JP2015163040A - Power source device and image formation device - Google Patents

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富山 正康
Masayasu Tomiyama
正康 富山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize smaller size and lower cost of a device by decreasing fluctuation width of an output voltage.SOLUTION: A power source device includes a transformer T701 including a primary winding Np and a plurality of secondary windings Ns1, Ns2, a main switching element Q701 for switching a current flowing the primary winding Np of the transformer T701, an operational amplifier IC 703 which feeds back a return current corresponding to a detection voltage according to an output voltage of the secondary winding of the transformer T701 to a primary side of the transformer T701, and a power source IC701 which controls output voltages of the secondary windings Ns1, Ns2 of the transformer T701 by controlling operation of the main switching element Q701 according to the return current. The operational amplifier IC 703 feeds back a current according to the detection voltage corresponding to the output voltages of the plurality of secondary windings Ns1, Ns2 at the time of equipment operation, and at the time of equipment standby, feeds back a current according to the detection voltage corresponding to the output voltage of the secondary winding Ns2.

Description

本発明は、複数の直流電圧を出力する電源装置、及びその電源装置を備える画像形成装置に関する。   The present invention relates to a power supply device that outputs a plurality of DC voltages, and an image forming apparatus including the power supply device.

一般に機器を動作させるために提供される電源装置では、トランスの二次巻線に発生する交番電圧を整流平滑回路により整流平滑し、直流の出力電圧が生成される。そして、生成された整流平滑回路の出力電圧(例えばDC(直流)24V等)は、モータ等のDC24Vを利用するユニットへ供給される。また、装置内に配置された各ユニットに最適な直流出力電圧(例えばDC3.3VあるいはDC5V等)を供給するために、整流平滑回路の後段に、直流出力電圧に応じて降圧コンバータ回路が各々配置される構成もある(例えば、特許文献1参照)。更には、トランスが有する複数の二次巻線に発生する交番電圧を各々整流平滑することで、機器が必要とする複数の直流出力電圧を直接トランスから生成する方式を採用した電源装置もある。   In general, in a power supply device provided for operating a device, an alternating voltage generated in a secondary winding of a transformer is rectified and smoothed by a rectifying and smoothing circuit, and a DC output voltage is generated. Then, the generated output voltage of the rectifying / smoothing circuit (for example, DC (direct current) 24V) is supplied to a unit using DC24V such as a motor. In addition, in order to supply the optimum DC output voltage (for example, DC 3.3 V or DC 5 V) to each unit arranged in the apparatus, a step-down converter circuit is arranged at the subsequent stage of the rectifying and smoothing circuit according to the DC output voltage. There is also a structure (for example, refer to patent documents 1). Furthermore, there is also a power supply apparatus that employs a system that directly generates a plurality of DC output voltages required by a device from a transformer by rectifying and smoothing alternating voltages generated in a plurality of secondary windings of the transformer.

また、機器の動作状態においては、機器が待機している状態と機器が動作している状態とを比較した場合、待機状態では、相対的にDC3.3VあるいはDC5V等の直流出力電圧の消費電力は少なくなるのが一般的である。加えて、DC24V等の直流出力電圧は、機器の待機状態中には、モータ等の駆動源は動作していないため、電力消費は非常に少なくなる。   Further, in the operation state of the device, when the state in which the device is on standby is compared with the state in which the device is in operation, the power consumption of a DC output voltage such as DC 3.3V or DC 5V is relatively high in the standby state. Is generally less. In addition, the DC output voltage such as DC 24V consumes very little power because the drive source such as the motor is not operating during the standby state of the device.

