JPS6153725B2

JPS6153725B2 -

Info

Publication number: JPS6153725B2
Application number: JP52044657A
Authority: JP
Inventors: Kazufumi Usui; Akio Kondo
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1977-04-19
Filing date: 1977-04-19
Publication date: 1986-11-19
Also published as: JPS53129844A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は例えば電子式腕時計、電子式卓上計算
機等電池電源を用いる小型電子機器における電源
供給装置に関する。

従来、例えば電子式腕時計、電子式卓上計算機
等の電源として電池を用いる小型電子機器におい
て、表示部を必要に応じて照明するための照明装
置を備えたもの、あるいはブザー等の報音装置を
備えたもの等がある。上記照明装置、報音装置等
は動作電流が大きく、このため作動時に電池の出
力電圧が低下して論理回路の誤動作、発振回路の
発振停止等の問題を生じるもので、以下第１図に
示す具体例について説明する。第１図は従来の電
子式腕時計の構成例を示すものである。第１図に
おいて１は端子電圧が例えば1.5Vの電池で、そ
の出力電圧VSS₁は、水晶発振子２を備えた発振
回路３、この発振回路３から出力される基準信号
を分周する分周回路４、この分周回路４の分周出
力を計数して時刻情報を得る計時回路５へ供給さ
れる。また、上記電池１の出力電圧は、分周回路
４から出力される例えば256Hzの信号により動作
する昇圧回路６へ送られて例えば3Vの電圧に昇
圧される。そして、この昇圧回路６の昇圧出力
VSS₂は、デコーダ・ドライバ７及び液晶表示部
８へ供給される。上記デコーダ・ドライバ７は、
計時回路５から出力される時刻情報をデコードす
ると共にそのデコード出力により表示部８を駆動
して時刻を表示する。さらに、上記電池１の出力
電圧VSS₁は、重負荷回路例えば表示部８を必要
に応じて照明する照明回路９へスイツチ１０を介
して供給される。しかして、上記昇圧回路６は、
上記したように分周回路４から例えられるクロツ
ク信号に従つて昇圧動作を行うもので、例えば第
２図に示すように構成される。

第２図において１１は電池１の出力電圧VSS₁
が与えられる入力端子で、この入力端子１１と昇
圧出力端子１２との間に例えばＮチヤンネル
MOSトランジスタ１３，１４のソース・ドレイ
ン間が直列に接続される。また、１５は前記分周
回路４からのクロツク信号が入力されるクロツク
端子で、このクロツク端子１５に入力されるクロ
ツク信号は、上記トランジスタ１３のドレイン電
極と接地間に直列に接続されてなるＮチヤンネル
MOSトランジスタ１６及びＰチヤンネルMOSト
ランジスタ１７のゲートに供給される。このトラ
ンジスタ１６，１７の両ドレインの共通接続点
は、上記トランジスタ１３のゲートに接続され
る。また、上記クロツク端子１５に入力される信
号は、インバータ１８及びコンデンサ１９を介し
てトランジスタ１３，１４の共通接続点に供給さ
れる。しかして、上記出力端子１２と接地間には
コンデンサ２０が設けられる。また上記トランジ
スタ１３のドレイン電極と接地間にはＮチヤンネ
ルMOSトランジスタ２１及びＰチヤンネルMOS
トランジスタ２２が直列に設けられる。そして、
このトランジスタ２１，２２の両ドレイン接続点
は、上記トランジスタ１４のゲートに接続され
る。また、このトランジスタ２１，２２のゲート
は、一括して上記トランジスタ１３のゲートに接
続される。上記のように構成された昇圧回路６
は、クロツク端子１５に入力されるクロツク信号
がローレベルの場合、（VSS₁をローレベル、VDD
をハイレベルとする）、トランジスタ１７がオン
し、トランジスタ１３のゲートがハイレベルとな
り、トランジスタ１３がオンしてコンデンサ１９
に入力端子１１に供給される電圧VSS₁が供給さ
れる。このためコンデンサ１９には1.5Vの電圧
が充電される。この際トランジスタ２１，２２の
ゲートはハイレベルが供給されトランジスタ２１
がオン・トランジスタ２２がオフとなつており、
トランジスタ１４のゲートにはローレベルが供給
されるのでトランジスタ１４はオフ状態にある。
次にクロツク端子１５に入力されるクロツク信号
がハイレベルとなると、トランジスタ１６がオ
ン・トランジスタ１７がオフとなつてトランジス
タ１３のゲートがローレベルとなり、トランジス
タ１３はオフする。また、上記トランジスタ２
１，２２のゲートにローレベルが供給されること
によつてトランジスタ２１がオフ、トランジスタ
２２がオンし、トランジスタ１４のゲートがハイ
レベルとなり、トランジスタ１４がオンする。こ
の際クロツク信号がローレベルからハイレベルに
変わることによりインバータ１８の出力はハイレ
ベルからローレベルになり、それまでコンデンサ
１９に充電されていた電圧1.5Vはインバータ１
８の出力がハイレベルからローレベルに変化した
際の電位差、即ちVDDとVSS₁の電位差1.5Vが加
算された電圧3Vとなる。従つて上記トランジス
タ１４がオンすることによつて上記3Vの電圧が
コンデンサ２０に与えられ、コンデンサ２０は
3Vまで充電される。以下、クロツク信号によつ
て上記の動作が繰返され、出力端子１２から3V
の昇圧電圧が出力される。

