JP2008263728A

JP2008263728A - 電源装置

Info

Publication number: JP2008263728A
Application number: JP2007104975A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fuse; 洋布施
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-04-12
Filing date: 2007-04-12
Publication date: 2008-10-30

Abstract

【課題】力率改善回路付きの低圧電源を１つのフィードバックで構成することを目的とする。
【解決手段】力率改善回路と前記力率改善回路の出力からトランスを用い二次側の電圧を得る直流／直流変換回路を搭載した電源装置において、前記トランスを所定の周波数で駆動させ二次側に電圧を発生させ、前記二次側電圧を前記力率改善回路へフィードバックし力率改善回路の昇圧電圧を制御する事で所望の二次側電圧を得る低圧電源を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、簡素で安価な力率改善回路を備えた電源装置に関するものである。

従来の電源構成としては、特開平８−１７２７７３に記載されるように、力率改善回路と直流／直流変換回路の電圧制御は其々独立して設けられ、其々の出力電圧を検知して電圧制御を行なっていた。ここでは、最終的に得られる二次側の出力電圧を検知し、誤差量に応じて力率変換回路のスイッチング素子を制御する事で、制御系を簡素化した電源装置の説明を行なう。

図５は、従来例における力率改善回路を備えた電源装置の回路図である。初めに力率改善回路の説明を行なう。４８は、交流電源４９を全波整流によてって直流電流に変換するブリッジダイオードであり、前記ブリッジダイオード４８の出力は、力率改善回路の制御を行なう第１のコントローラ５０の起動電力を供給するSTART1端子５１と入力電圧を検知する入力電圧検出抵５２に接続される。前記入力電圧検出抵抗５２にて分圧された電圧は前記第１のコントローラ５０の入力電圧検出端子Vin1 ５３へ入力される。５４は昇圧用のチョークコイルであり、スイッチング用の力率改善用ＦＥＴ５５によりチョークコイル５４に流れる電流が不連続に変化する。５６はスイッチングにより発生した昇圧用チョークコイルの逆起電圧を整流する力率改善用の整流ダイオードであり、次段の力率改善用平滑コンデンサ５７へ充電を行い昇圧された直流電圧を生成する。昇圧された電圧は、所望の電圧を制御する為の力率改善用電圧検知抵抗５８により分圧された電圧が第１のコントローラ５０のＦＢ1端子５９へ帰還される。ＦＢ1端子５９に帰還された電圧は、Vin1端子５３の電圧に乗算され力率改善用FET５５をスイッチングする基準電圧となる。６０は、昇圧用チョークコイル５４の電圧に比例した電圧が発生する昇圧用チョークコイルの補助巻き線であり、補助巻き線整流用のダイオード６１と補助巻き線整流用コンデンサ６２にて平滑され第１のコントローラ５１の制御電圧を生成し、第１のコントローラの制御用電源端子Vcc1 ６３へ出力される。６４は、昇圧用チョークコイルに流れる電流のピーク値を検出する昇圧用チョークコイル電流検出抵抗であり、電流値を電圧値へ変換し第１のコントローラの電流検出端子ＣＳ１６５へ出力される。６６は、力率改善用FET５５を駆動する為のVgate1端子である。また、６７は、第１のコントローラをGNDへ接続するGND1端子である。続いて力率改善回路の出力を二次側の直流電圧へ変換する直流／直流変換回路の説明を行なう。６９は、直流／直流変換回路の制御を行なう第２のコントローラ６８の起動電力の入力端子であるSTART2端子である。START2端子６９へ電圧が印加されると第２のコントローラ６８の制御用の電源端子Vcc2 ７０へ電力が供給され第２のコントローラ６８は起動する。また、９５は第２のコントローラのＧＮＤであるGND2端子である。第２のコントローラ６８が起動すると力率改善回路の出力に接続されたトランス７１を直流／直流変換回路用FET７２によってスイッチングが開始される。また、９６は直流／直流変換回路用FET７２のゲートを駆動するVgate2端子である。トランス７１のスイッチングが開始されると二次巻き線に電圧が発生し二次整流ダイオード７３と二次平滑コンデンサにより二次側に直流電圧を生成する。７５は、直流／直流変換回路用FETに流れる電流電流を検出する直流／直流変換回路用電流検出抵抗であり電流値を電圧値へ変換し第２のコントローラ６８の電流検出端子ＣＳ２７６へ出力する。７７は、トランス７１の電圧に比例した電圧が発生するトランスの補助巻き線であり補助巻き線用ダイオード７８と補助巻き線整流用コンデンサ７９により平滑され第２のコントローラ６８の制御部を駆動する電源端子Vcc2 ７０へ出力される。二次側に発生した電圧は、二次側電圧検出抵抗８１により分圧され、基準電圧と比較し誤差量を出力するシャントレギュレータ８２へ入力され、シャントレギュレータ８２の出力は電圧制御用フォトカプラ８３により二次から一次の回路へ伝達され第２のコントローラ６８の帰還端子ＦＢ２８４へ出力され、直流／直流変換回路用FET７２のＯＮ時間を決定する。８５、８６は、位相補償用の抵抗とコンデンサであり、８７は、シャントレギュレータ８２への電流を制限する為のシャントレギュレータ用電流制限抵抗である。８８は、FB2端子８４への電流を制限する為のFB2端子電流制限抵抗である。

