができる。

【００２３】図７は、パルス信号ＡＵＤＩＮとＶＯＬＭ
の信号波形と電池出力電圧及び、小型ブザーに流れる電
流波形を示す図である。図７において、電池の内部抵抗
が大きく、また機能素子が駆動されていなくても、他の
電子システム回路による消費電流のために、電池出力電
圧が１．０Ｖに低下した場合に、小型ブザーが駆動さ
れ、大きな駆動電流が流れようとしても電源電圧調整回
路１０の動作により、電池出力電圧Ｖｂａｔが０．８Ｖ
以下に低下しないように抑制され、小型ブザーに流れる
駆動電流が制限されていることが理解できる。そして、
負荷回路の駆動が停止すると、電池出力電圧は再び元の
電圧に回復していることを示している。従って、電池出
力電圧ＶＢＡＴは負荷回路７に大きな電流が流れても、
所望の電圧レベル以下に低下することを防止する機能を
有し、またパルス信号ＶＯＬＭの電流波形ＩＯＵＴの変
化から、小型ブザーが音量調整される機能を有している
ことが判る。

【００２４】図８は、本願発明の電源電圧調整回路を電
子装置に応用した第１の実施例を示す回路図である。図
８において、図１と同様に負荷回路７は電流制限回路の
トランジスタ５の出力端子に接続されている。そして、
電子システム回路８０は電源電圧調整回路１０の入力側
に接続されている。負荷回路７には、大きな電流が流れ
る駆動素子が含まれている。そして、駆動素子は、電子
システム回路８０から出力される駆動制御信号により駆
動のオン／オフ制御が実行される。電源電圧調整回路１
０の動作は図１に示したのと同様であるので、以後の電
源電圧調整回路１０の動作説明を省略する。図８に示す
電子装置の構成において、負荷回路７に大きな電流が流
れようとしても、電池出力電圧は前記電源電圧調整回路
１０の動作により所定の電圧値より低下することから保
証するように、所定の電圧値を電子システム回路の最低
動作電圧以上に設定している。

【００２５】図９は、本願発明の電源電圧調整回路１０
を電子装置に応用した第２の実施例を示す回路図であ
る。図９において、電子システム回路８０は、電流制限
回路のトランジスタ５の出力端に接続されている。負荷
回路７に内蔵された駆動素子は、電子システム回路８０
から出力される駆動制御信号により制御される。前述の
ように、電池出力は負荷回路７に大きな電流が流れても
電子システム回路８０の最低動作電圧以下に低下しない
ように保持されるので、トランジスタ５の出力端の電子
システム回路８０を安定に動作させることができる。

【００２６】本発明の実施例を説明するために、負荷回
路７に流れる電流を絞り込むためのトランジスタ５はＰ
ＮＰ型のバイポーラトランジスタを用いて説明をしてき
たが、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタを用いて構成
することも可能であり、またＭＯＳトランジスタを使用
することも、勿論可能である。

【００２７】図１５は、ＰＮＰ型バイポーラトランジス
タのトランジスタ５に対して、ＮＰＮ型バイポーラトラ
ンジスタ５５を用いた実施例を示す。図１５において、
差動増幅回路の出力回路部は、Ｐチャンネルトランジス
タ１５１、電流制限用の抵抗１５３、位相補償用コンデ
ンサ１５２により構成されている。電流制御回路はＮＰ
Ｎ型トランジスタ５５により構成されている。差動増幅
回路の動作については図５と同じなので、ここでは省略
する。差動増幅回路の出力はＰチャンネルトランジスタ
１５１のゲート電極に供給される。電池電圧が充分高い
場合、差動増幅回路の出力電圧は「Ｌ」レベルとなるの
でＰチャンネルトランジスタ１５１の抵抗が低くなり、
前記ＮＰＮ型トランジスタ５５のベース電流が大きくな
る。それ故、ＮＰＮ型トランジスタ５５のエミッタとコ
レクタ間のオン抵抗が充分小さくなるので負荷回路の電
流が，多く流れるように動作する。また、逆に電池電圧
が低下してくると差動増幅回路の出力電圧は高くなる。
そのために、Ｐチャンネルランジスタ１５１のオン抵抗
が高くなりベース電流が小さくなる。そして、ＮＰＮ型
トランジスタ５５のオン抵抗が高くなり負荷回路に流れ
る電流を制限するように動作する。

