JPS6142167Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は降圧回路に関し、更に詳細に述べる
と、電池電圧を所望の電圧にまで降圧させるため
の降圧回路に関する。

従来、電子腕時計の電源としては、銀電池が主
に用いられてきたが、近年、小型軽量で且つ高エ
ネルギー密度を有するリチウム電池が実用化され
るに至り、電子腕時計においても、リチウム電池
を用いたものが多く使用されている。しかし、リ
チウム電池は種々の優れた特性を有しているにも
拘らず、開路電圧が約3.5〔Ｖ〕と従来使用され
ていた電池より高いので、互換性がないという問
題点を有している。即ち、現在の電子腕時計は電
源電圧が1.5〔Ｖ〕前後であることを前提として
構成されているため、電源としてリチウム電池を
使用する場合には、リチウム電池の使用を前提
として回路等の設計をしなおすか、又は電子回
路はそのままとし、降圧回路を付加することによ
りリチウム電池の電圧を降下させて回路に所定の
低電圧を供給するかが必要とされる。しかしなが
ら、の回路等の設計を全く新たにしなおすこと
は経済的な面で問題が多く、従つて、現在におい
てはの方法が有力視されている。

第１図には、リチウム電池の電圧を降下させる
ための従来の降圧回路の原理図が示されている。
第１図において、１はリチウム電池、２，３はコ
ンデンサ、４，５，６はスイツチ、７はリチウム
電池をもとに降圧回路内部で作られる所定の一定
電圧であり、電池として示されている。スイツチ
４乃至６は、実線で示される第１の状態と、点線
で示される第２の状態とに所定の周期で交互に切
換えられる。この降圧回路の動作は次の通りであ
る。リチウム電池の電圧をV₁、電池７の電圧を
V₂とすれば、第１の状態にあつて、コンデンサ
３にはV₁−V₂なる電圧がチヤージされ、この間
は、コンデンサ２の両端の電圧V₃が負荷（図示
せず）に印加される。所定時間経過後、回路が第
２の状態に切換えられると、電池７が逆方向の極
性に切換えられ、スイツチ５が閉じられるので、
コンデンサ３からの電荷によりコンデンサ２が充
電される。この時のコンデンサ２の充電々圧
V₃′は V₃′＝Ｃ_１（Ｖ_１−Ｖ_２）＋Ｃ_２Ｖ_２／Ｃ_１＋Ｃ_２…(1
) C₁：コンデンサ３の容量 C₂：コンデンサ２の容量 となる。従つて、C₁＝C₂と設定すれば、V₃′＝Ｖ_1
／２となり、リチウム電池の電圧の1/2が得られ
る。

上記説明から判るように、従来の降圧回路は、
コンデンサ２，３の容量比によつて出力電圧の値
が定まるが、コンデンサの値又は容量比を調節す
ることは難かしく、従つて、出力電圧が設計値通
りにならない場合にはその調整に極めて多くの時
間を要し、この調整作業のために価格の上昇を招
くという欠点を有している。更に、これらのスイ
ツチ４乃至６は電子スイツチで構成されているた
め、コンデンサ２の電荷が各スイツチを介してリ
ークする。このため、コンデンサ２の容量は大き
くする必要が生じ、これに伴ない、コンデンサ３
の容量も大きくしなければならない。従つて、こ
れらのコンデンサ２，３の容量は例えば0.1〜0.3
〔μＦ〕程度となり、従つて小型化が阻害される
と共に効率が低下するという欠点を有している。

本考案の目的は、大容量のコンデンサを必要と
せず、従つて小型化を図ることができる降圧回路
を提供することにある。

以下、図示の実施例により本考案を詳細に説明
する。

第２図には、本考案による降圧回路の一実施例
が示されている。この降圧回路１１は、リチウム
電池１２の端子電圧Vtを降圧して負荷１３に所
定の低電圧V₀を与えるための回路であり、スイ
ツチング用のトランジスタ１４，１５と、コンデ
ンサ１６，１７、抵抗器１８、双方向スイツチ１
９及び電界効果トランジスタ２０とから構成され
ている。トランジスタ２０はソースホロワ増幅器
として働き、Ｂ点の電位Ｖ_C2を負荷１３に与え
る。双方向スイツチ１９は制御信号ψ及びによ
り駆動されてオン、オフし、後で詳しくのべるよ
うにして、コンデンサ１７から、点Ｂから点Ａに
向う放電々流が流れるのを阻止するものである。
トランジスタ１４，１５は、各ゲートに印加され
ている駆動信号T₁，T₂によりオン、オフされ、
コンデンサ１６を所定の電圧にまでくり返し充電
するため充電回路を構成するものである。

