JP2005062575A

JP2005062575A - Ｌｃｄ駆動電源制御回路

Info

Publication number: JP2005062575A
Application number: JP2003293867A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Iwasaki; 一也岩崎
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-08-15
Filing date: 2003-08-15
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】低圧から昇圧してＬＣＤ駆動電源を生成した場合でもＬＣＤへのダメージを防止する。
【解決手段】操作パネルのＬＣＤディスプレイ５を駆動するためのＬＣＤ駆動電源制御回路において、制御回路(ＣＰＵ１１)を駆動するための低圧電源から、ＬＣＤディスプレイの駆動を行うための高圧電源を昇圧して生成するＬＣＤ電源生成回路２２を備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、操作パネルのＬＣＤディスプレイを駆動するためのＬＣＤ駆動電源制御回路に関するものである。

ＬＣＤ駆動電源制御回路に関連して、特許文献１では、ＰＳＵから供給されるＬＣＤ駆動電源（＋２４Ｖ）をＬＣＤに投入するタイミングを液晶制御回路の出力後に行うことにより、電源オン時にＬＣＤに与えるダメージを回避することが提案されている。
特許文献２では、図９及び図１０に示すように、電源オフ時にＬＣＤ駆動電源の残留電荷が残らないように放電回路を付加して、オフ時にもＬＣＤへのダメージを回避する提案がなされている。
特開平１１−２８２４２７号公報特開２００２−３３３８７２公報

特開２００２−３３３８７２公報記載の技術は、制御回路用の低圧電源とモータ等を駆動する電源に共用される比較的高圧のＬＣＤ駆動電源との双方が、ＰＳＵ（電源ユニット）から供給されており、このシステムに対しての電源等ＯＮ／ＯＦＦ時のＬＣＤへのダメージを防止するものである。この方式は、ＬＣＤ駆動電源が安定している場合には有効である。
しかしながら、モータ等のダイナミックに変動する負荷系と同じ電源をＬＣＤの駆動電源にした場合、ＰＳＵの特性によっては負荷の変動により電圧変動が発生してしまうことがあり、その変動がＬＣＤの駆動電圧に影響を与え、ちらつきとして表示品位を落とすことがある。
そのため、電圧の安定した制御回路用の低圧電源からＤＣ−ＤＣコンバータでＬＣＤ駆動電源を昇圧して生成することが行われている。しかし、低圧の電源から高圧を生成する場合、コンバータの特性により、電源のＯＮ時には低圧電源の立ち上がりよりも早く高圧電源が発生してしまい、また電源ＯＦＦ時には低圧電源の立下りよりも高圧電源の立下りのほうが遅くなるという現象が発生してしまい、ＬＣＤへのダメージが発生してしまう可能性が高い。
本発明は、このような不具合を解決するためになされたもので、低圧から昇圧してＬＣＤ駆動電源を生成した場合でもＬＣＤへのダメージを防止し、なおかつＬＣＤへの電源供給のＯＮ／ＯＦＦにおいても生成したＬＣＤ駆動電源の電圧値を安定化させ、さらには最適駆動電源電圧の異なるＬＣＤモジュールを使用する場合でも容易に対応可能なＬＣＤ駆動電源制御回路を提供するものである。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、操作パネルのＬＣＤディスプレイを駆動するためのＬＣＤ駆動電源制御回路において、制御回路を駆動するための低圧電源から、ＬＣＤディスプレイの駆動を行うための高圧電源を昇圧して生成するＬＣＤ電源生成回路を備えたＬＣＤ駆動電源制御回路を最も主要な特徴とする。
請求項１によれば、低圧電源からＬＣＤ駆動電源を昇圧して生成し、かつその出力を制御回路の初期化信号でスイッチングすることにより、駆動系統の負荷系の変動によるＬＣＤ表示のちらつきを防止できると共に、電源ＯＮ／ＯＦＦによるＬＣＤのダメージも防止できる。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のＬＣＤ駆動電源制御回路において、ＬＣＤ電源生成回路は外部抵抗比により出力電圧値の変更が可能であり、さらに昇圧回路の出力を制御回路の初期化を行う信号によりスイッチさせるためのスイッチ回路を有するＬＣＤ駆動電源制御回路を主要な特徴とする。
請求項２によれば、低圧電源からＬＣＤ駆動電源を昇圧して生成し、かつその出力を制御回路の初期化信号でスイッチングすることにより、駆動系統の負荷系の変動によるＬＣＤ表示のちらつきを防止できると共に、電源ＯＮ／ＯＦＦによるＬＣＤのダメージも防止できる。
請求項３記載の発明は、請求項２記載のＬＣＤ駆動電源制御回路において、スイッチ回路の２次側と接地間に放電抵抗を有するＬＣＤ駆動電源制御回路を主要な特徴とする。
請求項３によれば、スイッチ回路の出力とＧＮＤ間に抵抗を接続することにより、スイッチ回路がＯＦＦになった時にＬＣＤモジュール内部の残留電荷を抵抗を介して放電し、駆動電源の立ち下がり特性を改善することにより、電源遮断時にＬＣＤにダメージが加わることを防止できる。
請求項４記載の発明は、請求項２記載のＬＣＤ駆動電源制御回路において、ＬＣＤ電源生成回路の出力と接地間に抵抗とトランジスタスイッチを接続し、出力スイッチがＯＦＦの時に、トランジスタスイッチをＯＮし、抵抗にＬＣＤ駆動電流と略同等の電流を流すことにより、出力スイッチのＯＮ／ＯＦＦさせて出力電圧の変動を防止するＬＣＤ駆動電源制御回路を主要な特徴とする。
請求項４によれば、昇圧回路の出力と接地間に抵抗とトランジスタスイッチを接続し、出力スイッチがＯＦＦの時に、トランジスタスイッチをＯＮし、抵抗にＬＣＤ駆動電流と略同等の電流を流すことにより、出力スイッチのＯＮ／ＯＦＦさせて出力電圧の変動を防止できる。
請求項５記載の発明は、請求項２記載のＬＣＤ駆動電源制御回路において、ＬＣＤ電源生成回路の出力電圧を設定する設定回路を複数有し、複数の設定回路を切り替え可能にしたＬＣＤ駆動電源制御回路を主要な特徴とする。
請求項５によれば、昇圧回路の出力電圧設定回路を複数有し、切り替え可能とすることによりＬＣＤ駆動電圧が異なるＬＣＤモジュールでも使用可能となり調達性、保守性等が向上する。

