JP2013034365A - 電源装置及び記録装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この回路は、第1の2次巻線により第1の出力電圧を生成し、第2の2次巻線により第1の出力電圧に重畳される重畳電圧を生成するトランスと、そのトランスを駆動する駆動部を備える。さらに、第1の出力電圧及び重畳電圧を整流・平滑する第1及び第2の整流・平滑回路と、整流・平滑された重畳電圧を整流・平滑された第1の出力電圧に加算して第2の出力電圧を出力する加算部とを備える。この構成で、第1及び第2の出力電圧を夫々、DCカップリングによりフィードバックし、該フィードバックされた第1及び第2の出力電圧を第1及び第2のフィードバック・ファクタにより夫々調整し、該調整された各フィードバック成分を合成して増幅する。そして、その合成し増幅されたフィードバック成分により駆動部をPWM制御する。
【選択図】 図4
Description
If1(dc)=(Vo1−Vref)/R6 …… (1)
である。
Iref1=Vref/R7 …… (2)
である。
Vo1=(R6+R7)/R7*Vref …… (3)
である。こうして、式(3)に基づき出力電圧Vo1は制御される。
P1=1/2*L1*Ip2 …… (4)
である。ここでL1は1次巻線11のインダクタンス値であり、Ipは図10で示されるように、Ton期間に1次側巻線11に流れる電流のピーク値である。
P2=1/2*L1*Ip2*f*η …… (5)
である。ここで、fはスイッチング周波数、ηはトランスのエネルギー変換効率を指し、トランスの1次側で生成されるエネルギー量P1に効率ηを乗じた値が、実際にトランスの2次側に伝達されるエネルギー量である。fは一例では60KHz又は100KHzなどであり、ηは0.95などである。
さて、追加された巻線12aからの整流・平滑回路として、ダイオードD51と電解コンデンサC51が設けられる。また、シャントレギュレータIC3の入力端子(REF)には、出力電圧Vo1からのフィードバックに加え、出力電圧Vo2からのフィードバックも入力される。但し、出力電圧Vo1からのフィードバックは抵抗R6を介しDCカップリング(直流結合)で構成されるのに対し、出力電圧Vo2からのフィードバックは、抵抗R51とキャパシタC52によるACカップリング(交流結合)で構成される(図中の破線52)。
If1(dc)=(Vo1−Vref)/ R6 …… (6)
である。ここで、基準電圧Vrefは、例えば、DC2.5Vである。一方、出力電圧Vo2のフィードバックはACカップリングであるため、出力電圧Vo2の安定時には、出力端子Vo2からノードVref1に流れ込むフィードバック電流If2(ac)は、キャパシタC52により遮断されゼロとなる。従って、Vo2が安定状態のときにノードVref1に流入する電流の総和は、式(7)となる。即ち、
If1(dc)+If2(ac)≒If1(dc)(∵If2(ac)≒0) …… (7)
である。
If1(dc)+If2(ac)≒(Vo1−Vref)/R6 …… (8)
である。
α1=1/R6, α2=0 …… (9)
である。なぜなら、式(8)において、出力電圧Vo1とVo2を変数とみたときに、それぞれの係数がフィードバック・ファクタに相当するが、実際には変数Vo2は式(8)に現われず、α2はゼロとなる。
D(α1)=α1/(α1+α2) …… (10)
=1.0
D(α2)=0 …… (11)
である。
Iref1 = Vref/R7 …… (12)
であり、シャントレギュレータIC3を含むエラーアンプ14の作用により、ノードVref1に流入する電流と、当該ノードから流出する電流とが等しくなるように制御されることから、式(13)が成立する。即ち、
If1(dc)+If2(ac)=Vref/R7 …… (13)
である。ここで、式(7)より、式(14)が得られる。即ち、
If1(dc)≒Vref/R7 …… (14)
である。
ここで、式(15)のマイナス記号は、ノードVref1からの電流の流出を意味する。また、式(15)のCR時定数のCはキャパシタC52の値、Rは抵抗R51の値、変数Tはモータ起動時からの経過時間、従って、図13における時刻t=t1からの経過時間に相当する。さらに、電流If2(ac)の流出分だけ、ノードVref1の電位が低下する様子が、図13に示すVref1の期間T1から明らかである。図13において、Ifp21は時間間隔T1における電流If2(ac)の最大値を示し、Ifp22は時間間隔T3における電流If2(ac)の最大値を示す。また、図13において、時刻t=t1〜t2までの時間間隔T1が、式(15)のCR時定数に関連付けられる。
If1(dc)+If2(ac)=
