JP2005185045A - Digital control power supply device and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、電子写真方式のプリンタ、複写機等の画像形成装置に用いて最適な、デジタル制御方式による電源装置およびその制御方法に関する。 The present invention relates to a power supply apparatus using a digital control system and a method for controlling the power supply apparatus, which is optimal for use in an image forming apparatus such as an electrophotographic printer or a copying machine.
[アナログ制御方式の高圧電源装置]
まず、従来のアナログ制御方式の高圧電源装置について説明する。なお、ここでは電子写真方式のプリンタ、複写機等の画像形成装置において高圧な電圧源や高圧な電流源として用いる高圧電源装置について説明するが、本発明を、「高圧」でない電源装置にも適用可能なことはもちろんである。
所謂アナログ制御方式の高圧電源装置は、図1のように構成されている。図1において、高圧電源装置は、D/A変換器11、ON/OFF判定回路12、制御回路13、スイッチング回路14、昇圧トランス15、整流回路16、検出回路17等を含んで構成されている。Vinは入力電圧であり、PWM信号はコントローラ(図示しない)の目的電圧に相応するデューティである。整流回路16からの出力は出力負荷18に供給される。
[Analog control high voltage power supply]
First, a conventional analog control type high voltage power supply device will be described. Here, a high voltage power supply device used as a high voltage source or a high voltage current source in an image forming apparatus such as an electrophotographic printer or copier will be described. However, the present invention is also applied to a power supply device that is not "high voltage". Of course it is possible.
A so-called analog control type high-voltage power supply apparatus is configured as shown in FIG. In FIG. 1, the high-voltage power supply device includes a D /
この高圧電源装置はつぎのように出力を制御する。
(1)電圧制御の場合には、出力電圧を検出回路17にて制御回路13内のレギュレータICやエラーアンプに入力できる電圧値に変換(高圧を低圧に変換、また−出力ならば+出力に変換)し、制御回路13に入力する。電流制御の場合には、出力電流を検出回路17にて制御回路13内のレギュレータICやエラーアンプにに入力できる電圧値に変換(電流量を+電圧に変換)し、制御回路13に入力する。
(2)外部のMCU等のコントローラ(図示しない)からPWM信号を入力し、上記PWM信号のデューティからON/OFF判定回路12にてON/OFFの判定を行い、判定結果を制御回路13に入力し、また上記PWM信号のデューティからD/A変換器11にて目標値(アナログ値)を生成し、上記制御回路13内のレギュレータICやエラーアンプに入力する。
(3)制御回路13にて(2)で得られた目標値と(1)で得られた検出値が一致するように制御し、その結果に応じたPWM信号を出力する。
(4)上記(3)で出力されたPWM信号にてスイッチング回路(スイッチング素子)14をON/OFFし、昇圧トランス15の2次側にON/OFFのデューティに従った出力を発生する。
(6)上記(5)で発生した出力を検出し、上記(1)に戻る。
上記(1)〜(6)を繰り返し検出値が目標値に一致するようにデューティの増減の制御を行なうことで出力の制御を行なう。
This high-voltage power supply device controls the output as follows.
(1) In the case of voltage control, the output voltage is converted to a voltage value that can be input to the regulator IC or error amplifier in the
(2) A PWM signal is input from a controller (not shown) such as an external MCU, the ON / OFF determination circuit 12 determines ON / OFF from the duty of the PWM signal, and the determination result is input to the
(3) The
(4) The switching circuit (switching element) 14 is turned ON / OFF by the PWM signal output in the above (3), and an output according to the ON / OFF duty is generated on the secondary side of the step-
(6) The output generated in (5) is detected, and the process returns to (1).
The output is controlled by repeating the above (1) to (6) and controlling the increase / decrease of the duty so that the detected value matches the target value.
ここで問題となるのが検出回路17(電圧検出回路や電流検出回路)から出力される出力モニタ値が安定したものではないということである。これは、検出回路17の構成上、リップルが発生したり、出力が一瞬のアーキング等により変動した際にモニタ値も変動するためである。しかし、アナログ制御方式の回路の場合、上記制御回路13では出力モニタ値と目標値の比較演算は誤差増幅器やアナログICなどによりリアルタイムに行われている。よって、出力モニタ値のリップルや一瞬発生するアーキング等にはリアルタイムな反応が可能である。
The problem here is that the output monitor value output from the detection circuit 17 (voltage detection circuit or current detection circuit) is not stable. This is because, due to the configuration of the
[デジタル制御方式の高圧電源装置]
例えば特許文献1に示されるように、電源回路の出力モニタをCPUにフィードバックし、その値が目標値に一致するようにPWM信号のデューティを制御し、その信号でスイッチング素子を駆動するという所謂デジタル制御方式の電源回路が広く知られている。この方式は従来の回路方式(図1)に比べてアナログ制御回路部が不要になり、制御をCPUにてソフトウェアによりに行うものである。この方式によればコスト低減が実現できる。
[Digitally controlled high voltage power supply]
For example, as disclosed in
図2はこのようなデジタル制御方式の高圧電源装置の例を示しており、図2において図1と対応する箇所には対応する符号を付した。図2において、高圧電源本体には、スイッチング回路14、トランス15、整流回路16、検出回路17等が設けられている。制御系にはCPU19、パルス発振器20、A/D変換器21が設けられている。
FIG. 2 shows an example of such a digital control type high-voltage power supply device. In FIG. 2, the parts corresponding to those in FIG. In FIG. 2, the high-voltage power source main body is provided with a
デジタル制御方式の高圧電源装置は次のように出力の制御を行なう。
(1)電圧制御の場合には、出力電圧を検出回路17にてA/D変換器21に入力できる電圧に変換(高圧を低圧に変換、また−出力ならば+出力に変換)し、A/D変換器21に入力する。また、電流制御の場合には、出力電流を検出回路17にてA/D変換器21に入力できる電圧に変換(電流量を+電圧に変換)し、A/D変換器21に入力する。
(2)上記(1)の値をA/D変換器21にて、必要なビット数のデジタル値に変換し、CPU19に入力する。
(3)CPU19にて、予め設定されている目標値と上記(2)で得られたモニタ値を予め決められた演算式で比較・演算を実施し、PWM信号のデューティ値を設定する値を算出する。
(4)パルス発振器20にて、上記(3)で得られた設定値に従ったデューティ値を持つPWM信号を生成する。
(5)上記(4)で生成されたPWM信号にてスイッチング回路14(スイッチング素子)をON/OFFし、昇圧トランス15の2次側にON/OFFのデューティに従った出力を発生する。
(6)上記(5)で発生した出力を検出し、上記(1)に戻る。
上記(1)〜(6)を繰り返しモニタ値が目標値に一致するようにデューティの増減の制御を行なうことで出力の制御を行なう。
The digital control type high-voltage power supply device controls the output as follows.
(1) In the case of voltage control, the output voltage is converted into a voltage that can be input to the A /
(2) The value of the above (1) is converted into a digital value of the required number of bits by the A /
(3) The
(4) The
(5) The switching circuit 14 (switching element) is turned ON / OFF by the PWM signal generated in the above (4), and an output according to the ON / OFF duty is generated on the secondary side of the step-
(6) The output generated in (5) is detected, and the process returns to (1).
The output is controlled by repeating the above (1) to (6) and controlling the increase / decrease of the duty so that the monitor value coincides with the target value.
ところで、このデジタル制御方式には下記の問題がある。 By the way, this digital control system has the following problems.
(制御時間の制約)
デジタル制御の場合、出力値を制御するための出力モニタ値と目標値の比較演算はCPU19にて行っており、所定のサンプリング時間によって行うことになる。このサンプリング時間は、CPU19の能力や制御する媒体の数や制御アルゴリズム等により異なるが、アナログ制御のようなリアルタイムな制御は実現できない。そのため、出力モニタ値のリップルや一瞬発生するアーキング等に対してリアルタイムな反応が不可能であり、次のような問題が発生する。
(Control time constraint)
In the case of digital control, the
課題(1):回路で決まるリップルとデジタル制御で発生するリップルが干渉しリップル電圧が大きくなる。 Problem (1): The ripple determined by the circuit interferes with the ripple generated by digital control, and the ripple voltage increases.
すなわち、出力モニタ値の波形は図3のようになる。このリップルが発生する原因は、
・出力そのものが持つ整流平滑回路(整流回路16)での充放電によるリップルが反映される。
・検出回路17の配線等の引き回しや他の回路からのノイズが注入されることにより発生する。
That is, the waveform of the output monitor value is as shown in FIG. The cause of this ripple is
-The ripple by charging / discharging in the rectification smoothing circuit (rectification circuit 16) which the output itself has is reflected.
