JP6053840B2 - Power supply device and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、通常動作モードと省エネルギー状態の待機モードを有する装置の電源に好適な、商用交流電源より安定化直流電圧を得るに関するものである。 The present invention relates to obtaining a stabilized DC voltage from a commercial AC power source suitable for a power source of a device having a normal operation mode and an energy saving standby mode.
従来から知られている安定化直流電源を得るための電源装置の構成を図13に示す。
この電源装置が搭載される機器は、例えばモータやソレノイド等を含む比較的動作に必要な電圧が高い駆動系への第一の直流電圧と、CPUやASIC等の動作に必要な電圧が低い制御系への第二の直流電圧の2系統の電圧を供給する構成である。
FIG. 13 shows a configuration of a power supply apparatus for obtaining a conventionally known stabilized DC power supply.
Devices equipped with this power supply device are, for example, a control that has a low DC voltage required for operation of a CPU, ASIC, etc., and a first DC voltage to a drive system including a motor, a solenoid, etc., which requires a relatively high voltage required for operation. It is the structure which supplies the voltage of two systems of the 2nd DC voltage to a system.
また、装置が省エネルギー状態である待機モードにおいて駆動系は動作させないため、駆動系の負荷には電圧を供給しない。このため待機モード時にはロードスイッチ(不図示)等によって駆動系の負荷への電圧供給を遮断する構成となっている。図13において、Aが駆動系電源電圧を供給する第一のDCDCコンバータであり、Bが制御系電源電圧を供給する第二のDCDCコンバータである。 Further, since the drive system is not operated in the standby mode in which the apparatus is in the energy saving state, no voltage is supplied to the load of the drive system. For this reason, in the standby mode, the voltage supply to the load of the drive system is cut off by a load switch (not shown) or the like. In FIG. 13, A is a first DCDC converter that supplies a drive system power supply voltage, and B is a second DCDC converter that supplies a control system power supply voltage.
次に、図13の詳細説明を行う。図13の各部位の構成は以下のとおりである。
700は商用交流電源、702は整流器、703は平滑コンデンサ、705は起動抵抗、707はスイッチング素子、710は電源制御用IC、711はトランス、712はダイオード、713はコンデンサである。720は二次整流ダイオード、721は二次平滑コンデンサ、722,723,724は抵抗、750はシャントレギュレータである。714−bはフォトカプラのLED側、728はコンデンサ、732は第一の直流電圧から第二の直流電圧を生成するDCDCコンバータのスイッチング手段であるFETである。734はゲート抵抗、733,735はFET駆動トランジスタ、738は第二のDCDCコンバータを制御する制御用IC、739はインダクタ、740はダイオード、741はコンデンサ、742,743は抵抗である。731は第一の直流電圧の負荷(駆動系)であり、746は第2の直流電圧の負荷としてのCPU(制御系)である。
Next, detailed description of FIG. 13 will be given. The configuration of each part in FIG. 13 is as follows.
700 is a commercial AC power supply, 702 is a rectifier, 703 is a smoothing capacitor, 705 is a starting resistor, 707 is a switching element, 710 is a power supply control IC, 711 is a transformer, 712 is a diode, and 713 is a capacitor. 720 is a secondary rectifier diode, 721 is a secondary smoothing capacitor, 722, 723, and 724 are resistors, and 750 is a shunt regulator. Reference numeral 714-b denotes an LED side of the photocoupler,
まず、第一のDCDCコンバータ装置の動作について説明する。
商用交流電源700から交流電圧(AC電圧)が印加されると、整流器702により整流された電圧によってコンデンサ703の充電を行う。この整流器702とコンデンサ703は交流電源からのAC電圧を整流し平滑する整流平滑回路として機能している。コンデンサ703の電圧が上昇すると起動抵抗705を介して電源制御用IC710に電源が供給され、電源制御用IC710はFET707をオンする。FET707がオンするとトランス711の一次巻線Npに電流が流れ、トランス711のNp巻線に印加された電圧によってNs,Nb各巻線にも電圧が現れる。Nb巻線に現れる電圧はダイオード712によって電流が流れないよう阻止され、Ns巻線の電圧も同じくダイオード720によって電流が流れないようになっている。電源制御用IC710の内部回路により定められる所定の時間経過後にFET707はオフする。するとNp巻線のFET707のドレイン側の電圧が上昇する。またNs巻線にはダイオード720を通じてコンデンサ721を充電する方向に電流が流れてコンデンサ721が充電されコンデンサ721の電圧が上昇していく。電源制御用IC710の内部回路により定まる所定の時間経過後、FET707はオンとなりコンデンサ703から再びトランス711に電流が供給される。電源制御用IC710により所定時間経過後にFET707がオフすると再びNs巻線電圧によりダイオード720を通じてコンデンサ721が充電される。コンデンサ721の電圧は抵抗723,724により分圧されており、抵抗724の電圧がシャントレギュレータ750の制御端子に印加される。シャントレギュレータ750のカソード電流は、フォトカプラ714を介して電源制御用IC710に伝達されている。
First, the operation of the first DCDC converter device will be described.
When an AC voltage (AC voltage) is applied from the commercial
シャントレギュレータ750の内部の基準電圧と、抵抗723、724により分圧された抵抗724の電圧を比較して、抵抗724の電圧が基準電圧よりも高ければFET707のオン幅またはオンデューティを減少して出力電圧を下げるように動作する。抵抗724の電圧がシャントレギュレータ750の基準電圧よりも低ければFET707のオン時間またはオンデューティを増加して出力電圧を上昇するようなフィードバック動作をしている。
The reference voltage inside the
次に第二のDCDCコンバータ装置の動作について説明する。
第二のDCDCコンバータは、第一のDCDCコンバータの出力電圧から第二の直流電圧を生成している。通常モード時、第二のDCDCコンバータ制御用IC738はトランジスタ733、735、抵抗734を介してFET732を断続的に駆動する。抵抗742、743は第二のDCDCコンバータの出力電圧を分圧しており、第二のDCDCコンバータ制御用IC738に抵抗743の電圧を入力している。第二のDCDCコンバータ制御用IC738は内部に基準電圧Vref2を有しており、Vref2と抵抗743の電圧が等しくなるようにFET732のオンデューティを制御することにより安定した第二の直流電圧を生成する。この構成において待機モード時の電力を低下させるために駆動系の電源電圧を出力する出力側にロードスイッチを設け、制御系電源により動作しているCPUやASICといった制御回路によって待機モード時にロードスイッチをオフする構成としている。
Next, the operation of the second DCDC converter device will be described.
The second DCDC converter generates a second DC voltage from the output voltage of the first DCDC converter. In the normal mode, the second DCDC
しかしながら、図13の構成では負荷低減に伴うDCDCコンバータの効率の低下は免れ得ない。このような効率の低下を解決する例として特許文献1には、特にRCC方式のスイッチング電源装置において、待機モード時(軽負荷時)に出力電圧を降下して後続のDCDCコンバータによって所望の値に昇圧された出力電圧を負荷に供給する構成が開示されている。特許文献1の構成では、RCC方式のコンバータ装置において出力電圧を低下させることにより、スイッチ素子がオフしている期間の補助巻線のリンギング電圧をスイッチ素子の閾値以下とする。これによりフライバック電圧によるスイッチ素子のターンオンが阻止されて主スイッチング素子のオフが延長され発振周波数を低下する。この結果、スイッチング損失が減少し回路効率が向上するものである。 However, in the configuration of FIG. 13, a reduction in efficiency of the DCDC converter due to load reduction cannot be avoided. As an example of solving such a decrease in efficiency, Patent Document 1 discloses that an output voltage is dropped in a standby mode (light load) in a RCC switching power supply device, and a desired value is obtained by a subsequent DCDC converter. A configuration for supplying a boosted output voltage to a load is disclosed. In the configuration of Patent Document 1, by reducing the output voltage in the RCC converter device, the ringing voltage of the auxiliary winding during the period when the switch element is off is set to be equal to or lower than the threshold value of the switch element. As a result, the turn-on of the switch element due to the flyback voltage is prevented, the off of the main switching element is extended, and the oscillation frequency is lowered. As a result, switching loss is reduced and circuit efficiency is improved.