【００２８】図１６は、ＰＮＰ型バイポーラトランジス
タのトランジスタ５に対して、ＮチャンネルＭＯＳトラ
ンジスタ５６を用いた実施例を示す。図１６において、
差動増幅回路４の出力回路部は、Ｐチャンネルトランジ
スタ１６１、位相補償用コンデンサ１６２、電圧分割用
抵抗１６３により構成され、電流制御回路はＮチャンネ
ルＭＯＳトランジスタ５６により構成されている差動増
幅回路の動作については図５と同じなので、ここでは省
略する。差動増幅回路の出力はＰチャンネルトランジス
タ１６１のゲート電極に供給される。電池電圧が充分高
い場合、差動増幅回路の出力電圧は「Ｌ」レベルとなる
のでＰチャンネルトランジスタ１６１の抵抗が低くな
る。そして、電圧分割用抵抗用抵抗１６３との分割電圧
が高くなり前記ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ５６の
ゲート電圧が高くなる。それ故、ＮチャンネルＭＯＳト
ランジスタ５６のオン抵抗が充分小さくなるので負荷回
路の電流が、多く流れるように動作する。また、逆に電
池電圧が低下してくると差動増幅回路の出力電圧は高く
なりＰチャンネルランジスタ１６１のオン抵抗が高くな
る。それ故、分割出力電圧が小さくなるのでＮチャンネ
ルＭＯＳトランジスタ５６のオン抵抗が、高くなり負荷
回路に流れる電流を制限するように動作する。

【００２９】図１７は、ＰＮＰ型バイポーラトランジス
タのトランジスタ５に対して、ＰチャンネルＭＯＳトラ
ンジスタ５７を用いた実施例を示す。図１７において差
動増幅回路４の出力回路部は、Ｎチャンネルトランジス
タ１７１、位相補償用コンデンサ１７２、電圧分割用抵
抗１７３により構成さている。電流制御回路はＰチャン
ネルＭＯＳトランジスタ５７により構成されている。差
動増幅回路の動作については図５と同じなので、ここで
は省略する。前記差動増幅回路の出力はＮチャンネルト
ランジスタ１７１のゲート電極に供給される。電池電圧
が充分高い場合、前記差動増幅回路の出力電圧は「Ｌ」
レベルとなる。其故に、前記Ｎチャンネルトランジスタ
１７１の抵抗が低くなるので電圧分割用抵抗１７３との
分割電圧が、低くなりＰチャンネルＭＯＳトランジスタ
５７のゲート電圧が低くなる。それ故、前記Ｐチャンネ
ルＭＯＳトランジスタ５７のオン抵抗が充分小さくなる
ため、負荷回路の電流が多く流れるように動作する。

【００３０】また、逆に電池電圧が低下してくると差動
増幅回路の出力電圧は低くなりＮチャンネルランジスタ
１７１のオン抵抗が高くなる。それ故、分割出力電圧が
大きくなる。そして、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ
５７のオン抵抗が、高くなり負荷回路に流れる電流を制
限するように動作する。ここで、いままで記述した差動
増幅回路４は、一般的には差動増幅回路４の出力回路部
を含めて称することもできる。

【００３１】図１０は、本願発明の電源電圧調整回路を
応用したベージャーのシステム構成を示す図である。図
１０において、電子ページャー回路は、搬送波にミキシ
ングされた呼出し信号を受信するための受信回路１０
１、受信回路１０１のローパスフィルタにより呼出され
た信号をデジタル信号に変換する波形整成形回路１０
２、波形整形された呼出し信号をデコードするためのデ
コーダ１０３、自己番号を記憶するためのＲＯＭ１０
４、デコーダ１０３の出力信号を情報処理するためのＣ
ＰＵ１０６、メッセージデータを記憶するためのＲＡＭ
１０５、外部操作をするためのスイッチ回路１１０９、
ＣＰＵ１０６からの出力信号を液晶表示パネル１０８に
メッセージ表示するための駆動回路１０７により構成さ
れている。

【００３２】また、負荷回路７には、少なくとも小型ブ
ザー１０９、ＬＥＤ表示素子２０９、又はバイブレータ
３０９の小型モーターに大きな駆動電流を必要とする駆
動素子が内蔵されているので、使用者は、時、場所に応
じてこれらの駆動素子を任意に選択することができる。
電子システム回路の電源電圧は、電池１の出力端子より
供給されている。波形整形回路１０２によりデジタル信
号に変換された呼出し信号はデコーダ１０３に入力され
る。デコーダ１０３は、ＲＯＭ１０４に記憶している自
己番号と呼出し信号に含まれた呼出し番号とを照合す
る。