(Vo1−Vref)/R6−ΔVp/R51*exp(−T/CR) ……(16)
である。式(16)から、変数Vo1と変数ΔVpのそれぞれの係数、即ち、フィードバック・ファクタが、式(17)、式(18)のように求まる。即ち、
α1=1/R6 ……(17)
α2=−1/R51*exp(−t/CR) ……(18)
である。
図1は本発明の代表的な実施例であるインクジェット記録ヘッド(以下、記録ヘッド)を用いて記録を行なう記録装置の構成の概要を示す外観斜視図である。
(1)モータ駆動電圧Vo2が記録ヘッド駆動電圧Vo1を基準として、電圧重畳されて生成される点、
(2)出力電圧Vo1とVo2の両方がDCカップリングによりフィードバックされる点、
(3)出力電圧Vo1とVo2のフィードバック・ファクタα1とα2が、相対的に可変に制御可能な点である。
Vo2=Vo1+ΔVs …… (19)
である。ここで、Vo1は第1の出力電圧、ΔVsは出力Vo1に対して重畳される電圧、Vo2は第2の出力電圧である。図3から分かるように、加算部803において、第1の出力電圧Vo1に重畳電圧ΔVsが加算されて第2の出力電圧Vo2が生成されている。
VRm =Vin(dc)*(n2+n3)/n1+Vo2+Vr …… (20)
で与えられる。
VRm =Vin(dc)*n3/n1+Vo2 +Vr …… (21)
となる。この2つの式を比較すると、トランス巻線比に依存する項、即ち、式(20)と式(21)の第1項を比べると、式(20)の場合には1次平滑DC電圧Vin(dc)の乗数が(n2+n3)/n1であるのに対し、式(21)ではn3/n1である。即ち、後者の場合の方がその値が小さくなり、結果的にピーク逆電圧VRmが小さくなるのである。なお、式(20)〜式(21)において、1次平滑DC電圧Vin(dc)は入力電圧AC100V〜AC240Vを整流・平滑した結果の直流電圧である。VrはトランスT9の2次巻線12(巻線数n2)及び12a(巻線数n3)に関連付けられる漏れインダクタンスに起因するサージ電圧である。ここで、12は第1の2次巻線、12aは第2の2次巻線という。
Vo2=Vo1+ΔVs …… (22)
である。
If1(dc)=(Vo1−Vref)/R6 …… (23)
If2(dc)=(Vo2−Vref)/R91 …… (24)
である。
If1(dc)+If2(dc)
=(Vo1−Vref)/R6+(Vo2−Vref)/R91
=(Vo1−Vref)/R6+(Vo1+ΔVs−Vref)/R91
=(1/R6+1/R91)*Vo1+ΔVs/R91
−(1/R6+1/R91)*Vref ……(25)
である。
α1=1/R6+1/R91 …… (26)
α2=1/R91
である。
D(α1)=α1/(α1+α2)=(1+X)/(2+X) …… (27)
である。なお、式(27)において、X=R91/R6である。同様に、出力Vo2のフィードバック寄与率D(α2)は式(28)で与えられる。即ち、
D(α2)=α2/(α1+α2)=1/(2+X) …… (28)
である。ここで式(27)の結果を図5に示す。
なお、スイッチング電源回路の構成は以上説明した実施例に限定されるものではない。
If1(dc)=(Vo1−Vref)/R6 …… (29)
If2(dc)=(Vo2−Vref)/R91 …… (30)
If3(dc)=(Vo2−Vref)/R121 …… (31)
である。
Vo2=Vo1+ΔVs …… (32)
である。
If1(dc)+If2(dc)+If3(dc)
=(Vo1−Vref)/R6+(Vo2−Vref)/R91+(Vo2−Vref)/R91
=(1/R6+1/R91+1/R121)*Vo1
+(1/R91+1/R121)*ΔVs
−(1/R6+1/R91+1/R121)*Vref ……(33)
である。
If3(dc)=(Vref−Vf)/R124 ……(34)
である。ここで、VrefはシャントレギュレータIC3の基準電圧(典型的にはDC2.5V)、VfはダイオードD121の順方向電圧(例えばショットキーダイオードで0.4V)、R124は抵抗R124の抵抗値である。さらに、フィードバック電流If3(dc)は式(31)で与えられることより、式(35)となる。
よって、抵抗R124の値が式(36)のように求まる。
ここで、Vo2に式(22)を代入して、式(37)が得られる。即ち、
R124=(Vref−Vf)/(Vo1+ΔVs−Vref)*R121 ……(37)
である。
α1=1/R6 + 1/R91+1/R121 …… (38)
α2=1/R91+1/R121
である。従って、フィードバック・ファクタの合計に占めるα1の比率、すなわち出力Vo1のフィードバック寄与率D(α1)を求めると、式(39)のようになる。即ち、