図６は、従来例における力率改善回路の電圧制御動作を説明する図である。８９は、Vin1端子電圧波形であり入力電圧波形を抵抗で分圧した全波整流したものである。９０は、FB1端子電圧波形であり力率改善回路の出力電圧を抵抗分圧したものである。９１は、第１のコントローラ内で生成される力率改善回路の電圧制御波形であり、FB1端子電圧が大きいとVin1端子電圧が減少する演算後の波形である。９２は、昇圧用チョークコイルに流れる電流波形であり、昇圧用チョークコイル電流検出抵抗６４により電圧変換された電圧が前記力率改善回路の電圧制御波形電圧に達すると力率改善用ＦＥＴ５５をＯＦＦさせ昇圧用チョークコイル５４の電流を減少させる。力率改善回路の出力負荷電流が一定であれば、FB1 ９0の値が一定であり交流電源４９からはピーク値の軌跡が交流である電流が流れことにより、コンデンサ入力型の入力回路と比較し力率が改善される。

続いて図７は直流／直流コンバータの電圧制御動作を説明する図である。９３は、第２のコントローラ６８の電圧制御端子FB2 ８４へ出力される電圧波形であり目標の電圧に対して誤差が大きいほど電圧値が低くなる。FB2端子８４へ出力された電圧は第２のコントローラ６８内で直流／直流変換回路用FETを制御する基準電圧９４に変換される。トンランス７１の一次巻き線に流れる電流は直流／直流変換回路用電流検出抵抗７５により電圧変換され、第２のコントローラ６８の電流検出端子CS2 ７６に出力される。第２のコントローラ６８は、其々の電圧を比較し、第２のコントローラ６８の電流検出端子CS2 ７６の電圧が直流／直流変換回路用FETを制御する基準電圧に達すると、直流／直流変換回路用FETをOFFさせトランスの一次巻き線の電流を減少させる。９７はトランス７１の一次巻き線に流れる電流波形でありノコギリ状の波形となる。以上説明したように２つの電圧制御により力率改善回路を備えた電源装置は所望の二次側出力電圧を得ている。
特開平８−１７２７７３号公報

しかしながら、上記従来例では以下に示す問題点があった。

力率改善回路を備えた電源装置においては、力率改善回路の出力電圧を所望の電圧に制御する第１の制御手段と、二次側の出力電圧を所望の電圧に制御する第２の制御手段の２つの制御手段が存在する。２つの制御手段を達成する為には、制御回路が２つ必要であり、装置が複雑になる。

今回提案する内容は、電圧制御手段を１つにすることで、装置を簡素化し、装置の安定性を向上し、かつ、安価な電源装置を構成するものである。

第１の目的とするところは、直流／直流変換回路に設けられたスイッチング素子を所定の発振周波数でスイッチングし、二次の出力電圧のエラー値を力率改善回路に帰還することで電圧制御を１つの制御回路で行なうものである。

第２の目的とするところは、力率改善回路の出力電圧に過電圧回路を設け、力率改善回路の出力に接続されている素子の耐圧保護を行なうと共に二次の出力電流の過電流保護を行なうものである。

第３の目的とするところは、力率改善回路の出力電圧に低電圧検知回路を設け、設定された電圧値以下になった場合、二次側の負荷を増加させることで、二次側出力の過電圧保護を行なうものである。

第４の目的とするところは、二次側負荷が減少し電力供給の必要性が無い負荷に接続されている場合、自動的に力率改善回路を停止させ待機時の消費電力削減を行なうものである。