しかして、上記第１図において、発振回路３、
分周回路４、計時回路５は、電池１からの供給電
圧によつて動作し、発振並びに計時動作を行い、
その計時出力をデコーダ・ドライバ７へ送つて液
晶表示部８により時刻表示を行わせている。上記
照明回路９を除く各回路は、消費電力が少なく、
照明回路９の非動作時においては電池１の出力電
圧はほぼ一定に保たれている。しかし、夜間等に
おいて液晶表示部８を照明するために第３図に示
すようにスイツチ１０を投入すると、照明回路９
に大きな電流が流れる。電池１は負荷電流が増大
すると、内部抵抗が大きくなり、出力電圧VSS₁
が第３図に示すように時間の経過と共に順次低下
する。そして、上記電池１の出力電圧VSS₁があ
るレベル例えば1.3V以下に低下すると、分周回
路４、計時回路５の論理動作に誤りを生じたり、
発振回路３の発振動作が停止したりする。また、
電池１の出力電圧VSS₁が低下すると、それに伴
つて昇圧回路６の出力電圧VSS₂が第３図に示す
ように低下すると共にリツプルを生じる。そのた
めデコーダドライバ７が誤動作したり、また、液
晶表示部８で表示コントラストが悪くなつたり、
応答速度が遅くなつたりする等の欠点があつた。

このように従来における電池を電源とする小型
電子機器においては、照明ランプなどの重負荷が
駆動された場合に各回路への供給電圧が低下し、
誤動作したり機能が停止したりする虞れがあつ
た。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、電
池を電源とする小型電子機器において、照明ラン
プなどの重負荷が駆動されて電池電圧が低下した
場合でも、昇圧回路の出力電圧低下を防止すると
共に各回路への供給電圧の変化を所定範囲内に抑
えて論理回路の誤動作、機能停止等を確実に防止
し得る電源供給装置を提供することを目的とす
る。

以下図面を参照して本発明の一実施例を説明す
る。第４図は第１図の場合と同様に電子式腕時計
に実施した場合を示すもので、電池３１の出力電
圧VSS₁は、重負荷回路例えば照明装置３２へ供
給されると共に昇圧回路３３を介して所定レベル
例えば3Vの電圧VSS₂に昇圧されて時刻表示用液
晶表示部３４へ供給される。また、電池３１の出
力電圧VSS₁と昇圧回路３３の出力電圧VSS₂は、
電圧切換回路３５を介して発振・論理回路３６へ
選択的に供給される。この発振・論理回路３６
は、基準信号の発振動作並びにこの基準信号を基
にして時刻情報を得る計時動作等を行うと共に、
制御回路３７により照明装置３２の動作状態を監
視し、照明装置３２の動作内容に応じて昇圧回路
３３へのクロツクパルスの周波数を切換えると共
に電圧切換回路３５へ切換信号を送出する。この
電圧切換回路３５は発振・論理回路３６からの切
換信号に従つて動作し、照明装置３２が作動して
いない場合には電池３１の出力電圧VSS₁を選択
して発振・論理回路３６へ供給し、照明装置３２
が作動した場合には昇圧回路３３の出力電圧
VSS₂を選択して発振・論理回路３６へ供給す
る。すなわち、常時は制御回路３７から昇圧回路
３３に低い周波数例えば256Hzの昇圧パルス信号
を供給すると共に、発振・論理回路３６に電池３
１の出力電圧VSS₁を供給する。そして、重負荷
である照明装置３２を作動させた場合に、制御回
路３７から昇圧回路３３に送られる昇圧パルス信
号を高い周波数例えば1024Hzに切換えて昇圧回路
３３の出力電圧VSS₂を安定化させる。即ち、電
池電圧が低下した際に昇圧パルス信号の周波数が
256Hzのままでは、第２図で示したコンデンサの
接続状態の切換えが256Hzの周波数で行われる
為、電池電圧の低下によつて充電されるコンデン
サ電圧が低い為に次のタイミングで再充電される
以前にコンデンサ電圧が低下してしまう欠点があ
り、これを防ぐため、高い周波数の昇圧パルス信
号を供給してコンデンサの接続状態の切換えを高
い周波数で行わせることにより出力電圧VSS₂を
安定化させるものである。そして、この電圧
VSS₂を電圧切換回路３５を介して所定の電圧レ
ベルまで降下させて発振・論理回路３６に供給
し、各回路の誤動作、機能停止を防止するように
したものであり、以下第５図によりさらに詳細な
構成について説明する。