特許第4289904号公報Japanese Patent No. 4289904

上述した特許文献1で提案されている従来方式の電源装置では、図6(a)に示すように、トランスの二次巻線に発生する交番電圧を整流平滑して、DC24Vの直流出力電圧を生成する。そして、生成されたDC24Vの直流出力電圧の後段には降圧コンバータ回路が配置され、例えば機器で比較的多く用いられるDC3.3Vの直流出力電圧が生成される。また、図6(a)に示す電源装置の小型化、コストダウンを図った電源装置として、図6(b)に示すような電源装置がある。すなわち、図6(b)の電源装置では、トランスに複数の二次巻線を設け、各二次巻線に発生する交番電圧を整流平滑することで、機器が必要とするDC3.3V、DC24Vの各直流出力電圧を直接、トランスから生成し小型化、コストダウンを実現している。   In the conventional power supply apparatus proposed in Patent Document 1 described above, as shown in FIG. 6A, the alternating voltage generated in the secondary winding of the transformer is rectified and smoothed, and a DC output voltage of DC24V is obtained. Generate. Then, a step-down converter circuit is arranged at the subsequent stage of the generated DC 24V DC output voltage, and for example, a DC 3.3V DC output voltage that is used relatively frequently in equipment is generated. A power supply device shown in FIG. 6B is an example of a power supply device that reduces the size and costs of the power supply device shown in FIG. That is, in the power supply device of FIG. 6B, a plurality of secondary windings are provided in the transformer, and the alternating voltage generated in each secondary winding is rectified and smoothed, so that DC 3.3V and DC 24V required by the device are obtained. Each DC output voltage is directly generated from a transformer to achieve downsizing and cost reduction.

図6(b)に示す回路図において、絶縁トランスT701には、2つの二次巻線Ns1、Ns2が設けられており、二次巻線Ns1側にはDC24Vの出力電圧Vout1が生成され、二次巻線Ns2側にはDC3.3Vの出力電圧Vout2が生成される。出力電圧Vout1、Vout2は、オペアンプIC703の非反転入力端子(+)に入力されて基準電圧との比較が行われ、その比較結果に基づいて、電源IC701は主スイッチング素子Q701のデューティを調整することにより出力電圧の制御を行う。なお、図6(a)、(b)の回路構成、動作については後述する。   In the circuit diagram shown in FIG. 6B, the insulation transformer T701 is provided with two secondary windings Ns1 and Ns2, and an output voltage Vout1 of 24V DC is generated on the secondary winding Ns1 side. An output voltage Vout2 of DC 3.3V is generated on the side of the next winding Ns2. The output voltages Vout1 and Vout2 are input to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier IC703 and compared with the reference voltage. Based on the comparison result, the power supply IC701 adjusts the duty of the main switching element Q701. To control the output voltage. The circuit configuration and operation of FIGS. 6A and 6B will be described later.

電源装置から電力供給を受ける機器には、動作状態と待機状態という2つの状態が存在する。例えば、機器が動作状態の場合には、DC24V、DC3.3Vの出力電圧に必要とされる電力は大きくなり、その負荷電流は例えば数A(アンペア)というオーダーになる。一方、機器が待機状態の場合には、モータ等の駆動源は動作していないため、DC24Vの負荷電流は非常に小さくなる。更に、DC3.3Vについても必要な電力は少なくなり、その負荷電流は、マイクロコントローラが待機状態を維持するために必要な電流値である、例えば数十〜数百mA(ミリアンペア)というオーダーになる。このように機器動作時と機器待機時との大きな電力差により、負荷電流の変動範囲が非常に大きい場合には、DC3.3V、DC24Vの出力電圧を、所望の電圧範囲内に維持することが難しいという課題がある。   There are two states of the device that receives power supply from the power supply device: an operation state and a standby state. For example, when the device is in an operating state, the electric power required for the output voltages of DC 24V and DC 3.3V is large, and the load current is on the order of, for example, several A (amperes). On the other hand, when the device is in a standby state, a drive source such as a motor is not operating, so the load current of DC 24V is very small. Furthermore, the power required for DC 3.3V is also reduced, and the load current is in the order of, for example, several tens to several hundred mA (milliamperes), which is a current value necessary for the microcontroller to maintain a standby state. . In this way, when the fluctuation range of the load current is very large due to the large power difference between the device operation time and the device standby time, the output voltage of DC 3.3V and DC 24V can be maintained within a desired voltage range. There is a problem that it is difficult.

本発明はこのような状況のもとでなされたもので、出力電圧の変動幅を小さくし、装置の小型化及び低コスト化を実現することを目的とする。   The present invention has been made under such circumstances, and it is an object of the present invention to reduce the fluctuation range of the output voltage and to realize downsizing and cost reduction of the apparatus.

前述した課題を解決するため、本発明では次の通りに構成する。   In order to solve the above-described problems, the present invention is configured as follows.

