(57)【要約】【課題】回路構成を複雑にすることなく使用時間の延長とマイコンのＡ／Ｄ変換機能の使用を可能とする。【解決手段】マイコン７の動作電源Ｖccとして電池１の電池電圧Ｖｂが供給され、マイコン７が有するＡ／Ｄ変換機能における基準電圧ＡＶccとしてレギュレータ２の出力電圧Ｖａが供給されている。Ａ／Ｄ変換機能における基準電圧ＡＶccとしてレギュレータ２の出力電圧Ｖａを利用し、マイコン７の動作電源Ｖccとして電池１の電池電圧Ｖｂを利用しているから、レギュレータ２の動作効率の影響を受けることが無く、電池電圧Ｖｂがマイコン７の動作保証電圧以下に低下するまで負荷の駆動が継続できる。よって、従来例における検出回路５や切換回路４が不要であるから、回路構成を複雑にすることなく使用時間の延長とマイコン７のＡ／Ｄ変換機能の使用が可能である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池を電源として負荷を駆動する電池駆動機器であって、電池電圧から定電圧を生成する定電圧電源と、少なくともアナログの電池電圧をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換機能を有するマイコンとを備え、該マイコンの動作電源を電池から供給するとともにＡ／Ｄ変換における基準電圧を定電圧電源から供給することを特徴とする電池駆動機器。
【請求項２】
機器の動作状態を表示する表示回路を備え、表示回路の動作電源を電池から供給するとともに表示回路をマイコンで直接駆動することを特徴とする請求項１記載の電池駆動機器。
【請求項３】
負荷としてモータを備え、モータの動作電源を電池から供給することを特徴とする請求項１又は２記載の電池駆動機器。
【請求項４】
電池が二次電池からなり、定電圧電源の出力電圧を二次電池の放電時よりも二次電圧の充電時に高くすることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の電池駆動機器。
【請求項５】
電池を電源として負荷を駆動する電池駆動機器であって、電池電圧から定電圧を生成する定電圧電源と、少なくともアナログの電池電圧をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換機能を有するマイコンとを備え、該マイコンの動作電源並びにＡ／Ｄ変換における基準電圧を電池から供給するとともに定電圧電源の出力電圧をマイコンのＡ／Ｄ変換用の入力ポートに入力することを特徴とする電池駆動機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池を電源として負荷を駆動する電池駆動機器に関し、特にＡ／Ｄ変換機能を有するマイコンを搭載した電池駆動機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電池を電源として負荷を駆動する電池駆動機器、例えば、電気カミソリや携帯電話機などにおいては、多機能化に対応するためにマイコンが搭載されることが多くなっている。図７（ａ）は特許文献１に従来例として記載されている電池駆動機器の回路構成であり、電池１の電池電圧から定電圧電源である３端子レギュレータ（以下、「レギュレータ」と略す。）２で定電圧を作成してマイコンを含む主回路３に動作電源として供給している。かかる従来例において、電池電圧が低下してレギュレータ２の出力電圧（定電圧）との差（電位差）が小さくなると、例え電池電圧が主回路３の定格電圧より高くても、レギュレータ２の動作効率（定電圧化に伴う損失）が影響して出力電圧が定格電圧を下回って主回路３が動作しなくなることがある。この場合、電池１単体では主回路３の定格電圧を上回る電池電圧が供給可能であるにもかかわらず、電池１の交換又は充電を行わなければならなかった。
【０００３】
これに対して特許文献１には、図７（ｂ）に示すように電池１の電池電圧を定電圧まで降下するレギュレータ２と、レギュレータ２の出力電圧を検出する検出回路５と、検出回路５の検出結果に基づいて制御信号を出力する制御回路６と、制御信号に基づいて主回路３への動作電源供給元を電池１とレギュレータ２に択一的に切り換える切換回路４とで構成された電池駆動機器が記載されている。すなわち、電池１の電池電圧が低下してレギュレータ２の出力電圧が主回路３の定格電圧を下回ったことを検出回路５の検出結果から制御回路６が判断し、制御信号を出力して動作電源供給元をレギュレータ２から電池１に切り換えるように切換回路５を制御するため、レギュレータ２のみで動作電源を供給する場合に比較して電池１の交換や充電をせずに機器を使用できる時間を延長することが可能となる。
