JP2013158211A - Discharge circuit and power source with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子機器に電力を供給する電源装置の放電回路に関する。 The present invention relates to a discharge circuit of a power supply device that supplies electric power to an electronic device.
図6を用いて商用交流電源からの交流電圧を入力とし、交流電圧を変換するコンバータとしての電源を有する電子機器における放電回路について説明する。 A discharge circuit in an electronic apparatus having a power source as a converter that receives an AC voltage from a commercial AC power source and converts the AC voltage will be described with reference to FIG.
商用交流電源からの交流電圧を入力として動作する電子機器において、一般に商用交流電源1からのライン間に発生するノーマルモードノイズを防止する目的として、通称:アクロス・ザ・ライン・コンデンサと呼ばれるコンデンサ40(以下、Xコンデンサという)が接続される。なお、電子機器のプラグが引き抜かれた後(商用交流電源からの交流電圧の供給が断たれた場合)、このXコンデンサに残留する電荷を1秒以内に所定電圧以下まで放電することが義務づけられている。これを満足するためにXコンデンサ40を使用する場合は、一般に図6のようにXコンデンサ40と並列に電荷放電のための放電回路としての放電抵抗20が設けられる。一般的には、放電回路の後段に接続された整流回路8により交流電圧を全波整流し、コンバータ9により所望の電圧に変換して電子機器に供給する。そして、商用交流電源の交流電圧の周波数の判定及び瞬時停電を検出するために、交流電圧のゼロクロスを検出する回路をもつ電子機器もある。このような電子機器では、ゼロクロスを検出する回路を放電回路として兼用することもある。
In an electronic device that operates with an AC voltage from a commercial AC power supply as an input, a
一方、昨今の電子機器では、電子機器が動作していない待機時において、一層、消費電力を低減することが求められている。上記のXコンデンサの容量を1.0μFとした場合、1秒以内に所定電圧以下にするための放電抵抗の抵抗値は約1MΩである。商用交流電源の電圧をAC230Vとした時の放電抵抗の消費電力は、約52.9mWになる。この消費電力は、電子機器の待機時の消費電力をより一層低減する際には、無視できる消費電力ではない。 On the other hand, recent electronic devices are required to further reduce power consumption during standby when the electronic device is not operating. When the capacitance of the X capacitor is 1.0 μF, the resistance value of the discharge resistor for reducing the voltage to a predetermined voltage within 1 second is about 1 MΩ. When the voltage of the commercial AC power supply is AC 230V, the power consumption of the discharge resistor is about 52.9 mW. This power consumption is not a negligible power consumption when the power consumption during standby of the electronic device is further reduced.
従来の回路では、放電抵抗やゼロクロス検出のための回路は、電子機器の運転状態によらず電流が流れるため常に電力を消費する構成であった。これに対して、特許文献1では、待機時において、ゼロクロス検出のための回路をオン/オフさせ、オン期間の比率を小さくしておき、プラグが引き抜かれたことをゼロクロス検出のための回路で検出し、オン期間の比率を待機時に比べて高くする、もしくは常にオン状態にして、Xコンデンサに残留する電荷の放電を加速する構成を提案している。これにより、待機時におけるゼロクロス検出のための回路の消費電力を低減することができる。 In the conventional circuit, the circuit for detecting the discharge resistance and the zero crossing has a configuration that always consumes electric power because a current flows regardless of the operating state of the electronic device. On the other hand, in Patent Document 1, a circuit for zero cross detection is turned on / off during standby, the ratio of the on period is reduced, and a circuit for zero cross detection indicates that the plug has been pulled out. A configuration is proposed in which the ratio of the ON period is detected and the ratio of the ON period is made higher than that in the standby state or is always turned ON to accelerate the discharge of the charge remaining in the X capacitor. Thereby, the power consumption of the circuit for the zero cross detection at the time of standby can be reduced.