(1)一次巻線と複数の二次巻線を有するトランスと、前記トランスの一次巻線に流れる電流をスイッチングするためのスイッチング手段と、前記トランスの二次巻線の出力電圧に応じた検出電圧に応じた電流を前記トランスの一次側にフィードバックするフィードバック手段と、前記フィードバック手段からの前記電流に応じて、前記スイッチング手段の動作を制御することにより前記トランスの二次巻線の出力電圧を制御する制御手段と、を備え、前記二次巻線から負荷へ大きな電力を供給する第一のモードと、前記第一のモードよりも前記二次巻線から負荷への電力の供給が少ない第二のモードと、を有し、前記フィードバック手段は、前記第一のモードの場合には前記複数の二次巻線の出力電圧に応じた検出電圧に応じた前記電流をフィードバックし、前記第二のモードの場合には前記複数の二次巻線のうちの所定の二次巻線の出力電圧に応じた電流をフィードバックすることを特徴とする電源装置。   (1) A transformer having a primary winding and a plurality of secondary windings, switching means for switching a current flowing through the primary winding of the transformer, and detection according to the output voltage of the secondary winding of the transformer Feedback means for feeding back a current corresponding to the voltage to the primary side of the transformer, and by controlling the operation of the switching means according to the current from the feedback means, the output voltage of the secondary winding of the transformer A first mode for supplying a large amount of power from the secondary winding to the load, and a second mode for supplying less power from the secondary winding to the load than in the first mode. In the first mode, the feedback means outputs the current corresponding to the detection voltage corresponding to the output voltage of the plurality of secondary windings. And fed back, the power supply apparatus characterized by feeding back the current according to the output voltage of a predetermined secondary winding of the plurality of secondary windings in the case of the second mode.

(2)記録材に画像を形成するための画像形成手段と、前記(1)に記載の電源装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。   (2) An image forming apparatus comprising: an image forming unit for forming an image on a recording material; and the power supply device according to (1).

本発明によれば、出力電圧の変動幅を小さくし、装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the fluctuation range of the output voltage and to reduce the size and cost of the device.

実施例1の電源装置の構成を示す回路図1 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply device according to Embodiment 1 実施例2、3の電源装置の構成を示す回路図Circuit diagram showing the configuration of the power supply device of Examples 2 and 3 実施例4の電源装置の構成を示す回路図A circuit diagram showing composition of a power unit of Example 4. 実施例5の電源装置の構成を示す回路図A circuit diagram showing composition of a power unit of Example 5. 実施例6の画像形成装置の模式図Schematic diagram of the image forming apparatus of Example 6 従来例の電源装置の構成を示す回路図Circuit diagram showing configuration of conventional power supply device

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

[電源装置の概要]
まず、後述する実施例との比較のために、従来の一般的な電源装置の回路構成と動作について、図6を用いて説明する。従来の電源装置では、絶縁トランスの二次巻線に発生する交番電圧を整流平滑回路により整流平滑することで、DC(直流)24Vの出力電圧が生成される。また、DC24Vの出力電圧を生成する整流平滑回路の後段には、降圧コンバータ回路が配置され、種々の機能を担う各ユニットに最適な直流の出力電圧(例えばDC3.3V、DC5V等)が生成される。ここでは、降圧コンバータの例として、制御回路に比較的多く用いられるDC3.3Vの出力電圧を生成する降圧コンバータを用いて説明する。
[Outline of power supply]
First, for comparison with an embodiment to be described later, the circuit configuration and operation of a conventional general power supply apparatus will be described with reference to FIG. In the conventional power supply device, an output voltage of DC (direct current) 24V is generated by rectifying and smoothing the alternating voltage generated in the secondary winding of the insulating transformer by the rectifying and smoothing circuit. Further, a step-down converter circuit is arranged at the subsequent stage of the rectifying / smoothing circuit that generates a DC 24 V output voltage, and a DC output voltage (for example, DC 3.3 V, DC 5 V, etc.) that is optimal for each unit having various functions is generated. The Here, as an example of a step-down converter, a description will be given using a step-down converter that generates an output voltage of DC 3.3 V, which is relatively used in a control circuit.