しかしながら、機器が待機モード時の期間は制御系の負荷電流も低減する。従って機器の待機時には前述した第二のDCDCコンバータの効率も低下する。特許文献1の構成では、負荷電流の低減に伴う第一のDCDCコンバータの効率の低下を改善する対策はなされているが、第二のDCDCコンバータについて効率の低下を改善する対策はなされていない。 However, the load current of the control system is also reduced during the period when the device is in the standby mode. Therefore, the efficiency of the second DCDC converter described above is also reduced when the device is on standby. In the configuration of Patent Document 1, measures are taken to improve the decrease in efficiency of the first DCDC converter due to a reduction in load current, but measures are not taken to improve the decrease in efficiency of the second DCDC converter.
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、省エネルギー状態の待機モード時の効率がより向上した電源装置および画像形成装置を提供することを課題とするものである。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a power supply apparatus and an image forming apparatus that have improved efficiency in a standby mode in an energy saving state.
前記課題を解決するため、本発明は、以下の構成を備える。 To solve the above problems, the present onset Ming, Ru includes the following configuration.
(1)入力される直流電圧を第一のスイッチング手段でスイッチングすることにより、前記入力される直流電圧を第一の直流電圧に変換し、変換した前記第一の直流電圧を第一の負荷に出力する第一のコンバータと、前記第一のコンバータから出力される前記第一の直流電圧が入力され、入力された前記第一の直流電圧を、第二のスイッチング手段によりスイッチングすることにより、前記第一の直流電圧よりも低い第二の直流電圧に変換し、変換した前記第二の直流電圧を第二の負荷に出力する第二のコンバータと、を有する電源装置において、前記第一のコンバータは、前記第一のスイッチング手段のスイッチング周波数を、前記第一の直流電圧を出力している際のスイッチング周波数よりも低いスイッチング周波数に低下させて、前記第二の直流電圧よりも低い第三の直流電圧を出力し、前記第二のコンバータは、入力された前記第三の直流電圧を前記第二の負荷に出力することを特徴とする電源装置。
(2)画像を形成するための画像形成手段と、前記画像形成手段によって画像形成を行うために、入力される直流電圧を第一のスイッチング手段でスイッチングすることにより、前記入力される直流電圧を第一の直流電圧に変換し、変換した前記第一の直流電圧を第一の負荷に出力する第一のコンバータと、前記第一のコンバータから出力される前記第一の直流電圧が入力され、入力された前記第一の直流電圧を第二のスイッチング手段によりスイッチングすることにより、前記第一の直流電圧よりも低い第二の直流電圧に変換し、変換した前記第二の直流電圧を第二の負荷に出力する第二のコンバータと、を有する電源と、を備えた画像形成装置において、前記第一のコンバータは、前記第一のスイッチング手段のスイッチング周波数を、前記第一の直流電圧を出力している際のスイッチング周波数よりも低いスイッチング周波数に低下させて、前記第二の直流電圧よりも低い第三の直流電圧を出力し、前記第二のコンバータは、前記第二のスイッチング手段の動作を制御することにより、入力された前記第三の直流電圧を前記第二の負荷に出力することを特徴とする画像形成装置。
(1) The input DC voltage is converted into the first DC voltage by switching the input DC voltage with the first switching means, and the converted first DC voltage is applied to the first load. The first converter to be output and the first DC voltage output from the first converter are input, and the input first DC voltage is switched by the second switching means, thereby A first converter that converts the second DC voltage lower than the first DC voltage and outputs the converted second DC voltage to a second load. Reduces the switching frequency of the first switching means to a switching frequency lower than the switching frequency when the first DC voltage is output, Outputs a third DC voltage lower than the second DC voltage, said second converter is a power supply device and outputs an input the third DC voltage before Symbol second load.
(2) An image forming unit for forming an image, and an input DC voltage is switched by a first switching unit to form an image by the image forming unit. converting the first DC voltage, a first converter for outputting the converted the first DC voltage to a first load, the first DC voltage output from the first converter is inputted, By switching the input first DC voltage by the second switching means, the first DC voltage is converted into a second DC voltage lower than the first DC voltage, and the converted second DC voltage is converted into the second DC voltage. A power source having a second converter that outputs to a load of the first converter, wherein the first converter has a switching frequency of the first switching means, Serial is lowered to a lower switching frequency than the switching frequency when outputs the first DC voltage, and outputs a third DC voltage lower than said second DC voltage, the second converter, the second by controlling the operation of the switching means, an image forming apparatus and outputs the inputted third DC voltage before Symbol second load.
本発明によれば、従来の構成では効率が悪かった省エネルギー状態である待機モード時の電源効率を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the power supply efficiency in the standby mode, which is an energy saving state in which the efficiency is low in the conventional configuration.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、電源装置および画像形成装置の実施例により詳しく説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail by way of embodiments of a power supply device and an image forming apparatus.
実施例1である“電源装置”について説明する。
本実施例の電源装置は、第一のDCDCコンバータにおいて、特に、バーストモードやオフ時間制御等の駆動方式のような、待機モード時(軽負荷時)にスイッチング周波数が低下する制御および制御用のICを用いた構成を前提としている。
A “power supply device” that is Embodiment 1 will be described.
The power supply apparatus according to the present embodiment is used for control and control in the first DCDC converter, in which the switching frequency is lowered particularly in a standby mode (light load), such as a driving method such as burst mode or off-time control. A configuration using an IC is assumed.
図1は、本実施例の電源装置の回路図である。図1において、前述した従来例の構成と重複する部分は同じ符号で示している。従来例と同様である、交流電源からの交流電圧を整流および平滑する整流平滑回路の動作、第一のDCDCコンバータ、第二のDCDCコンバータによる電圧を変換する動作等、従来例と重複する部分は説明を省略する。なお、Aが駆動系電源電圧を供給する第一のDCDCコンバータであり、Bが制御系電源電圧を供給する第二のDCDCコンバータである。Cはロードスイッチである。
図1において、125、126は抵抗、127はトランジスタである。本電源装置は搭載される機器の状態に従って通常モードと待機モードの2つの状態に備えており、この2つの状態を切り替え可能である。
FIG. 1 is a circuit diagram of the power supply device of the present embodiment. In FIG. 1, the same parts as those in the configuration of the conventional example described above are denoted by the same reference numerals. Similar to the conventional example, the operation of the rectifying / smoothing circuit that rectifies and smoothes the AC voltage from the AC power supply, the operation of converting the voltage by the first DCDC converter, the second DCDC converter, etc. Description is omitted. A is a first DCDC converter that supplies a drive system power supply voltage, and B is a second DCDC converter that supplies a control system power supply voltage. C is a load switch.