第５の目的とするところは、二次側負荷の複数の負荷モードに応じで直流／直流変換回路の発振器のＯＮＤｕｔｙを設定することで二次側負荷の制御幅の増加を行なうものである。

上記目的１を達成する為に請求項１記載の電源装置では、設定された周波数で直流／直流変換回路のスイッチング素子をスイッチングし、二次の出力電圧のエラー値を力率改善回路のコントローラへ帰還し１つの制御回路で二次の電圧制御を行なう。

上記第２の目的を達成する為に請求項２記載の電源装置では、力率改善回路に過電圧保護を設け力率改善回路の出力に接続されている素子の過電圧保護を行なうと共に二次側出力の過電流保護を行なう。

上記第３の目的を達成する為に請求項３記載の電源装置では、力率改善回路の出力が所定の電圧以下を検知すると、トランスの出力である二次側の負荷電流を増加させることで二次側電圧の過電圧保護を行なう。

上記第４の目的を達成する為に請求項４記載の電源装置では、交流電源から別途二次側の電圧を生成する第２の交流直流変換回路と、第２の交流直流変換回路の制御電源から制御電力を供給され交流電源からの電力ラインの接続切断を行なうロードスイッチと、力率改善回路の出力電圧が所定の電圧値以下になると前記ロードスイッチをＯＦＦする低電圧保護回路と、第２の交流直流変換回路に接続された回路からの信号により前記ロードスイッチをＯＦＦすることにより二次側負荷が減少すると自動的に力率改善回路が停止し待機時の電力を軽減し、待機時からの復帰は第２の交流直流変換回路に接続された信号によりロードスイッチがＯＮし、強制的に力率改善回路が起動する。

上記第５の目的を達成する為に請求項５記載の電源装置では、二次側で使用される負荷モードに従って直流／直流変換回路に設けられた発振器のＯＮＤｕｔｙを切換え二次側負荷の制御幅を増加させる。

以上説明したように、上記目的１を達成する為に請求項１記載の電源装置では、設定された周波数で直流／直流変換回路のスイッチング素子をスイッチングし、二次の出力電圧のエラー値を力率改善回路のコントローラへ帰還し１つの制御回路で二次の電圧制御を行なう事が出来る。

上記第２の目的を達成する為に請求項２記載の電源装置では、力率改善回路に過電圧保護を設け力率改善回路の出力に接続されている素子の過電圧保護を行なうと共に二次側出力の過電流保護を行なうことが出来る。

上記第３の目的を達成する為に請求項３記載の電源装置では、力率改善回路の出力が所定の電圧以下を検知すると、トランスの出力である二次側の負荷電流を増加させることで二次側電圧の過電圧保護を行なうことが出来る。

上記第４の目的を達成する為に請求項４記載の電源装置では、交流電源から別途二次側の電圧を生成する第２の交流直流変換回路と、第２の交流直流変換回路の制御電源から制御電力を供給され交流電源からの電力ラインの接続切断を行なうロードスイッチと、力率改善回路の出力電圧が所定の電圧値以下になると前記ロードスイッチをＯＦＦする低電圧保護回路と、第２の交流直流変換回路に接続された回路からの信号により前記ロードスイッチをＯＦＦすることにより二次側負荷が減少すると自動的に力率改善回路が停止し待機時の電力を軽減し、待機時からの復帰は第２の交流直流変換回路に接続された信号によりロードスイッチがＯＮし、強制的に力率改善回路が起動する事が出来る。

上記第５の目的を達成する為に請求項５記載の電源装置では、二次側で使用される負荷モードに従って直流／直流変換回路に設けられた発振器のＯＮＤｕｔｙを切換え二次側負荷の制御幅を増加させる事が出来る。

（実施例１）
従来例と比較し、本実施例で変更点と追加点に関して説明を行なう。

図１は、実施例１における力率改善回路を備えた電源装置の回路図である。

従来では、力率改善回路と直流／直流変換回路の其々で電圧制御を行なっていた構成であったが、本実施例では、直流／直流変換回路の出力電圧で力率変換回路を制御し所望の電圧を得る構成とする。