[電源装置の回路構成]
図6(a)は、従来の電源装置の回路図である。電源装置の回路方式は、特定の方式に限定するものではなく、ここでは一般の機器に多用されるフライバック方式を用いたスイッチング電源装置を例に説明する。図6(a)において、交流電圧源ACから入力された交流電圧は、ブリッジダイオードDA701で整流され、静電容量の大きいアルミ電解コンデンサC701(以下、コンデンサC701という)で平滑化されることで、直流の入力電圧Vinが生成される。絶縁トランスT701は、入力側の一次巻線Np、出力側の二次巻線Ns及び一次側の帰還巻線Nbから構成されている。コンデンサC701の端子間電圧である入力電圧Vinは、一次巻線Npの一端(巻き始め)と主スイッチング素子Q701の電流流出端子の間に印加される。すなわち、コンデンサC701の高電位側(入力電圧Vinの(+)側ともいう)は一次巻線Npの一端に、コンデンサC701の低電位側(入力電圧Vinの(−)側ともいう)は主スイッチング素子Q701の電流流出端子に接続されている。また、一次巻線Npの他端(巻き終わり)は、主スイッチング素子Q701の電流流入端子に接続されている。
[Circuit configuration of power supply unit]
FIG. 6A is a circuit diagram of a conventional power supply device. The circuit system of the power supply apparatus is not limited to a specific system, and here, a switching power supply apparatus using a flyback system that is frequently used in general equipment will be described as an example. In FIG. 6A, the AC voltage input from the AC voltage source AC is rectified by a bridge diode DA701 and smoothed by an aluminum electrolytic capacitor C701 having a large capacitance (hereinafter referred to as capacitor C701). A DC input voltage Vin is generated. The insulating transformer T701 includes an input-side primary winding Np, an output-side secondary winding Ns, and a primary-side feedback winding Nb. An input voltage Vin, which is a voltage between terminals of the capacitor C701, is applied between one end (start of winding) of the primary winding Np and a current outflow terminal of the main switching element Q701. That is, the high potential side (also referred to as the (+) side of the input voltage Vin) of the capacitor C701 is one end of the primary winding Np, and the low potential side of the capacitor C701 (also referred to as the (−) side of the input voltage Vin) is the main switching. It is connected to the current outflow terminal of element Q701. The other end (end of winding) of the primary winding Np is connected to the current inflow terminal of the main switching element Q701.

帰還巻線Nbは一次巻線Npと同極に、二次巻線Nsは一次巻線Npとは異極に接続されている。また、帰還巻線Nbには、整流ダイオードD701とコンデンサC702から構成される整流平滑回路が設けられ、主スイッチング素子Q701の制御を行う電源制御IC701(以下、電源IC701という)の電源入力端子に動作電圧を供給する。更に、電源IC701の電源入力端子には、一端を入力電圧Vinの(+)側に接続された起動抵抗R701の他端が接続されている。整流ダイオードD701とコンデンサC702から構成される整流平滑回路の出力電圧が所定の電圧に上昇するまでの間、起動抵抗R701を介して、入力電圧Vinから電源IC701の動作に必要な動作電圧が供給される。主スイッチング素子Q701の制御端子は、抵抗R702を介して電源IC701の駆動端子と接続されている。抵抗R703の一端はスイッチング素子Q701の制御端子に、他端は入力電圧Vinの(−)側に接続されている。これにより、主スイッチング素子Q701がオフ状態のときには、主スイッチング素子Q701の制御端子の電位は、非動作時であるオフ状態の電位に保持される。   The feedback winding Nb is connected to the same polarity as the primary winding Np, and the secondary winding Ns is connected to a different polarity from the primary winding Np. The feedback winding Nb is provided with a rectifying / smoothing circuit including a rectifier diode D701 and a capacitor C702, and operates as a power input terminal of a power control IC 701 (hereinafter referred to as a power IC 701) that controls the main switching element Q701. Supply voltage. Furthermore, the other end of the starting resistor R701 having one end connected to the (+) side of the input voltage Vin is connected to the power supply input terminal of the power supply IC701. The operating voltage necessary for the operation of the power supply IC 701 is supplied from the input voltage Vin via the starting resistor R701 until the output voltage of the rectifying / smoothing circuit including the rectifying diode D701 and the capacitor C702 rises to a predetermined voltage. The The control terminal of the main switching element Q701 is connected to the drive terminal of the power supply IC 701 via the resistor R702. One end of the resistor R703 is connected to the control terminal of the switching element Q701, and the other end is connected to the (−) side of the input voltage Vin. Thereby, when the main switching element Q701 is in the off state, the potential of the control terminal of the main switching element Q701 is held at the off-state potential when not operating.

