JPH0552973A

JPH0552973A - 集積回路装置

Info

Publication number: JPH0552973A
Application number: JP3210981A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Terajima; 義幸寺島
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1991-08-22
Filing date: 1991-08-22
Publication date: 1993-03-02

Abstract

(57)【要約】【目的】集積回路装置での低消費電流化。【構成】降圧回路を使用して発振回路、分周回路、パル
ス発生回路を動作させ、降圧回路に使用するコンデンサ
を内蔵化。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超低消費電流で動作する
電子時計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の低消費電流の電子時計は、図２に
示すように低電圧回路を使用し、発振回路、分周回路の
一部あるいはすべてをこの低電圧回路で動作させてい
た。電池電圧が１．５８Ｖの場合、低電圧回路の出力は
およそ１．０Ｖ程度である。分周回路の消費電流はＩ＝
Ｆ・Ｃ・Ｖ（Ｆ：周波数Ｃ：ゲート、ドレイン容量
Ｖ：電源電圧）であるから、低電圧回路を使用すること
により分周部の消費電流は１／１．５８となり、ある程
度の低消費電流化は図られていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来の低電圧回
路方式は、電源電圧を一定にする機能もあり、１．５８
Ｖから１．０Ｖに低下した差の０．５８Ｖは出力トラン
ジスタの発熱としてエネルギー消費されており、有効な
電流の使い方ではなかった。特に１０秒、２０秒運針す
る２針時計はモーターで消費される電流に比べＩＣの消
費電流が上回り、更なる低消費電流化を図る場合この無
効電流を低減する必要があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題点を
解決するために、図１に示すようにエネルギーロスのな
い降圧回路を設け、発振回路、分周回路に与える電源を
電池電圧の半分にする。このことによって下記２段階の
電流低減が可能となった。１．、発振、分周回路の電圧
は０．７９Ｖとなり、従来の１．０Ｖより低下すること
によって低消費電流化が可能となった。２．コンデンサ
を利用した１／２降圧回路はエネルギーロスがなく、電
池側に流れる電流は回路側に流れる電流の１／２となる
ため更に低消費電流化が可能となった。

【０００５】

【作用】

【０００６】

【実施例】図１に本発明のブロック図を示す。１０１は
発振回路、１０２は分周回路、１０３は駆動パルス発生
回路、１０４はインターフェイス、１０５はモーター、
液晶等を駆動する駆動回路、１０６は降圧回路である。

【０００７】降圧回路で電池電圧１．５８Ｖをちょうど
半分の電圧とし、発振回路と分周回路、更にモーターを
駆動するためのパルス発生回路に与える。このことによ
ってそれぞれの回路の電流は電圧に比例して低下する。
平均電流として考えるとこれらの電流は電池側では更に
半分になる。

【０００８】図３に降圧回路の一例を掲げる。図５
（ａ）を用いて原理を説明する。充電サイクルと放電サ
イクルが存在し、図５（ａ）に充電サイクル、図５
（ｂ）に放電サイクルを示す。まず図３のコンデンサ３
０７、３０８を直列に充電する。３０７、３０８の電荷
がほとんど放電していると仮定すると、回路（発振、分
周、駆動パルス発生回路）に流れる電流は０．０５−
０．１μＡであるため、電流はほとんど３０７、３０８
を充電するのに使われる。次のサイクルでコンデンサ３
０７、３０８は電池と切り離され回路に対して並列とな
り回路に対して電池の役割を果たす。このとき実際の電
池からは電流の供給がないため、放電サイクルで費やさ
れる電流は０である。回路に流れる電流Ｉ０は充電放電
される電流に対してわずかであるとすると、充電に費や
される電流は次第に小さくなり、ついには回路に流れる
電流Ｉ０分だけ電池から供給すればよい。すなわち平衡
状態に於いては、充電時にＩ０という電流、放電時は０
であるため総合的な消費電流はＩ０／２となる。