また、他の方法として、図7のように主電源12と並列に待機時の専用電源11を設けて、待機時には主電源12の商用電源ラインをオフすることにより、Xコンデンサ44を接続しない構成も考えられる。なお、図7において20と30は放電抵抗を、40と44はXコンデンサである。また、待機時の専用電源11は整流部8aとコンバータ9a、主電源12は整流部8bとコンバータ9bを有する。通常動作時は主電源12から電力を供給し、待機時は主電源12をスイッチ73でオフし、待機時の専用電源11から電力を供給する。待機時は電子機器に必要な電力が小さいため、Xコンデンサ40の容量をXコンデンサ44よりも小さくすることができるため、放電抵抗20の抵抗値を放電抵抗30の抵抗値より大きくして、待機時の消費電力を低減することができる。
As another method, as shown in FIG. 7, the
また、図8のような構成が特許文献2で提案されており、商用交流電源からの電圧を監視する回路として抵抗41、コンデンサ21を有し、この回路にで電圧を監視してプラグの引き抜きを検知する。プラグの引き抜きが検知されたらスイッチ70をオンする構成として、商用交流電源1から電圧が入力されているときに消費電力を抑える放電回路も提案されている。
Further, a configuration as shown in FIG. 8 is proposed in Patent Document 2, which has a
しかしながら、特許文献1の構成では、ゼロクロス検出回路によってプラグの引き抜きを検知し、ゼロクロス検出回路を放電回路として兼用しているため、待機時における全期間、ゼロクロス検出回路をオフとすることはできない。つまり、ゼロクロス検出手段のオン期間では依然として電力が消費されてしまう。また、外来ノイズ等によって商用交流電源からの交流電圧が歪んだ場合や商用交流電源の交流電圧の周波数に変動が生じた場合に、誤ってゼロクロスを誤検知するという課題がある。 However, in the configuration of Patent Document 1, since the plug extraction is detected by the zero-cross detection circuit and the zero-cross detection circuit is also used as the discharge circuit, the zero-cross detection circuit cannot be turned off for the entire period during standby. That is, power is still consumed during the ON period of the zero cross detection means. In addition, when the AC voltage from the commercial AC power source is distorted by external noise or the like, or when the frequency of the AC voltage of the commercial AC power source fluctuates, there is a problem that the zero cross is erroneously detected.
また、図7のように専用電源11を設けた構成では、待機時においてもXコンデンサが必要となる構成であり、専用電源11のXコンデンサの容量を、例えば、0.22μFに減らすことができるが、1秒以内に所定電圧以下にするための放電抵抗の抵抗値は約4.5MΩとなる。商用交流電源の交流電圧をAC230Vとしたときの放電抵抗による消費電力は約11.8mWになる。図6の構成よりも消費電力が低減できるが、更なる消費電力の低減は難しい。また、専用電源を設けた構成では、電源回路の部品点数が多くなり回路規模の増大、及び、電源のコストが増加するという課題もある。
Further, in the configuration in which the
また、特許文献2の構成では、ゼロクロス検出を必要としない待機状態では、ゼロクロス検出回路を遮断する高耐圧のスイッチ素子を別に必要とするため、コストが高くなる可能性がある。 Further, in the configuration of Patent Document 2, in a standby state that does not require zero-cross detection, a separate high-breakdown-voltage switch element that shuts off the zero-cross detection circuit is required, which may increase the cost.
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、機器の待機時における消費電力を一層低減し、且つ、プラグが引き抜き時におけるXコンデンサの残留電荷を速やかに放電することが可能な放電回路及び放電回路を備えた電源を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and further reduces the power consumption during standby of the device, and can discharge the residual charge of the X capacitor quickly when the plug is pulled out. An object is to provide a power supply including a circuit and a discharge circuit.
上記課題を解決するための放電回路は、交流電圧が入力されるラインに発生するノイズを低減するための電荷蓄積手段と、前記交流電圧が入力されているか否かを検知する電圧検知手段と、前記電荷蓄積手段の電荷を放電するための放電手段を有し、前記放電手段を用いて前記交流電圧のゼロクロスを検出するゼロクロス検知手段と、前記放電手段が非導通の状態において前記交流電圧の入力が断たれた場合に、前記交流電圧の入力が断たれたことに応じて、前記電圧検知手段により前記放電手段を導通させることにより前記電荷蓄積手段の電荷を放電することを特徴とする。 A discharge circuit for solving the above problems includes a charge storage unit for reducing noise generated in a line to which an AC voltage is input, a voltage detection unit for detecting whether or not the AC voltage is input, A discharge means for discharging the electric charge of the charge storage means; a zero cross detection means for detecting a zero cross of the AC voltage using the discharge means; and an input of the AC voltage when the discharge means is non-conductive. If the AC voltage is interrupted, the electric charge storage means is discharged by conducting the discharge means with the voltage detecting means in response to the input of the AC voltage being cut off.