It is generated when the wiring of the
ここで問題となるのが、出力モニタ値の読込みサンプリング時間であり、読込みのタイミングとリップルの最大最小値が重なった場合、必要以上に出力を抑制又は上昇させてしまい、出力のリップルが大きくなってしまう。特に定電流制御時の電流モニタは、高圧電源の出力では出力電流は非常に小さく(数μA〜数十μA)、電流検出回路のインピーダンスが大きくなるため多少の電流の振れに対して検出値が大きく振れる。また、外来ノイズの影響を受けやすい。そのため電流モニタのリップルは大きくなる傾向がある。 The problem here is the sampling time for reading the output monitor value. If the timing of reading overlaps with the maximum and minimum values of ripple, the output will be suppressed or increased more than necessary, and the output ripple will increase. End up. In particular, the current monitor at the time of constant current control has a very small output current (several μA to several tens of μA) at the output of the high voltage power source, and the impedance of the current detection circuit is large, so that the detection value is small for some current fluctuations. Swings greatly. It is also susceptible to external noise. Therefore, the ripple of the current monitor tends to increase.
また、検出回路17のバイパスコンデンサの定数を大きくしてリップルを小さくするという方法もあるが、この場合、検出値の立上がり時間が遅くなりデジタル制御のサンプリング時間に間に合わなくなり制御ができなくなるという問題がある。
In addition, there is a method of increasing the bypass capacitor constant of the
そのため、出力電圧は従来から持っている上記リップルに更にデジタル制御特有のリップルが生じ、お互いが重畳してしまい、アナログ制御方式に比べてリップルが大きくなり、画像形成装置の場合には、画質に影響を与えてしまう。 For this reason, the output voltage has ripples peculiar to digital control in addition to the ripples that have been used so far, and the ripples are larger than those of the analog control method. It will have an effect.
課題(2):出力アーキングなどにより出力制御値が規定値を大幅にオーバーする。 Problem (2): The output control value greatly exceeds the specified value due to output arcing or the like.
すなわち、高圧電源がその電圧を印加する負荷としては、コロトロンやBTR(転写ローラ)などがある。この負荷に対して導電性のゴミなどが付着した場合、アーキングが発生しその際大きな電流が流れその導電性のゴミは一瞬にして燃え非導電性のものとなる。そのため一瞬発生するアーキングが生じる。定電圧制御の場合、アーキング時の電圧モニタの波形は、図5のようになる。図にあるようにアーキング時は出力電圧が垂下するため、電圧モニタは徐々に垂下していき、アーキング終了とともに出力及び電圧モニタは復帰する。 That is, as a load to which the high-voltage power supply applies the voltage, there are a corotron, a BTR (transfer roller), and the like. When conductive dust or the like adheres to this load, arcing occurs, a large current flows at that time, and the conductive dust burns instantly and becomes non-conductive. Therefore, arcing that occurs for a moment occurs. In the case of constant voltage control, the waveform of the voltage monitor during arcing is as shown in FIG. As shown in the figure, since the output voltage droops during arcing, the voltage monitor gradually droops, and the output and voltage monitor are restored upon completion of arcing.
ここで問題となるのが、出力モニタ値の読込みサンプリング時間であり、たまたま一瞬発生したアーキングと読込みのタイミングが重なった場合、その時のモニタ値を出力と判断してしまい異常動作を行ってしまう。定電圧制御の場合は、図6のように、アーキング時の電圧モニタサンプリングが目標値に対して非常に小さいため、次回のPWM信号のデューティ演算で非常に大きな値となり出力が大きく跳ね上がる。その後は電圧が大きいため予め決められたアルゴリズムに従って目標値に近づくように制御を行う。このような出力の変動が発生した場合、画質に影響がでたり、感光体を破損することがある。 The problem here is the sampling time for reading the output monitor value. If the reading timing coincides with the occurrence of an instantaneous occurrence of arcing, the monitor value at that time is judged as an output and an abnormal operation is performed. In the case of the constant voltage control, as shown in FIG. 6, the voltage monitor sampling at the time of arcing is very small with respect to the target value. Thereafter, since the voltage is large, control is performed so as to approach the target value according to a predetermined algorithm. When such output fluctuation occurs, the image quality may be affected or the photoconductor may be damaged.
また、出力が必要以上に大きくなった場合高圧電源が破損する可能性もある。 In addition, if the output becomes larger than necessary, the high-voltage power supply may be damaged.
また、定電流制御の場合、アーキング時の電流モニタの波形は、図7のようになる。図にあるようにアーキング時は出力電流は放電するため、電流モニタは激しく電位変動を繰り返し、アーキング終了とともに出力及び電流モニタは復帰する。 In the case of constant current control, the waveform of the current monitor during arcing is as shown in FIG. As shown in the figure, since the output current is discharged during arcing, the current monitor repeats potential fluctuations violently, and the output and current monitor are restored upon completion of arcing.
ここでも問題となるのが、出力モニタ値の読込みサンプリング時間であり、たまたま一瞬発生したアーキングと読込みのタイミングが重なった場合、その時のモニタ値を出力と判断してしまい異常動作を行ってしまう。定電流制御の場合は、図8のように、アーキング時の電流モニタサンプリングが目標値に対して非常に大きい時は、次回のPWM信号のデューティ演算で非常に小さな値となり出力が大きく垂下する。その後は電圧が小さいため予め決められたアルゴリズムに従って目標値に近づくように制御を行う。 The problem here is also the reading sampling time of the output monitor value. If an accidental occurrence of arcing coincides with the reading timing, the monitor value at that time is judged as an output and an abnormal operation is performed. In the case of constant current control, as shown in FIG. 8, when the current monitor sampling during arcing is very large with respect to the target value, the output will drastically become a very small value in the duty calculation of the next PWM signal. Thereafter, since the voltage is small, control is performed so as to approach the target value according to a predetermined algorithm.
このような出力の変動が発生した場合、画質欠損などの影響がでる。また、逆にモニタ―を非常に小さい時にサンプリングした時は、次回のPWM信号のデューティ演算で非常に大きい値となり出力が大きく跳ね上がる。この場合上記同様画質に影響がでたり、感光体を破損することがある。また、出力が必要以上に大きくなった場合高圧電源が破損する可能性もある。
本発明は、以上の事情を考慮してなされたものであり、安定した出力を負荷に供給できるデジタル制御方式の高圧電源装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a digital control type high-voltage power supply device capable of supplying a stable output to a load.
本発明によれば、上述の目的を達成するために、特許請求の範囲に記載のとおりの構成を採用している。 According to the present invention, in order to achieve the above-mentioned object, the configuration as described in the claims is adopted.
本発明の原理的な構成例のデジタル制御方式の高圧電源装置では、所定のサンプリング時間ごとに所定の制御アルゴリズムにより出力モニタ値と目標値の比較演算を行い、出力値が定電圧又は定電流になるように制御を行う。そして、出力の検出値を平均化する平均化手段を設け平均化結果に基づいてスイッチング手段を制御するようにしている。 In the high voltage power supply device of the digital control system of the principle configuration example of the present invention, the output monitor value is compared with the target value by a predetermined control algorithm every predetermined sampling time, and the output value is changed to a constant voltage or a constant current. Control is performed as follows. An averaging means for averaging the detected output values is provided, and the switching means is controlled based on the averaging result.
この構成例では、スイッチングにより生じるリップルとデジタル制御で生じるリップルとが干渉して大きなリップルを発生させるという問題を解消できる。またアーキング等による異常検出値の問題を平均化により緩和できる。 In this configuration example, it is possible to solve the problem that a ripple generated by switching interferes with a ripple generated by digital control to generate a large ripple. Also, the problem of abnormal detection values due to arcing or the like can be alleviated by averaging.
この場合、平均化手段は検出値を記憶する記憶手段と、記憶された検出値の平均値を算出する平均化手段とを具備し、これにより平均出力値が定電圧又は定電流になるように制御を行うことが好ましい。 In this case, the averaging means comprises storage means for storing the detected values and averaging means for calculating the average value of the stored detected values so that the average output value becomes a constant voltage or a constant current. It is preferable to perform control.
また、平均化手段は検出値の最大値最小値を除いて平均化を行なうことが好ましい。この場合、アーキング等の異常検出値を無視することが可能となる。 Further, it is preferable that the averaging means perform averaging except for the maximum value and the minimum value of the detected values. In this case, an abnormality detection value such as arcing can be ignored.