従来例と異なる点を以下に説明する。

第２のコントローラ６８を削除し、直流／直流変換回路用ＦＥＴ７２が所定の周波数を発振する直流／直流変換回路用発信器１でスイッチングされていること。前記直流／直流変換回路用発信器１は、第１のコントローラのVcc1 ６３にて駆動されていること。第２のコントローラ６８が削除されている為、Vcc2 ７０の必要が無く、Vcc2 ７０を生成する為のトランスの補助巻き線７７、補助巻き線整流用第オード、補助巻き線整流用コンデンサ７９が無いこと。第２のコントローラ６８が無いため、直流／直流変換回路用電流検出抵抗７５、FB2端子電流制限抵抗８８が必要ないこと。直流／直流変換回路の出力電圧である二次側の出力電圧のエラー値が第１のコントローラの帰還端子FB1 ５９へ帰還されていること。FB2端子電流制限抵抗８８は、力率改善回路のVcc1端子６３に接続されていること。ここでは、FB2端子電流制限抵抗８８をFB1端子電流制限抵抗2 ９８と呼ぶことにする。力率改善用電圧検知抵抗５８で分圧される電圧は、第１のコントローラ５０の過電圧保護端子OVP３へ出力される。過電圧保護端子３は所定の電圧以上の電圧を検知すると、力率改善用ＦＥＴ５５をＯＦＦさせ力率改善回路の出力に接続されている部品の耐圧保護を行なう。４は、低電圧保護の基準電圧用のツェナーダイオードであり力率用電圧検出抵抗５８の分圧で検出した電圧値との比較用基準電圧として用いられる。５は、力率用電圧検出抵抗５８の分圧で検出した電圧値と基準電圧用のツェナーダイオード４の値とを比較してる低電圧保護用のコンパレータであり、力率用電圧検出抵抗５８の分圧で検出した電圧値がツェナーダイオード４の値よりも低くなるとＯＮし、低電圧用フォトカプラ９で一次側から二次側に信号が伝えられ、低電圧用トランジスタ６とＯＮし、二次側の出力に取り付けられた負荷用抵抗７をＯＮし二次側の負荷を増加させる。また、８は低電圧保護用トランジスタ６のベース抵抗であり、１０は低電圧保護用フォトカプラ９のフォトダイオード保護用の抵抗であり、１１は低電圧保護の基準電圧用のツェナーダイオード４の電流設定抵抗である。

続いて、図２にて本実施例１における動作を説明するタイムチャートを示す。１２は本第１の実施例の出力に接続される負荷電流、１３は力率改善回路の出力電圧、１４はトランス７１に流れる電流を示す。続いて、通常駆動時における各波形の説明を行なう。１５は、本第１の実施例の出力に接続される負荷が定常時の負荷範囲である時間を示す。負荷電流１２が低いタイミングでは力率改善回路の出力電圧１３の電圧を低く制御される。直流／直流コンバータのトランス７１への投入電流は所定の周波数ＯｎＤｕｔｙでトランスがスイッチングされる為、負荷に対して変化は少ないが、トランス７１の入力電圧（力率改善回路の出力電圧）が減少することで、二次側に伝達される電力が減少する。一方、負荷電流１２が高いタイミングでは、力率改善回路の出力電圧１３の電圧を低く制御され、二次側に伝達される電力が増加する。続いて二次側の負荷が定常時の負荷範囲よりも極端に減少した場合の説明を行なう。１６は二次側負荷が極端に減少した時間である。二次側負荷が減少した場合、前述したように力率改善回路の出力電圧が減少するように制御されるのだが、力率改善用ＦＥＴ５５が継続してＯＦＦの状態になったとしても力率改善回路の出力電圧は昇圧回路の構成上、交流電源４９のピーク値よりは減少しない。力率改善回路の出力電圧が減少しない状態で二次側の負荷が低いと一次側から供給される電力が過多となり二次側の出力電圧が所望の値よりも高くなってしまう。そこで、低電圧保護回路を設け力率改善回路の出力電圧が所定の電圧値１７以下を検知した場合、二次側の負荷を増加させ二次側電圧の上昇を抑制する。続いて二次側の負荷が定常時の負荷範囲よりも極端に増加した場合の説明を行なう。１８は二次側負荷が極端に減少した時間である。二次側負荷が増加すると力率改善回路の出力電圧もそれに従って増加する。定常時の負荷範囲よりも極端に負荷が増加した場合、力率改善回路の出力に接続されている部品の耐圧を越えて力率改善回路の出力電圧が増加する可能性が高い。そこで、過電圧保護回路を設け力率改善回路の出力電圧が所定の電圧値１９以上を検知した場合、力率改善等ＦＥＴを強制的にＯＦＦさせ力率改善回路の出力電圧の上昇を抑制する。また、力率改善回路の過電圧保護は二次側の負荷電流が所定の電流値以上に電流が増加しないよう動作する為、二次側の過電流保護としても有効である。