また、本発明の電源は、入力される交流電圧を変換して出力する電源において、前記交流電圧を整流する整流部と、前記整流部によって整流された電圧を変換するコンバータと、前記交流電圧が入力されるラインに発生するノイズを低減するための電荷蓄積手段と、前記交流電圧が入力されているか否かを検知する電圧検知手段と、前記電荷蓄積手段の電荷を放電するための放電手段を有し、前記放電手段を用いて前記交流電圧のゼロクロスを検出するゼロクロス検知手段と、前記放電手段が非導通の状態において前記交流電圧の入力が断たれた場合に、前記交流電圧の入力が断たれたことに応じて、前記電圧検知手段により前記放電手段を導通させることにより前記電荷蓄積手段の電荷を放電する放電回路と
を備えたことを特徴とする。
The power source of the present invention is a power source that converts and outputs an input AC voltage, a rectifier that rectifies the AC voltage, a converter that converts a voltage rectified by the rectifier, and the AC voltage is Charge storage means for reducing noise generated in the input line, voltage detection means for detecting whether or not the AC voltage is input, and discharge means for discharging the charge of the charge storage means And a zero cross detecting means for detecting a zero cross of the AC voltage using the discharging means, and when the AC voltage input is cut off while the discharging means is non-conductive, the AC voltage input is cut off. And a discharge circuit that discharges the charge of the charge accumulating means by causing the voltage detecting means to conduct the discharge means in response to sagging.
以上説明したように本発明によれば、機器の待機時における消費電力を低減でき、且つ、プラグの引き抜き時のXコンデンサに残留する電荷を速やかに放電することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the power consumption during standby of the device, and to quickly discharge the charge remaining in the X capacitor when the plug is pulled out.
以下、上述した課題を解決するための本発明の具体的な構成について、以下の実施例に基づいて説明する。なお、以下に示す実施例は一例であって、この発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, specific configurations of the present invention for solving the above-described problems will be described based on the following examples. In addition, the Example shown below is an example, Comprising: It is not the meaning which limits the technical scope of this invention only to them.
(実施例1)
図1に本発明の実施例1の放電回路を示す。実施例1の放電回路はゼロクロス検出のためのゼロクロス検出回路を有し、ゼロクロス検出と放電を兼用する回路である。図1の放電回路は、商用交流電源101と、Xコンデンサ140と、フィルタ回路104及び105を有し、プラグが引き抜きかれたこと(交流電圧の入力が断たれたこと)を検知する電圧検知部としてのAC検知部102と、放電抵抗121及び122を有し、Xコンデンサ104の放電と商用交流電源101から入力される交流電圧のゼロクロスの検出を行うゼロクロス検出部103とを有する。Xコンデンサ104は、前述したとおり、商用交流電源101の交流電圧の入力ライン間に発生するノーマルモードノイズによる影響を抑制するための電荷蓄積部である。なお、ダイオードブリッジ回路で構成された整流部108と、整流部108で整流された電圧を変換するコンバータ109とを含む電源装置が制御手段110に電力を供給する構成である。また、接点a及び接点bにはプラグが接続され、商用交流電源101から交流電圧が入力される。
Example 1
FIG. 1 shows a discharge circuit according to Embodiment 1 of the present invention. The discharge circuit according to the first embodiment includes a zero-cross detection circuit for zero-cross detection, and is a circuit that combines zero-cross detection and discharge. The discharge circuit of FIG. 1 includes a commercial