第５図に示すように、照明装置３２は抵抗３２
１，３２２、スイツチ３２３の直列回路に照明ラ
ンプ３２４がトランジスタ３２５のコレクタ・エ
ミツタ間を介して並列に接続され、抵抗３２１，
３２２の接続点がトランジスタ３２５のベースに
接続されている。そして、抵抗３２２とスイツチ
３２３との接続点Ｐに生じる電圧が照明装置３２
の動作状態を示す信号として発振・論理回路３６
の制御回路３７へ送られる。発振・論理回路３６
は、水晶発振子３６０を備えた発振回路３６１、
この発振回路３６１の出力を分周して例えば1024
Hz、256Hz、32Hz、１Hz等の信号を得る分周回路
３６２、この分周回路３６２から出力される１Hz
の信号を計数して時刻情報を得る計時部３６３を
備え、この計時部３６３から出力される計時情報
がデコーダドライバ３４１、表示装置３４２から
なる表示部３４へ送られて表示される。しかし
て、上記分周回路３６２から出力される32Hzの信
号は、制御回路３７内のフリツプフロツプ３７
１，３７２のクロツク端子Ｃへ加えられ、また、
256Hz1024Hzの信号はそれぞれ制御回路３７内の
アンド回路３７３，３７４の一方の入力端に加え
られる。そして、フリツプフロツプ３７１のセツ
ト端子Ｓには、照明装置３２のＰ点に生じる電圧
がインバータ３７５を介して与えられ、フリツプ
フロツプ３７１の出力はフリツプフロツプ３７２
のセツト端子Ｓに加えられる。さらにフリツプフ
ロツプ３７１，３７２の出力はアンド回路３７６
に加えられる。また、上記フリツプフロツプ３７
２の出力信号及びインバータ３７５の出力信号は
オア回路３７７及びインバータ３７８を介してア
ンド回路３７６の出力と共に電圧切換回路３５２
へ送られる。上記アンド回路３７６の出力信号は
アンド回路３７４の他方の入力端に加えられると
共にインバータ３８０を介してアンド回路３７３
の他方の入力端に加えられる。そして、上記アン
ド回路３７３，３７４の出力信号は、オア回路３
７９を介して昇圧回路３３の昇圧クロツク入力端
子に加えられる。しかして、上記電圧切換回路３
５は、スイツチング素子例えばインバータ３７８
及びアンド回路３７６の出力によつてゲート制御
されるＮチヤンネルトランジスタ３５１，３５２
及び平滑用コンデンサ３５３からなり、トランジ
スタ３５１のソース電極に電池３１の出力電圧
VSS₁が供給され、トランジスタ３５２のソース
電極に昇圧回路３３の出力電圧VSS₂が供給され
る。そして、トランジスタ３５１，３５２のドレ
イン電極が一括接続されると共に、この一括接続
点Ａと電池３１の基準側端子すなわち正極端子と
の間に平滑用コンデンサ３５３が接続され、この
コンデンサ３５３両端の電圧が発振・論理回路３
６へ供給される。そして、上記トランジスタ３５
１のオン抵抗は小さく、また、昇圧回路３３の出
力電圧VSS₂が供給されるトランジスタ３５２
は、大きいオン抵抗を持つように動作条件が設定
される。すなわち、昇圧回路３３の出力電圧
VSS₂が発振・論理回路３６の動作電圧VSS₁近傍
まで降下するようにトランジスタ３５２のオン抵
抗が設定される。