以上説明したように、従来までは力率改善回路と直流／直流変換回路の其々で電圧制御を行なっていた構成であったが、本実施例では、直流／直流変換回路の出力電圧のエラー値を力率変換回路にて制御し１つの制御にて所望の電圧を得ることができ構成を簡素化できる。

なお、今回の実施例では、力率改善回路の動作モードを臨界モード、直流／直流変換回路をフライバック方式で説明しているが、力率改善回路はインダクタンス入力方式であることと、直流／直流変換変換回路は他の如何なる方式であっても本実施例が適応できることは言うまでも無い。

（実施例２）
図３は実施例１の電源装置を画像形成装置の駆動部へ使用した場合の実施例であり、待機時の消費電力低減を説明するブロック図である。交流電源４９から入力された電力は、力率改善回路９９を通り、直流／直流変換回路１００を通り、画像形成装置の駆動系負荷部２０へ接続される。一方、交流電源４９からの電力は、別途設けられた交流／直流変換回路２３を通り信号系負荷部２１へ接続される。駆動系負荷部２０は、画像形成装置がプリントや画像形成装置を構成するユニットの機能チェックを行なう際に駆動するモータやアクチュエータ類のことを示す。信号系負荷部２１は画像形成装置の制御を行なうＣＰＵやホストコンピュータからの画像信号を画像形成可能な信号へ変換する処理を行なうコントローラ等、常時駆動している部品を示す。また、２２は交流電源４９と力率改善回路９９の間に設けられたロードスイッチであり、信号系負荷に接続されたＣＰＵからの信号と低電圧保護力率改善回路の出力の論理和１０１を取っており、どちらかの信号も“Ｌ”（off）の時に前記ロードスイッチをＯＦＦし、力率改善回路への電力供給を切断し、どちらか片方の信号が“Ｈ”になることで前記ロードスイッチをＯＮする。

図４は第２の実施例における回路図である。図４の説明では、実施例１と比較して変更のあった箇所を説明する。一般的に力率改善回路を搭載した画像形成装置では待機時の消費電力の軽減を目的として力率改善回路とは別に制御回路用の電源を搭載し、待機時（モータやアクチュエータ類が駆動していない時）に力率改善回路の動作を停止させる。本実施例においては待機時に自動的に力率改善回路の動作が停止することが出来、また、実施例１で説明したような駆動側の負荷が極端に減少した場合に負荷を増加させる構成が必要ないため、負荷増加の為の比較的大型な部品を使用せずに待機時の消費電力を減少させることができる。２０は図３でも説明した駆動系負荷であり直流／直流変換回路１００の出力に接続されている。２１は信号系負荷であり交流／直流変換回路の出力に接続されている。まず交流／直流変換回路について説明を行なう。２４は第２のダイオードブリッジであり交流／直流変換回路の入力電圧の整流を行なっている。２５は第２の平滑コンデンサであり交流／直流変換回路の入力の平滑を行なっている。２６は交流／直流変換回路の制御を行なっている交流／直流変換回路制御ＩＣであり、二次側の電圧を設定された電圧になるよう制御を行なっている。１０２は交流／直流変換回路制御ＩＣ２６の起動電流用の起動端子START3である。２７は交流／直流変換回路の一次側と二次側を絶縁しつつ電力を一次側から二次側に伝達する交流／直流変換回路用トランスである。２８は、交流／直流変換回路用トランス２７のスイッチングを行なう交流／直流変換回路用FETであり、交流／直流変換回路制御ＩＣ２６のVgate3端子１０３の信号によりスイッチングされる。２９は交流／直流変換回路用トランス２７及び、交流／直流変換回路用FET２８に流れる電流を検出する交流／直流変換回路用電流検出抵抗であり、両端に発生する電圧効果による電圧値を交流／直流変換回路制御ＩＣ２６の電流検出端子CS3 １０７へ出力し所定の電圧値を検出すると、交流／直流変換回路用FET２８をＯＦＦし過剰電流が交流／直流変換回路用トランス２７及び交流／直流変換回路用FET２８に流れることを防止する。３０は交流／直流変換回路の制御電圧を生成する為の交流／直流変換回路用トランスの補助巻き線であり二次巻き線の電圧値に比例した電圧が発生し、整流用の交流／直流変換回路用トランスの整流ダイオード３１により整流され、交流／直流変換回路用トランスの補助巻き線電圧を平滑する第２の平滑コンデンサにより平滑される。前記平滑された電圧は、交流／直流変換回路制御ＩＣ２６の制御回路用の電源端子Vcc3 １０４や、後述する交流／直流変換回路の出力電圧をフィードバックするフォトカプラや力率改善回路のラインをＯＮ／ＯＦＦするロードスイッチ２２のゲート駆動を行なう信号に使用される。３３は交流／直流変換回路用トランス２７の二次巻き線電圧を整流する交流／直流変換回路用二次整流ダイオードであり、交流／直流変換回路用二次整流ダイオードにより整流された電圧は、交流／直流変換回路用二次平滑コンデンサ３４により平滑され、交流／直流変換回路の出力電圧となる。続いて所望の出力電圧を得る為のフィードバック回路について説明する。交流／直流変換回路の出力電圧は第２の電流検出抵抗３５により分圧された電圧が基準電圧と比較する為の第２のシャントレギュレータ３６により所定の電圧と比較され、エラー値を電流値として出力される。３７，３８は位相補償用の第２の位相補償用コンデンサ、第２の位相補償抵抗である。３９はエラー値として変換された電流の電流値を制限する為の第２のシャントレギュレータ用電流制限抵抗である。４０は第２のシャントレギュレータ３６の出力電流に従って光量が増加減する第２の電圧制御用フォトカプラであり、交流／直流変換回路の出力電圧のエラー値を一次側へ伝達する。一次側へ伝達されたエラー値は交流／直流変換回路制御ＩＣ２６の電圧制御端子であるFB3と第２の平滑コンデンサ３２の間に設けられた第２の電圧制御用フォトカプラ４０のフォトトランジスタを制御することで交流／直流変換回路制御ＩＣ２６の電圧制御端子FB3 １０５へ伝達される。４１はFB3端子１０８へ流れ込む電流値を制限する為のFB3端子電流制限抵抗であり、FB3端子と第２の電圧制御用フォトカプラの過電流保護を行なうものである。１０６は交流／直流変換回路制御ＩＣ２６のＧＮＤであるGND3端子である。