請求項１、２によれば、低圧電源からＬＣＤ駆動電源を昇圧して生成し、かつその出力を制御回路の初期化信号でスイッチングすることにより、駆動系統の負荷系の変動によるＬＣＤ表示のちらつきを防止できると共に、電源ＯＮ／ＯＦＦによるＬＣＤのダメージも防止できる。
請求項３によれば、スイッチ回路の出力とＧＮＤ間に抵抗を接続することにより、スイッチ回路がＯＦＦになった時にＬＣＤモジュール内部の残留電荷を抵抗を介して放電し、駆動電源の立ち下がり特性を改善することにより、電源遮断時にＬＣＤにダメージが加わることを防止できる。
請求項４によれば、昇圧回路の出力と接地間に抵抗とトランジスタスイッチを接続し、出力スイッチがＯＦＦの時に、トランジスタスイッチをＯＮし、抵抗にＬＣＤ駆動電流と略同等の電流を流すことにより、出力スイッチのＯＮ／ＯＦＦさせて出力電圧の変動を防止できる。
請求項５によれば、昇圧回路の出力電圧設定回路を複数有し、切り替え可能とすることによりＬＣＤ駆動電圧が異なるＬＣＤモジュールでも使用可能となり調達性、保守性等が向上する。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
まず、請求項１〜３記載の発明に対応する第１実施例を説明する。図１は、画像形成装置の操作パネルのレイアウト図である。操作パネル１には、スタートキー２、ストップキー３、置数キー４を含む各種入力キー、ＬＣＤ５、タッチパネル６、ＬＥＤによるアラート表示部７等がある。

