JPH0444498B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、複数の並列接続された電池電源を
用いて、被給電回路に給電を行う電池電源切換回
路に関し、特に電池電源間に流れる電流の相互干
渉を防止した電池電源切換回路に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 最近の電子時計、電卓等は、小形で低消費電力
を図る目的で、その回路をCMOSトランジスタ
により形成して、電源に電池等を用いたものがそ
のほとんどである。このように電源に電池を用い
た電子時計、電卓等にあつては、予備電池を備え
て通常の使用時に用いられている電池の起電力が
低下してこの電池を新しい電池に交換する場合
に、回路の電源を予備電池に切換えて電池の交換
時においても、回路に電流を供給し続けて回路の
安定動作を図つているものがある。

第５図は電源に用いられている電池の切換回路
の一例を示す回路図である。同図において、１は
例えばCMOSトランジスタにより形成された論
理回路（図示せず。）の通常の動作時に、この論
理回路に所定の負の電圧を供給する電池（以下
「通常使用電池」と呼ぶ。）であり、３は通常使用
電池の交換時において論理回路の電源となり、通
常使用電池１と同じ起電力を有する予備電池であ
る。５１は通常使用電池１と予備電池３とを切換
えるための切換回路である。

この切換回路５１はＮチヤンネルMOS型トラ
ンジスタ（以下「NMOS」と呼ぶ。）を有してお
り、NMOS５３のゲート端子は通常使用電池１
と予備電池３とを切換えるための切換信号が入力
されるIN端子に接続され、ドレイン端子はプラ
ス端子をグランドに接続された予備電池３のマイ
ナス端子に接続されており、ソース端子は論理回
路の電源ラインに接続されているOUT端子に接
続されており、NMOS５３の基板はソース端子
に接続されている。また、NMOS５７のゲート
端子はインバータ回路１３を介してIN端子に接
続され、インバータ回路１３により反転された切
換信号が入力されており、ソース端子はプラス端
子がグランドに接続された通常使用電池１のマイ
ナス端子に接続され、ドレイン端子はOUT端子
に接続されている。このOUT端子には、通常使
用電池１と予備電池３との切換時に論理回路に供
給される電圧の安定化を図るために、コンデンサ
１９の一端が接続されており、このコンデンサ１
９の他端はグランドに接続されている。

そして、このような回路構成において、通常は
IN端子にはロウレベル（以下「“Ｌ”レベル」と
呼ぶ。）の切換信号が入力されており、NMOS５
３のゲート端子には“Ｌ”レベル、NMOS５７
のゲート端子にはハイレベル（以下「“Ｈ”レベ
ル」と呼ぶ。）の切換信号が入力され、NMOS５
３はオフ状態、NMOS５７はオン状態となり、
負の電圧が通常使用電池１からNMOS５７を介
してOUT端子に接続されている論理回路の電源
ラインに供給されている。次に、通常使用電池１
の起電力が低下してこの通常使用電池１を新しい
ものと交換する場合には、IN端子に“Ｈ”レベ
ルの切換信号を入力することにより、NMOS５
３をオン状態、NMOS５７をオフ状態にして、
予備電池３から論理回路の電源ラインに負の電圧
を供給することになる。

ところで、この切換回路５１はCMOS構造の
例えば論理回路が形成されていると同一基板に形
成されている。したがつて、NMOS５３は
CMOS構造により形成され基板がソース端子に
接続されているために、CMOS構造において存
在する寄生ダイオード５５は、そのアノードが
NMOS５３のソースとなり、そのカソードが
NMOS５３のドレインとなるように形成される
ことになる。そのために、通常使用電池１の起電
力が予備電池３の起電力より寄生ダイオード５５
の順方向電圧、例えば絶対値で0.2V〜0.4V以上
低下した場合には、電流が通常使用電池１から寄
生ダイオード５５を介して予備電池３に流れこみ
通常使用電池１が充電されることになり、保安上
問題を生じることになる。さらに、予備電池３の
起電力は低下することにもなり、起電力の消耗を
招くという問題も生じることになる。