続いて、ロードスイッチ２２のＯＮ／ＯＦＦ制御について説明を行なう。実施例１では、力率改善回路の出力電圧を監視し所定の電圧値以下の電圧を検出した場合二次側の負荷を増大させ力率改善回路の出力電圧の低下を防止し二次側の出力電圧が増加ないような構成を取っていた。今回は、画像形成装置特有の負荷シーケンスに基き二次側の負荷を無駄に増加させる事無く二次側の出力電圧の増加を防止する構成をとる。画像形成装置の駆動系負荷はプリントシーケンスや画像形成装置を構成する各ユニットのチェックを行なう時以外は動作する事は無く、ある一定の負荷を引き続ける特長を持っている。つまり、本実施例のような力率改善回路と直流／直流変換回路にて駆動した場合でも低電圧保護回路が動作する状態には至らない。この特徴を利用して低電圧保護回路が動作した場合、力率改善回路の動作をＯＦＦさせるようにすれば、直流／直流変換回路の出力電圧が上昇することが防止でき更に、待機時の消費電力削減にも繋がる。しかし、力率改善回路の動作をＯＦＦさせるだけでは、一度力率改善回路をＯＦＦさせてしまうと、再起動させる事が出来なくなってしまう。そこで、別途設けた交流／直流変換回路にて駆動されている信号系負荷のデバイスよりモータＯＮ信号をロードスイッチ２２へ送信し、モータＯＮ信号にて強制的に力率改善回路をＯＮさせる構成を取る事で再起動させる事が出来る。具体的には、低電圧保護回路の出力信号とモータＯＮ信号の論理和を取る事でどちらか一方の信号がＯＮ状態であれば力率改善回路をＯＮさせる構成とする。つまり、起動時は低電圧保護回路の出力如何に関わらずモータＯＮ信号“Ｈ”により力率改善回路起動させる。また、起動時はモータＯＮ信号によりモータ類は駆動状態にある為、二次側の負荷が軽く電圧が上昇する事は無い。プリント時等の駆動系負荷が引かれている状態ではモータＯＮ信号、低電圧保護回路出力共に“Ｈ”であり力率改善回路駆動は駆動状態である。プリント状態から待機状態への移行時は、まず、モータＯＮ信号が“Ｌ”になりモータ類が停止する。モータ類が停止すると駆動系負荷が軽くなり低電圧保護回路の出力は“Ｌ”となりロードスイッチ２２がＯＦＦとなる。続いて、具体的な回路の説明を行なう。５は実施例１で説明した低電圧保護用のコンパレータであり力率改善回路の出力電圧が低電圧保護の基準電圧用のツェナーダイオード４の基準電圧以下に低下すると“Ｌ”を出力する構成を取っている。低電圧保護用のコンパレータ５の出力は、論理和構成用ダイオード４５を経由しロードスイッチ２２へ伝達される。４２はモータＯＮ信号であり画像形成装置からプリント命令や各ユニットのチェック命令を受けモータ類を駆動する駆動信号であり“Ｈ”でモータ類が駆動する。４３はモータＯＮ信号を一次側に伝達する為のモータＯＮ信号用フォトカプラである。４４はモータＯＮ信号用フォトカプラ４３の電流保護を行なう為のモータＯＮ信号用フォトカプラ電流制限抵抗である。モータＯＮ信号用フォトカプラ４３により一次側へ伝達されたモータＯＮ信号は論理和構成用ダイオード４５を経由しロードスイッチ２２へ伝達される。４６は一次側のモータＯＮ信号用フォトカプラへ流れ込む電流制限を行なう一次側モータＯＮ信号用フォトカプラ電流制限抵抗である。４７は論理和を構成する為の論理和構成用抵抗である。上記構成を取る事によりモータＯＮ信号と低電圧保護回路の出力の論理和をとることが出来、モータがＯＦＦすると自動的に力率改善回路がＯＦＦし、モータ起動時には力率改善回路がＯＮし待機時の消費電力削減と待機時の二次側過電圧保護を同時に行なうことが出来る。また、実施例１にあったような軽負荷になった場合に二次側の負荷を故意に引くような大型の部品を使用する必要も無い。