なお、整流部108は、ダイオード160、161、162、163から成るダイオードブリッジ回路が接続されており、このダイオードブリッジ回路で入力された交流電圧が全波整流された後、平滑コンデンサ142で平滑される。また、平滑コンデンサ142の陽極側にコンデンサC164が接続されるとともに、陰極側にコンデンサC165が接続され、コンデンサC164、C165の互いの接続点が接地される。このコンデンサC164と165は、端子雑音対策として商用交流電源のラインとグラウンド(以下、GNDという)間に数千pF程度のコンデンサを設けられている。なお、コンデンサC164、C165は、通称「Yコンデンサ」と呼ばれる。本実施例のYコンデンサは、整流部108の出力端に接続する構成である。なお、Yコンデンサは、整流部108に対して交流電流の入力側に接続される場合もあるが、本実施例の構成の方がより端子雑音対策の効果がある。
The
次に、AC検知部102の動作について説明する。商用交流電源101からの交流電圧の極性に応じて、AC検知部102のフィルタ回路104と105が夫々同様の動作をするため、フィルタ回路104の動作を説明する(105の説明は省略する)。
Next, the operation of the
抵抗111とコンデンサ112から成るフィルタ回路104の両端には商用交流電圧101から交流電圧が印加される。抵抗111とコンデンサ112の時定数を商用交流電源101からの交流電圧の周期よりも十分に長く設定すれば、コンデンサ112の両端の電圧は交流電圧に比べ十分低くなる。コンデンサ112の両端の電圧値がピークのときに、ゼロクロス検出部103のスイッチ素子であるFET171がオンするための閾値電圧よりも低くすることでFET171はオフとなる。従って、Xコンデンサ140の両端には抵抗111が接続されているだけの状態になる。抵抗111の抵抗値を通常の放電抵抗121の抵抗値よりも十分に大きくすれば、従来よりも放電抵抗による消費電力を低減することができる。
An AC voltage from the
一方、プラグが引き抜きかれた際は、その1秒以内に差し込み刃両端の電圧(Xコンデンサの残留電荷に基づく電圧)を所定電圧以下にすることが必要である。プラグが引き抜かれた瞬間は、Xコンデンサ140に蓄積した電荷が存在しており、Xコンデンサ140の両端の電圧は、略Xコンデンサ140の容量と抵抗111の時定数に従って減衰する。前述のとおり、抵抗111の抵抗値は通常の放電抵抗121の抵抗値よりも大きく設定している為、Xコンデンサ140両端の電圧は略直流になる。
On the other hand, when the plug is pulled out, it is necessary to set the voltage across the insertion blade (voltage based on the residual charge of the X capacitor) to a predetermined voltage or less within 1 second. At the moment when the plug is pulled out, the electric charge accumulated in the
一方、コンデンサ112の両端の電圧は時間と共に指数関数的に上昇し、FET171のオンするための閾値電圧を越えると放電抵抗121が導通し、Xコンデンサ140の残留電荷を放電する。FET171をオンさせ、放電抵抗121によりXコンデンサ140の残留電荷を所定電圧以下に放電するまでの時間が1秒以内となるように、抵抗111の抵抗値、コンデンサ112の容量及び放電抵抗121の抵抗値の関係(定数)を後述のように設定する。
On the other hand, the voltage across the
次に、ゼロクロス検出部103の動作について説明する。ゼロクロス検出部103は、通常動作状態であるスイッチ素子145を導通させているときのみ、入力される交流電圧のゼロクロスを検出し、接続点c(以下、ノードcという)の電圧で商用電源電圧のゼロクロス点を判断する。一方、待機状態である省電力状態においては、スイッチ素子145を非導通として消費電力を低減する。なお、スイッチ素子145としては、FETなどの半導体素子でも良いし、多出力コンバータの1出力を停止する構成でも良い。
Next, the operation of the zero
商用交流電源101からの交流電圧が接点bのほうが平滑コンデンサ142の陰極よりも低い場合、トランジスタ139のベースに電流が流れないため、トランジスタ139は非導通となる。トランジスタ139が非導通であるため、コンバータ109から供出された電荷によってフォトカプラ144が導通し、ノードcは低電圧となる。
When the AC voltage from the commercial
同時に、コンバータ109からダイオード113を介してFET171に電圧を供給することでFET171をオンする。抵抗121、133及びFET171は、Yコン164、165を設けても正常に動作し、かつ商用AC電源が異常な波形を示してもゼロクロス検出を安定して行う為の素子である。接点bよりも接点aの電位が高く、且つ、平滑コンデンサ142の陰極よりもGNDの電位が低い場合に、抵抗121が設けられていないと平滑コンデンサ142への充電期間を除いてYコンデンサに流れる電流は抵抗122を通り、トランジスタ139のベースに流れ込む。トランジスタ139のベースに電流が流れた結果、トランジスタ139が導通することで、ゼロクロス点が誤検出されてしまう。このような誤検出を防ぐため、抵抗121を設けることにより、Yコンデンサに流れる電流を抵抗121から流すことができ、Yコンデンサの設置に伴い発生する電流が、抵抗122に流れることがなくなり、安定してゼロクロス点を検出することができる。
At the same time, the
一方で、商用交流電源101の電圧において接点bのほうが平滑コンデンサ142の陰極よりも高い場合、コンバータ109からダイオード118を介してスイッチ素子であるFET172に電圧を供給することによりFET172をオンする。更に、抵抗122からトランジスタ139のベースに電流を流すことによりトランジスタ139を導通させてフォトカプラ144を非導通とすることでノードcは高電圧となる。なお、ダイオード138は、逆流防止用の保護ダイオードである。
On the other hand, when the contact point b is higher than the cathode of the smoothing