また、NMOS５３の基板がドレイン端子に接
続されている場合にあつては、寄生ダイオード５
５は第５図に示した方向と逆向きの方向に形成さ
れることになり、予備電池３の起電力が通常使用
電池１の起電力より寄生ダイオード５５の順方向
電圧、例えば絶対値で0.2V〜0.4V以上低下した
場合には、電流が予備電池３から寄生ダイオード
５５を介して通常使用電池１に流れこむことにな
り、上述したと同じ問題が生じることになる。

［発明の目的］ この発明は、上記に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、簡易な方法により電池電
源間に流れる電流の相互干渉を防止して、信頼性
の向上を図つた電池電源切換回路を提供すること
にある。

［発明の概要］ 上記目的を達成するために、この発明は、被給
電回路に対して並列に接続された複数個の電源
と、前記被給電回路と前記複数個のそれぞれの電
源との間に、ソース領域をアノードとしドレイン
領域をカソードとするように形成された寄生ダイ
オードが互いに逆向きとなるように直列に接続さ
れ、導通時には前記電源から前記被給電回路への
給電経路を形成する一対のトランジスタとを有す
ることを要旨とする。

［発明の効果］ この発明によれば、被給電回路とこの被給電回
路に対して並列に複数接続されるそれぞれの電源
との間に、寄生ダイオードが互いに逆向きとなる
ように直列に接続された一対のトランジスタを設
けて、この一対のトランジスタの導通時に、この
一対のトランジスタを電源から被給電回路への給
電経路としたので、一対のトランジスタが非導通
状態にあつてもそれぞれの電源間に電流が流れる
ことはなく、したがつて、電源間に流れる電流の
相互干渉を防止することができる。

［発明の実施例］ 以下、図面を用いてこの発明の一実施例を説明
する。

第１図はこの発明の第１の実施例に係る電池電
源切換回路の回路図を示すものである。同図にお
いて、１は例えばCMOSトランジスタにより形
成され被給電回路を構成する論理回路（図示せ
ず。）に負の電圧を供給する一次電池（以下「通
常使用電池」と呼ぶ。）であり、３は通常使用電
池１の起電力が低下して、この通常使用電池１を
新しいものに交換する場合に論理回路の電源とな
り通常使用電池１と同じ起電力を有し、論理回路
に電流を供給して論理回路を安定に動作させるた
めの一次電池（以下「予備電池」と呼ぶ。）であ
る。５は通常使用電池１を新しいものに交換する
時に、論理回路の電源を通常使用電池１から予備
電池３に切換え、交換が終了した後に論理回路の
電源を予備電池３から通常使用電池１に切換える
ための切換回路である。

この切換回路５は、ＮチヤンネルMOS型トラ
ンジスタ（以下「NMOS」と呼ぶ。）７および
NMOS９，NMOS１１を有しており、NMOS７
のゲート端子は通常使用電池１と予備電池３とを
切換えるための切換信号が入力されるIN端子に
接続され、ドレイン端子はプラス端子をグランド
に接続された予備電池３のマイナス端子に接続さ
れており、基板はNMOS７のソース端子に接続
されている。また、NMOS７のソース端子とド
レイン端子との間には、NMOS７のソースをア
ノードとし、NMOS７のドレインをカソードと
する寄生ダイオード１５が形成されている。

NMOS９のゲート端子は切換信号が入力され
るIN端子に接続され、ドレイン端子は論理回路
の電源ラインに接続されているOUT端子に接続
され、ソース端子はNMOS７のソース端子に接
続されており、基板はNMOS９のソース端子に
接続されている。また、NMOS９のソース端子
とドレイン端子との間には、NMOS９のソース
をアノードとし、NMOS９のドレインをカソー
ドとする寄生ダイオード１７が形成されている。