次に上記のように構成された本発明の動作を説
明する。照明装置３２を動作させてない場合、つ
まり、スイツチ３２３が第６図ｄに示すように開
放している状態では、抵抗３２２と抵抗３２３と
の接続点Ｐの電位はVSS₁でありこの電位VSS₁を
“１”信号、電位VDDを“０”信号とするとイン
バータ３７５の出力信号が“０”となつている。
このためフリツプフロツプ３７１，３７２は第６
図ｅ、ｆに示すように何れもリセツト状態にあ
り、そのＱ側出力は何れも“０”となつている。
従つてオア回路３７７の出力が“０”でインバー
タ３７８の出力が第６図ｇに示すように“１”と
なり、電圧切換回路３５のトランジスタ３５１が
オンとなる。この際トランジスタ３５２は、その
ゲート入力つまりアンド回路３７６の出力が第６
図ｈに示すように“０”となつているためオフ状
態にある。このように照明装置３２が非動作状態
にある場合はトランジスタ３５１がオン状態にあ
り、電池３１の出力電圧VSS₁がトランジスタ３
５１を介して発振・論理回路３６に供給されてい
る。また、上記したようにフリツプフロツプ３７
１，３７２がリセツト状態であるのでアンド回路
３７６の出力も“０”となりインバータ３８０の
出力が“１”となり、アンド回路３７３のゲート
が開かれ、分周回路３６２から出力される256Hz
の信号がアンド回路３７３を介してオア回路３７
９へ送られる。従つてオア回路３７９からは、第
６図ｉに示すように256Hzの信号が出力され、昇
圧回路３３へ送られる。このため昇圧回路３３は
256Hzの昇圧クロツク信号により通常の昇圧動作
を行い、その昇圧出力を表示部３４へ供給する。

しかして、照明装置３２を動作させるために第
６図ｄに示すようにスイツチ３２３を投入する
と、トランジスタ３２５のベース電位が与えら
れ、トランジスタ３２５がオンし、照明ランプ３
２４が点灯して表示部３４に対する照明が行われ
る。また、上記スイツチ３２３を投入すると、Ｐ
点の電位が基準電位VDD、つまり“０”信号レ
ベルとなり、インバータ３７５の出力が“１”と
なる。このインバータ３７５の出力が“１”とな
ると、オア回路３７７の出力が“１”、インバー
タ３７８の出力が第６図ｇに示すように“０”と
なり、トランジスタ３５１がオフする。このトラ
ンジスタ３５１がオフすると、電池３１の出力電
圧VSS₁に代つてそれまでコンデンサ３５３に貯
えられていた電圧が発振・論理回路３６へ供給さ
れる。電池３１の出力電圧VSS₁は、スイツチ３
２３の投入によつて照明用ランプ３２４に電流が
流れた時に第６図ｊの曲線イに示すように大きく
変動し、その後一時回復するがまた徐々に低下し
始める。この時、トランジスタ３５１はオフして
いるので、Ａ点の電位は電池３１の電圧変動の影
響を受けない。また、上記インバータ３７５の出
力が“１”となると、フリツプフロツプ３７１が
第６図ｅに示すように分周回路３６２から出力さ
れる第６図ａに示す32Hzの信号の立下りに同期し
てセツトされる。このフリツプフロツプ３７１が
セツトされると、次段のフリツプフロツプ３７２
が第６図ｆに示すように上記32Hzの次のパルス信
号の立下りでセツトされる。上記フリツプフロツ
プ３７１，３７２が共にセツトされてそのＱ側出
力が“１”となると、アンド回路３７６から第６
図ｈに示すように“１”信号が出力され、トラン
ジスタ３５２のゲート電極に与えられる。この結
果トランジスタ３５２がオンし、昇圧回路３３の
出力電圧VSS₂がトランジスタ３５２を介して出
力され、コンデンサ３５３及び発振・論理回路３
６へ供給され、コンデンサ３５３への充電が開始
される。この充電によりコンデンサ３５３の端子
電圧、つまりＡ点の電圧は所定のレベルに保持さ
れる。この場合、トランジスタ３５２のオン抵抗
が大きく設定されているので、昇圧電圧VSS₂を
利用してコンデンサ３５３の端子電圧を所定レベ
ルに保持することができる。また、上記したよう
にフリツプフロツプ３７１，３７２がセツトされ
てアンド回路３７６から“１”信号が出力される
と、インバータ３８０の出力が“０”となり、こ
の結果アンド回路３７３のゲートが閉じ、アンド
回路３７４のゲートが開く。従つて分周回路３６
２から出力される1024Hzの信号がアンド回路３７
４及びオア回路３７９を介して第６図ｉに示すよ
うに出力され、昇圧回路３３へ送られる。このた
め昇圧回路３３は、1024Hzの高い周波数の昇圧ク
ロツク信号により昇圧動作を開始する。上記電池
３１の出力電圧VSS₁及び昇圧回路３３の出力電
圧VSS₂は、照明装置３２が動作することによつ
て第６図ｊに示すように低下し始める。しかし、
上記したように昇圧回路３３が高い周波数の昇圧
クロツク信号、つまり1024Hzの信号によつて昇圧
動作を開始することによつて昇圧回路３３の出力
電圧VSS₂は第６図ｊに示すように徐々に回復す
る。このように照明装置３２が動作している間
は、昇圧回路３３に供給される昇圧クロツク信号
が高い周波数に切換わつて昇圧出力VSS₂の低下
が防止されると共に、この昇圧出力VSS₂がトラ
ンジスタ３５２を介して発振・論理回路３６に供
給されるので、電池３１の電圧VSS₁が低下して
も発振・論理回路３６への供給電圧は、所定レベ
ルに保持される。このため発振・論理回路３６及
び表示部３４は正常な動作を持続する。しかし
て、照明装置３２におけるスイツチ３２３を開放
すると、トランジスタ３２５がオフし、照明用ラ
ンプ３２４は消灯する。また、スイツチ３２３を
開放することによつてインバータ３７５の出力が
“０”となり、32Hzの信号の次の立下り時にフリ
ツプフロツプ３７１がリセツトされる。このフリ
ツプフロツプ３７１がリセツトされると、アンド
回路３７６の出力が“０”となり、トランジスタ
３５２がオフする。このトランジスタ３５２がオ
フすると、それまでコンデンサ３５３に貯えられ
ていた電圧が発振・論理回路３６に供給される。
また、上記アンド回路３７６の出力が“０”とな
ると、インバータ３８０の出力が“１”となり、
アンド回路３７４のゲートが閉じ、アンド回路３
７３のゲートが開かれる。このため分周回路３６
２から出力される256Hzの信号が再びアンド回路
３７３及びオア回路３７９を介して昇圧回路３３
へ送られるようになり、昇圧回路３３は最初の動
作状態に戻る。また、上記フリツプフロツプ３７
１がリセツトされると、32Hzの信号の次の立下り
時にフリツプフロツプ３７２がリセツトされる。
このフリツプフロツプ３７２がリセツトされる
と、オア回路３７７の出力が“０”となると共に
インバータ３７８の出力が“１”となり、トラン
ジスタ３５１が再びオンして最初の状態に戻る。