また、電源IC701のフィードバック端子には、フォトカプラIC702の受光素子(フォトトランジスタ)の電流流出端子が接続され、受光素子の電流流入端子は抵抗R704を介して、電源IC701の電源入力端子に接続されている。電源IC701は、例えばフィードバック端子に流入する電流が減少すると、主スイッチング素子Q701のオンデューティ(OnDuty)(オン状態の時間比率)を下げて、絶縁トランスT701の一次巻線Npに電流が流れる時間を短くする。これにより、出力電圧Vout1の電圧を下げる制御を行う。一方、電源IC701は、フィードバック端子に流入する電流が増加すると、主スイッチング素子Q701のオンデューティを上げて、絶縁トランスT701の一次巻線Npに電流が流れる時間を長くする。これにより、出力電圧Vout1の電圧を上げる制御を行う。このようにして、電源IC701は出力電圧Vout1(ここではDC24V)が一定電圧となるように制御を行う。   Further, the current output terminal of the light receiving element (phototransistor) of the photocoupler IC 702 is connected to the feedback terminal of the power supply IC 701, and the current input terminal of the light receiving element is connected to the power input terminal of the power supply IC 701 via the resistor R704. ing. For example, when the current flowing into the feedback terminal decreases, the power supply IC 701 reduces the on-duty (OnDuty) (time ratio of the on state) of the main switching element Q701 so that the current flows through the primary winding Np of the isolation transformer T701. shorten. Thus, control is performed to lower the voltage of the output voltage Vout1. On the other hand, when the current flowing into the feedback terminal increases, the power supply IC 701 increases the on-duty of the main switching element Q701 and lengthens the time during which the current flows through the primary winding Np of the insulating transformer T701. Thus, control for increasing the voltage of the output voltage Vout1 is performed. In this way, the power supply IC 701 performs control so that the output voltage Vout1 (here, DC24V) becomes a constant voltage.

絶縁トランスT701の二次巻線Nsには、整流ダイオードD702とアルミ電解コンデンサC703(以下、コンデンサC703という)から構成される整流平滑回路(第一の整流平滑手段)が設けられている。そして、整流ダイオードD702にて整流された交番電圧の平滑化が行われる。絶縁トランスT701の二次巻線Nsの一次巻線との異極側には、整流用のダイオードD702のアノード側が接続され、ダイオードD702のカソード側には、一端が接地されたコンデンサC703の他端が接続されている。コンデンサC703で平滑された直流の出力電圧Vout1は、抵抗R705、R706により分圧され、分圧された電圧(検出電圧ともいう)は、オペアンプIC703の非反転入力端子(図中、(+)端子)に入力される。一方、オペアンプIC703の反転入力端子(図中、(―)端子)には基準電圧が入力され、非反転入力端子に入力された分圧電圧である検出電圧との比較が行われる。そして、オペアンプIC703は、比較結果に基づいて、出力端子から出力電圧を出力することにより、抵抗R707を介してフォトカプラIC702の発光素子(LED)に流れる電流を増減させる。フォトカプラIC702の発光素子(LED)に流れる電流を増減させることにより、受光素子(フォトトランジスタ)に流れる電流も増減し、その結果、出力電圧Vout1に応じた電流が電源IC701のフィードバック端子に入力されることになる。また、オペアンプIC703の出力端子と非反転入力端子間に直列接続された抵抗R708とコンデンサC705は、位相補正を行うために設けられている。   The secondary winding Ns of the insulating transformer T701 is provided with a rectifying / smoothing circuit (first rectifying / smoothing means) including a rectifying diode D702 and an aluminum electrolytic capacitor C703 (hereinafter referred to as a capacitor C703). Then, the alternating voltage rectified by the rectifier diode D702 is smoothed. The anode side of the rectifying diode D702 is connected to the side opposite to the primary winding of the secondary winding Ns of the isolation transformer T701, and the other end of the capacitor C703 having one end grounded to the cathode side of the diode D702. Is connected. The DC output voltage Vout1 smoothed by the capacitor C703 is divided by resistors R705 and R706, and the divided voltage (also referred to as a detection voltage) is a non-inverting input terminal ((+) terminal in the figure) of the operational amplifier IC703. ). On the other hand, the reference voltage is input to the inverting input terminal ((−) terminal in the figure) of the operational amplifier IC 703 and is compared with the detection voltage that is the divided voltage input to the non-inverting input terminal. The operational amplifier IC 703 increases or decreases the current flowing through the light emitting element (LED) of the photocoupler IC 702 via the resistor R707 by outputting an output voltage from the output terminal based on the comparison result. By increasing or decreasing the current flowing through the light emitting element (LED) of the photocoupler IC 702, the current flowing through the light receiving element (phototransistor) also increases or decreases. As a result, a current corresponding to the output voltage Vout1 is input to the feedback terminal of the power supply IC 701. Will be. A resistor R708 and a capacitor C705 connected in series between the output terminal and the non-inverting input terminal of the operational amplifier IC703 are provided for performing phase correction.