In FIG. 1, 125 and 126 are resistors, and 127 is a transistor. This power supply includes the two states of the normal and standby modes according to the state of the device to be mounted, it is possible e replacement cut the two states.
第二のDCDCコンバータの負荷であるCPU746は、機器の状態を制御するとともに本電源装置の動作モード、即ち通常モードと待機モードの各モード時の動作を制御している。本電源装置を通常モードにする場合、CPU746はトランジスタ127をオンし、待機モードにする場合はトランジスタ127をオフする。なお、通常モードとは駆動系の負荷731に直流電圧を供給している状態であり、待機モードとは駆動系の負荷731に直流電圧を供給していない状態である。
The
(1)電源装置が通常モード時の動作説明
通常モード時、CPU746はトランジスタ127をオンすると、シャントレギュレータ750の制御端子−アノード間には抵抗724と抵抗125が並列接続される。シャントレギュレータ750は制御端子−アノード間の電圧をあらかじめ定められた基準電圧値にするようにカソード−アノード間の電流を流す。このため第一のDCDCコンバータの出力電圧Voutは抵抗723と制御端子−アノード間の抵抗で分圧した結果が基準電圧値Vrefとなるような電圧になるようにFET707を制御する。出力電圧Voutは以下の式によって示される。
Vout=[(抵抗723+R)/R]×Vref
ここでRは抵抗724と抵抗125の並列接続による抵抗値であり、以下の式で示される。
R=抵抗724×抵抗125/(抵抗724+抵抗125)
(1) Description of operation when the power supply device is in the normal mode In the normal mode, when the
Vout = [(
Here, R is a resistance value obtained by parallel connection of the
R =
(2)電源装置が待機モード時の動作説明
省エネルギー状態である待機モード時、CPU746はトランジスタ127をオフする。トランジスタ127がオフするとシャントレギュレータ750の制御端子−アノード間の抵抗は抵抗724のみとなる。前述したようにシャントレギュレータ750は制御端子−アノード間電圧を予め定められた基準電圧値とするよう動作するため、出力電圧Vout3は
Vout3=[(抵抗723+抵抗724)/抵抗724]×Vref
とするように動作する。シャントレギュレータの制御端子−アノード間の抵抗が通常モード時より高くなるため、出力電圧は低下する。
(2) Description of operation when power supply apparatus is in standby mode When the power supply device is in the standby mode, which is an energy saving state, the
It works like that. Since the resistance between the control terminal and the anode of the shunt regulator becomes higher than that in the normal mode, the output voltage decreases.
第二のDCDCコンバータは前述したように第一のDCDCコンバータの出力電圧から第二の直流電圧を生成している。待機時の動作により第一のDCDCコンバータの出力電圧が低下するとFET732のオン時間を長く(オンデューティを大きく)して出力電圧を第二の直流電圧に一定に維持するように動作する。第一のDCDCコンバータの出力電圧が第二の電源電圧以下になると、第二のDCDCコンバータのFET732はオン状態に固定となる(オンデューティ100%状態)。さらに第一のDCDCコンバータ電圧は低下し、第三の直流電圧にまで低下する。つまり、第二のDCDCコンバータは連続導通状態になり、第1のDCDCコンバータの出力電圧はより低い直流電圧(第三の直流電圧)になる。
As described above, the second DC / DC converter generates the second DC voltage from the output voltage of the first DC / DC converter. When the output voltage of the first DC / DC converter decreases due to the standby operation, the ON time of the
第三の直流電圧がVout3、第二の直流電圧をVout2とおくと、
Vout2>Vout3
という関係になる。
従って抵抗742、抵抗743、Vref2と抵抗723、抵抗724、Vrefの関係は以下の関係式で示される。
[(抵抗742+抵抗743)/抵抗743]×Vref2>[(抵抗723+抵抗724)/抵抗724]×Vref
When the third DC voltage is Vout3 and the second DC voltage is Vout2,
Vout2> Vout3
It becomes the relationship.
Therefore, the relationship between the
[(
以上のように構成した場合の電源の効率と、従来構成(図13)の効率を比較した図を図3に示す。図3では、横軸を負荷電流、縦軸を効率として本実施例と従来構成との負荷電流に対する効率を示している。従来構成では第一のDCDCコンバータとともに第二のDCDCコンバータの効率も低下していくため効率が良くない。本実施例によれば、第二のDCDCコンバータでの損失はFET732のオン抵抗のみとなるため電源の効率が向上する。
FIG. 3 shows a comparison between the efficiency of the power supply configured as described above and the efficiency of the conventional configuration (FIG. 13). In FIG. 3, the horizontal axis represents the load current and the vertical axis represents the efficiency, and the efficiency with respect to the load current of this embodiment and the conventional configuration is shown. In the conventional configuration, the efficiency of the second DCDC converter as well as the first DCDC converter is lowered, so the efficiency is not good. According to the present embodiment, the loss in the second DCDC converter is only the on-resistance of the
また、シャントレギュレータによる制御ではシャントレギュレータの耐圧が不足する場合には、シャントレギュレータを基準電圧源として用い、オペアンプ(誤差増幅器)により制御回路を構成しても良い。また、基準電圧にはシャントレギュレータ内の電圧を使用しているが、ツェナダイオードによって基準電圧を構成しても良い。 Further, when the shunt regulator is insufficient in the control by the shunt regulator, the control circuit may be configured by an operational amplifier (error amplifier) using the shunt regulator as a reference voltage source. Further, although the voltage in the shunt regulator is used as the reference voltage, the reference voltage may be constituted by a Zener diode.
(3)モード移行時の動作の説明
次に待機モードから通常モード、また、通常モードから待機モードへの状態移行について説明する。
(3) Description of operation during mode transition Next, state transition from the standby mode to the normal mode and from the normal mode to the standby mode will be described.
図4に待機モードから通常モードへの移行時の各部の電圧を示す。図4に示したように待機モードから通常モードへの移行時にはC(コンデンサ)741の両端電圧、即ち、第
二のDCDCコンバータからの出力電圧は第三の直流電圧から第二の直流電圧へとスムーズに移行している。これは待機モードから通常モードへの移行時に第一のDCDCコンバータの出力電圧が第二の直流電圧よりも大きくなると第二のDCDCコンバータが動作して出力電圧の制御を行うためである。図で示されているように、コンデンサ741の両端電圧が第三の直流電圧から第二の直流電圧に移行するとともにFET707、FET732が動作し、コンデンサ728の両端電圧が第1の直流電圧にスムーズに移行する。
FIG. 4 shows the voltages of the respective parts at the time of transition from the standby mode to the normal mode. As shown in FIG. 4, at the time of transition from the standby mode to the normal mode, the voltage across the C (capacitor) 741, that is, the output voltage from the second DCDC converter changes from the third DC voltage to the second DC voltage. The transition is smooth. This is because the second DCDC converter operates to control the output voltage when the output voltage of the first DCDC converter becomes larger than the second DC voltage during the transition from the standby mode to the normal mode. As shown in the figure, the voltage across the
次に図5に通常モードから待機モードに移行する場合の状態を示す。
図では、通常モードから待機モードに移行する際の、第一のDCDCコンバータ出力電圧と第一のDCDCコンバータにおけるFET707および第二のDCDCコンバータにおけるFET732のゲート電圧と第二のDCDCコンバータの出力電圧を示す。
Next, FIG. 5 shows a state in the case of shifting from the normal mode to the standby mode.