【特許文献１】特開平７−３２５６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記従来例では、切換回路５が必要となるために回路構成が複雑になり、また、切換回路５が動作電源供給元をレギュレータ２から電池１に切り換えた後はレギュレータ２の出力電圧が利用できないため、主回路３に含まれるマイコンがＡ／Ｄ変換を行う際にレギュレータ２の出力電圧を基準電圧に使用することができず、結果的にＡ／Ｄ変換機能を使用できないという問題が生じる。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、回路構成を複雑にすることなく使用時間の延長とマイコンのＡ／Ｄ変換機能の使用が可能となる電池駆動機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、電池を電源として負荷を駆動する電池駆動機器であって、電池電圧から定電圧を生成する定電圧電源と、少なくともアナログの電池電圧をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換機能を有するマイコンとを備え、該マイコンの動作電源を電池から供給するとともにＡ／Ｄ変換における基準電圧を定電圧電源から供給することを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、機器の動作状態を表示する表示回路を備え、表示回路の動作電源を電池から供給するとともに表示回路をマイコンで直接駆動することを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、負荷としてモータを備え、モータの動作電源を電池から供給することを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１〜３の何れかの発明において、電池が二次電池からなり、定電圧電源の出力電圧を二次電池の放電時よりも二次電圧の充電時に高くすることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、上記目的を達成するために、電池を電源として負荷を駆動する電池駆動機器であって、電池電圧から定電圧を生成する定電圧電源と、少なくともアナログの電池電圧をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換機能を有するマイコンとを備え、該マイコンの動作電源並びにＡ／Ｄ変換における基準電圧を電池から供給するとともに定電圧電源の出力電圧をマイコンのＡ／Ｄ変換用の入力ポートに入力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、従来例における検出回路や切換回路が不要であるから、回路構成を複雑にすることなく使用時間の延長とマイコンのＡ／Ｄ変換機能の使用が可能になるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。尚、本発明の技術思想は、Ａ／Ｄ変換機能を有するマイコンを備えた電池駆動機器（例えば、電気カミソリや携帯電話機等）全般に適用可能である。
【００１３】
（実施形態１）
本実施形態は、図１に示すように電池１と、電池電圧Ｖｂから定電圧Ｖａを生成する定電圧電源たる３端子レギュレータ（以下、「レギュレータ」と略す。）２と、少なくともアナログの電池電圧Ｖｂをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換機能を有するマイコン７とを備える。ここで、マイコン７の動作電源Ｖccとして電池１の電池電圧Ｖｂが供給され、マイコン７が有するＡ／Ｄ変換機能における基準電圧ＡＶccとしてレギュレータ２の出力電圧Ｖａが供給されている。マイコン７はメモリ（図示せず）に記憶したプログラムを実行し、Ａ／Ｄ変換機能を用いて負荷電流や電池電圧Ｖｂ等をデジタルデータとして取り込み、それらのデジタルデータに基づいて図示しない負荷（電気カミソリにおけるモータなど）の駆動を制御している。
【００１４】
上記構成によれば、Ａ／Ｄ変換機能における基準電圧ＡＶccとしてレギュレータ２の出力電圧Ｖａを利用し、マイコン７の動作電源Ｖccとして電池１の電池電圧Ｖｂを利用しているから、レギュレータ２の動作効率の影響を受けることが無く、電池電圧Ｖｂがマイコン７の動作保証電圧以下に低下するまで負荷の駆動が継続できる。よって、従来例における検出回路５や切換回路４が不要であるから、回路構成を複雑にすることなく使用時間の延長とマイコン７のＡ／Ｄ変換機能の使用が可能である。