【００３３】呼出し番号と自己番号が一致した場合、デ
コーダ１０３は負荷回路７に内蔵された前記駆動素子の
少なくとも１つを駆動するための制御信号を出力する。
そして、スイッチ回路１１０９による操作により停止さ
せない限り所定の時間の期間、駆動を実行する。デコー
ダ１０３は、呼出し信号に含まれたメッセージのデータ
を、ＣＰＵ１０６に出力する。ＣＰＵ１０６に入力され
たメッセージデータは、ＲＡＭ１０５に記憶すると共
に、表示データにデータ変換して駆動回路１０７に出力
し所定の時間の間メッセージを表示する。再び呼出し信
号が受信されると、前述の動作により呼出し番号と自己
番号の照合及び駆動素子の制御信号の発生を実行し、新
たなメッセージ信号はＲＡＭ１０５の次のアドレス番地
に記憶される。それと共に、表示装置にメッセージを表
示する。このようにして、次々に呼出しメッセージを記
憶する。次に、過去にどのようなメッセージが送られて
きたかを確認するために、スイッチ回路１１０９のメモ
リースイッチをプッシュすることにより、受信の新しい
順にメッセージを表示装置１０８に表示することができ
る。

【００３４】図１１は、本願発明の電源電圧調整回路を
応用したハイブリッド電子時計のシステム構成を示す図
である。図１１において電子時計のシステムは、ＣＰＵ
１１２、発振回路１１１、ＣＰＵ１１２のプログラムを
記憶するＲＯＭ１１４、発振回路１１１からのクロック
信号を分周する。そして、分周信号をＣＰＵ１１２によ
りカウントし、その計数値を記憶するためのＲＡＭ１１
５、記憶したデータを表示するため表示データに変換し
た信号を表示駆動回路１１６に出力し、液晶表示装置１
１７により時刻表示を行う。そして、その時刻修正及
び、リセットの操作を外部操作により行うためのスイッ
チ回路１１３により構成されている。また、負荷回路７
には、少なくとも小型ブザー１０９、ステップモータ４
０９などの、大きな駆動電流を必要とする駆動素子が内
蔵されている。負荷回路７には、電源電圧調整回路１０
の出力電圧が供給されている。ハイブリッド電子時計
は、時刻表示をデジタル及びアナログ表示することがで
きる電子時計であり、またアラーム機能を有するもので
ある。

【００３５】アラーム時刻は、スイッチ回路１１３から
外部操作により設定し、その時刻内容はＲＡＭ１１５に
記憶する。また、ＲＡＭ１１５は複数個のアラーム時刻
を設定することも可能である。そして、ＣＰＵ１１２
は、アラーム時刻と通常時刻との比較を行い、アラーム
時刻と通常時刻が一致した時、ＣＰＵ１１２から小型ブ
ザー１０９を駆動するための駆動制御信号を負荷回路７
に出力し、アラーム音を所定の時間、発生させる。ま
た、ＣＰＵ１１２は、発振回路１１１のクロック信号を
１Ｈｚ信号に分周して、ステップモータ４０９を駆動す
るための駆動制御信号を負荷回路７に出力することによ
りアナログ時刻表示を実行させる。また、スイッチ回路
１１３の操作により、任意に設定したアラーム時刻を呼
出し、液晶表示装置に表示することができる。電子シス
テム回路の供給電源は、電源電圧調整回路１０の出力電
圧を用いることも、電池１の出力端子電圧から供給する
ことも可能である。

【００３６】図１２は、本願発明の電源電圧調整回路を
応用した携帯電話のシステム構成を示す図である。図１
２において電子システム回路は、電波を受信するアンテ
ナ１３１、受信信号を整合させる整合回路１３０、受信
した電波の搬送波信号を増幅し、フィルタをかけて受信
信号を抽出する受信回路１２１、受信回路１２１の信号
をデジタル信号に変換するための波形整形回路１２２、
波形整形回路１２２の出力信号を処理及びシステム動作
の制御をするＣＰＵ１２４、相手先番号を入力するため
のキーボード１２５、自己番号を記憶したＲＯＭ１２
６、送話信号を発生するマイクロフォン１２９、前記マ
イクロフォン１２９の信号を増幅するための増幅回路１
２８、増幅回路１２８とＣＰＵ１２４からの相手先番号
を送信する信号を搬波波重量してに送信信号を発生する
送信回路１２７により構成されている。また、負荷回路
１２３には、少なくとも小型スピーカー、小型ブザー、
及びマイクロフォンなどの大きな駆動電流を必要とする
駆動素子が内蔵されている。そして負荷回路７は、電源
電圧調整回路１０の出力電圧が供給されている。