In the figure, the first DCDC converter output voltage, the
第一のDCDCコンバータの出力電圧が低下してくるとFET707のGS間電圧はオフとなり、FET707は停止する。第一のDCDCコンバータのFET707が停止しているのに負荷電流は流れ出るので第一のDCDCコンバータの出力電圧は低下する。即ち、第二のDCDCコンバータの入力電圧が低下してくるため、第二のDCDCコンバータはFET732のゲートのオン幅(オンデューティ)を大きくしながら第二のDCDCコンバータの出力電圧を一定になるよう制御する。第二のDCDCコンバータの入力電圧が第二の直流電圧以下になると、第二のDCDCコンバータのFET732はオン状態のままになる(図のFET732 GS間電圧)。
When the output voltage of the first DCDC converter decreases, the GS voltage of the
第一のDCDCコンバータ出力電圧が第三の直流電圧となったところで第一のDCDCコンバータのFET707がオン/オフ動作を行うために第二のDCDCコンバータの出力電圧は第三の直流電圧で制御される(図の点線Bで示す状態)。
When the output voltage of the first DCDC converter becomes the third DC voltage, the output voltage of the second DCDC converter is controlled by the third DC voltage in order for the
以上のとおり、本実施例おいて、待機モードと通常モードの移行時(切り替え時)に第二のDCDCコンバータ出力電圧は急峻な電圧変化を発生しないよう構成している。 As described above, in this embodiment, the second DCDC converter output voltage is configured not to generate a steep voltage change at the time of transition (switching) between the standby mode and the normal mode.
このように、本実施例によれば待機モード時における第一および第二のDCDCコンバータの効率を向上させることができる。また、待機モードから通常モードへ、通常モードから待機モードへの切り替え時にも出力電圧の急峻な電圧変化が発生しないようにできるので、回路の誤動作等の発生が抑制できる。 Thus, according to the present embodiment, the efficiency of the first and second DCDC converters in the standby mode can be improved. Further, since it is possible to prevent a sudden voltage change of the output voltage even when switching from the standby mode to the normal mode and from the normal mode to the standby mode, it is possible to suppress the occurrence of malfunction of the circuit.
実施例2である“電源装置”について説明する。
本実施例の電源装置は、第一のDCDCコンバータにおいて、特に、RCC方式や周波数制御方式のような、待機モード時(軽負荷時)にスイッチング周波数が上昇する制御、および制御用ICを用いた構成を前提としている。なおRCC(Ringing Choke Converter)方式とは、フライバック型コンバータの一種で、自励発振によってスイッチング動作を行うコンバータのことである。
A “power supply device” that is Embodiment 2 will be described.
In the first DCDC converter, the power supply device according to the present embodiment uses a control IC that increases the switching frequency in the standby mode (light load), such as the RCC method and the frequency control method. The configuration is assumed. The RCC (Ringing Choke Converter) system is a type of flyback converter, which is a converter that performs a switching operation by self-excited oscillation.
図2は本実施例の電源装置の回路図である。本実施例において、従来例の構成と重複する部分は同じ符号で示しており、その説明は省略する。Aが駆動系電源電圧を供給する第一のDCDCコンバータであり、Bが制御系電源電圧を供給する第二のDCDCコンバータである。 FIG. 2 is a circuit diagram of the power supply device of this embodiment. In the present embodiment, the same parts as those in the conventional example are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. A is a first DCDC converter that supplies a drive system power supply voltage, and B is a second DCDC converter that supplies a control system power supply voltage.
図2において、742、243、247、248、237、251,252は抵抗、250はコンパレータ、249はシャントレギュレータ、253、254はトランジスタである。 2, 742, 2 43, 2 47,248,237,251,252 resistors, 250 a comparator, 249 is the shunt regulator, the 253 and 254 is a transistor.
通常モード時、CPU746はトランジスタ253をオンしている。トランジスタ253がオンするとトランジスタ254がオフとなるため、第一のDCDCコンバータはコンパレータ250の動作に関わらずシャントレギュレータ750の動作によって第一の直流電圧を出力している。また、第二のDCDCコンバータは第二のDCDCコンバータ制御用IC738によりFET732を断続的に駆動して第二の直流電圧を出力している。
In the normal mode, the
待機モードとなってCPU746がトランジスタ253をオフすると、トランジスタ254はコンパレータ250の出力によって動作する。コンパレータ250の出力はトランジスタ254、フォトカプラ714を介して第一のDCDCコンバータ制御用IC210に接続されており、第一のDCDCコンバータの出力は、第二のDCDCコンバータの出力電圧が第三の直流電圧となるように制御する。
When the
第二のDCDCコンバータの出力電圧は通常モード時に第二の直流電圧となるように定めており、第三の直流電圧は該第二の直流電圧よりも低い電圧に設定しているので、第一のDCDCコンバータの出力電圧は第一の直流電圧から第三の直流電圧へと低下していく。 The output voltage of the second DCDC converter is determined to be the second DC voltage in the normal mode, and the third DC voltage is set to a voltage lower than the second DC voltage. The output voltage of the DCDC converter decreases from the first DC voltage to the third DC voltage.
第二のDCDCコンバータは入力電圧が低下しても出力を第二の直流電圧に保つためにFET732のオンデューティを大きくしながら動作を続け、入力電圧が第二の直流電圧となったときにオンデューティが100%となり、FET732はオンしたままとなる。さらに第一のDCDCコンバータの出力電圧は第三の直流電圧まで低下させてはじめてコンパレータ250が動作してFET707をスイッチング動作させる。この結果、第一のDCDCコンバータ出力電圧は第三の直流電圧となる。
The second DC / DC converter continues to operate while increasing the on-duty of the
本実施例によれば、実施例1と同様に待機モード時における第一および第二のDCDCコンバータの効率を向上させることができる。 According to the present embodiment, the efficiency of the first and second DCDC converters in the standby mode can be improved as in the first embodiment.
実施例3である“電源装置”に付いて説明する。
実施例1、2では、第二のDCDCコンバータの制御用ICとしてオンデューティを100%にすることができるICを用いることを前提としている。本実施例では、第二のDCDCコンバータの制御用ICとしてオンデューティを100%にすることができないようなICを使用した場合の構成を前提としており、第二のDCDCコンバータのFETをオンするための外部回路を設けることを特徴としている。
The “power supply device” according to the third embodiment will be described.
In the first and second embodiments, it is assumed that an IC capable of setting the on-duty to 100% is used as the control IC for the second DCDC converter. In this embodiment, it is assumed that the second DCDC converter control IC uses an IC that cannot set the on-duty to 100%, and the second DCDC converter FET is turned on. An external circuit is provided.
第二のDCDCコンバータの制御に用いる制御用ICの保護機能として、デューティガード機能や発振器の下限周波数を有している場合(オンデューティ100%設定できない場合)がある。従って第二のDCDCコンバータの入力電圧が低くなっても第二のDCDCコンバータのFETはオンし続けることができない。このため出力電圧の変動が大きくなったり出力電圧が低下したりしてしまい、実施例1、2のような動作ができなくなってしまう。このような場合には第一のDCDCコンバータの出力電圧を検出し、検出した電圧が予め定められた電圧となったときに第二のDCDCコンバータのFETをオンする外部回路を設けることで待機モード時に第二のDCDCコンバータのFETをオン状態とすることができる。 As a protection function of the control IC used for the control of the second DCDC converter, there is a case where it has a duty guard function or a lower limit frequency of the oscillator (when the on-duty cannot be set to 100%). Therefore, even if the input voltage of the second DCDC converter is lowered, the FET of the second DCDC converter cannot be kept on. For this reason, the fluctuation of the output voltage increases or the output voltage decreases, and the operations as in the first and second embodiments cannot be performed. In such a case, a standby mode is provided by detecting an output voltage of the first DCDC converter and providing an external circuit for turning on the FET of the second DCDC converter when the detected voltage becomes a predetermined voltage. Sometimes the FET of the second DCDC converter can be turned on.