次に、本実施例の放電回路により消費電力が低減されることについて、図2のタイミングチャートを用いて説明する。まず、ゼロクロス点を検出する動作状態では、放電抵抗121と122に電流を流し、安定してゼロクロス点を検出する。その後、tzeroのタイミングにおいて待機状態に遷移し、スイッチ素子145を非導通とする。なお、この待機状態は電子機器が動作していないためゼロクロス点を検出する必要のない状態である。スイッチ素子145を非導通とすることで、AC検知部102の動作で説明したように、放電抵抗121と122を非導通にすることができるため、消費電力を低減することができる。tAC−OFFのタイミングでプラグが引き抜かれる。プラグが引き抜かれた後、コンデンサ112の電圧上昇をtdetのタイミングまで待ってからXコンデンサ140の残留電荷を放電する。
Next, the reduction in power consumption by the discharge circuit of this embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG. First, in the operation state in which the zero cross point is detected, a current is passed through the
次に、Xコンデンサの残留電荷を1秒以内に放電する方法について、商用交流電源101からの電圧において接点bの方が平滑コンデンサ142の陰極よりも低い場合を例に説明する。
Next, a method for discharging the residual charge of the X capacitor within 1 second will be described by taking as an example a case where the contact b is lower than the cathode of the smoothing
プラグが引き抜かれた後のフィルタ回路104のコンデンサ112の両端の電圧を時間tの関数としてVC1(t)、コンデンサ112の容量をC1、抵抗111の抵抗値をR1、プラグが引き抜かれた瞬間(t=tAC−OFF=0)におけるXコンデンサ140両端の電圧をVdcとすると、Vc1(t)は数1式で与えられる。
The voltage across the
FET171がオンするまでの時間をt=tdetとし、このときのコンデンサ112の両端の電圧をVC1(tdet)=VC1thとすると、tdetは数2式で与えられる。
If the time until the
この式からtdetは、R1やC1、VC1thによって設定可能であるがわかる。
またFET171がオンした後のXコンデンサ140の両端の電圧、つまり、商用交流電源101からのライン間の電圧は、時間の関数VCX(t)として、Xコンデンサの容量をCX、放電抵抗121の抵抗値をR0とすると、概ね数3式で与えられる。
From this equation, it can be seen that t det can be set by R 1 , C 1 , and V C1th .
Further, the voltage across the
ただし、数2式は、t=tdetから再びFET171がオフするまでの期間で成り立つものとする。
However, Equation 2 is assumed to hold in the period from t = t det until the
1秒以内にVCX(t)を所定電圧Vreg以下にする必要があるため、いかなるVdcの条件においても、VCX(1)≦VregとなるようにR0やtdetを設定すればよい。 Since V CX (t) needs to be equal to or lower than the predetermined voltage V reg within 1 second, R 0 and t det should be set so that V CX (1) ≦ V reg under any V dc condition. That's fine.
このように、本実施例によれば、ゼロクロス点を検出する回路を放電回路として兼用することができる。 Thus, according to the present embodiment, the circuit for detecting the zero cross point can also be used as the discharge circuit.
例えば、商用電源電圧101からの交流電圧がAC230V、Xコンデンサ140の容量が1.0μF、FET172がオンする閾値電圧が5Vの場合、抵抗111の抵抗値を20MΩ、コンデンサ112の容量を0.1μFとして、抵抗121の抵抗値を960kΩ以下にすれば良い。例えば、Xコンデンサ140の容量を1.0μFとしたときは、1秒以内に所定電圧以下に放電するために要求される放電抵抗20の抵抗値は1MΩとなり、入力される交流電圧をAC230Vとしたときの放電抵抗20による消費電力は約52.9mWである。一方、本実施例においてもXコンデンサ140の容量を1.0μFとし、抵抗111と116の抵抗値を夫々20MΩとし、入力される交流電圧をAC230Vとしたときの抵抗111と116の消費電力は、合わせて約5.3mWである。従って、本実施例による消費電力の低減効果は、約47.6mWになる。
For example, when the AC voltage from the commercial
以上、本実施例によれば、機器の待機時における消費電力を低減でき、且つ、プラグの引き抜き時のXコンデンサに残留する電荷を速やかに放電することができる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to reduce the power consumption when the device is on standby, and to quickly discharge the charge remaining in the X capacitor when the plug is pulled out.