【００３７】受信信号に含まれた指定番号と自己番号の
一致をＣＰＵ１２４により検出し、一致すれば負荷回路
１２３の小型ブザーを駆動することにより呼出し音を発
生する。受話器をとることにより受信信号に含まれてい
る受話信号を負荷回路１２３に接続された信号を駆動素
子制御信号として小型スピーカーに出力する。そしてス
ピーカーは音声を発生する。また、マイクロフォン１２
９より入力された音声信号は増幅回路１２８により増幅
され、送信回路１２７によりＦＭ変調されて前記アンテ
ナより送信することができる。

【００３８】図１４は、本願発明の電源電圧調整回路を
応用した昇圧型スイッチングレギュレータ制御回路の実
施例を示す電子装置の構成を示す図である。図１４にお
いて、昇圧型スイッチングレギュレータ制御回路１４５
は電池１により電圧供給される。また、昇圧用コイル１
４２の一端は電池の正極に接続され、他の一端はスイッ
チングトランジスタ１４４に接続されている。昇圧用コ
イル１４２とスイッチングトランジスタ１４４の接続点
にはショットキーダイオード１４３が接続され、ショッ
トキーダイオード１４６の出力端には平滑用コンデンサ
１４６と電子システム回路としての負荷回路１４１が接
続されている。

【００３９】ここで、負荷回路１４１は、ＬＣＤ，ＣＰ
Ｕ，ＲＡＭ等のように電池１の出力電圧より高い電圧を
必要とするシステム回路の一部である。本実施例は、こ
のような負荷回路１４１に昇圧した電圧を用いる場合、
或いはアンプ、コンパレータのように電池と逆極性の電
圧が必要な場合の応用も考えられる。昇圧回路の出力部
にショットキーダイオードを用いる理由は、通常のダイ
オードに比べて電圧降下が少なく、昇圧効率を高めるこ
とができるためである。

【００４０】また、電池１の出力電圧は、電源電圧調整
回路１０に供給され、電源電圧調整回路１０の出力は駆
動素子を有する負荷回路７に調整電圧を出力する構成で
ある。昇圧スイッチングレギュレータ制御回路１４５は
スイッチングパルス信号をスイッチングトランジスタ１
４４のゲート電極に入力し、昇圧用コイル１４２を断続
的にオン／オフするように電流を流すことにより、昇圧
コイル１４２とスイッチングトランジスタ１４４の接続
点に昇圧電圧を発生する。ショットキーダイオード１４
３及び平滑用コンデンサ１４６により平滑した直流電圧
は負荷回路１４１に出力する。

【００４１】また、昇圧された出力電圧は、電源電圧調
整回路１０の差動増幅回路部の電源電圧として供給する
ことができる。昇圧型スイッチッグレギュレータ制御回
路１４５より得られた電池電圧より高い電圧を差動増幅
回路４の電源電圧として用いる場合、差動増幅回路４の
動作範囲を広くでき、より安定した電源電圧調整回路１
０の動作を実行することができる。このような構成によ
り、スイッチングレギュレータ制御回路１４５を有する
電子システム回路を用いると、負荷回路７の駆動素子が
駆動し大きな電流が流れても、電池１の出力電圧が、昇
圧用スイッチングレギュレータ制御回路１４５の最低動
作電圧以下に低下することから防止できる。そのため電
子システム回路の動作を安定に実行することができる。

【００４２】

【発明の効果】前述のように本発明の電源電圧調整回路
は、従来の電圧調整回路のように、入力電圧の変動を抑
えて、出力電圧を一定にする方式とは全く異なり、電源
側の電圧の変化を電源・電圧に比例する分圧出力電圧と
基準電圧より比較し、基準電圧に対する電源側の出力電
圧の電圧差により負荷回路に流れる電流を絞り込む機能
を有している。それ故、電源電圧が所定の出力電圧以下
に低下することを防止し、電源に接続された電子システ
ム回路の安定な動作を実行させるものである。従って、
本発明は電池のエネルギー容量が低下し、内部抵抗が増
加した状態においても電子システム回路に供給する最低
動作電圧を確保することができ、電池寿命が尽きる迄、
安定な動作を実行することができる。従って、電子装置
の電池寿命時間を延長することが出来る。それによっ
て、バックアップ電源などの予備電源を不要とすること
ができる。