上記実施例では電子式腕時計に実施した場合に
ついて示したが、その他例えば電子式卓上計算機
等の電池を電源とする小型電子機器において実施
し得るものである。また、上記実施例は重負荷回
路として照明装置を用いた場合について示した
が、例えばブザー等その他の重負荷回路を用いた
場合においても実施し得るものである。

また、昇圧回路３３に供給される昇圧クロツク
信号は256Hz、1024Hzに限定されず任意の周波数
のクロツク信号を用いて構成できる。

以上述べたように本発明によれば、電池を電源
とする小型電子機器において、照明ランプなどの
重負荷が駆動されて電池電圧が低下した場合で
も、昇圧回路の出力電圧の低下を防止し得ると共
に各負荷回路への供給電圧の変化を所定範囲内に
抑えて誤動作、機能停止等を確実に防止し得るも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の小型電子機器電源供給方式を示
す構成図、第２図は第１図における昇圧回路の詳
細を示す構成図、第３図は第１図の動作を説明す
るためのタイムチヤート、第４図は本発明の一実
施例を示す概略構成図、第５図は第４図の詳細を
示す構成図、第６図は同実施例の動作を説明する
ためのタイムチヤートである。３１…電池、３２…照明装置（重負荷回路）、
３３…昇圧回路、３４…表示部、３５…電圧切換
回路、３７…制御回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１電池電源と、常時はこの電池電源の出力電圧
が供給される第１の負荷回路と、この第１の負荷
回路から発生されるクロツク信号により前記電池
の出力電圧を昇圧し昇圧電圧を第２の負荷回路に
供給する昇圧回路と、駆動された際に前記電池電
源の出力電圧を低下させる重負荷回路と、この重
負荷回路の駆動時に前記昇圧回路に供給される前
記クロツク信号を高い周波数のクロツク信号に切
換えるクロツク信号の周波数切換手段と、前記重
負荷回路の駆動時に前記第１の負荷回路に供給さ
れる電圧を前記電池電源の出力電圧から前記昇圧
回路の昇圧電圧に切換える電圧切換手段とを具備
したことを特徴とする電源供給装置。