この具体例の回路を図6に示す。本実施例は、実施例1における第1のDCDCコンバータに、図6に示す第2のDCDCコンバータを接続した構成の電源装置である。 A circuit of this specific example is shown in FIG. The present embodiment is a power supply apparatus having a configuration in which the second DCDC converter shown in FIG. 6 is connected to the first DCDC converter in the first embodiment.
なお、図6における第二のDCDCコンバータBのFET501を駆動する回路としては、トランジスタ558、抵抗555、556、557、559、560等から構成され
、その他、コンデンサ551、572、530、抵抗536、549、ダイオード529、インダクタ528から構成される。この回路の基本的な動作は、従来例の構成で説明したものと略同様であるため説明は省略し、本実施例の外部回路D1の構成、動作のみを説明する。
Note that the circuit for driving the
本実施例における外部回路D1は、待機モード時に第二のDCDCコンバータBのFET501をオン状態にする回路である。600は第二のDCDCコンバータの制御用ICである。REFは制御目標とする電圧を入力する端子、Cはコレクタ、Eはエミッタであり、C端子の先にFET501のゲート端子を接続することにより、FET501を駆動している。GNDは制御用ICのGND端子である。
The external circuit D1 in this embodiment is a circuit that turns on the
また、外部回路D1は、抵抗601,604、608、609、611、トランジスタ602、603、606、610、ダイオード605、607から構成される回路である。
The external circuit D1 is a
通常モード時は、第一のDCDCコンバータの出力電圧が第一の直流電圧となっており、第二のDCDCコンバータの出力電圧(第二の直流電圧)よりも高い。このためトランジスタ606がオンし、ダイオード607から抵抗609を通して電流が流れダイオード605は逆バイアスとなるためにトランジスタ602は動作しない。またトランジスタ603、トランジスタ610ともにオフとなるため、IC600の制御出力がそのままFET501に印加される。従って第二のDCDCコンバータはIC600の制御によるDCDCコンバータ動作を続ける。
In the normal mode, the output voltage of the first DCDC converter is the first DC voltage, which is higher than the output voltage (second DC voltage) of the second DCDC converter. Therefore, the
待機モードとなったとき、負荷である不図示の装置は、端子174をLowにするとともに第一のDCDCコンバータの出力電圧を低下させる。端子174がLowになり、かつ第一のDCDCコンバータの出力電圧が第二の直流電圧よりも低くなると、トランジスタ602および603がオンする。これによりトランジスタ610はオンとなり、FET501のゲートをLowとするためFET501はオンし続けることになる。
When the standby mode is set, a device (not shown) as a load sets the terminal 174 to Low and decreases the output voltage of the first DCDC converter. When the terminal 174 becomes Low and the output voltage of the first DCDC converter becomes lower than the second DC voltage, the
通常モードに復帰する場合には、負荷である不図示の装置は、第一のDCDCコンバータを通常モード出力となるようにするとともに端子174をHighまたは高インピーダンスとする。するとトランジスタ603がオフとなるため、トランジスタ610もオフとなり、IC600は再びFET501を駆動できるようになる。同時に第一のDCDCコンバータの出力電圧は上昇し始めるため、IC600はFET501のオン時間を徐々に短く駆動し始める。この間の電圧変動は、待機モードから通常モードへの切り替え直後にIC600の最大デューティ範囲と第一のDCDCコンバータの電圧上昇による変動があるだけなので負荷の装置としては充分に許容できる範囲となる。以上により制御切り替え時の電圧変動の小さい切り替えが可能となる。
When returning to the normal mode, a device (not shown) that is a load causes the first DCDC converter to be in a normal mode output and makes the terminal 174 high or high impedance. Then, since the
なお、図6ではディスクリート部品を用いた例を示した。しかしながら、コンパレータを用いればより簡単に回路を構成することが可能である。そのような回路を図7に示す。 FIG. 6 shows an example using discrete parts. However, if a comparator is used, a circuit can be configured more easily. Such a circuit is shown in FIG.
図7は外部回路の構成が図6とは異なっている。図7における外部回路D2では、通常モード時、装置は端子174をHighにする。コンパレータ1405の−端子がLowとなるため、コンパレータ出力端子はOPENとなり、FET501に影響は及ぼさない。待機モードとなったとき、装置は電源装置の出力電圧を低下させるとともに端子174をLowにする。入力電圧が低下してコンパレータ1405の−入力端子電圧が+入力端子電圧よりも高くなるとコンパレータ出力がLowとなり、第2のDCDCコンバータのFET501をオンする。
FIG. 7 is different from FIG. 6 in the configuration of the external circuit. In the external circuit D2 in FIG. 7, in the normal mode, the apparatus sets the terminal 174 to High. Since the minus terminal of the
なお、図6、図7の回路において、端子172、173、174には実施例1、2で説明した制御系の負荷としてのCPU746が接続されている。
6 and 7, the
本実施例によれば、第二のDCDCコンバータの制御用ICとして100%オンデューティ動作ができない場合でも、待機モード時における第一および第二のDCDCコンバータの効率を向上させることができる。 According to the present embodiment, the efficiency of the first and second DCDC converters in the standby mode can be improved even when the 100% on-duty operation cannot be performed as the control IC for the second DCDC converter.
実施例4である“電源装置”に付いて説明する。 The “power supply device” according to the fourth embodiment will be described.
本実施例は、第一のDCDCコンバータがRCC方式の回路により構成した場合の例を示すものである。本実施例では、第二のDCDCコンバータとしては、図1に示す第二のDCDCコンバータB部分で、CPU746によるトランジスタ127の制御部分を除いて同様のDCDCコンバータを想定している。よって、第二のDCDCコンバータについては、実施例1の説明を援用しここでの説明は省略する。
This embodiment shows an example in which the first DCDC converter is configured by an RCC circuit. In the present embodiment, the second DCDC converter is assumed to be the same DCDC converter except for the control part of the
以下に図8に基づき本実施例における第一のDCDCコンバータの動作について説明する。図8において、800は商用交流電源、801はフィルタ回路、802はダイオードブリッジ、803はコンデンサ、804はスイッチングトランスである。また、805は起動抵抗、806−aは第1のフォトカプラの一端であるフォトトランジスタ、807はスイッチング素子、808、809、811、813、816、817は抵抗、810はトランジスタである。また、812、818はコンデンサ、814−aは第二のフォトカプラの一端であるフォトトランジスタ、815,819はダイオードである。
The operation of the first DCDC converter in this embodiment will be described below with reference to FIG. In FIG. 8, 800 is a commercial AC power source, 801 is a filter circuit, 802 is a diode bridge, 803 is a capacitor, and 804 is a switching transformer.