また、力率改善回路と直流／直流変換回路の出力は負荷電流範囲が限定される特徴を持つ。つまり、二次側の負荷で力率改善回路の出力電圧電圧が変動し、上下限値で保護回路を設ける必要がある。画像形成装置は、電子写真の都合上複数のプリント速度モード持ち合わせる場合がある。プリント速度を変更した場合モータ類の電流値が変化する。このプリント速度モードに従って直流／直流変換回路用発信器１のＯＮＤｕｔｙを変更することにより各モードにより最適な負荷範囲の設定が可能にできる。

実施例１における力率改善回路を備えた電源装置の回路図第１の実施例における動作を説明するタイムチャート第２の実施例におけるブロック図実施例１における回路図従来例における力率改善回路を備えた電源装置の回路図従来例における力率改善回路の電圧制御動作を説明する図従来例における直流／直流コンバータの電圧制御動作を説明する図

符号の説明

１直流／直流変換回路用発信器
２ FB1端子電流制限抵抗
３過電圧保護端子OVP
４低電圧保護の基準電圧用のツェナーダイオード
５低電圧保護用のコンパレータ
６低電圧保護用トランジスタ
７負荷用抵抗
８低電圧保護用トランジスタのベース抵抗
９低電圧保護用フォトカプラ
１０低電圧保護用フォトカプラ９のフォトダイオード保護用の抵抗
１１低電圧保護の基準電圧用のツェナーダイオードの電流設定抵抗
１２本第１の実施例の出力に接続される負荷電流
１３力率改善回路の出力電圧
１４トランス７１に流れる電流
１５本第１の実施例の出力に接続される負荷が定常時の負荷範囲である時間
１６二次側負荷が極端に減少した時間
１７低電圧保護回路の検知電圧
１８二次側負荷が極端に増加した時間
１９過電圧保護回路の検知電圧
２０駆動系負荷部
２１信号系負荷部
２２ロードスイッチ
２３交流／直流変換回路
２４第２のダイオードブリッジ
２５第２の平滑コンデンサ
２６交流／直流変換回路制御ＩＣ
２７交流／直流変換回路用トランス
２８交流／直流変換回路用FET
２９交流／直流変換回路用電流検出抵抗
３０交流／直流変換回路用トランスの補助巻き線
３１交流／直流変換回路用トランスの整流ダイオード
３２第２の平滑コンデンサ
３３交流／直流変換回路用二次整流ダイオード
３４交流／直流変換回路用二次平滑コンデンサ
３５第２の電流検出抵抗
３６第２のシャントレギュレータ
３７第２の位相補償用コンデンサ
３８第２の位相補償抵抗
３９第２のシャントレギュレータ用電流制限抵抗
４０第２の電圧制御用フォトカプラ
４１ FB3端子電流制限抵抗
４２モータＯＮ信号
４３モータＯＮ信号用フォトカプラ
４４モータＯＮ信号用フォトカプラ電流制限抵抗
４５論理和構成用ダイオード
４６一次側モータＯＮ信号用フォトカプラ電流制限抵抗
４７論理和構成用抵抗
４８ブリッジダイオード
４９交流電源
５０第１のコントローラ
５１ START1端子
５２入力電圧検出抵
５３ Vin1
５４昇圧用のチョークコイル
５５力率改善用ＦＥＴ
５６力率改善用の整流ダイオード
５７力率改善用平滑コンデンサ
５８力率改善用電圧検知抵抗
５９ＦＢ1端子
６０昇圧用チョークコイルの補助巻き線
６１補助巻き線整流用のダイオード
６２補助巻き線整流用コンデンサ