[降圧コンバータ回路]
次に、直流の出力電圧Vout1から、より低い電圧(例えばDC3.3V)を生成する降圧コンバータ回路の回路構成と動作について説明する。図6(a)に示す降圧コンバータ回路は、スイッチング素子Q702、インダクタL701、コンパレータIC704、ダイオードD703、アルミ電解コンデンサC704、抵抗R709〜R712から構成されている。スイッチング素子Q702は、電流流入端子が出力電圧Vout1の(+)側であるコンデンサC703の高電位側の端子に接続され、電流流出端子はインダクタL701の一端に接続されている。インダクタL701の他端には、直流の出力電圧Vout2を生成するアルミ電解コンデンサC704(以下、コンデンサC704という)が接続されている。更に、スイッチング素子Q702の電流流出端子には、ダイオードD703のカソード端子が接続され、ダイオードD703のアノード端子は出力電圧Vout1の低電位側(GND(グランド)側)に接続されている。抵抗R709はスイッチング素子Q702の電流流入端子と制御端子間に接続され、スイッチング素子Q702の制御端子の電位が不定となることを防止している。
[Step-down converter circuit]
Next, the circuit configuration and operation of a step-down converter circuit that generates a lower voltage (for example, DC 3.3 V) from the DC output voltage Vout1 will be described. The step-down converter circuit shown in FIG. 6A includes a switching element Q702, an inductor L701, a comparator IC 704, a diode D703, an aluminum electrolytic capacitor C704, and resistors R709 to R712. Switching element Q702 has a current inflow terminal connected to a high potential side terminal of capacitor C703, which is the (+) side of output voltage Vout1, and a current outflow terminal connected to one end of inductor L701. The other end of the inductor L701 is connected to an aluminum electrolytic capacitor C704 (hereinafter referred to as a capacitor C704) that generates a DC output voltage Vout2. Further, the cathode terminal of the diode D703 is connected to the current outflow terminal of the switching element Q702, and the anode terminal of the diode D703 is connected to the low potential side (GND (ground) side) of the output voltage Vout1. The resistor R709 is connected between the current inflow terminal of the switching element Q702 and the control terminal, and prevents the potential of the control terminal of the switching element Q702 from becoming unstable.

コンパレータIC704の出力端子は抵抗R710の一端に接続され、抵抗R710の他端は、スイッチング素子Q702の制御端子に接続されている。また、コンパレータIC704の反転入力端子(図中、(−)端子)には基準電圧が入力され、非反転入力端子(図中、(+)端子)には、出力電圧Vout2を抵抗R711、R712で分圧された電圧が入力される。コンパレータIC704は、非反転入力端子に入力された分圧された電圧が反転入力端子に入力された基準電圧よりも低い場合には、出力端子よりローレベル信号を出力する。これにより、スイッチング素子Q702は導通状態となり、インダクタL701に励磁電流が流れることにより、コンデンサC704に充電電流が流れ、出力電圧Vout2が上昇する。一方、出力電圧Vout2が上昇すると、コンパレータIC704は、非反転入力端子に入力された分圧電圧が反転入力端子に入力された基準電圧よりも高い場合には、出力端子をハイインピーダンス状態とし、スイッチング素子Q702は非導通状態となる。その結果、励磁されたインダクタL701はダイオードD703を介して回生動作されて、ダイオードD703から回生電流が流れることにより、コンデンサC704に充電電流が供給される。出力電圧Vout2が所定の電位よりも高い場合には、コンパレータIC704の出力端子はハイインピーダンス状態を継続することで、スイッチング素子Q702の非導通状態を継続させる。上述した一連の動作により、出力電圧Vout1(DC24V)、出力電圧Vout2(DC3.3V)はそれぞれ定電圧制御されることになる。   The output terminal of the comparator IC 704 is connected to one end of the resistor R710, and the other end of the resistor R710 is connected to the control terminal of the switching element Q702. The reference voltage is input to the inverting input terminal ((−) terminal in the figure) of the comparator IC 704, and the output voltage Vout2 is applied to the non-inverting input terminal ((+) terminal in the figure) by resistors R711 and R712. The divided voltage is input. The comparator IC 704 outputs a low level signal from the output terminal when the divided voltage input to the non-inverting input terminal is lower than the reference voltage input to the inverting input terminal. As a result, switching element Q702 becomes conductive, and an exciting current flows through inductor L701, whereby a charging current flows through capacitor C704 and output voltage Vout2 rises. On the other hand, when the output voltage Vout2 rises, the comparator IC 704 switches the output terminal to a high impedance state when the divided voltage input to the non-inverting input terminal is higher than the reference voltage input to the inverting input terminal, and the switching is performed. Element Q702 is turned off. As a result, the excited inductor L701 is regenerated through the diode D703, and a regenerative current flows from the diode D703, whereby a charging current is supplied to the capacitor C704. When the output voltage Vout2 is higher than the predetermined potential, the output terminal of the comparator IC 704 continues the high impedance state, thereby continuing the non-conduction state of the switching element Q702. Through the series of operations described above, the output voltage Vout1 (DC24V) and the output voltage Vout2 (DC3.3V) are respectively controlled at a constant voltage.