D(α1)=α1/(α1+α2)=(1+X’)/(2+X’)……(39)
である。
D(α2)=α2/(α1+α2) =1/(2+X’) …… (40)
である。
Claims (9)
- 1次巻線と第1の2次巻線と第2の2次巻線とを有する変圧手段と、
前記第1の2次巻線で生成された電圧から第1の直流電圧を生成する第1の直流電圧生成手段と、
前記第1の直流電圧に前記第2の2次巻線で生成された電圧が重畳された電圧から、第2の直流電圧を生成する第2の直流電圧生成手段と、
前記1次巻線への通電を行うスイッチ手段と、
前記第1の直流電圧生成手段の出力部、前記第1の直流電圧生成手段の出力部及びグランドと、それぞれ抵抗を介して接続された電圧の入力部を有し、前記電圧の入力部に入力される電圧が一定になるように前記スイッチ手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする電源装置。 - 前記第1の直流電圧と前記第2の直流電圧をそれぞれ、フィードバックする場合、
前記第1の直流電圧生成手段の出力部に接続される第1の抵抗の抵抗値をR6、前記第2の直流電圧生成手段の出力部に接続される第2の抵抗の抵抗値をR91とし、前記第1のフィードバック・ファクタをα1、前記第2のフィードバック・ファクタをα2とするなら、
α1=1/R6+1/R91
α2=1/R91
であることを特徴とする請求項1に記載の電源装置。 - 請求項1又は2に記載の電源装置と、
第1の直流電圧が供給される記録ヘッドと、
第2の直流電圧が供給されるモータと、
前記記録ヘッドと前記モータを制御する制御部とを有することを特徴とする記録装置。 - 記録ヘッドとモータとを有する記録装置であって、
前記記録ヘッドを駆動するための第1の出力電圧と前記第1の出力電圧よりも高く前記モータを駆動するための第2の出力電圧とを生成するスイッチング電源回路を備え、
前記スイッチング電源回路は、
第1の2次巻線により前記第1の出力電圧を生成し、第2の2次巻線により前記第1の出力電圧に重畳される重畳電圧を生成するトランスと、
前記トランスを駆動する駆動部と、
前記第1の出力電圧を整流・平滑する第1の整流・平滑回路と、
前記重畳電圧を整流・平滑する第2の整流・平滑回路と、
前記第2の整流・平滑回路により整流・平滑された前記重畳電圧を前記第1の整流・平滑回路により整流・平滑された前記第1の出力電圧に加算して前記第2の出力電圧を出力する加算手段と、
前記第1の出力電圧と前記第2の出力電圧をそれぞれ、DCカップリングによりフィードバックし、該フィードバックされた前記第1の出力電圧と前記第2の出力電圧を第1のフィードバック・ファクタと第2のフィードバック・ファクタによりそれぞれ調整し、該調整されたそれぞれのフィードバック成分を合成して増幅し、該合成し増幅されたフィードバック成分により前記駆動部をPWM制御するフィードバック制御手段とを有することを特徴とする記録装置。 - 前記第1の出力電圧と前記第2の出力電圧をそれぞれ、DCカップリングによりフィードバックする場合、前記第1の出力電圧に直列に接続される抵抗をR6、前記第2の出力電圧に直列に接続される抵抗R91とし、前記第1のフィードバック・ファクタをα1、前記第2のフィードバック・ファクタをα2とするなら、
α1=1/R6+1/R91
α2=1/R91
となり、
X=R91/R6としたとき、前記第1の出力電圧のフィードバック寄与率D(α1)と前記第2の出力電圧のフィードバック寄与率D(α2)とはそれぞれ、
D(α1)=α1/(α1+α2)=(1+X)/(2+X)
D(α2)=α2/(α1+α2)= 1/(2+X)
で与えられることを特徴とする請求項4に記載の記録装置。 - 前記フィードバック制御手段は、前記記録装置の記録動作シーケンスに応じて、入力される制御信号に従って、前記第1及び第2のフィードバック・ファクタの少なくとも1つを変更する変更手段を有することを特徴とする請求項5に記載の記録装置。
- 前記変更手段は、
前記制御信号のレベルに従って、前記抵抗R6及び前記抵抗R91の少なくとも一方の抵抗値を変更することを特徴とする請求項6に記載の記録装置。 - 前記変更手段は、
前記記録動作シーケンスにおいて、前記記録ヘッドを駆動する期間には前記第1のフィードバック・ファクタを増加させ、前記記録媒体の搬送期間には前記第2のフィードバック・ファクタを増加させることを特徴とする請求項7に記載の記録装置。 - 前記記録ヘッドを駆動する期間にはD(α1)=0.8、D(α2)=0.2であり、
前記記録媒体の搬送期間にはD(α1)=0.6、D(α2)=0.4であることを特徴とする請求項8に記載の記録装置。
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