【００４３】また、低温時または、電池寿命末期におけ
る電池の内部抵抗の増加が生じたときに、負荷回路に大
きな電流が流れる状況が生じても、その電流を絞り込み
電池出力電圧を所定電圧以下に低下することを防止する
ので、電子装置の動作温度範囲を広げることができる。
また、電源電圧低下時に負荷回路の電源ラインを切り離
す必要がなく、負荷回路に流れる電流を絞り込みながら
アラーム、バイブレーター等の動作を実行させることが
できる。また、本発明は電池電圧より高い電源や逆極性
電源を必要とするスイッチングレギュレータを有する電
子システム回路においても、同様にシステムの安定動作
を提供し電池の寿命が尽きるまで安定な動作を可能とす
る、等の多大な効果を有するものである。

【００４４】また、電池電圧を昇圧し、その昇圧電圧を
差動増幅回路の電源電圧として用いることにより、差動
増幅回路の動作範囲を広げるので作動増幅回路の設計の
自由度がたかまる。前述のように本発明の電源電圧調整
回路は、電池を電源電圧とする場合について説明してき
た。しかし、商用電源を利用して動作する定電圧電源装
置を電源として用いるパーソナルコンピュータなどのよ
うに、ＣＰＵを用いた応用製品の場合においても、ラッ
シュカーレント、サージカーレント等に起因して負荷回
路に多大な電流が流れる状態になったとき、瞬間電源停
止状態を防止する制御回路として利用できる。従って、
本発明の電源電圧調整回路は電池電圧を電源とする装置
以外にも広く応用が可能であり、電池を電源電圧として
用いるものに限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電源電圧調整回路を示す回
路図。

【図２】従来の電源電圧調整回路を示す図。

【図３】従来の他の電源電圧調整回路を示す図。

【図４】本発明の電源電圧調整回路の負荷電流と調整電
圧の関係を示す特性図。

【図５】本発明の電源電圧調整回路の具体的な一実施例
を示す回路図。

【図６】負荷回路の小型ブザー駆動素子の駆動回路を示
す図。

【図７】小型ブザーの電源電圧と駆動電流波形を示す
図。

【図８】本発明の電子装置の構成を示す回路図。

【図９】本発明の電子装置の構成を示す他の回路図。

【図１０】本発明のペジャーの構成を示す回路図。

【図１１】本発明の電子時計の構成を示す回路図。

【図１２】本発明の携帯電話の構成を示す回路図。

【図１３】基準電圧発生回路の実施例を示す図。

【図１４】本発明の昇圧型スイッチングレギュレータ制
御回路を有するシステム構成を示す図。

【図１５】本発明の電源電圧調整回路の具体的な第２の
実施例を示す回路図。

【図１６】本発明の電源電圧調整回路の具体的な第３の
実施例を示す回路図。

【図１７】本発明の電源電圧調整回路の具体的な第４の
実施例を示す回路図。

【符号の説明】

１電池４差動増幅回路５トランジスタ６基準電圧発生回路７負荷回路８内部抵抗１０電源電圧調整回路６０小型モーター６１小型ブザー８０電子システム回路１０１受信回路１０３デコーダ１０４ＲＯＭ１０５ＲＡＭ１０７駆動回路１０８液晶表示装置１４２コイル１４３ショットキーダイオード１４５昇圧用スイッチングレギュレータ制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05F 1/445,1/56 G05F 1/613,1/618 H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】負荷回路に駆動電流を供給するための電
池と、前記負荷回路と前記電池の間に設けられた電流制限用ト
ランジスタと、基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、前記電池の端子間電圧を分割する電圧分割回路と、前記電圧分割回路にて分割された前記端子間電圧と前記
基準電圧と差を検出し、前記の端子間電圧と前記基準電
圧との差の信号である電流制限信号信号を発生する差動
増幅回路と、前記負荷回路に過電流が流れたとき、過電流差動増幅回
路からの電流制限信号信号に基いて、前記電流制御トラ
ンジスタに流れる電流を制御し、前記電池から前記負荷
回路に流れる電流を小さく制限するように制御すること
を特徴とする電源電圧調整回路。