ところで、機器の制御回路に使用されるマイクロコントローラは、近年多機能化が進み、より多くの機能が提供されている。一方、マイクロコントローラの多機能化に伴い、マイクロコントローラが必要とする電力も増加する傾向にある。マイクロコントローラが必要とする電力供給を可能とするためには、例えばDC3.3Vの降圧コンバータから多くの電力供給を行う必要がある。そのため、回路がより複雑になったり、高性能の素子を用いる必要が生じたりすることにより、電源装置の大型化やコストアップを招いている。   By the way, microcontrollers used in device control circuits have become increasingly multifunctional in recent years, and more functions are provided. On the other hand, with the increase in functionality of microcontrollers, the power required by microcontrollers also tends to increase. In order to enable the power supply required by the microcontroller, it is necessary to supply a large amount of power from, for example, a DC 3.3V step-down converter. For this reason, the circuit becomes more complicated or a high-performance element needs to be used, leading to an increase in size and cost of the power supply device.

[他の電源装置の回路構成]
一方、その他の電源装置として、絶縁トランスに設けられた複数の二次巻線に発生する交番電圧を各々整流平滑することで、機器が必要とするDC3.3V、DC24Vの各々の出力電圧を直接、絶縁トランスから生成する方式の電源装置もある。以下では、絶縁トランスから2つの直流出力電圧を生成する電源装置について説明する。図6(b)は、絶縁トランスから2つの直流出力電圧を生成する電源装置の回路図である。なお、図6(a)で説明した電源装置と同一構成の回路については同一符号を付し、説明は省略する。図6(b)の電源装置と図6(a)の電源装置の回路構成の違いは2つある。1つ目は、図6(b)の電源装置では、図6(a)に比べて、絶縁トランスT701の出力側に、新たに二次巻線Ns2が設けられている点である。第一の二次巻線である二次巻線Ns1は、第一の出力電圧であるDC24Vの出力電圧を生成するために設けられており、第二の二次巻線である二次巻線Ns2は、第二の出力電圧であるDC3.3Vの出力電圧を生成するために設けられている。更に、絶縁トランスT701に新たに設けられた二次巻線Ns2には、整流ダイオードD801とアルミ電解コンデンサC801(以下、コンデンサC801という)から構成された整流平滑回路(第二の整流平滑手段)が付加されている。
[Circuit configuration of other power supply units]
On the other hand, as another power supply device, each output voltage of DC 3.3V and DC 24V required by the device is directly obtained by rectifying and smoothing alternating voltages generated in a plurality of secondary windings provided in the insulation transformer. There is also a type of power supply device that generates from an insulating transformer. Below, the power supply device which produces | generates two DC output voltages from an insulation transformer is demonstrated. FIG. 6B is a circuit diagram of a power supply device that generates two DC output voltages from an insulating transformer. Note that the same reference numerals are given to circuits having the same configuration as that of the power supply device described in FIG. There are two differences in the circuit configuration of the power supply device of FIG. 6B and the power supply device of FIG. The first point is that the secondary winding Ns2 is newly provided on the output side of the insulating transformer T701 in the power supply device of FIG. 6B compared to FIG. 6A. The secondary winding Ns1 that is the first secondary winding is provided to generate an output voltage of DC 24V that is the first output voltage, and the secondary winding that is the second secondary winding. Ns2 is provided to generate an output voltage of DC 3.3V, which is the second output voltage. Furthermore, a rectifying / smoothing circuit (second rectifying / smoothing means) including a rectifying diode D801 and an aluminum electrolytic capacitor C801 (hereinafter referred to as capacitor C801) is provided in the secondary winding Ns2 newly provided in the insulating transformer T701. It has been added.