また、本実施例では抵抗とコンデンサによるRC積分回路(フィルタ回路104、105)によりプラグが引き抜かれたことを検知しており、RC積分回路がフィルタとして機能するため、前述の特許文献1のように検出するタイミングを絞ってゼロクロス点を検出する構成に比べて外部からのノイズや入力される交流電圧の周波数変動に対しても精度良くゼロクロス点を検出することができる。
Further, in this embodiment, it is detected that the plug is pulled out by an RC integration circuit (filter
(実施例2)
図3に実施例2の放電回路を示す。実施例1の図1の放電回路と重複する部分については説明を省略する。なお、重複する回路の各部については、3桁の符号の先頭の数字を1⇒2に変更している(一例として商用交流電源101を201に変更している)が構成は同様である。本実施例では、AC検知部の構成をゼロクロス検出回路の動作に応じて変更する点が異なっている。
(Example 2)
FIG. 3 shows a discharge circuit of the second embodiment. The description of the same parts as those of the discharge circuit of FIG. For each part of the overlapping circuit, the first digit of the three-digit code is changed from 1 to 2 (for example, the commercial
図3において、AC検知部202のフィルタ204は、抵抗214とスイッチ素子としてのトランジスタ213が直列に接続された回路が、抵抗211に対して並列に接続されている。また、フィルタ205は、抵抗219とスイッチ素子としてのトランジスタ218が直列に接続された回路が、抵抗216に対して並列に接続されている。本実施例では、トランジスタ213と218が非導通の場合において、実施例1と同様にFET271、272をオフすることにより放電抵抗による消費電力を低減することができる。
In FIG. 3, the
なお、本実施例における、ゼロクロス検出回路203の動作は次に説明するとおりである。商用交流電源201からの交流電圧において接点bのほうが平滑コンデンサ242の陰極よりも低い場合、トランジスタ239のベースに電流が流れないため、トランジスタ239は非導通となる。トランジスタ239が非導通のため、コンバータ209から供出された電荷によってフォトカプラ244が導通し、ノードcは低電圧となる。一方で、商用交流電源201からの交流電圧において接点bのほうが平滑コンデンサ242の陰極よりも高い場合、コンバータ209からトランジスタ218のベースに電流を流すことでトランジスタ218を導通させる。抵抗219によってコンデンサ217の電圧を上昇させ、FET272がオンするための閾値電圧よりも高い電圧とすることでFET272はオンする。さらに、抵抗222からトランジスタ239のベースに電流を流すことでトランジスタ239を導通させてフォトカプラ244を非導通とすることでノードcは高電圧となる。
The operation of the zero
なお、本実施例では、AC検知部におけるトランジスタ213、218を導通させてAC検知部の構成を変更することにより、コンバータ209からFET271、272を駆動するためにコンデンサ212、217の電圧を昇圧するのに必要な電流を抑えることも可能となる。
In this embodiment, the
以上、本実施例によれば機器の待機時における消費電力を低減でき、且つ、プラグの引き抜き時のXコンデンサに残留する電荷を速やかに放電することができる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to reduce the power consumption during standby of the device and to quickly discharge the charge remaining in the X capacitor when the plug is pulled out.
なお、本実施例においても実施例1と同様、前述の特許文献1によるゼロクロス検知手段に比べて、外部からのノイズや入力される交流電圧の周波数変動に対しても精度良くゼロクロス点を検出することができる。 In the present embodiment as well, as in the first embodiment, the zero cross point can be detected with high accuracy even with respect to external noise and frequency fluctuations of the input AC voltage, as compared with the zero cross detection means disclosed in Patent Document 1 described above. be able to.