【０００９】図３で詳細な説明をする。充電時ＣＣとい
う信号がＨレベルになる。ＯＮするトランジスタは３０
２と３０５でそのほかはＯＦＦである。充電電流はＶＤ
Ｄー３０７ー３０５ー３０８ー３０２ーＶＳＳのループ
である。３０７、３０８にはそれぞれ電池電圧の半分の
電圧が充電される。次の放電サイクルでは３０３と３０
４がＯＮし３０２、３０５はＯＦＦするので電池からは
切り離され、３０８に蓄えられた電荷３０４ー回路ー３
０６ー３０３のループで放電する。３０６はラッチアッ
プ防止用抵抗でその抵抗値は小さいので電圧効果は無視
できる。ここでＣＣとＣＡのタイミング差は３０４ー３
０５を流れるショート電流、３０３ー３０２を流れるシ
ョート電流を阻止するためつけてある。

【００１０】このような降圧回路の出力＝０．７９Ｖ程
度で発振する発振回路を構成するトランジスタのしきい
値電圧は駆動回路を構成するトランジスタのしきい値電
圧に比べて、低くしかもリークのないようにしてある。
同様に降圧回路の出力で動作する分周回路、駆動パルス
発生回路も同じである。しかししきい値電圧を複数作る
ことは低電圧回路を採用して電池電圧より低い電圧で回
路を動作させるのには必要であり、従来より行われてい
た。

【００１１】また、これらの回路では大電流が流れる回
路ではショート電流が流れないように回路設計する必要
がある。しかし時計用モータのパルス発生回路では、最
終段のドライバ、磁界検出回路、回転検出回路以外は大
電流制御はしていないのでこれらは電池側の電源で動作
させればよい。

【００１２】降圧回路に使用しているコンデンサは一旦
充電してしまえばその負荷回路に流れる電流は０．０５
−０．１μＡである。０．８Ｖのときのインピーダンス
は８ＭΩであるので５００ＰＦのコンデンサに充電して
おけば時定数４ｍＳで放電する。信号ＣＣ，ＣＡの周波
数を２ｋＨｚ程度にしておくことにより、実現できる。
また、５００ＰＦ程度のコンデンサの占める面積は０．
３７ｍｍ²であり、ＩＣ全体の面積をおよそ４ｍｍ²と仮
定すると、約１０％程度の面積の増加である。図６に
コンデンサの断面図、及び結線図を示す。トランジスタ
を構成するのに必要なゲート酸化膜を利用する。６０１
はゲート膜によるコンデンサである。６０２はＰＮ接合
による空乏層による浮遊容量であり、Ｐ＋，Ｎ−濃度に
よって相違するが、６０２の容量は６０１の容量に比べ
約１／３程度ある。従って、この結線により面積増加は
６ー７％程度である。

【００１３】

【発明の効果】以上述べたようにコンデンサを集積回路
内に内蔵したエネルギーロスのない降圧回路を利用する
ことによって、同一電圧を低電圧回路を利用して作った
場合に比べて約半分の低消費電流化が可能となった。こ
の低消費電流化により時計体として考えると、電池の長
寿命化、小型化、時計体の薄型化、節約した電力でステ
ップモータのトルクを上げるなど様様な効果を及ぼすこ
とが可能である。。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による低消費電流集積回路。

【図２】従来の低消費電流集積回路。

【図３】降圧回路。

【図４】降圧回路のタイムチャート。

【図５】降圧回路の説明図。（ａ）は（充電サイクル）。（ｂ）は（放電サイクル）。

【図６】（ａ）はコンデンサの断面図。（ｂ）はコンデンサの結線図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発振回路、分周回路、駆動パルス発生回
路、駆動回路を有する集積回路装置において、降圧回路
を有し、発振回路、分周回路の一部あるいはすべて、駆
動パルス発生回路の一部或はすべてを前記降圧回路の出
力で動作したことを特徴とする集積回路装置。
【請求項２】請求項１において降圧回路用のコンデンサ
を発振回路、分周回路、駆動パルス発生回路、駆動回路
と同一の集積回路内に配置したことを特徴とする集積回
路装置。
【請求項３】請求項１において、降圧回路の出力を電源
として動作する発振回路、分周回路の一部或はすべて、
駆動パルス発生回路の一部或はすべてを構成するトラン
ジスタのしきい値電圧は、外部駆動回路を構成するトラ
ンジスタのしきい値電圧より低いことを特徴とする集積
回路装置。
【請求項４】請求項２において内蔵されるコンデンサは
薄い酸化膜を上部電極と下部電極で挟み上部電極とサブ
ストレート、或は上部電極とウェルを結線したことを特
徴とする集積回路装置。