また、本発明の他の構成例では、所定のサンプリング時間ごとに所定の制御アルゴリズムにより出力モニタ値と目標値の比較演算を行い、出力値を定電圧又は定電流になるように制御を行うデジタル制御方式の高圧電源装置において、スイッチング周波数fに対して上記制御サンプリング周波数Fを同期させ、またスイッチング周波数fは制御サンプリング周波数Fの整数倍であるようにしている。この場合、スイッチングにより生じるリップルとデジタル制御で生じるリップルとが干渉して大きなリップルを発生させるという問題を解消できる。 Further, in another configuration example of the present invention, a digital operation is performed in which an output monitor value and a target value are compared by a predetermined control algorithm at a predetermined sampling time, and the output value is controlled to be a constant voltage or a constant current. In the high voltage power supply apparatus of the control system, the control sampling frequency F is synchronized with the switching frequency f, and the switching frequency f is an integral multiple of the control sampling frequency F. In this case, it is possible to solve the problem that a ripple generated by switching and a ripple generated by digital control interfere to generate a large ripple.
本発明の更に他の構成例では、所定のサンプリング時間ごとに所定の制御アルゴリズムにより出力モニタ値と目標値の比較演算を行い、出力値を定電圧又は定電流になるように制御を行うデジタル制御方式の高圧電源装置において、読み取った検出値に予め決められた範囲外の異常値があった場合、次回の演算を行わずに、前回のデューティにてスイッチング手段を制御するようにしている。この場合、アーキング等の異常検出値を無視することが可能となる。 In still another configuration example of the present invention, digital control is performed so that the output monitor value is compared with the target value by a predetermined control algorithm every predetermined sampling time, and the output value is controlled to be a constant voltage or a constant current. In the high-voltage power supply apparatus of the system, when the read detection value has an abnormal value outside the predetermined range, the switching means is controlled with the previous duty without performing the next calculation. In this case, an abnormality detection value such as arcing can be ignored.
本発明の更に他の構成例では、所定のサンプリング時間ごとに所定の制御アルゴリズムにより出力モニタ値と目標値の比較演算を行い、出力値を定電圧又は定電流になるように制御を行うデジタル制御方式の高圧電源装置において、読み取った検出値に予め決められた範囲外の異常値があった場合、次回の演算を行わずに、予め決められたデューティにてスイッチング手段を制御するようにしている。この場合、アーキング等の異常検出値を無視することが可能となる。 In still another configuration example of the present invention, digital control is performed so that the output monitor value is compared with the target value by a predetermined control algorithm every predetermined sampling time, and the output value is controlled to be a constant voltage or a constant current. In the high-voltage power supply device of the system, when the read detection value has an abnormal value outside the predetermined range, the switching means is controlled at a predetermined duty without performing the next calculation. . In this case, an abnormality detection value such as arcing can be ignored.
本発明の更に他の構成例では、所定のサンプリング時間ごとに所定の制御アルゴリズムにより出力モニタ値と目標値の比較演算を行い、出力値を定電圧又は定電流になるように制御を行うデジタル制御方式の高圧電源装置において、読み取った検出値に予め決められた範囲外の異常値があった場合、次回の演算を行わずに、前回のデューティに所定の比率をかけたデューティにてスイッチング手段を制御するようにしている。この場合、アーキング等の異常検出値を無視することが可能となる。 In still another configuration example of the present invention, digital control is performed so that the output monitor value is compared with the target value by a predetermined control algorithm every predetermined sampling time, and the output value is controlled to be a constant voltage or a constant current. In the high-voltage power supply device of the system, if the read detection value has an abnormal value outside the predetermined range, the switching means is switched at a duty obtained by multiplying the previous duty by a predetermined ratio without performing the next calculation. I try to control it. In this case, an abnormality detection value such as arcing can be ignored.
さらに本発明を説明する。 Further, the present invention will be described.
すなわち、本発明の一側面によれば、上述の目的を達成するために、デジタル制御方式高圧電源装置に:トランスと;入力されたパルス幅変調信号のデューティに応じて上記トランスの1次巻線への電力の印加をスイッチングするスイッチ手段と;上記トランスの2次巻線側に接続された負荷に対する出力値を検出する検出手段と;上記検出手段により検出する出力値をサンプリングするサンプリング手段と;上記サンプリングした出力値を平均化して平均出力値を出力する平均化手段と;上記平均化手段から出力された平均出力値に基づいて目標値に対応するデューティを決定するデューティ決定手段とを設けるようにしている。 That is, according to one aspect of the present invention, in order to achieve the above-described object, a digital control type high-voltage power supply apparatus includes: a transformer; and a primary winding of the transformer according to a duty of an input pulse width modulation signal. Switch means for switching application of power to the power; detection means for detecting an output value for a load connected to the secondary winding side of the transformer; sampling means for sampling the output value detected by the detection means; Averaging means for averaging the sampled output values and outputting an average output value; and duty determining means for determining a duty corresponding to a target value based on the average output value output from the averaging means. I have to.
この構成においては、サンプリングによるリップルを平均化により解消できるので、スイッチングによるリップルとの相乗効果がなくなり、この結果大きなリップルを解消できる。 In this configuration, since the ripple caused by sampling can be eliminated by averaging, there is no synergistic effect with the ripple caused by switching, and as a result, a large ripple can be eliminated.
この構成において、上記平均化手段は、サンプリングした出力値を記憶する記憶手段と、記憶された出力値の平均値を算出する算出手段とを含んで構成できる。 In this configuration, the averaging means can include storage means for storing the sampled output values and calculation means for calculating the average value of the stored output values.
また、サンプリングした出力値のうち最小値および最大値の少なくとも一方を平均値の基礎から除外してもよい。 Further, at least one of the minimum value and the maximum value among the sampled output values may be excluded from the basis of the average value.
また、上記スイッチング手段のスイッチング周波数を上記サンプリング手段のサンプリング周波数の整数倍としてもよい。 The switching frequency of the switching means may be an integer multiple of the sampling frequency of the sampling means.
また、上記スイッチング手段のスイッチングによる充放電により上記負荷に印可される出力値がその平均値をとるタイミングで上記サンプリング手段のサンプリングを行なうようにしてもよい。 The sampling means may perform sampling at a timing at which an output value applied to the load takes an average value due to charging / discharging by switching of the switching means.
また、上記サンプリング手段によりサンプリングした出力値に予め決められた範囲外の異常値があった場合、前回以前に決定した所定のデューティにて上記スイッチング手段を制御するようにしてもよい。 When the output value sampled by the sampling means includes an abnormal value outside the predetermined range, the switching means may be controlled with a predetermined duty determined before the previous time.
また、上記サンプリング手段によりサンプリングした出力値に予め決められた範囲外の異常値があった場合、予め決められた所定のデューティにて上記スイッチング手段を制御するようにしてもよい。 In addition, when the output value sampled by the sampling unit includes an abnormal value outside a predetermined range, the switching unit may be controlled with a predetermined duty.
また、上記サンプリング手段によりサンプリングした出力値に予め決められた範囲外の異常値があった場合、前回以前に決定した所定のデューティに所定の比率をかけたデューティにて上記スイッチング手段を制御するようにしてもよい。 In addition, when the output value sampled by the sampling means includes an abnormal value outside the predetermined range, the switching means is controlled with a duty obtained by multiplying the predetermined duty determined before the previous time by a predetermined ratio. It may be.
なお、本発明は、トランスの一次側をスイッチング駆動し、そのパルス幅を操作量として、すなわちパルス幅変調により、出力値を制御する電源装置に好適であるが、所定の制御ルーチンで繰り返し出力値を制御するデジタル制御方式の電源装置に広く適用できることはもちろんである。 The present invention is suitable for a power supply device that controls the output value by switching the primary side of the transformer and uses the pulse width as an operation amount, that is, by pulse width modulation. However, the output value is repeated in a predetermined control routine. Needless to say, the present invention can be widely applied to a digital control system power supply device for controlling the power.
すなわち、本発明の他の側面によれば、負荷に供給される出力の値を検出し目標値になるように制御する制御ルーチンを繰り返すデジタル制御方式電源装置に:負荷に供給される出力の値を検出する検出手段と;上記検出手段により検出する出力値をサンプリングするサンプリング手段と;上記サンプリングした出力値を平均化して平均出力値を出力する平均化手段とを設け、上記平均化手段から出力された平均出力値に基づいて上記負荷に供給される出力の値を制御するようにしている。 That is, according to another aspect of the present invention, to a digitally controlled power supply device that repeats a control routine that detects a value of an output supplied to a load and controls it to a target value: a value of an output supplied to the load Detecting means for detecting the output value; sampling means for sampling the output value detected by the detection means; and averaging means for averaging the sampled output values and outputting an average output value, and outputting from the averaging means The value of the output supplied to the load is controlled based on the average output value.