820は二次整流ダイオード、821は電解コンデンサ、822、824、825は抵抗、823はシャントレギュレータである。また、835、836、839は抵抗、833はコンパレータ、806−bはフォトカプラのLED、834は抵抗、833はコンパレータ、876はトランジスタである。また、838は基準電圧を生成するツェナダイオードである。
820 is a secondary rectifier diode, 821 is an electrolytic capacitor, 822, 824 and 825 are resistors, and 823 is a shunt regulator. Further,
商用交流電源800よりフィルタ回路801を介してダイオードブリッジ802にAC電源が印加されると、ブリッジダイオード802により両波整流がなされ、コンデンサ803に充電が行なわれ、コンデンサ803の両端にDC電圧を生成する。
When AC power is applied from the commercial
電源起動時に通常モードとなる場合の動作を説明する。通常モード時には端子874はHighの信号が入力される。このためトランジスタ876はオンとなり、フォトカプラのLED806−bは点灯しない状態となっている。フォトカプラのトランジスタ806−aはインピーダンスが高い状態となっているため、抵抗851による電流がトランジスタ850のベースエミッタ間に流れトランジスタ850はオンとなる。この結果、起動抵抗805とゲートソース間に接続された抵抗808の分圧によりスイッチング素子807のゲート−ソース間に電圧が印加され、スイッチング素子807がオンする。スイッチング素子807がオンするとトランス804の一次巻線Npに電流が流れ始める。するとトランス104の補助巻線Nbにさらにスイッチング素子807のゲート電圧を高くする方向に電圧が発生する。この電圧により抵抗817を通じてコンデンサ818が充電される。コンデンサ818の両端電圧はトランジスタ810のベース−エミッタ間にも印加されるため、充電が開始され一定時間経過するとトランジスタ810に充分なベース電圧が発生し、ベース電流が流れるようになってトランジスタ810がオンする。
The operation in the normal mode when the power is turned on will be described. In the normal mode, a high signal is input to the terminal 874. Therefore, the
トランジスタ810がオンするとスイッチング素子807がオフし、スイッチング素子807のドレイン−ソース間電圧が上昇し始める。この結果、補助巻線Nbのダイオード
815のカソード側の電圧が降下し、逆方向に電圧が発生する。
二次巻線Nsにはダイオード820が導通する方向に電流が流れ、コンデンサ821の電圧とダイオード820の順方向電圧の和以上の電圧となったときにコンデンサ821を充電する。同時に補助巻線Nbに現れた電圧はコンデンサ818を放電する。ダイオード819はトランジスタ810のベース−エミッタ間の逆方向耐圧以上に電圧が印加されないよう保護のために接続されている。抵抗816、ダイオード815はコンデンサ818を放電する方向に電流を流し、抵抗817による放電よりも高速に放電するために接続している。このようになるとトランジスタ810はオフするため、スイッチング素子807のゲート電圧はこの後、起動抵抗805により供給される電流と、抵抗811とコンデンサ812を介して供給される補助巻線Nbに流れ込む電流により決まるようになる。スイッチング素子807のオフを高速化するために抵抗841とダイオード842を接続している。
When the
A current flows in the secondary winding Ns in the direction in which the
スイッチング素子807がオフの期間、トランス804に蓄えられたエネルギーは、コンデンサ821に移動するため,時間とともにNs巻線の電圧が減少する。Ns巻線電圧は補助巻線Nbの出力電圧にも反映されるためNb巻線のダイオード819アノード端子側の電圧も小さくなる。起動抵抗805より流入する電流によりバイアスされてスイッチング素子807のゲート電圧が上昇してくる。
Since the energy stored in the
スイッチング素子807のゲート電圧が閾値よりも高くなると、スイッチング素子807はオンし、Np巻線にコンデンサ803からトランス804を介し、スイッチング素子807を通ってコンデンサ803の−端子の方向に電流が流れる。またNb巻線には,Nb巻線よりコンデンサ812、抵抗811、抵抗808、Nb巻線といった方向に電流が流れるためスイッチング素子807のゲート電圧がさらに上昇する。そうして前述したようにNb巻線の電圧と抵抗817によりコンデンサ818が充電され、トランジスタ810をオンすることでスイッチング素子807がオフする。
When the gate voltage of the
以上のような一連の発振動作が継続されてスイッチング素子807のオン期間にトランス804に蓄えられたエネルギーが、スイッチング素子807のオフ期間にコンデンサ821に蓄えられ、コンデンサ821の両端電圧は上昇していく。
The series of oscillation operations as described above is continued, and the energy stored in the
コンデンサ821の電圧は抵抗824と825により分圧され、抵抗825の両端電圧がシャントレギュレータ823の基準電圧よりも高くなると、シャントレギュレータ823はカソード−アノード間に電流を流し始め、フォトカプラのフォトダイオード814−bが発光する。
フォトカプラの受光側のトランジスタ814−aは、抵抗813とトランジスタ810のベースに接続されており、フォトカプラ814のLEDが発光するとフォトトランジスタ814−aのインピーダンスが低下する。このため、トランジスタ810がオンしてスイッチング素子807をオフする。このようにして抵抗825の両端電圧がシャントレギュレータ823の基準電圧となるようにコンデンサ821の両端電圧は制御される。
The voltage of the
The light receiving side transistor 814-a of the photocoupler is connected to the
待機モード時は、端子874がLowとされる。端子874がLowとされるとトランジスタ876がオフとなる。するとコンパレータ833の出力信号によりフォトカプラのフォトダイオード806−bの点灯を制御できるようになる。
コンパレータ833は−入力端子に出力電圧を抵抗835、抵抗834により分圧した電圧を入力する。また+入力端子には抵抗836によりバイアスされたツェナダイオード838の基準電圧を入力する。コンパレータ833は入力電圧を基準電圧と比較し、ツェナダイオード838の電圧よりも抵抗834の電圧が高い場合に出力端子をLowとする。コンパレータ833の出力端子がLowとなるとフォトカプラのフォトダイオード806−bが点灯する。するとフォトカプラのトランジスタ806−aのインピーダンスが低下しトランジスタ850がオフとなる。抵抗851は起動抵抗805よりも高い抵抗としているため、起動時のゲート電圧が低下してスイッチング素子807はオンできなくなる。抵抗851は高抵抗のため、少なくとも2つ以上の複数の抵抗を直列接続している。起動抵抗805も同様である。このままではNb巻線の電圧によってスイッチング素子807がオンしてしまう場合がある。このためにコンパレータ833の出力により、フォトカプラのLED814−bも点灯させて、フォトカプラのトランジスタ814−aのインピーダンスを低下させ、スイッチ素子807を確実にオフする構成としても良い。
In the standby mode, the terminal 874 is set to Low. When the terminal 874 is set to Low transistors 87 6 is turned off. Then it becomes possible to control the lighting of the photodiode 8 06-b of the photocoupler by the output signal of the
The
スイッチング素子807がオフとなると、端子872と端子873の間の電圧である第一のDCDCコンバータの出力電圧は降下していく。第一のDCDCコンバータ出力電圧が抵抗835と抵抗834により分圧された値がツェナダイオード838の電圧よりも低くなると、コンパレータ833がオフし、フォトカプラのLED806−b、814−bが点灯しなくなる。(なお、このときの出力電圧は実施例1で説明した第三の直流電圧となっている。)この結果トランジスタ850のインピーダンスが低下し起動電流が流れ始める。またトランジスタ810のインピーダンスが上昇してスイッチング素子807のゲート端子電圧が上昇可能になる。
When the
第一のDCDCコンバータが通常モード時に機能する電圧フィードバック用のシャントレギュレータ823のカソード−アノード間は第一のDCDCコンバータ出力電圧が低下しているためハイインピーダンスとなっている。このためフォトカプラのLED814−bは点灯しない。
Since the output voltage of the first DCDC converter is lowered between the cathode and the anode of the voltage
従ってスイッチング素子807は電源起動時と同じく、最大オン時間で駆動される。
実施例1ではシャントレギュレータに入力する抵抗の分圧比を待機/通常モードで切り替える構成であった。しかしながらRCC方式で同様に構成すると待機モード時の周波数がはるかに高い周波数になってしまう。するとスイッチング損失が大きくなり、かえって効率を低下させていた。
Accordingly, the switching
In the first embodiment, the voltage dividing ratio of the resistance input to the shunt regulator is switched in the standby / normal mode. However, if configured similarly in the RCC system, the frequency in the standby mode becomes a much higher frequency. As a result, the switching loss increases, and the efficiency is reduced.