図２は、操作パネル制御回路のブロック図である。操作パネル１の制御には１チップマイコン（ＣＰＵ）１１が使用され、ＣＰＵ１１は内蔵の通信機能によりシステムコントローラ１２と接続されている。ＣＰＵバスには、制御プログラムやデータを格納するＲＯＭ１３、処理データの一時的な保存や加工を行うためのワークＲＡＭ１４、ＬＣＤ５の表示制御とタッチパネル６の駆動を制御するＬＣＤ／タッチパネルコントローラ１５が接続される。
ＬＣＤ／タッチパネルコントローラ１５には、ＬＣＤ５の表示データを格納するＶＲＡＭ１６が接続され、表示データはＶＲＡＭ１６から逐次読み出しＬＣＤ５へ送られる。タッチパネル６は、アナログ式を使用することが多く、ＬＣＤ／タッチパネルコントローラ１５のポートデータによりドライバ１７を介してタッチパネル６のバイアス制御を行い、押下座標データはＣＰＵ１１のアナログポートで検出するようになっている。
ＬＥＤ１８やキーＳＷ１９はＣＰＵ１１の汎用ポートに接続され、点灯制御や入力データの処理を行っている。また、ロジック電圧検出回路２０ではロジック回路の電源電圧を監視し、ＣＰＵ１１やＬＣＤ／タッチパネルコントローラ１５に対して初期化のためのリセット信号を生成し供給している。
電源は、ＰＳＵより与えられている。内部にて３Ｖ系の電源が必要な場合は、レギュレータ２１によりローカルレギュレートして生成することが多い。これは、３Ｖ系の電源容量が比較的少ないことと、ＰＳＵからの距離が長いため電圧安定度を確保するために採られている。
ＬＣＤ５のロジック電源（ＶＣＣ）は、ＬＣＤ／タッチパネルコントローラ１５の電源に合わせて、５Ｖか３Ｖ系かのどちらかが供給され、ＬＣＤ駆動電源ＶＥＥは、より高圧の２４Ｖ等の電圧が必要となることが多い。本発明では、この部分に低圧電源であるＶＣＣからＶＥＥを昇圧生成するＬＣＤ電源生成回路２２を付加している。

図３は、ＬＣＤ電源生成回路２２の第１の実施例を示す図である。ＩＣ３１は携帯機器などの電池駆動デバイスでも使用される汎用のＤＣ−ＤＣコンバータＩＣである。ＩＣ３１のＶＩＮ端子には制御電圧と同じ５Ｖや３．３Ｖなどの低圧電源（ＶＣＣ）が接続される。ＥＮ端子はイネーブル信号の入力でありディセーブルレベルの場合ＩＣ３１の動作は停止する。本実施例のＩＣではオープン状態でＩＣは動作するようになっている。ＧＮＤ端子は接地である。

図４は、図３に示すＩＣ３１の回路図である。図３および図４に示すように、ＳＷ端子はＩＣ３１内部のＭＯＳ−ＦＥＴ３３のドレインに接続されており、ＦＥＴがＯＮするとＶＣＣからＧＮＤへ電流を引き込む。ＦＢ端子はフィードバック端子であり、所望の出力電圧の時にＩＣ３１内部のリファレンス電圧（Ｖｒｅｆ）と略同じになるようにＲ１及びＲ２の抵抗比により設定される。
ＩＣ３１の内部回路では、ＶＩＮから電源が供給されると図示しない内部のタイマーが動作を始める。１周期のうちの最大ＯＮ時間と最小ＯＦＦ時間は内部ブロックで既定されているが、基本的にはＦＢの入力レベルがＶｒｅｆより低い（出力電圧が所望のレベルより低い）場合にＯＮ時間が長くなる。また、ＦＥＴの引き込み電流が規定値よりも大きいとＯＦＦになるようにスイッチングされることになる。
このように内部ＦＥＴ３３がスイッチングを行うと、ＶＩＮとＳＷ端子間に接続されているインダクタ（Ｌ）には逆起電圧が発生し、その電圧をダイオードＤで整流してコンデンサＣＯに充電することにより、所望の出力電圧が得られることとなる。図３中、一点鎖線で囲まれた部分はＩＣ３１を使用するときの基本回路である。ＣＩ及びＣＦはＶＩＮとＦＢのレベルを安定化するためのバイパスコンデンサである。