この構成においても、サンプリングによるリップルを平均化により解消できるので、スイッチングによるリップルとの相乗効果がなくなり、この結果大きなリップルを解消できる。 Even in this configuration, since the ripple caused by sampling can be eliminated by averaging, there is no synergistic effect with the ripple caused by switching, and as a result, a large ripple can be eliminated.
また、本発明のさらに他の側面によれば、スイッチング手段により入力電源をスイッチングして負荷に電力を供給し、この負荷に供給される出力の値を検出し目標値になるように上記スイッチング手段のスイッチングパラメータを制御する制御ルーチンを繰り返すデジタル制御方式電源装置に:負荷に供給される出力の値を検出する検出手段と;上記検出手段により検出する出力値をサンプリングするサンプリング手段と;上記サンプリングした出力値を平均化して平均出力値を出力する平均化手段とを設け、上記平均化手段から出力された平均出力値に基づいて上記スイッチング手段のスイッチングパラメータを決定して上記負荷に供給される出力の値を制御するようにしている。スイッチングパラメータは例えば、周波数やデューティであるがこれに限定されない。 According to still another aspect of the present invention, the switching means switches the input power supply by the switching means to supply power to the load, and detects the value of the output supplied to the load so as to reach the target value. A digital control type power supply device that repeats a control routine for controlling the switching parameters of: a detection unit that detects a value of an output supplied to a load; a sampling unit that samples an output value detected by the detection unit; An averaging means for averaging the output values and outputting the average output value, and determining a switching parameter of the switching means based on the average output value output from the averaging means and supplying the output to the load The value of is controlled. The switching parameter is, for example, a frequency or a duty, but is not limited thereto.
この構成においても、サンプリングによるリップルを平均化により解消できるので、スイッチングによるリップルとの相乗効果がなくなり、この結果大きなリップルを解消できる。 Even in this configuration, since the ripple caused by sampling can be eliminated by averaging, there is no synergistic effect with the ripple caused by switching, and as a result, a large ripple can be eliminated.
なお、本発明は装置またはシステムとして実現できるのみでなく、方法としても実現可能である。また、そのような発明の一部をソフトウェアとして構成することができることはもちろんである。またそのようなソフトウェアをコンピュータに実行させるために用いるソフトウェア製品も本発明の技術的な範囲に含まれることも当然である。 The present invention can be realized not only as an apparatus or a system but also as a method. Of course, a part of the invention can be configured as software. Of course, a software product used to cause a computer to execute such software is also included in the technical scope of the present invention.
本発明の上述の側面および他の側面は特許請求の範囲に記載され以下実施例を用いて詳述される。 The above and other aspects of the invention are set forth in the appended claims and are described in detail below using examples.
本発明によれば、安定した出力を負荷に供給できるデジタル制御方式の高圧電源装置を実現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the digital control type high voltage power supply device which can supply a stable output to load is realizable.
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
図9は、本発明の実施例1の概略を示しており、この図において、高圧電源装置は、負荷100に供給するための高圧電力を生成する高圧電源部101、所定の直流電圧を生成する直流電源102、装置全体の動作を司る主制御部103を備えている。
FIG. 9 shows an outline of the first embodiment of the present invention. In this figure, the high-voltage power supply apparatus generates a high-voltage
高圧電源部101は、昇圧トランス104、整流平滑回路105、スイッチング素子106、電圧検出回路107、電流検出回路108等を備えており、昇圧トランス104の1次巻線の一端にはスイッチング素子106の出力端が接続されており、昇圧トランス104の2次巻線の端子は整流平滑回路105の入力端に接続されている。更に、整流平滑回路105の3つの出力端のうち2つの出力端は各々電圧検出回路107、電流検出回路108の入力端が接続されている。もう一つの出力端は負荷100に接続されている。
The high-voltage
直流電源102の出力端は昇圧トランス104の1次巻線の他方の端子に接続されており、直流電源102によって生成した直流電圧Vinを昇圧トランス104の1次巻線の他方の端子に印加することができる。
The output terminal of the
主制御部103は、CPU109、パルス発振器110、A/D変換器111、記憶装置112等を備えており、更にCPU109は演算器を備えている。
The
CPU109の出力端はパルス発振器110の入力端に、CPU109の入力端はA/D変換器111の出力端に、パルス発振器110の出力端はスイッチング素子106の入力端に各々接続されている。従って、スイッチング素子106にはパルス発振器110によって生成したPWM信号PWMを入力することができる。
The output end of the
更に、A/D変換器111の2つの入力端には各々電圧検出回路107、電流検出回路108の出力端が接続されている。従って、CPU109には電圧検出回路107によって生成した電圧モニタ信号が示す電圧モニタ値Vmon、電流検出回路108によって生成した電流モニタ信号が示す電流モニタ値Imonをデジタル値として入力することができる。
Further, the output terminals of the
更に、CPU109の入出力端には記憶装置112の入出力端が接続されている。従って、上記デジタル化した電圧モニタ値Vmon、電流モニタ値Imonを、適時、記憶装置112に格納することができる。
Further, the input / output terminal of the
以下では、定電圧制御を例に挙げて説明するが、定電流制御にも同様に適用可能である。なお、高圧電源は正出力であるとする。 Hereinafter, constant voltage control will be described as an example, but the present invention can be similarly applied to constant current control. It is assumed that the high voltage power supply has a positive output.
図10は、図9の電圧制御に係る要部の構成例を示しており、図10において、図9と対応する箇所には対応する符号を付した。整流平滑回路105は整流ダイオード105aおよび平滑コンデンサ105bを含んで構成されている。電圧検出回路107は、分圧抵抗107a、107b、バッファアンプ107c、抵抗107d、107eを含んでいる。スイッチング素子106はバイポーラトランジスタ106a、抵抗106b、106c等を含んでいる。
つぎに動作を説明する(課題(1)に関連する動作)。
FIG. 10 shows a configuration example of a main part related to the voltage control of FIG. 9. In FIG. 10, portions corresponding to FIG. The rectifying /
Next, the operation will be described (operation related to the problem (1)).
[立上がり動作]
まず、電源装置を立ち上げたときの動作について説明する。この例では、目標値とは別に暫定的な目標値を設定し、暫定的な目標値を検出値よりから徐々に最終的な目標値に設定し、オーバーシュートを回避する。なお、他の制御アルゴリズムを採用しても良い。立ち上がり動作については図に示さない。
[Rise operation]
First, the operation when starting up the power supply device will be described. In this example, a temporary target value is set separately from the target value, and the temporary target value is gradually set from the detected value to the final target value to avoid overshoot. Other control algorithms may be used. The rising operation is not shown in the figure.
[ステップS1]:電源装置を実装する機器全体の動作を司るMCUから出力電圧の目標値を受取る。(この場合MCUではなく、表示操作装置からのオペレートでもよい)
[ステップS2]:上記受取った出力目標値に対応する目標モニタ値を予め決められた式またはテーブルより選択し設定する。
[ステップS3]:電圧モニタ値VmonのA/D変換器111からの出力Vmon(D)を取り込む。
[ステップS4]:CPU109にて上記目標モニタ値と上記Vmon(D)を比較して予め決められた制御アルゴリズム(例えば特開2000−134927公報の手法)に従ってPWM信号のONデューティ比を決定する。例えば、最終的な目標モニタ値をMokとしたときに、暫定的な目標モニタ値をR×Mokとする。ただしRは1より小さい定数である。ONデューティ比(D)は、例えば、D=a×(R×Mok)−bで求める。a、bは実験により求められる定数である。
[ステップS5]:ASIC(特定用途向けIC。パルス発振器110)にて上記決定されたONデューティ比に従ったPWM信号PWMを発生する。
[ステップS6]:PWM信号のデューティに従ってスイッチング素子Q1はON/OFFを繰り返し、それに伴い昇圧トランス104の1次巻線に印加される直流電圧がスイッチングされ、2次巻線側に昇圧された交流電圧が誘起される。
[ステップS7]:上記交流電圧は整流平滑回路105により整流平滑され、負荷100へと供給される。
[ステップS8]:上記整流平滑回路105の出力電圧を電圧検出回路107にて、出力電圧と比例関係にあり且つA/D変換器111の入力条件に適した低圧に降圧した電圧モニタ値Vmonを出力する。
[Step S1]: A target value of the output voltage is received from the MCU that controls the operation of the entire device on which the power supply device is mounted. (In this case, not the MCU but the operation from the display operation device may be used)
[Step S2]: A target monitor value corresponding to the received output target value is selected and set from a predetermined formula or table.