(実施例3)
図4に実施例3の放電回路を示す。実施例1、実施例2と重複する構成については説明を省略する。なお、重複する回路の各部については、3桁の符号の先頭の数字を1⇒3に変更している(一例として商用交流電源101を301に変更している)が構成は同様である。本実施例では、AC検知部の検知結果を制御部に出力して、制御部がその出力に基づいてXコンデンサの電荷を放電する点が異なっている。
(Example 3)
FIG. 4 shows a discharge circuit of the third embodiment. The description of the same configurations as those in the first and second embodiments is omitted. In addition, about each part of the circuit which overlaps, although the top number of the code | symbol of 3 digits is changed into 1 => 3 (the commercial alternating
図4において、AC検知部302は、抵抗311と抵抗312の間の電圧をダイオード313を介して制御部310に出力する。制御部310はその内部に設定された閾値電圧とダイオードを介して得られた出力とを比較し、閾値電圧より大きい(High信号)か、閾値電圧より小さいか(Low信号)を検出する。High信号及びLow信号の立上り又は立下りが、所定時間以上、検出されないことによりプラグが引き抜かれたことを検出し、スイッチ素子であるFET372をオンすることでXコンデンサ340の残留電荷を放電する。
In FIG. 4, the
制御部310は、CPUを用いてFET372をオンする構成でも良いし、トランジスタやFETなどの半導体素子を用いて構成した制御回路(ASIC等)でFET372をオンする構成でも良い。
The
また、ゼロクロス点の検出は、FET372をオンすることによって、ノードcの電圧によってゼロクロス点を検出する。商用電源電圧がゼロクロス点の近傍では、トランジスタ339のベースに十分な電流が流せないため、トランジスタ339が非導通となり、フォトカプラ344が導通し、ノードcは低電圧となる。ゼロクロス点の近傍以外では、トランジスタ339のベースに十分な電流が流すことでトランジスタ339が導通となり、フォトカプラ344が非導通となって、ノードcは高電圧となる。
The zero cross point is detected by turning on the
次に、消費電力を低減する様子を図5のタイミングチャートを用いて説明する。
ゼロクロス検出を必要とする通常の動作状態では、FET372をオンして放電抵抗322に電流を流し、ゼロクロス点を検出する。その後、tzeroにおいて待機状態に遷移し、FET372をオフとする。待機状態とは、ゼロクロス点の検出を必要としない状態である。FET372をオフにすることで放電抵抗322を非導通とできるため、消費電力を低減することができる。tAC−OFFでプラグが引き抜かれた後、ダイオード313のカソード電圧に変化がないことをtdetで検知し、Xコンデンサ340の残留電荷を放電する。
Next, how power consumption is reduced will be described with reference to the timing chart of FIG.
In a normal operation state that requires zero-cross detection, the
本実施例によれば機器の待機時における消費電力を低減でき、且つ、プラグの引き抜き時のXコンデンサに残留する電荷を速やかに放電することができる。 According to this embodiment, it is possible to reduce the power consumption during standby of the device and to quickly discharge the charge remaining in the X capacitor when the plug is pulled out.
また、本実施例によれば、AC検知部から制御部310に出力することによりXコンデンサの残留電荷を放電するため、スイッチ素子であるFETがオンするための閾値電圧に依存せずに抵抗311と抵抗312の間の検知電圧を設定できる。また、FETのオンする閾値電圧のばらつきに依存せずに放電を開始できるため、放電時間のタイミングのばらつきを低減することにより安定した放電動作を行うことが可能である。
In addition, according to the present embodiment, the residual charge of the X capacitor is discharged by outputting from the AC detection unit to the
(本発明の放電回路を備えた電源の適用例)
前述の放電回路を搭載した電源を、例えばプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置における低電圧電源として適用することができる。画像形成装置における制御部としてのコントローラへの電力供給のための電源として適用可能である。
(Application example of a power source provided with the discharge circuit of the present invention)
A power supply equipped with the above-described discharge circuit can be applied as a low-voltage power supply in an image forming apparatus such as a printer, a copying machine, a facsimile, or the like. The present invention can be applied as a power source for supplying power to a controller as a control unit in the image forming apparatus.
図9(a)に画像形成装置の一例であるレーザビームプリンタの概略構成を示す。レーザビームプリンタ200は、画像形成部210として潜像が形成される像担持体としての感光ドラム211、感光ドラムに形成された潜像をトナーで現像する現像部212を備えている。そして感光ドラム211に現像されたトナー像をカセット216から供給された記録材としてのシート(不図示)に転写して、シートに転写したトナー像を定着器214で定着してトレイ215に排出する。また、図9(b)に画像形成装置の制御部としてのコントローラに対する電源からの電力供給ラインを示す。前述の放電回路を搭載した電源は、画像形成装置の画像形成動作を制御するCPU310を有するコントローラ300、または、駆動部としてのモータ312や313に電力を供給する低電圧電源として適用できる。図9(b)に示すように電力を供給する対象が複数ある場合はスイッチング電源からの電圧を変換するDCDCコンバータ312を設けてコントローラ300に供給する構成にしてもよい。
FIG. 9A shows a schematic configuration of a laser beam printer which is an example of an image forming apparatus. The
そして、コントローラ300からの指示に応じて、電源の出力電圧を小さくして画像形成装置が待機状態に遷移する。このような待機状態において前述した放電回路を搭載した電源であれば、装置の待機状態における消費電力を低減することができ、且つ、プラグの引き抜き時のXコンデンサに残留する電荷を速やかに放電することができる。
In response to an instruction from the
また、前述した実施例におけるゼロクロス点の検出結果を、画像形成装置の定着部の動作を制御するために用いることができる。具体的には、定着器214に流す電流を制御することに用いることができる。この電流の制御は、定着器214による画像の定着動作を記録材の種類や装置の置かれた環境などに応じて、記録材に適正に画像を定着するための動作である。なお、本発明を適用する装置としては、このような画像形成装置に限らず、動作状態と待機状態を有する他の電子機器の低電圧電源としても適用可能である。