図５は、ＬＣＤ電源生成回路２２の動作説明図である。具体的には昇圧回路の出力ＶｏとＬＣＤ５の駆動電源ＶＥＥとの間に付加されているトランジスタスイッチの動作を説明したものである。
電源が投入される（Ｔ０）と、ＶＣＣの電圧が立ち上がり始め（初期化）、ＩＣ３１の動作開始電圧（例えば１．８Ｖ）を超えると内部ＳＷ動作が開始（Ｔ１）され、コンバータ出力（Ｖｏ）が立ち上がり始める。この状態で、ＶｏをそのままＶＥＥとして使用するとＶＣＣが立ち上がっていないためＬＣＤ制御信号が出力されずＬＣＤ５にダメージを与えることとなる。
しかし、本発明では、ＦＥＴ（Ｑ１）とトランジスタ（Ｑ２）とで構成されるトランジスタスイッチを、ロジック電圧検出回路から出力されるリセット信号（Ｒｅｓｅｔ）により駆動し、ＶＣＣが立ち上がりが安定した（Ｔ２：リセット解除電圧に到達）後、既定時間経過後（Ｔ３）にＯＮすることにより、この問題を回避している。
また、電源断（Ｔ４）時においてもＩＣ３１は、ＶＣＣが動作開始電圧まで低下しないと（Ｔ７）昇圧動作を停止しないため、ＶＯの立下りがＶＣＣよりも大きく遅れ、ＬＣＤ５へのダメージを与える恐れがある。この場合でも、本発明は、ＶＣＣがリセット電圧に到達し（Ｔ５）リセット信号が出力された時点でトランジスタスイッチがオフとなるためＶＥＥの立下り（Ｔ６）はＶＣＣよりも早くなりＬＣＤ５へのダメージを回避している。
さらに、ＩＣ３１が生成するＬＣＤ駆動電源がＬＣＤ５の消費電流よりも余裕がある場合には、トランジスタスイッチの後段に放電抵抗Ｒｄを設け、トランジスタスイッチがオフになった時に、この抵抗を介してＬＣＤモジュール内にある図示しないコンデンサなどの残留電荷を放電することにより、ＶＥＥの立下りを更に早めることができる。Ｒｄの値は、ＩＣ３１で生成する供給可能な電流値とＬＣＤ５の最大消費電流との差よりも放電抵抗に流れる電流値が少なくなり、更に所望の立下り時間を満足するように設定される。
なお、前記実施例ではＶＥＥのスイッチングに電圧降下が少なくなるようにＦＥＴ（Ｑ１）を使用しているが、バイポーラトランジスタを使用しても良い。この場合は、トランジスタの飽和電圧による電圧降下を考慮してもＬＣＤ５の表示に影響が無いか、又は飽和電圧を考慮してＶＯを高めに設定するなどの考慮が必要である。

次に、請求項４記載の発明に対応する第２実施例を説明する。
図６は、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流と変換効率を表した図である。この図に示すように、変換効率は出力電流と入力電圧に大きく左右される。特に、本発明のように出力のＯＮタイミングをスイッチにより制御している場合などは、スイッチＯＦＦの場合には殆ど電流が流れず効率の悪い状態であり、スイッチＯＮすると急にＬＣＤ５の電流が流れるため一時的な出力電圧の低下がある場合がある。このような状態が問題となる場合には図７に示すような対応をとれば良い。
図７は、ＬＣＤ電源生成回路２２の第２の実施例を示す図である。図７ではＦＥＴスイッチ（Ｑ１）の前段において、ＩＣ３１の出力（ＶＯ）とＧＮＤ間に、トランジスタ（Ｑ３）と抵抗（Ｒｒ）が直列に挿入され、リセット信号（Ｒｅｓｅｔ）で制御されるようになっている。このトランジスタ（Ｑ３）は、前述のスイッチ（Ｑ２）とは逆のレベルでＯＮとなるようになっており、リセット信号（Ｒｅｓｅｔ）が、“Ｌ”レベルのときＯＮになるようになっている。また、抵抗（Ｒｒ）の値はＬＣＤ５の消費電流と同等の電流を流せる値に設定される。
このようにすることにより、リセット期間中（図５のＴ３直前まで）は、ＲｒにＬＣＤ消費電流と同等の電流が流れ、リセットが解除（Ｒｅｓｅｔ＝“Ｈ”：Ｔ３）になるとＲｒへの電流供給は遮断され、ＬＣＤ５の消費電流がＦＥＴスイッチ（Ｑ１）を介してＶＥＥから出力される。これにより、ＦＥＴスイッチ（Ｑ１）のＯＮ／ＯＦＦに関らず、ＩＣ３１の出力電流は同等となるため変換効率の変化による電圧降下を有効に防止できる。