[Step S3]: The output Vmon (D) from the A /
[Step S4]: The
[Step S5]: The ASIC (specific application IC; pulse oscillator 110) generates the PWM signal PWM according to the determined ON duty ratio.
[Step S6]: The switching element Q1 repeats ON / OFF according to the duty of the PWM signal, and the DC voltage applied to the primary winding of the step-up
[Step S7]: The AC voltage is rectified and smoothed by the rectifying and smoothing
[Step S8]: A voltage monitor value Vmon obtained by stepping down the output voltage of the rectifying and smoothing
上記のステップS1〜S8の動作が所定のサンプリング時間で繰り返され、出力電圧が出力目標値に近づいていき、目標値の±10%に達した時点で立上がり制御から定常制御へ移行する。 The operations in steps S1 to S8 are repeated at a predetermined sampling time, and the output voltage approaches the output target value. When the output voltage reaches ± 10% of the target value, the control proceeds from the rising control to the steady control.
[定常動作](図11のフローチャート参照) [Steady operation] (Refer to the flowchart of FIG. 11)
つぎに定常制御の動作について説明する。図11はこの動作を説明するフローチャートであり、その詳細は以下のとおりである。 Next, the operation of steady control will be described. FIG. 11 is a flowchart for explaining this operation, and details thereof are as follows.
[ステップS11]:機器全体の動作を司るMCUから出力電圧の目標値を受取る。(この場合MCUではなく、表示操作装置からのオペレートでもよい)
[ステップS12]:上記受取った出力目標値に対応する目標モニタ値を予め決められた式またはテーブルより選択し設定する。
[ステップS13〜S17]:電圧モニタ値VmonのA/D変換器111からの出力Vmon(D)を取り込み、記憶装置112に格納する。これをあるサンプリング時間1にて所定回数分順次取り込み、記憶装置112に格納する。図11ではサンプリング回数を10としたが、これに限定されない。典型的にはサンプリング回数は固定であるが、動作状況に応じてサンプリング回数を増やしたり減らしたりすることもできる。
[ステップS18]:CPU109にて記憶装置112に記憶されたVmon(D)の平均値を算出し、算出結果のVmon(AVE)をCPU109の記憶部(レジスタまたは所定のメモリアドレス。図示しない)に格納する。
[ステップS19]:CPU109にて上記目標モニタ値と上記Vmon(AVE)を比較して予め決められた制御アルゴリズム(例えば特開2000−134927公報の手法)に従ってPWM信号のONデューティ比を決定する。例えば、現時点のデューティ比をDnとして、時間のデューティ比DをD=Dn×(Vmok+(r−1)×Vmon(AVE))/(r×Vmon(AVE))で決定する。ただしrは1以上の定数であり、Vmokは目標モニタ値である。
[ステップS20]:ASIC(特定用途向けIC。パルス発振器110)にて上記決定されたONデューティ比に従ったPWM信号PWMを発生する。そして、この結果、PWM信号のデューティに従ってスイッチング素子106はON/OFFを繰り返し、それに伴った出力電圧が発生する。
[ステップS21]:電源をオフするかどうかを確認し、オフする場合には処理を終了し、そうでない場合には、ステップS11に戻り処理を繰り返す。
[Step S11]: A target value of the output voltage is received from the MCU that controls the operation of the entire device. (In this case, not the MCU but the operation from the display operation device may be used)
[Step S12]: A target monitor value corresponding to the received output target value is selected and set from a predetermined formula or table.
[Steps S13 to S17]: The output Vmon (D) of the voltage monitor value Vmon from the A /
[Step S18]: The average value of Vmon (D) stored in the
[Step S19]: The
[Step S20]: The ASIC (specific application IC; pulse oscillator 110) generates the PWM signal PWM according to the determined ON duty ratio. As a result, the switching
[Step S21]: It is confirmed whether or not the power is to be turned off. If it is turned off, the process is terminated. If not, the process returns to Step S11 to repeat the process.
上記整流平滑回路105の出力電圧を電圧検出回路107にて、出力電圧と比例関係にあり且つA/D変換器111の入力条件に適した低圧に降圧した電圧モニタ値Vmonを出力する。上記動作を上記サンプリング時間1よりもはるかに大きい(例えば10倍)サンプリング時間2で出力電圧が出力目標値に近づくように制御が繰返される。
The
上記ステップS13〜S18の処理を実施することでスイッチング動作により発生する出力リップル以外のデジタル制御特有のリップルを小さくでき、より安定した出力を供給できる。 By performing the processing of steps S13 to S18, ripples peculiar to digital control other than the output ripple generated by the switching operation can be reduced, and more stable output can be supplied.
つぎに本発明の実施例2について説明する。この実施例2は、上述の課題(2)すなわちアーキングの問題にも対処するものである。この実施例では、サンプルして平均化する電圧モニタ値のうち最大のものと最小のものとを無視するようにしている。このようにすることにより、アーキング等異常時の電圧モニタ値による誤動作が回避できる。ここでは高圧電源は正出力で、定電圧制御を行なう場合で説明をおこなう。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment deals with the above-described problem (2), that is, the problem of arcing. In this embodiment, the maximum and minimum voltage monitor values to be sampled and averaged are ignored. By doing so, it is possible to avoid malfunction due to the voltage monitor value at the time of abnormality such as arcing. Here, the high voltage power supply is a positive output, and the case where constant voltage control is performed will be described.
なお概略構成および回路構成例は実施例1と同様であり、図9および図10を参照されたい。 The schematic configuration and the circuit configuration example are the same as those in the first embodiment, and refer to FIGS. 9 and 10.
[立上がり動作]
立上がりの動作は実施例1と同じである。
[Rise operation]
The rising operation is the same as in the first embodiment.
[定常動作](図12のフローチャート参照)
定常動作は図12に示す通りであり、その詳細は以下の通りである。
[Steady operation] (Refer to the flowchart of FIG. 12)
The steady operation is as shown in FIG. 12, and the details are as follows.
[ステップS31]:機器全体の動作を司るMCUから出力電圧の目標値を受取る。(この場合MCUではなく、表示操作装置からのオペレートでもよい)
[ステップS32]:上記受取った出力目標値に対応する目標モニタ値を予め決められた式またはテーブルより選択し設定する。
[ステップS33〜S37]:電圧モニタ値VmonのA/D変換器からの出力Vmon(D)を取り込み、記憶装置に格納する。これをあるサンプリング時間1にて所定回数分順次取り込み、記憶装置112に格納する。
[ステップS28、S29]:CPUにて上記記憶装置112に記憶されたVmon(D)の最大値・最小値を削除し残ったDATAの平均値を算出する。算出結果のVmon(AVE)をCPU109の記憶部(レジスタ等。図示しない)に格納する。
[ステップS30]:CPUにて上記目標モニタ値と上記Vmon(AVE)を比較して予め決められた制御アルゴリズム(例えば特開2000−134927公報の手法)に従ってPWM信号のONデューティ比を決定する。
[ステップS31]:ASIC(特定用途向けIC。パルス発振器110)にて上記決定されたONデューティ比に従ったPWM信号PWMを発生する。PWM信号のデューティに従ってスイッチング素子106はON/OFFを繰り返し、それに伴った出力電圧が発生する。
[ステップS32]:電源をオフするかどうかを確認し、オフする場合には処理を終了し、そうでない場合には、ステップS31に戻り処理を繰り返す。
[Step S31]: The target value of the output voltage is received from the MCU that controls the operation of the entire device. (In this case, not the MCU but the operation from the display operation device may be used)
[Step S32]: A target monitor value corresponding to the received output target value is selected and set from a predetermined formula or table.
[Steps S33 to S37]: The output Vmon (D) of the voltage monitor value Vmon from the A / D converter is fetched and stored in the storage device. This is sequentially fetched a predetermined number of times at a
[Steps S28 and S29]: The CPU deletes the maximum and minimum values of Vmon (D) stored in the
[Step S30]: The CPU compares the target monitor value with the Vmon (AVE), and determines the ON duty ratio of the PWM signal according to a predetermined control algorithm (for example, the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-134927).
[Step S31]: The ASIC (specific application IC; pulse oscillator 110) generates a PWM signal PWM according to the determined ON duty ratio. The switching
[Step S32]: It is confirmed whether or not the power is to be turned off. If it is turned off, the process is terminated. If not, the process returns to step S31 to repeat the process.