【００１５】
ここで、本実施形態の消費電流Ｉｂはマイコン７の消費電流Ｉｂ１とレギュレータ２の消費電流（出力電流）Ｉｂ２からなり、従来例に比較してマイコン７の消費電流Ｉｂ１分だけレギュレータ２の消費電流Ｉｂ２が減少することになる。一般的にレギュレータ２の動作効率は出力電流Ｉｂ２が増加するほど低下するため、出力電圧Ｖａに対してより高い入力電圧が必要になる。しかしながら本実施形態では、レギュレータ２の消費電流Ｉｂ２が減少するため、図７（ａ）に示した従来例に比較して、より低い電池電圧Ｖｂまでレギュレータ２が一定の出力電圧Ｖａを出力することができ、その結果、マイコン７がより低い電池電圧ＶｂまでＡ／Ｄ変換機能を使用することができる。
【００１６】
（実施形態２）
本実施形態は、図２に示すように機器の動作状態を表示する表示回路８を備え、表示回路８の動作電源を電池１から供給するとともに表示回路８をマイコン７で直接駆動する点に特徴がある。但し、基本的な構成は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００１７】
表示回路８は発光ダイオードＬＥＤと限流用の抵抗Ｒの直列回路で構成され、抵抗Ｒの一端が電池１の正極に接続されるとともに発光ダイオードＬＥＤのカソードがマイコン７の出力ポートに接続されている。すなわち、マイコン７が出力ポートをＬレベルとしたときに電池１の電池電圧Ｖｂによって表示回路８に直流電流Ｉｂ３が流れて発光ダイオードＬＥＤを発光するのである。ここで、表示回路８の消費電流Ｉｂ３は電池１から供給されるので、実施形態１と同様にレギュレータ２の消費電流Ｉｂ２が減少し、図７（ａ）に示した従来例に比較して、より低い電池電圧Ｖｂまでレギュレータ２が一定の出力電圧Ｖａを出力することができ、その結果、マイコン７がより低い電池電圧ＶｂまでＡ／Ｄ変換機能を使用することができる。尚、表示回路８の構成は一例であって発光ダイオードＬＥＤの代わりにＬＣＤ（液晶ディスプレイ）などを用いてもよい。
【００１８】
ここで、図７（ａ）の従来構成に表示回路８を追加した場合の回路構成図を図３（ａ）、（ｂ）に示す。図３（ａ）に示す構成では、レギュレータ２の出力電圧Ｖａで表示回路８を駆動するためにレギュレータ２の消費電流Ｉｂ２が増加してしまい、したがって、レギュレータ２の動作効率が低下して使用時間がさらに短くなってしまう。また図３（ｂ）に示す構成では、抵抗Ｒと発光ダイオードＬＥＤとＮＰＮ型のバイポーラトランジスタからなるスイッチング素子Ｑの直列回路からなる表示回路８’が電池１の両極間に接続され、スイッチング素子Ｑのオン／オフを主回路（マイコン）３で制御することにより発光ダイオードＬＥＤの発光制御を行っている。ここで、スイッチング素子Ｑを使用しない場合、主回路３の動作電源電圧Ｖccよりも高い電圧が印加可能である特殊な入力ポートを持ったマイコンを使用する必要がある。つまり、主回路３の動作電源電圧Ｖccが表示回路８’を駆動する入力ポートに印加される電圧（図示例では電池電圧Ｖｂ）よりも低いためであり、本実施形態のようにスイッチング素子Ｑを介さずに表示回路８を直接駆動することで上記特殊な入力ポートを有したマイコンを用いる必要はなくなる。
【００１９】
（実施形態３）
本実施形態は、図４に示すように負荷としてモータＭを備え、モータＭの動作電源を電池１から供給する点に特徴がある。但し、基本的な構成は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２０】
電池１の両極間にモータＭとＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＱ１の直列回路が接続され、マイコン７でバイポーラトランジスタＱ１を制御することにより電池１からの通電量（消費電流Ｉｂ４）を調整してモータＭの速度制御等を行っている。
【００２１】
而して、モータＭには起動時に大きな電流が流れるために電池１の電池電圧Ｖｂが一時的に低下するが、低い電池電圧Ｖｂでもレギュレータ２が出力電圧Ｖａを一定に維持することができ、且つマイコン７がＡ／Ｄ変換機能を使用することができるので、モータＭの起動時においても安定的にマイコン７及びマイコン７のＡ／Ｄ変換機能を動作させることができる。
【００２２】
（実施形態４）