次に、請求項５記載の発明に対応する第３実施例を説明する。
近年、各種情報産業の発展によりＬＣＤの需要が増大し、一時的な供給不足が発生したことがあった。そのため、例えば同一仕様で交換可能なモジュールを複数の仕入先から購入するように対応を取るようなことも行われてきているが、液晶材料等の特性の違いで、駆動電圧が同一にならないことも多い。そのような場合の解決手段を以下説明する。
図８は、ＬＣＤ電源生成回路の第３の実施例を示す図である。この回路では、昇圧出力電圧を設定する抵抗（Ｒ１，Ｒ２）の組み合わせを複数設け、切り替えスイッチ（ＳＷ）で選択可能となっている。複数の設定抵抗（Ｒ１，Ｒ２）は、各々使用するＬＣＤ５の駆動電圧に合うように設定され、それぞれのＬＣＤ５を使用する際に切り替えて使用する。切り替えスイッチ（ＳＷ）は、トランジスタやアナログスイッチ素子を用いてＣＰＵ１１のポートの出力設定で電気的に切り替えても良いし、ＤＩＰスイッチやロータリースイッチを用いて機械的に変更しても良い。
このようにすることにより、例えば市場でのメンテナンス等で駆動電圧の異なるＬＣＤモジュールに交換しても切り替えスイッチでＬＣＤモジュールに最適な駆動電圧に変更できるため、モジュールの変更によって表示の差異が発生することを防止できる効果もある。

画像形成装置の操作パネルのレイアウト図である。本発明の操作パネル制御回路（ＬＣＤ駆動電源制御回路）のブロック図である。ＬＣＤ電源生成回路の第１の実施例を示す図である。図３に示すＩＣの回路図である。ＬＣＤ電源生成回路の動作説明図である。昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流と変換効率を表した図である。ＬＣＤ電源生成回路の第２の実施例を示す図である。ＬＣＤ電源生成回路の第３の実施例を示す図である。従来例の操作パネル制御回路（ＬＣＤ駆動電源制御回路）のブロック図である。図９の一部の回路図である。

符号の説明

５ＬＣＤ
１１ＣＰＵ
２２ＬＣＤ電源生成回路
３１ＩＣ

Claims

操作パネルのＬＣＤディスプレイを駆動するためのＬＣＤ駆動電源制御回路であって、制御回路を駆動するための低圧電源から、ＬＣＤディスプレイの駆動を行うための高圧電源を昇圧して生成するＬＣＤ電源生成回路を備えたことを特徴とするＬＣＤ駆動電源制御回路。
請求項１記載のＬＣＤ駆動電源制御回路において、前記ＬＣＤ電源生成回路は、外部抵抗比により出力電圧値の変更が可能であり、さらに昇圧回路の出力を制御回路の初期化を行う信号によりスイッチさせるためのスイッチ回路を有することを特徴とするＬＣＤ駆動電源制御回路。
請求項２記載のＬＣＤ駆動電源制御回路において、前記スイッチ回路の２次側と接地間に放電抵抗を有することを特徴とするＬＣＤ駆動電源制御回路。
請求項２記載のＬＣＤ駆動電源制御回路において、前記ＬＣＤ電源生成回路の出力と接地間に抵抗とトランジスタスイッチを接続し、出力スイッチがＯＦＦの時に、トランジスタスイッチをＯＮし、抵抗にＬＣＤ駆動電流と略同等の電流を流すことにより、出力スイッチのＯＮ／ＯＦＦさせて出力電圧の変動を防止することを特徴とするＬＣＤ駆動電源制御回路。
請求項２記載のＬＣＤ駆動電源制御回路において、前記ＬＣＤ電源生成回路の出力電圧を設定する設定回路を複数有し、複数の設定回路を切り替え可能にしたことを特徴とするＬＣＤ駆動電源制御回路。