上記整流平滑回路105の出力電圧を電圧検出回路107にて、出力電圧と比例関係にあり且つA/D変換器111の入力条件に適した低圧に降圧した電圧モニタ値Vmonを出力する。上記動作を上記サンプリング時間1よりもはるかに大きい(例えば10倍)サンプリング時間2で出力電圧が出力目標値に近づくように制御が繰返される。
The
ステップS28の処理により一瞬発生したアーキングなどの外部異常に対してその際のモニタ値を削除することができ、この結果、出力が大きく変動することなく、またステップS23〜S27、S29の処理により実施例1で説明したようにリップルがある場合でも安定した出力を供給できる。 The monitor value at that time can be deleted for an external abnormality such as arcing that occurs for a moment by the process of step S28. As a result, the output does not fluctuate greatly, and the process is performed by the processes of steps S23 to S27 and S29. As described in Example 1, a stable output can be supplied even when there is a ripple.
つぎに本発明の実施例3について説明する。この実施例3は、実施例1と同様にリップルの問題を解消するものである。 Next, a third embodiment of the present invention will be described. The third embodiment solves the ripple problem as in the first embodiment.
ここでは高圧電源は正出力で、定電圧制御を行なう場合で説明をおこなう。 Here, the high voltage power supply is a positive output, and the case where constant voltage control is performed will be described.
実施例の高圧電源装置の概略および回路構成例は実施例1と同様であり、図9および図10を参照されたい。図13にモニタの読取りタイミングを表す図を示す。 The outline and the circuit configuration example of the high-voltage power supply device of the example are the same as those of the example 1, and refer to FIG. 9 and FIG. FIG. 13 is a diagram showing the reading timing of the monitor.
この実施例では、スイッチング周波数fを制御サンプリング周波数Fの正数倍に設定して上記の問題を解消する。 In this embodiment, the switching frequency f is set to a positive multiple of the control sampling frequency F to solve the above problem.
すなわち、出力リップルは上記したように回路2次側の整流平滑回路105での充放電により発生しており、その周期(周波数)はスイッチング周波数Fにより決まる。スイッチング周波数FはMCUから送られるPWM信号により決まり、その周波数はCPU109にて所定の値に決められている。他方、制御サンプリング周期(周波数f)もCPU109にて所定の値に決められる。よって、CPU109によりスイッチング周波数f、制御サンプリング周波数Fを予め決めることができるので、その関係をスイッチング周波数fは制御サンプリング周波数Fの整数倍となるよう設定する。そうすることで出力リップルとそのモニタを読み取るサンプリングの関係が整数倍の関係になりモニタを読み取る時のリップル電圧値が図13に示すようにその充放電のほぼ一致した値を読み取ることになる。それによりサンプリング毎にばらついた値を読み取ることにより発生するデジタル制御特有のリップルが生じることはなくなる。
That is, the output ripple is generated by the charge / discharge in the rectifying /
また、その読み取りを充放電の平均値になるタイミングで同期させれば、出力精度も向上させることができる。 If the reading is synchronized at the timing when the average value of charge and discharge is reached, the output accuracy can be improved.
つぎに本発明の実施例4について説明する。この実施例4は、アーキング等の以上検出値の問題を解消するものである。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The fourth embodiment solves the above-described problem of detected values such as arcing.
高圧電源装置の概略および回路構成例は実施例1と同様であり、図9および図10を参照されたい。 The outline and circuit configuration example of the high-voltage power supply device are the same as those in the first embodiment, and refer to FIGS. 9 and 10.
ここでは高圧電源は正出力で、定電圧制御を行なう場合で説明をおこなう。 Here, the high voltage power supply is a positive output, and the case where constant voltage control is performed will be described.
[立上がり動作]
実施例1と同様である。
[Rise operation]
The same as in the first embodiment.
[定常動作](図14フローチャート参照)
つぎに定常動作の制御について説明する。その詳細は図14のとおりである。
[Steady operation] (Refer to the flowchart of FIG. 14)
Next, control of steady operation will be described. The details are as shown in FIG.
[ステップS51]:機器全体の動作を司るMCUから出力電圧の目標値を受取る。(この場合MCUではなく、表示操作装置からのオペレートでもよい)
[ステップS52]:上記受取った出力目標値に対応する目標モニタ値Vmgを予め決められた式またはテーブルより選択し設定する。
[ステップS53]:電圧モニタ値VmonのA/D変換器111からの出力Vmon(D)を取り込む。
[ステップS54]:Vmon(D)が正常範囲であるか判断する。ここでは例えば目標モニタ値Vmgの±20%内を正常とし、その範囲を超えた場合は異常と判断する。正常と判断された場合は正常状態時の演算処理(ステップS55)に進む。異常と判断された場合は異常負荷状態時の処理(ステップS57)に進む。
[ステップS55]:ステップS54において正常と判断された場合、CPU109にて上記目標モニタ値と上記Vmon(D)を比較して予め決められた制御アルゴリズム(例えば特開2000−134927公報の手法)に従ってPWM信号のONデューティ比を決定する。
[ステップS56]:ステップS54において異常と判断された場合、ステップS55の演算処理を行わず、PWM信号のONデューティ比を前回と同じにする。
[ステップS57]:ASIC(特定用途向けIC、パルス発振器110)にて上記決定されたONデューティ比に従ったPWM信号PWMを発生する。PWM信号のデューティに従ってスイッチング素子106はON/OFFを繰り返し、それに伴い昇圧トランス104の1次巻線に印加される直流電圧がスイッチングされ、2次巻線側に昇圧された交流電圧が誘起される。
[ステップS57]:電源をオフするかどうかを確認し、オフする場合には処理を終了し、そうでない場合には、ステップS51に戻り処理を繰り返す。
[Step S51]: The target value of the output voltage is received from the MCU that controls the operation of the entire device. (In this case, not the MCU but the operation from the display operation device may be used)
[Step S52]: The target monitor value Vmg corresponding to the received output target value is selected and set from a predetermined formula or table.
[Step S53]: The output Vmon (D) of the voltage monitor value Vmon from the A /
[Step S54]: It is determined whether Vmon (D) is in the normal range. Here, for example, within ± 20% of the target monitor value Vmg is regarded as normal, and when exceeding the range, it is determined as abnormal. If it is determined to be normal, the process proceeds to a calculation process in the normal state (step S55). If it is determined that there is an abnormality, the process proceeds to the process in the abnormal load state (step S57).
[Step S55]: When it is determined to be normal in Step S54, the
[Step S56]: If it is determined in step S54 that there is an abnormality, the calculation processing in step S55 is not performed, and the ON duty ratio of the PWM signal is made the same as the previous time.
[Step S57]: The ASIC (specific application IC, pulse oscillator 110) generates a PWM signal PWM in accordance with the determined ON duty ratio. The switching
[Step S57]: It is confirmed whether or not the power is to be turned off. If it is turned off, the process ends. If not, the process returns to Step S51 to repeat the process.
上記交流電圧は整流平滑回路105により整流平滑され、負荷100へと供給される。上記整流平滑回路105の出力電圧を電圧検出回路107にて、出力電圧と比例関係にあり且つA/D変換器111の入力条件に適した低圧に降圧した電圧モニタ値Vmonを出力する。上記動作を予め決められたサンプリング時間で出力電圧が出力目標値に近づくように制御が繰返される。
The AC voltage is rectified and smoothed by the rectifying and smoothing
なお、ステップS56の後、次回のVmon値が正常範囲内にあれば、前回のは一瞬起きた異常負荷状態であると判断でき通常の制御動作に入る。これにより画像の異常などの問題を回避することができる。 After step S56, if the next Vmon value is within the normal range, it can be determined that the previous abnormal load state occurred for a moment, and the normal control operation is started. As a result, problems such as image abnormalities can be avoided.
またステップS56の処理を実行後も異常負荷状態が続く場合は、所定サイクル回数に達した時、負荷が断続的に異常であると判断し異常回避手段(出力停止など)を行う。 If the abnormal load state continues even after the process of step S56 is executed, when the predetermined number of cycles is reached, it is determined that the load is intermittently abnormal, and abnormality avoiding means (such as output stop) is performed.