第一のDCDCコンバータがRCC回路により構成される場合には、本実施例のようにすることで待機モード時の低電圧出力時、起動抵抗に接続したトランジスタ850をスイッチング動作させるので起動抵抗による損失も低減することが可能となる。従って、さらなる電源装置の効率の向上を図ることが可能となる。
When the first DCDC converter is configured by an RCC circuit, the
実施例5である“レーザビームプリンタ”について説明する。本実施例は、実施例4で説明したRCC方式の電源装置をレーザビームプリンタに適用する場合について説明する。実施例4と共通する部分については同一の符号を示して説明は省略し、本実施例の特徴部のみを説明する。 A “laser beam printer” which is Embodiment 5 will be described. In this embodiment, a case where the RCC power supply apparatus described in the fourth embodiment is applied to a laser beam printer will be described. Portions common to the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only characteristic portions of the present embodiment are described.
本実施例における第一のDCDCコンバータの動作を説明する。
図9は、本実施例のレーザビームプリンタにおける、第一のDCDCコンバータおよび第二のDCDCコンバータの構成を示す回路図である。図9において、FET927より左側が第一のDCDCコンバータ部分であり、FET927を含む右側が第二のDCDCコンバータ部分である。
図9において、927は第二のDCDCコンバータのメインスイッチングFET、928はインダクタ、929は回生ダイオード、930はコンデンサ、926、934〜937は抵抗、938はツェナダイオードである。また、939は抵抗、932および933はコンパレータである。
The operation of the first DCDC converter in this embodiment will be described.
FIG. 9 is a circuit diagram showing the configuration of the first DCDC converter and the second DCDC converter in the laser beam printer of this embodiment. In FIG. 9, the left side of the
In FIG. 9, 927 is a main switching FET of the second DCDC converter, 928 is an inductor, 929 is a regenerative diode, 930 is a capacitor, 926 and 934 to 937 are resistors, and 938 is a Zener diode. 939 is a resistor, and 932 and 933 are comparators.
まず、通常時の動作説明を行う。コンパレータ932はツェナダイオード938の電圧を基準電圧として、抵抗934および939で分圧された電圧と比較する。ツェナダイオード938の電圧よりも抵抗939の電圧が低くなると、コンパレータ932の出力はLowとなるため、FET927のゲート電圧が低下しFET927はオンする。このためインダクタ928に電流が流れコンデンサ930を充電しコンデンサ両端電圧が上昇する。次に電圧が上昇して抵抗939の電圧がツェナダイオード938の電圧よりも高くなるとコンパレータ932の出力がHighとなるためFET927はゲート電圧が高くなりFET927はオフとなる。インダクタ928はさらに電流を流し続けようとするためダイオード929がオンしインダクタ928に蓄えられたエネルギーをコンデンサ930に充電する。このときダイオード980が導通しコンパレータ932の+入力端子の電圧を低くするためコンパレータ932は反転動作を行ってFET927をオンにする。以上のような一連の動作を繰り返すことにより、図示の第二のDCDCコンバータは発振を継続している。
First, normal operation will be described. The
図10にレーザプリンタの制御部から電源装置への省エネルギーモード信号ラインの接続図を示す。図10において、188が制御回路の出力トランジスタ、190がCPU、もしくはASICからなる制御回路である。185〜187、271,272は抵抗である。FET270を用いたロードスイッチで駆動系(+24V)の出力をオンオフしている。FET270のドレインは、図9のD端すなわち駆動系電源に接続されている。このように構成することで、制御回路190出力がHighの時には出力トランジスタ188はローインピーダンスとなってロードスイッチであるFET270がオンする。また、制御回路190出力がLowとなることで出力トランジスタ188はハイインピーダンス状態となりロードスイッチであるFET270がオフする。
FIG. 10 is a connection diagram of the energy saving mode signal line from the control unit of the laser printer to the power supply device. In FIG. 10,
省エネルギーモードに入る場合の動作について、図11のフローチャートに基づき説明する。省エネルギーモード時、制御回路190からの信号は、第一の直流電圧の供給を停止するためステップ11(図ではS11と略記する、以下同様)で出力トランジスタ188をオフし抵抗272より出力されているゲート端子をHighもしくはハイインピーダンス状態とする。このようになると、ロードスイッチのFET270がオフするため、第一のDCDCコンバータは第一の直流電圧を端子171から電源外部に出力しなくなる。
The operation when entering the energy saving mode will be described based on the flowchart of FIG. In the energy saving mode, the signal from the
然る後にステップ12で端子184がローになり省エネルギーモード信号が端子174から図9に示す電源装置に入力されると、トランジスタ175がオフしてフォトカプラのLED906−bに電流が流れる状態になり、電源のコンパレータ933の動作が有効になる。コンパレータ933は、抵抗935と937の分圧電圧をツェナダイオード938の電圧と比較するように構成されている。コンパレータ933は、抵抗937の電圧がツェナダイオード938の電圧よりも高い状態でオン状態となり、フォトカプラ906−bのLEDに電流を流しLEDを発光させる。フォトカプラ906の受光側のトランジスタ906−aは、トランジスタ850のベースエミッタ間に接続されており、フォトカプラ906のLED発光によりトランジスタ850をオフ、LED消灯によりトランジスタ850をオンとする。このようにして第二のDCDCコンバータの出力電圧が第三の直流電圧となるように第一のDCDCコンバータの起動抵抗805とスイッチング素子807をオン,オフする。このようにすることで、第二のDCDCコンバータのフィードバック回路は常に出力電圧が目標値以下の値となっているためにFET927をオンし続けるよう動作する。このようにして第二のDCDCコンバータのFET927をオン固定としてスイッチング損失が発生しなくなり、第二のDCDCコンバータでの損失はFET927とインダクタ928の抵抗分による損失だけとなる。同時に第一のDCDCコンバータは3.3Vの増減にあわせた長い周期での休止が入ることになるためスイッチング損失が減少して電源効率が飛躍的に上昇する。
Thereafter, when the terminal 184 goes low in step 12 and the energy saving mode signal is input from the terminal 174 to the power supply device shown in FIG. 9, the
次に省エネルギーモードからの復帰について図12に基づき説明する。ステップ21で
端子184をHighにすることで、トランジスタ175をオンし、コンパレータ933による起動抵抗805とFET907の制御が停止し、第一のDCDCコンバータ出力電圧が第一の直流電圧(+24V)に向かって上昇を始める。ステップ22で第一のDCDCコンバータ出力電圧が第一の直流電圧に達する頃まで数ms待ち合わせた後に、ステップ23で出力トランジスタ188をオンする。すると、ロードスイッチであるFET270がオンして端子171から駆動系の負荷に第一の直流電圧が供給される。なお駆動系の負荷で中途半端な電圧が加わって誤動作するような素子が無ければロードスイッチであるFET270も無くして第一の直流電圧をオンオフしないようにしても良い。
Next, the return from the energy saving mode will be described with reference to FIG. By turning the terminal 184 High in
以上説明したように本実施例によれば、レーザビームプリンタに本発明に係る電源装置を適用した構成において、待機モード時の電源装置の効率を向上することができる。 As described above, according to the present embodiment, the efficiency of the power supply device in the standby mode can be improved in the configuration in which the power supply device according to the present invention is applied to the laser beam printer.