本実施形態は、図５に示すように電池１が二次電池からなり、レギュレータ２の出力電圧を二次電池の放電時よりも二次電圧の充電時に高くする点に特徴がある。但し、基本的な構成は実施形態３と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２３】
電池１は二次電池（例えば、リチウムイオン電池）からなり、機器と別体の充電装置９によって充電される。ここで、充電装置９が電池１と接続されたときにオンとなる検出スイッチ（図示せず）が機器に設けられており、この検出スイッチによってマイコン７は電池１が充電状態か放電状態かを判別している。尚、この種の検出機構は従来周知であるから詳細な構成についての図示並びに説明は省略する。また、マイコン７は充電時における電池電圧ＶｂをＡ／Ｄ変換機能を使用してデジタルデータとして取り込むとともに、図示しない伝送路を介して取り込んだデジタルデータを充電装置９に伝送しており、充電装置９ではマイコン７から受け取った電池電圧Ｖｂのデジタルデータに基づいて充電電流の制御を行っている。
【００２４】
レギュレータ２は第１のレギュレータ２１と第２のレギュレータ２２からなり、第１のレギュレータ２１の出力電圧Ｖａ１が第２のレギュレータ２２の出力電圧Ｖａ２よりも高く設定されている（Ｖａ２＜Ｖａ１）。また、２つのレギュレータ２１，２２の出力端子が切換スイッチＳＷを介してマイコン７の基準電圧ＡＶcc用の入力ポートに接続されている。この切換スイッチＳＷはマイコン７によって切換制御されるものであり、検出スイッチがオンであってマイコン７が充電状態と判別したときに第１のレギュレータ２１側に切り換えられ、検出スイッチがオフであってマイコン７が放電状態と判別したときに第２のレギュレータ２２側に切り換えられる。
【００２５】
而して、電池電圧Ｖｂが上昇する充電時に第１のレギュレータ２１から相対的に高い電圧Ｖａ１を基準電圧ＡＶccとしてマイコン７に供給すれば、Ａ／Ｄ変換時に発生する読み取り誤差が小さくなることで変換精度が向上し、より正確にデータを収集することができる。尚、電池１にリチウムイオン電池を使用する場合、リチウムイオン電池の充電制御においては電池電圧を高い精度で検出する必要があるので特に有効である。一方、電池電圧Ｖｂが低下する放電時に第２のレギュレータ２２から相対的に低い電圧Ｖａ２を基準電圧ＡＶccとしてマイコン７に供給すれば、より低い電池電圧ＶｂまでＡ／Ｄ変換機能を使用することができる。
【００２６】
（実施形態５）
本実施形態は、図６に示すようにマイコン７の動作電源Ｖcc並びにＡ／Ｄ変換における基準電圧ＡＶccを電池１から供給するとともにレギュレータ２の出力電圧Ｖａをマイコン７のＡ／Ｄ変換用の入力ポートに入力する点に特徴がある。但し、基本的な構成は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２７】
本実施形態によれば、実施形態１と同様にレギュレータ２の消費電流Ｉｂ２が減少し、図７（ａ）に示した従来例に比較してより低い電池電圧Ｖｂまでレギュレータ２が一定の出力電圧Ｖａを出力することができ、その結果、マイコン７がより低い電池電圧ＶｂまでＡ／Ｄ変換機能を使用することができる。また、Ａ／Ｄ変換用の入力ポートに入力するレギュレータ２の出力電圧Ｖａ（定電圧）と基準電圧ＡＶcc（電池電圧Ｖｂ）との電位差に基づいて電池電圧Ｖｂに対応したデジタルデータをマイコン７で取得することができ、レギュレータ２の動作効率の影響を受けることが無く、電池電圧Ｖｂがマイコン７の動作保証電圧以下に低下するまで負荷の駆動が継続できる。よって、従来例における検出回路５や切換回路４が不要であるから、回路構成を複雑にすることなく使用時間の延長とマイコン７のＡ／Ｄ変換機能の使用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態１を示す回路構成図である。
【図２】本発明の実施形態２を示す回路構成図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は同上の説明図である。
【図４】本発明の実施形態３を示す回路構成図である。
【図５】本発明の実施形態４を示す回路構成図である。
【図６】本発明の実施形態５を示す回路構成図である。
【図７】（ａ）（ｂ）は従来例を示す回路構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  電池
２  レギュレータ
７  マイコン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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