次に、第２図に示す降圧回路の動作を第３図を
参照しながら説明する。

駆動信号T₁が高レベルで駆動信号T₂が低レベ
ルの場合には、トランジスタ１４，１５は共にオ
フであり、コンデンサ１６の端子電圧はその前の
動作で放電されたままなので、点Ａの電位Ｖ_C1は
Vtに等しい。次に時刻ｔ＝t₁において信号T₂が高
レベルとなると、トランジスタ１５がオンし、コ
ンデンサ１６には抵抗器１８とトランジスタ１５
とを介し電池１２から充電々流が流れ込み、コン
デンサ１６の端子電圧が上昇する。この充電時の
時定数７_１はコンデンサ１６の容量をC₁、抵抗
器１８の抵抗値をR₁とすれば、C₁×R₁となり、
従つて、電圧Ｖ_C1はこの時定数７_１に従つて低下
する。ｔ＝t₂において信号T₂が再び低レベルとな
りトランジスタ１５がオフすると、トランジスタ
１６の充電が停止され、電圧Ｖ_C1は所定の電位ａ
となる。この時、制御信号ψが低レベルから高レ
ベルに変化して双方向スイツチ１９をオンし、コ
ンデンサ１６の電荷がコンデンサ１７に転送され
る。

この転送のための時間は信号ψの高レベルの時
間巾Ｗよつて定まり、このようにしてコンデンサ
１６からの充電により充電されたコンデンサ１７
の両端の電圧は、ソースホロワとして働くトラン
ジスタ２０を介して負荷１３に与えられる。実際
には、負荷１３印加される電圧はコンデンサ１７
の両端の電圧よりも、トランジスタ２０のゲート
ーソース間電圧Vgsだけ低くなる。ｔ＝t₃以後
は、双方向スイツチ１９は開き、コンデンサ１７
からの放電電流が点Ａ方向に流出することを阻止
し、負荷１３は電池１２から、コンデンサ１７の
端子電圧に従う電圧の供給を受けて動作する。

従つて、コンデンサ１７の端子電圧は徐々に抵
下し、換言すると、点Ｂの電位Ｖ_C2は徐々に上昇
し、（第３図ｅ参照）、負荷１３に印加される電圧
も低下するため、コンデンサ１７の再充電動作が
行なわれる。即ち、ｔ＝t₃より比較的長い時間が
経過した後、t₄において信号T₁のレベルが低レベ
ルとなり、トランジスタ１４をオンさせてコンデ
ンサ１６を放電させ、その充電電荷を零とする。
ｔ＝t₅において電位Ｖ_C1が＋Vtとなつた時に、信
号T₁は再び高レベルに復帰し、トランジスタ１
４をオフとした後、信号T₂を高レベルとし、時
定数７_１によりコンデンサ１６を充電し、ｔ＝t₆
において点Ａの電位Ｖ_C1を再びａとする。そし
て、双方向スイツチ１９を開き、コンデンサ１７
を所定の値にまで充電し、放電した分を補う。こ
れにより負荷１３に印加される電圧の値も再び所
定の値に戻る。このように、降圧回路１１は、コ
ンデンサ１７から直接負荷１３に電流を流すので
はなく、コンデンサ１７の端子電圧に従う電圧が
電池１２から負荷１３に供給されるようにトラン
ジスタ２０を電圧制御するだけなので、コンデン
サ１７の容易は極めて小さいものでよい。従つ
て、周期的に繰返してコンデンサ１７に充電を行
なうためのコンデンサ１６の容量の小さいもので
よく、従つて、使用するコンデンサ１６，１７は
極めて小型のものでよい。また、コンデンサ１６
からコンデンサ１７に電荷を移送するのは、双方
向スイツチ１９を介して定められた期間Ｗだけ行
なうから、コンデンサ１７からのリーク電流は極
めて少ない。

更に、出力電圧の値を決める点Ａの電位は、時
定数７_１と、トランジスタ１５のオン時間巾とに
よつて定まるので、コンデンサの容量比で定まる
従来の回路に比べ、出力電圧の電圧値の調整が著
しく簡単である。

本考案によれれば、上述の如く、小型で調整の
簡単な降圧回路を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の降圧回路の原理を示す回路図、
第２図は本考案の実施例の回路図、第３図ａ乃至
第３図ｅは第２図に示す回路の各部の波形図であ
る。 １１……降圧回路、１２……リチウム電池、１
３……負荷、１４，１５……トランジスタ、１
６，１７……コンデンサ、１８……抵抗器、１９
……双方向スイツチ、２０……電界効果トランジ
スタ、T₁，T₂……駆動信号。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電池電圧を所望の電圧にまで降圧させる降圧回
   路において、第１のコンデンサと、前記第１のコ
   ンデンサを所定の電圧にまで繰返し充電する手段
   と、第２のコンデンサと、前記第１のコンデンサ
   が前記所定の電圧にまで充電されたとき前記第１
   のコンデンサの端子電圧に基づいて前記第２のコ
   ンデンサの端子電圧の修正を行なう手段と、前記
   第２のコンデンサの端子電圧により制御され前記
   電池の電圧より低い電圧を負荷に供給するソース
   ホロワ回路とを備えたことを特徴とする降圧回
   路。