なお、ステップS56においては前回のONデューティ比を用いたが、これに代えて、PWM信号のONデューティ比を予め決められた値(例えば30%)にしてもよい。またステップS54において比較する目標値Vmgも予め決められた値のPWM信号のONデューティ比に対応した値にする。次回のVmon値が正常範囲内にあれば、前回のは一瞬起きた異常負荷状態であると判断でき通常の制御動作に戻る。これにより画像の異常などの問題を回避することができる。また、以降、異常負荷状態が続く場合は、所定サイクル回数に達した時、負荷が断続的に異常であると判断し異常回避手段(出力停止など)を行う。 In step S56, the previous ON duty ratio is used. Alternatively, the ON duty ratio of the PWM signal may be set to a predetermined value (for example, 30%). Also, the target value Vmg to be compared in step S54 is set to a value corresponding to the ON duty ratio of the PWM signal having a predetermined value. If the next Vmon value is within the normal range, it can be determined that the previous abnormal load state occurred momentarily and the normal control operation is resumed. As a result, problems such as image abnormalities can be avoided. If the abnormal load state continues thereafter, when the predetermined number of cycles is reached, it is determined that the load is intermittently abnormal, and abnormality avoiding means (such as output stop) is performed.
この変形例では、上記予め決められた値を、電力低下による画像への影響が少なく、また負荷が断続的に異常であった場合も高圧電源の電力を抑えることで感光体の破損、高圧電源の破損が生じることがない値とする。 In this modification, the predetermined value is less affected by the power drop on the image, and even when the load is intermittently abnormal, the power of the high-voltage power supply is suppressed, so that the photoreceptor is damaged, the high-voltage power supply The value is such that no damage will occur.
またステップS56において、PWM信号のONデューティ比を前回のデューティに所定の比率(例えば2/3)をかけた値にしてもよい。またこの際比較する目標値Vmgも所定の比率をかけられたPWM信号のONデューティ比に対応した値にする。次回のVmon値が正常範囲内にあれば、前回のは一瞬起きた異常負荷状態であると判断でき通常の制御動作に戻る。これにより画像の異常などの問題を回避することができる。また、以降も、異常負荷状態が続く場合は、所定サイクル回数に達した時、負荷が断続的に異常であると判断し異常回避手段(出力停止など)を行う。 In step S56, the ON duty ratio of the PWM signal may be a value obtained by multiplying the previous duty by a predetermined ratio (for example, 2/3). The target value Vmg to be compared at this time is also set to a value corresponding to the ON duty ratio of the PWM signal multiplied by a predetermined ratio. If the next Vmon value is within the normal range, it can be determined that the previous abnormal load state occurred momentarily and the normal control operation is resumed. As a result, problems such as image abnormalities can be avoided. If the abnormal load state continues after that, when the predetermined number of cycles is reached, it is determined that the load is intermittently abnormal, and abnormality avoiding means (such as output stop) is performed.
この変形例では、上記所定の比率をかけた値を、電力低下による画像への影響が少なく、また負荷が断続的に異常であった場合も高圧電源の電力を抑えることで感光体の破損、高圧電源の破損が生じない値とする。 In this modification, the value obtained by multiplying the predetermined ratio has less influence on the image due to power reduction, and even when the load is intermittently abnormal, the power of the high-voltage power supply is suppressed, thereby causing damage to the photoreceptor. Use a value that does not cause damage to the high-voltage power supply.
なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではなくその趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。例えば、上述の実施例1や実施例2の構成に実施例3や実施例4の構成の少なくとも一方を採用するようにしても良い。すなわち、実施例1や実施例2の電源装置に、スイッチング周知とサンプリング周知との同期をとったり、異常検出時に、固定のデューティ等、特別な基準で決定されたデューティを用いるようにしても良い。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned Example, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning. For example, at least one of the configurations of the third and fourth embodiments may be adopted as the configuration of the first and second embodiments. That is, the power supply apparatus according to the first embodiment or the second embodiment may synchronize switching well-known and sampling well-known, or may use a duty determined by a special reference such as a fixed duty when an abnormality is detected.
11 D/A変換器
12 ON/OFF判定回路
13 制御回路
14 スイッチング回路
15 昇圧トランス
16 整流回路
17 検出回路
18 出力負荷
19 CPU
20 パルス発振器
21 A/D変換器
100 負荷
101 高圧電源部
102 直流電源
103 主制御部
104 昇圧トランス
105 整流平滑回路
106 スイッチング素子
107 電圧検出回路
108 電流検出回路
109 CPU
110 パルス発振器
111 A/D変換器
112 記憶装置
11 D / A converter 12 ON /
20 Pulse Oscillator 21 A /
110 Pulse Oscillator 111 A /
Claims (14)
入力されたパルス幅変調信号のデューティに応じて上記トランスの1次巻線への電力の印加をスイッチングするスイッチ手段と、
上記トランスの2次巻線側に接続された負荷に対する出力値を検出する検出手段と、
上記検出手段により検出する出力値をサンプリングするサンプリング手段と、
上記サンプリングした出力値を平均化して平均出力値を出力する平均化手段と、
上記平均化手段から出力された平均出力値に基づいて目標値に対応するデューティを決定するデューティ決定手段とを有することを特徴とするデジタル制御方式電源装置。 With a transformer,
Switch means for switching the application of power to the primary winding of the transformer according to the duty of the input pulse width modulation signal;
Detecting means for detecting an output value for a load connected to the secondary winding side of the transformer;
Sampling means for sampling the output value detected by the detection means;
Averaging means for averaging the sampled output values and outputting an average output value;
A digital control type power supply apparatus comprising: a duty determining unit that determines a duty corresponding to a target value based on the average output value output from the averaging unit.
入力されたパルス幅変調信号のデューティに応じて上記トランスの1次巻線への電力の印加をスイッチングするスイッチ手段と、
上記トランスの2次巻線側に接続された負荷に対する出力値を検出する検出手段と、
上記検出手段により検出する出力値をサンプリングするサンプリング手段と、
上記サンプリングした出力値に基づいて目標値に対応するデューティを決定する手段とを有し、
上記スイッチング手段のスイッチング周波数を上記サンプリング手段のサンプリング周波数の整数倍にしたことを特徴とするデジタル制御方式電源装置。 With a transformer,
Switch means for switching the application of power to the primary winding of the transformer according to the duty of the input pulse width modulation signal;
Detecting means for detecting an output value for a load connected to the secondary winding side of the transformer;
Sampling means for sampling the output value detected by the detection means;
Means for determining a duty corresponding to the target value based on the sampled output value;
A digital control type power supply apparatus characterized in that the switching frequency of the switching means is an integral multiple of the sampling frequency of the sampling means.
入力されたパルス幅変調信号のデューティに応じて上記トランスの1次巻線への電力の印加をスイッチングするスイッチ手段と、
上記トランスの2次巻線側に接続された負荷に対する出力値を検出する検出手段と、
上記検出手段により検出する出力値をサンプリングするサンプリング手段と、
上記サンプリングした出力値に基づいて目標値に対応するデューティを決定する手段とを有し、
上記サンプリング手段によりサンプリングした出力値に予め決められた範囲外の異常値があった場合、前回以前に決定した所定のデューティにて上記スイッチング手段を制御するデジタル制御方式電源装置。 With a transformer,
Switch means for switching the application of power to the primary winding of the transformer according to the duty of the input pulse width modulation signal;
Detecting means for detecting an output value for a load connected to the secondary winding side of the transformer;
Sampling means for sampling the output value detected by the detection means;
Means for determining a duty corresponding to the target value based on the sampled output value;
A digital control type power supply apparatus that controls the switching means at a predetermined duty determined before the previous time when an output value sampled by the sampling means is out of a predetermined range.
入力されたパルス幅変調信号のデューティに応じて上記トランスの1次巻線への電力の印加をスイッチングするスイッチ手段と、
上記トランスの2次巻線側に接続された負荷に対する出力値を検出する検出手段と、
上記検出手段により検出する出力値をサンプリングするサンプリング手段と、
上記サンプリングした出力値に基づいて目標値に対応するデューティを決定する手段とを有し、
上記サンプリング手段によりサンプリングした出力値に予め決められた範囲外の異常値があった場合、予め決められた所定のデューティにて上記スイッチング手段を制御するデジタル制御方式電源装置。 With a transformer,
Switch means for switching the application of power to the primary winding of the transformer according to the duty of the input pulse width modulation signal;
Detecting means for detecting an output value for a load connected to the secondary winding side of the transformer;
Sampling means for sampling the output value detected by the detection means;
Means for determining a duty corresponding to the target value based on the sampled output value;
A digital control type power supply apparatus that controls the switching means at a predetermined duty determined in advance when an output value sampled by the sampling means includes an abnormal value outside a predetermined range.