６３ Vcc1
６４昇圧用チョークコイル電流検出抵抗
６５ＣＳ１
６６ Vgate1
６７ GND1
６８第２のコントローラ
６９ START2
７０ Vcc2
７１トランス
７２直流／直流変換回路用FET
７３二次整流ダイオード
７４二次平滑コンデンサ
７５直流／直流変換回路用電流検出抵抗
７６ＣＳ２
７７トランスの補助巻き線
７８補助巻き線整流用第オード
７９補助巻き線整流用コンデンサ
８０ Vcc2
８１二次側電圧検出抵抗
８２シャントレギュレータ
８３電圧制御用フォトカプラ
８４ＦＢ２
８５位相補償用の抵抗
８６位相補償用のコンデンサ
８７シャントレギュレータ用電流制限抵抗
８８ FB2端子電流制限抵抗
８９ Vin1端子電圧波形
９０ FB1端子電圧波形
９１力率改善回路の電圧制御波形
９２昇圧用チョークコイルに流れる電流波形
９３電圧制御端子FB2の電圧波形
９４直流／直流変換回路用FETを制御する基準電圧波形
９５ GND2端子
９６ Vgate2端子
９７トランス７１の一次巻き線に流れる電流波形
９８ FB1端子電流制限抵抗2
９９力率改善回路
１００直流／直流変換回路
１０１論理和
１０２ START3
１０３ Vgate3
１０４交流／直流変換回路制御ＩＣ２６の制御回路用の電源端子Vcc3
１０５交流／直流変換回路制御ＩＣ２６の電圧制御端子FB3
１０６ GND3
１０７交流／直流変換回路制御ＩＣ２６の電流検出端子CS3
１０８交流／直流変換回路制御ＩＣ２６の電圧制御端子FB3

Claims

交流電源を全波整流によって直流に変換するためのブリッジ整流回路、コントローラを備え前記コントローラにより制御されブリッジ整流回路から出力される直流に対して力率改善を施すための力率改善回路、トランスと前記トランスをスイッチングする事により力率改善回路によって力率が改善された後の直流を直流に変換するための直流／直流変換回路において、前記トランスは設定された周波数で駆動する発振器により駆動されるスイッチング素子でスイッチングされ、力率改善回路の出力電圧に依存した電力を出力し、トランスの出力直流電圧を検出し力率改善回路のコントローラの制御値として帰還し所定の電圧を得ることを特徴とする電源装置。
請求項１記載の電源装置において、力率改善回路の出力に過電圧保護を設けたことを特徴とした電源装置。
請求項１記載の電源装置において、力率改善回路の出力が所定の電圧以下を検知すると、トランスの出力である二次側の負荷電流を増加させることを特徴とする電源装置。
請求項２記載の電源装置において、交流電源から別途二次側の電圧を生成する第２の交流直流変換回路と、第２の交流直流変換回路の制御電源から制御電力を供給され交流電源からの電力ラインの接続切断を行なうロードスイッチと、力率改善回路の出力電圧が所定の電圧値以下になると前記ロードスイッチをＯＦＦする低電圧保護回路と、第２の交流直流変換回路に接続された回路からの信号により前記ロードスイッチをＯＮすることを特徴とした電源装置。
請求項３記載、請求項４記載で電源装置において、二次側で使用される負荷モードに従って直流／直流変換回路に設けられた発振器のＯＮＤｕｔｙを切換えることを特徴とした電源装置。