NMOS１１のゲート端子はIN端子から入力さ
れる切換信号を反転するインバータ回路１３を介
してIN端子に接続され、インバータ回路１３に
より反転された切換信号が入力されており、ドレ
イン端子はプラス端子をグランドに接続された通
常使用電池１のマイナス端子に接続されており、
ソース端子はOUT端子に接続されている。また、
OUT端子には通常使用電池１と予備電池３との
切換時に論理回路に供給される電圧の安定化を図
るためのコンデンサ１９の一端が接続されてお
り、このコンデンサ１９の他端はグランドに接続
されている。

次に、この実施例の作用を説明する。

まず、切換回路５の通常の動作状態において、
IN端子にはロウレベル（以下「“Ｌ”レベルと呼
ぶ。）の切換信号が入力されている。したがつて、
NMOS７およびNMOS９のゲート端子は“Ｌ”
レベル状態となり、NMO７およびNMOS９はオ
フ状態となつている。また、NMOS１１のゲー
ト端子には“Ｌ”レベルの切換信号がインバータ
回路１３により反転されたハイレベル（以下
“Ｈ”レベル」と呼ぶ。）の切換信号が入力されて
おり、NMOS１１はオン状態となつている。し
たがつて、負の電圧が通常使用電池１から
NMOS１１を介してOUT端子に接続されている
論理回路の電源ラインに供給されている。

そして、通常使用電池１の起電力が低下してこ
の通常使用電池１を新しいものに交換する場合に
は、切換信号を“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに
することによりNMOS７およびNMOS９をオン
状態としNMOS１１をオフ状態として、負の電
圧を予備電池３からNMOS７および９を介して
OUT端子に接続されている論理回路の電源ライ
ンに供給する。そして、通常使用電池１の交換が
終了した後に再び切換信号を“Ｌ”レベルにする
ことにより、通常使用電池１から負の電圧が論理
回路の電源ラインに供給されることになる。

したがつて、通常使用電池１から論理回路の電
源ラインに負の電圧が供給されている状態、すな
わち、NMOS７およびNMOS９がオフ状態にあ
りNMOS１１がオン状態にある場合にあつては、
NMOS７およびNMOS９に形成されるそれぞれ
の寄生ダイオード１５，１７がお互いに逆向きに
接続されるように形成されているために、通常使
用電池１と予備電池３とに電位差が生じても、通
常使用電池１から予備電池３に、あるいは、予備
電池３から通常使用電池１に電流が流れるという
ことはない。

第２図はこの発明の第２の実施例に係る電池電
源切換回路の回路図を示すものである。その特徴
としては、寄生ダイオード１５′，１７′のお互い
のカソードが接続されるように、NMOS７′と
NMOS９′のお互いのドレイン端子を接続して、
NMOS７′のソース端子を予備電池３のマイナス
端子に接続し、NMOS９′のソース端子をOUT
端子に接続して、切換回路５′を構成したことに
ある。

このような構成とすることにより、寄生ダイオ
ード１５′と寄生ダイオード１７′がお互いに逆向
きに接続されるように形成されるために、第１図
に示した第１の実施例と同様の効果を得ることが
できる。なお、前記第１図と同符号のものは同一
物を示し、その説明は省略した。

第３図はこの発明の第３の実施例に係る電池電
源切換回路の回路図を示すものである。この電池
電源切換回路は、通常使用電池２３から所定の正
の電圧をOUT端子に接続された論理回路の電源
ラインに供給して、通常使用電池２３の交換時に
おいては通常使用電池２３と同じ起電力を有する
予備電池２５から正の電圧を論理回路の電源ライ
ンに供給するものであり、その特徴とするところ
は、切換回路２１をＰチヤンネルMOS型トラン
ジスタ（以下「PMOS」と呼ぶ）により構成し
たことにある。