Further, the detection result of the zero cross point in the above-described embodiment can be used for controlling the operation of the fixing unit of the image forming apparatus. Specifically, it can be used to control the current flowing through the fixing
101 商用交流電源
102 AC検知部
103 ゼロクロス検知部
104、105 フィルタ回路
101
Claims (10)
前記交流電圧が入力されているか否かを検知する電圧検知手段と、
前記電荷蓄積手段の電荷を放電するための放電手段を有し、前記放電手段を用いて前記交流電圧のゼロクロスを検出するゼロクロス検知手段と、
前記放電手段が非導通の状態において前記交流電圧の入力が断たれた場合に、前記交流電圧の入力が断たれたことに応じて、前記電圧検知手段により前記放電手段を導通させることにより前記電荷蓄積手段の電荷を放電することを特徴とする放電回路。 Charge storage means for reducing noise generated in a line to which an AC voltage is input;
Voltage detecting means for detecting whether or not the AC voltage is input;
A discharge means for discharging the charge of the charge storage means, and a zero cross detection means for detecting a zero cross of the AC voltage using the discharge means;
When the input of the AC voltage is cut off while the discharge unit is in a non-conductive state, the charge detecting unit is turned on by the voltage detection unit in response to the input of the AC voltage being cut off. A discharge circuit for discharging an electric charge of a storage means.
前記スイッチをオンすることにより前記コンデンサの両端の電圧が前記閾値電圧を超えるように制御することを特徴とする請求項2に記載の放電回路。 The filter means further includes a switch connected in series with the capacitor,
3. The discharge circuit according to claim 2, wherein a voltage at both ends of the capacitor is controlled to exceed the threshold voltage by turning on the switch.
前記交流電圧を整流する整流部と、
前記整流部によって整流された電圧を変換するコンバータと、
前記交流電圧が入力されるラインに発生するノイズを低減するための電荷蓄積手段と、
前記交流電圧が入力されているか否かを検知する電圧検知手段と、
前記電荷蓄積手段の電荷を放電するための放電手段を有し、前記放電手段を用いて前記交流電圧のゼロクロスを検出するゼロクロス検知手段と、
前記放電手段が非導通の状態において前記交流電圧の入力が断たれた場合に、前記交流電圧の入力が断たれたことに応じて、前記電圧検知手段により前記放電手段を導通させることにより前記電荷蓄積手段の電荷を放電する放電回路と
を備えたことを特徴とする電源。 In the power supply that converts and outputs the input AC voltage,
A rectifying unit for rectifying the AC voltage;
A converter that converts the voltage rectified by the rectifier;
Charge storage means for reducing noise generated in a line to which the AC voltage is input;
Voltage detecting means for detecting whether or not the AC voltage is input;
A discharge means for discharging the charge of the charge storage means, and a zero cross detection means for detecting a zero cross of the AC voltage using the discharge means;
When the input of the AC voltage is cut off while the discharge unit is in a non-conductive state, the charge detecting unit is turned on by the voltage detection unit in response to the input of the AC voltage being cut off. A power supply comprising a discharge circuit for discharging the charge of the storage means.
前記スイッチをオンすることにより前記コンデンサの両端の電圧が前記閾値電圧を超えるように制御することを特徴とする請求項6に記載の電源。 The filter means further includes a switch connected in series with the capacitor,
The power supply according to claim 6, wherein a voltage across the capacitor is controlled so as to exceed the threshold voltage by turning on the switch.
画像形成部と、前記電源から電圧が供給されることにより駆動する駆動部を備えたことを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus comprising the power source according to any one of claims 5 to 8 and forming an image on a recording material.
An image forming apparatus comprising: an image forming unit; and a driving unit that is driven by a voltage supplied from the power source.
前記ゼロクロス検知手段の検知結果に基づき前記定着器の動作を制御することを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。 The image forming unit includes a fixing device that fixes an image formed on the recording material to the recording material,
The image forming apparatus according to claim 9, wherein an operation of the fixing device is controlled based on a detection result of the zero-cross detection unit.
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