702 整流ダイオード
703 一次平滑コンデンサ
711 スイッチングトランス
720 二次整流ダイオード
728 二次平滑コンデンサ
732 スイッチング素子
746 CPU
702
Claims (13)
前記第一のコンバータから出力される前記第一の直流電圧が入力され、入力された前記第一の直流電圧を、第二のスイッチング手段によりスイッチングすることにより、前記第一の直流電圧よりも低い第二の直流電圧に変換し、変換した前記第二の直流電圧を第二の負荷に出力する第二のコンバータと、を有する電源装置において、
前記第一のコンバータは、前記第一のスイッチング手段のスイッチング周波数を、前記第一の直流電圧を出力している際のスイッチング周波数よりも低いスイッチング周波数に低下させて、前記第二の直流電圧よりも低い第三の直流電圧を出力し、
前記第二のコンバータは、入力された前記第三の直流電圧を前記第二の負荷に出力することを特徴とする電源装置。 By switching the input DC voltage by the first switching means, the input DC voltage is converted to the first DC voltage, and the converted first DC voltage is output to the first load. One converter,
The first DC voltage output from the first converter is input, and the input first DC voltage is lower than the first DC voltage by switching by the second switching means. In a power supply device comprising: a second converter for converting to a second DC voltage and outputting the converted second DC voltage to a second load;
The first converter lowers the switching frequency of the first switching means to a switching frequency lower than the switching frequency when the first DC voltage is being output, and from the second DC voltage Output a low third DC voltage,
The second converter, the power supply apparatus and outputs the third DC voltage input before Symbol second load.
前記制御手段は、前記第一のスイッチング手段のスイッチング周波数を第一の周波数から前記第一の周波数より低い第二の周波数に切り替えることにより、前記第一のコンバータから出力される直流電圧を前記第一の直流電圧から前記第三の直流電圧に切り替えることを特徴とする請求項1に記載の電源装置。 Control means for controlling the switching frequency of the first switching means of the first converter;
The control unit switches the switching frequency of the first switching unit from the first frequency to a second frequency lower than the first frequency, thereby changing the DC voltage output from the first converter to the first frequency. The power supply device according to claim 1, wherein the DC voltage is switched from one DC voltage to the third DC voltage.
前記スイッチをオフして前記第一の負荷への前記第一の直流電圧の供給を停止した後に、前記第一のコンバータから出力される電圧を前記第一の直流電圧から前記第三の直流電圧に変更させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電源装置。 A switch for supplying or stopping the first DC voltage from the first converter to the first load;
After the switch is turned off and the supply of the first DC voltage to the first load is stopped, the voltage output from the first converter is changed from the first DC voltage to the third DC voltage. The power supply device according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記スイッチをオンする際に、前記第一のコンバータから出力される電圧が前記第三の直流電圧から前記第一の直流電圧に変更した後に前記スイッチをオンすることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電源装置。 A switch for supplying or stopping the first DC voltage from the first converter to the first load;
2. The switch is turned on after the voltage output from the first converter is changed from the third DC voltage to the first DC voltage when the switch is turned on. 5. The power supply device according to any one of 4.
前記画像形成手段によって画像形成を行うために、入力される直流電圧を第一のスイッチング手段でスイッチングすることにより、前記入力される直流電圧を第一の直流電圧に変換し、変換した前記第一の直流電圧を第一の負荷に出力する第一のコンバータと、前記第一のコンバータから出力される前記第一の直流電圧が入力され、入力された前記第一の直流電圧を、第二のスイッチング手段によりスイッチングすることにより、前記第一の直流電圧よりも低い第二の直流電圧に変換し、変換した前記第二の直流電圧を第二の負荷に出力する第二のコンバータと、を有する電源と、を備えた画像形成装置において、
前記第一のコンバータは、前記第一のスイッチング手段のスイッチング周波数を、前記第一の直流電圧を出力している際のスイッチング周波数よりも低いスイッチング周波数に低下させて、前記第二の直流電圧よりも低い第三の直流電圧を出力し、
前記第二のコンバータは、前記第二のスイッチング手段の動作を制御することにより、入力された前記第三の直流電圧を前記第二の負荷に出力することを特徴とする画像形成装置。 An image forming means for forming an image;
In order to perform image formation by the image forming unit, the input DC voltage is switched to the first DC voltage by switching the input DC voltage by the first switching unit, and the converted first voltage of the first converter to output a DC voltage to the first load, said first DC voltage output from the first converter is inputted, the inputted said first DC voltage, the second A second converter for converting to a second DC voltage lower than the first DC voltage by switching by a switching means and outputting the converted second DC voltage to a second load; An image forming apparatus including a power source,
The first converter lowers the switching frequency of the first switching means to a switching frequency lower than the switching frequency when the first DC voltage is being output, and from the second DC voltage Output a low third DC voltage,
The second converter, by controlling the operation of said second switching means, an image forming apparatus and outputs the third DC voltage input before Symbol second load.
前記スイッチをオフして前記第一の負荷への前記第一の直流電圧の供給を停止した後に、前記第一のコンバータから出力される電圧を前記第一の直流電圧から前記第三の直流電圧に変更させることを特徴とする請求項7乃至9のいずれか1項に記載の画像形成装置。 A switch for supplying or stopping the first DC voltage from the first converter to the first load;
After the switch is turned off and the supply of the first DC voltage to the first load is stopped, the voltage output from the first converter is changed from the first DC voltage to the third DC voltage. the image forming apparatus according to any one of claims 7 to 9, characterized in that changing to.
前記スイッチをオンする際に、前記第一のコンバータから出力される電圧が前記第三の直流電圧から前記第一の直流電圧に変更した後に前記スイッチをオンすることを特徴とする請求項7乃至10のいずれか1項に記載の画像形成装置。 A switch for supplying or stopping the first DC voltage from the first converter to the first load;
The switch is turned on after the voltage output from the first converter is changed from the third DC voltage to the first DC voltage when the switch is turned on. The image forming apparatus according to any one of 10 .
前記第一の負荷は、前記駆動手段を含むことを特徴とする請求項7乃至11のいずれか1項に記載の画像形成装置。 Driving means for driving to form an image;
The first load, the image forming apparatus according to any one of claims 7 to 11, characterized in that it comprises the drive means.
前記第二の負荷は、前記制御手段を含むことを特徴とする請求項7乃至12のいずれか1項に記載の画像形成装置。 Control means for controlling the operation of the image forming means;
Said second load, the image forming apparatus according to any one of claims 7 to 12, characterized in that it comprises said control means.
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