入力されたパルス幅変調信号のデューティに応じて上記トランスの1次巻線への電力の印加をスイッチングするスイッチ手段と、
上記トランスの2次巻線側に接続された負荷に対する出力値を検出する検出手段と、
上記検出手段により検出する出力値をサンプリングするサンプリング手段と、
上記サンプリングした出力値に基づいて目標値に対応するデューティを決定する手段とを有し、
上記サンプリング手段によりサンプリングした出力値に予め決められた範囲外の異常値があった場合、前回以前に決定した所定のデューティに所定の比率をかけたデューティにて上記スイッチング手段を制御するデジタル制御方式電源装置。 With a transformer,
Switch means for switching the application of power to the primary winding of the transformer according to the duty of the input pulse width modulation signal;
Detecting means for detecting an output value for a load connected to the secondary winding side of the transformer;
Sampling means for sampling the output value detected by the detection means;
Means for determining a duty corresponding to a target value based on the sampled output value,
A digital control method for controlling the switching means with a duty obtained by multiplying a predetermined ratio determined before last time by a predetermined ratio when the output value sampled by the sampling means is out of a predetermined range. Power supply.
サンプリング手段が、上記検出手段により検出する出力値をサンプリングするステップと、
平均化手段が上記サンプリングした出力値を平均化して平均出力値を出力するステップと、
デューティ決定手段が、上記平均化手段から出力された平均出力値に基づいて目標値に対応するデューティを決定するステップとを有することを特徴とするデジタル制御方式電源装置の制御方法。 A transformer, switch means for switching application of power to the primary winding of the transformer in accordance with the duty of the input pulse width modulation signal, and an output value for a load connected to the secondary winding side of the transformer In a high-voltage power supply control method for controlling a digital control power supply device comprising a detecting means for detecting
A sampling means for sampling an output value detected by the detection means;
An averaging means that averages the sampled output values and outputs an average output value;
And a step of determining duty corresponding to the target value based on the average output value output from the averaging means.
負荷に供給される出力の値を検出する検出手段と、
上記検出手段により検出する出力値をサンプリングするサンプリング手段と、
上記サンプリングした出力値を平均化して平均出力値を出力する平均化手段とを有し、
上記平均化手段から出力された平均出力値に基づいて上記負荷に供給される出力の値を制御することを特徴とするデジタル制御方式電源装置。 In a digital control type power supply device that repeats a control routine that detects and controls a value of an output supplied to a load to a target value,
Detecting means for detecting a value of an output supplied to the load;
Sampling means for sampling the output value detected by the detection means;
Averaging means for averaging the sampled output values and outputting an average output value;
A digital control type power supply apparatus for controlling a value of an output supplied to the load based on an average output value output from the averaging means.
負荷に供給される出力の値を検出する検出手段と、
上記検出手段により検出する出力値をサンプリングするサンプリング手段と、
上記サンプリングした出力値を平均化して平均出力値を出力する平均化手段とを有し、
上記平均化手段から出力された平均出力値に基づいて上記スイッチング手段のスイッチングパラメータを決定して上記負荷に供給される出力の値を制御することを特徴とするデジタル制御方式電源装置。 A digital control system for switching an input power supply by a switching means to supply power to a load, detecting a value of an output supplied to the load, and repeating a control routine for controlling a switching parameter of the switching means so as to become a target value In power supply,
Detecting means for detecting a value of an output supplied to the load;
Sampling means for sampling the output value detected by the detection means;
Averaging means for averaging the sampled output values and outputting an average output value;
A digital control type power supply apparatus for controlling a value of an output supplied to the load by determining a switching parameter of the switching means based on an average output value outputted from the averaging means.
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007049889A (en) * | 2005-07-12 | 2007-02-22 | Brother Ind Ltd | Power supply device and image forming apparatus |
JP2008099539A (en) * | 2006-09-12 | 2008-04-24 | Toyota Industries Corp | Switching power supply |
JP2008289317A (en) * | 2007-05-21 | 2008-11-27 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Controller of parallel multiplex chopper |
JP2009095091A (en) * | 2007-10-04 | 2009-04-30 | Cosel Co Ltd | Switching power unit |
JP2010259148A (en) * | 2009-04-21 | 2010-11-11 | Renesas Electronics Corp | Device and method for control of power supply |
JP2014045604A (en) * | 2012-08-28 | 2014-03-13 | Minebea Co Ltd | Load driving device and method of controlling the same |
JP2017184314A (en) * | 2016-03-28 | 2017-10-05 | 株式会社ノーリツ | Power supply circuit |
CN118443990A (en) * | 2024-07-08 | 2024-08-06 | 杭州长川科技股份有限公司 | Power supply board and testing machine |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0274150A (en) * | 1988-09-09 | 1990-03-14 | Mitsubishi Electric Corp | Chopper |
JPH10164831A (en) * | 1996-11-27 | 1998-06-19 | Yutaka Denki Seisakusho:Kk | Power conversion device |
JP2000156973A (en) * | 1998-11-19 | 2000-06-06 | Fuji Xerox Co Ltd | High-voltage power source unit |
JP2000175447A (en) * | 1998-12-07 | 2000-06-23 | Hitachi Ltd | Semiconductor integrated circuit device |
JP2001356571A (en) * | 2000-06-15 | 2001-12-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Abnormal operation preventing device and method for electrifying device |
JP2002328731A (en) * | 2001-05-01 | 2002-11-15 | Ricoh Co Ltd | Power supply method and power unit and image forming device |
JP2003052194A (en) * | 2001-05-30 | 2003-02-21 | Hitachi Ltd | Magnetic disc storage device |
JP2003153532A (en) * | 2001-11-08 | 2003-05-23 | Origin Electric Co Ltd | Capacitor charging method and capacitor charging apparatus |
JP2003169470A (en) * | 2001-12-03 | 2003-06-13 | Canon Inc | Power supply unit and feeding system |
-
2003
- 2003-12-22 JP JP2003424958A patent/JP2005185045A/en active Pending
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0274150A (en) * | 1988-09-09 | 1990-03-14 | Mitsubishi Electric Corp | Chopper |
JPH10164831A (en) * | 1996-11-27 | 1998-06-19 | Yutaka Denki Seisakusho:Kk | Power conversion device |
JP2000156973A (en) * | 1998-11-19 | 2000-06-06 | Fuji Xerox Co Ltd | High-voltage power source unit |
JP2000175447A (en) * | 1998-12-07 | 2000-06-23 | Hitachi Ltd | Semiconductor integrated circuit device |
JP2001356571A (en) * | 2000-06-15 | 2001-12-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Abnormal operation preventing device and method for electrifying device |
JP2002328731A (en) * | 2001-05-01 | 2002-11-15 | Ricoh Co Ltd | Power supply method and power unit and image forming device |
JP2003052194A (en) * | 2001-05-30 | 2003-02-21 | Hitachi Ltd | Magnetic disc storage device |
JP2003153532A (en) * | 2001-11-08 | 2003-05-23 | Origin Electric Co Ltd | Capacitor charging method and capacitor charging apparatus |
JP2003169470A (en) * | 2001-12-03 | 2003-06-13 | Canon Inc | Power supply unit and feeding system |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007049889A (en) * | 2005-07-12 | 2007-02-22 | Brother Ind Ltd | Power supply device and image forming apparatus |
JP4720612B2 (en) * | 2005-07-12 | 2011-07-13 | ブラザー工業株式会社 | Power supply apparatus and image forming apparatus |
JP2008099539A (en) * | 2006-09-12 | 2008-04-24 | Toyota Industries Corp | Switching power supply |
JP2008289317A (en) * | 2007-05-21 | 2008-11-27 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Controller of parallel multiplex chopper |
JP2009095091A (en) * | 2007-10-04 | 2009-04-30 | Cosel Co Ltd | Switching power unit |
JP2010259148A (en) * | 2009-04-21 | 2010-11-11 | Renesas Electronics Corp | Device and method for control of power supply |
US8264212B2 (en) | 2009-04-21 | 2012-09-11 | Renesas Electronics Corporation | Power supply control device and power supply control method |
US8519690B2 (en) | 2009-04-21 | 2013-08-27 | Renesas Electronics Corporation | Power supply control device and power supply control method |
JP2014045604A (en) * | 2012-08-28 | 2014-03-13 | Minebea Co Ltd | Load driving device and method of controlling the same |
JP2017184314A (en) * | 2016-03-28 | 2017-10-05 | 株式会社ノーリツ | Power supply circuit |
CN118443990A (en) * | 2024-07-08 | 2024-08-06 | 杭州长川科技股份有限公司 | Power supply board and testing machine |
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