PMOS２７およびPMOS２９のそれぞれのゲ
ート端子はIN端子に接続され、PMOS２７およ
びPMOS２９のそれぞれのソース端子はお互い
に接続されており、PMOS２７およびPMOS２
９の基板はそれぞれのソース端子に接続されてお
り、PMOS２７のドレイン端子は予備電池２５
のプラス端子に接続され、PMOS２９のドレイ
ン端子はOUT端子に接続されている。したがつ
て、寄生ダイオード３３はそのアノードが
NMOS２７のソースとなり、そのカソードが
NMOS２７のドレインとなるように形成され、
寄生ダイオード３５はそのアノードがNMOS２
９のソースとなり、そのカソードがNMOS２９
のドレインとなるように形成されることになる。
また、NMOS３１のゲート端子はインバータ回
路１３を介してIN端子に接続され、ドレイン端
子は通常使用電池２３のプラス端子に接続されて
おり、ソース端子はOUT端子に接続され、基板
はソース端子に接続されている。

そして、このような回路構成において、切換回
路２１の通常の動作状態にあつては、IN端子に
は“Ｈ”レベルの切換信号が入力されており、
PMOS２７およびPMOS２９はオフ状態にあり、
PMOS３１はオン状態にあり、正の電圧が通常
使用電池２３からPMOS３１を介してOUT端子
に接続されている論理回路の電源ラインに供給さ
れている。そして、通常使用電池２３を交換する
場合においては、切換信号を“Ｈ”レベルから
“Ｌ”レベルにすることにより、PMOS２７およ
びPMOS２９がオン状態となり、さらに、
PMOS３１がオフ状態となり、正の電圧が予備
電池２５からPNOS２７およびPMOS２９を介し
て論理回路の電源ラインに供給されることにな
る。

したがつて、このような回路構成においては、
寄生ダイオード３３と寄生ダイオード３５は逆向
きに接続されるように形成されるために、通常使
用電池２３と予備電池２５とに電位差が生じて
も、通常使用電池２３から予備電池２５に、ある
いは、予備電池２５から通常使用電池２３に電流
が流れるということはない。

第４図はこの発明の第４の実施例に係る電池電
源回路の回路図を示すものである。その特徴とす
るところは、寄生ダイオード３３′，３５′のお互
いのカソードが接続されるように、NMOS２
７′とNMOS２９′のお互いのドレイン端子を接
続して、NMOS２７′のソース端子を予備電池２
５のプラス端子に接続しNMOS２９′のソース端
子をOUT端子に接続して切換回路２１′を構成し
たことにある。

このような回路構成とすることにより、寄生ダ
イオード３３′と寄生ダイオード３５′がお互いに
逆向きに接続されるように形成されるために、第
３図に示した第３の実施例と同様の効果を得るこ
とができる。なお、前記第３図と同符号のものは
同一物を示し、その説明は省略した。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例に係る電池電
源切換回路を示す回路図、第２図はこの発明の第
２の実施例に係る電池電源切換回路を示す回路
図、第３図はこの発明の第３の実施例に係る電池
電源切換回路を示す回路図、第４図はこの発明の
第４の実施例に係る電池電源切換回路を示す回路
図、第５図は電池電源切換回路の一従来例を示す
回路図である。 図の主要な部分を表わす符号の説明、１……通
常使用電池、３……切換回路、７，９，１１……
ＮチヤンネルMOS型トランジスタ、１５，１７
……寄生ダイオード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被給電回路に対して並列に接続された複数個の
   電源と、前記被給電回路と前記複数個のそれぞれ
   の電源との間に、ソース領域をアノードとしドレ
   イン領域をカソードとするように形成された寄生
   ダイオードが互いに逆向きとなるように直列に接
   続され、導通時には前記電源から前記被給電回路
   への給電経路を形成する一対のトランジスタとを
   有することを特徴とする電池電源切換回路。