2つ目は、基準電圧との比較を行うためにオペアンプIC703の非反転入力端子に入力される出力電圧は、DC24Vだけではなく、DC3.3Vもフィードバック抵抗R801を介して入力される点である。このような構成とすることで、オペアンプIC703では、出力電圧Vout2であるDC3.3Vの出力電圧と出力電圧Vout1であるDC24Vの2つの出力電圧に基づいた検出電圧と基準電圧との比較が行われる。そして、その比較結果に基づいて電源IC701が出力電圧の制御を行うフィードバック制御が可能となる。図6(b)では、二次巻線が増えるために絶縁トランスの構造が複雑になるが、図6(a)で説明したDC3.3Vを生成するための降圧コンバータ回路が不要となるため、電源装置の小型化、低コスト化に対しては有効である。   The second point is that the output voltage input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier IC703 for comparison with the reference voltage is not only DC24V but also DC3.3V is input via the feedback resistor R801. . With such a configuration, the operational amplifier IC 703 compares the detection voltage and the reference voltage based on the two output voltages of DC 3.3V that is the output voltage Vout2 and DC24V that is the output voltage Vout1. . Then, feedback control in which the power supply IC 701 controls the output voltage based on the comparison result is possible. In FIG. 6B, the structure of the isolation transformer is complicated because the number of secondary windings increases, but the step-down converter circuit for generating DC 3.3V described in FIG. This is effective for reducing the size and cost of the power supply device.

ところで、電源装置から電力供給を受ける機器には、動作状態と待機状態という2つの状態が存在する。例えば、機器が動作状態の場合には、DC24V、DC3.3Vの出力電圧に必要とされる電力は大きくなり、その負荷電流は例えば数A(アンペア)というオーダーになる。一方、機器が待機状態の場合には、モータ等の駆動源は動作していないため、DC24Vの負荷電流は非常に小さくなる。更に、DC3.3Vについても必要な電力は少なくなり、その負荷電流は、マイクロコントローラが待機状態を維持するために必要な電流値である、例えば数十〜数百mA(ミリアンペア)というオーダーになる。したがって、機器待機時には、機器動作時に比べて、電力消費は非常に少ない状態になることが多い。   By the way, there are two states, an operating state and a standby state, for a device that receives power supply from a power supply device. For example, when the device is in an operating state, the electric power required for the output voltages of DC 24V and DC 3.3V is large, and the load current is on the order of, for example, several A (amperes). On the other hand, when the device is in a standby state, a drive source such as a motor is not operating, so the load current of DC 24V is very small. Furthermore, the power required for DC 3.3V is also reduced, and the load current is in the order of, for example, several tens to several hundred mA (milliamperes), which is a current value necessary for the microcontroller to maintain a standby state. . Therefore, when the device is on standby, the power consumption is often much lower than when the device is operating.

表1は、図6(b)に示す回路において、DC3.3V、DC24Vの各々の出力電圧の負荷電流を変化させた場合のシミュレーション結果を示した表である。表1において、状態1は機器動作時、状態2、状態3、状態4は機器待機時に相当する。機器待機時には、機器のコントローラによる画像処理、メモリへのアクセス等により負荷電流が大きく変化するため、状態を3つに分けて記載している。また、Vout2(負荷電流)、Vout1(負荷電流)は、それぞれDC3.3V、DC24Vが供給される負荷に流れる電流値を示している。更に、Vout2(出力電圧)、Vout1(出力電圧)は、それぞれコンデンサC801、C703の両端に生じる電圧値を示している。   Table 1 is a table showing simulation results when the load currents of the output voltages of DC 3.3V and DC 24V are changed in the circuit shown in FIG. 6B. In Table 1, state 1 corresponds to a device operating state, state 2, state 3 and state 4 correspond to a device standby state. When the device is on standby, the load current changes greatly due to image processing by the device controller, access to the memory, and the like, so the states are described in three parts. Further, Vout2 (load current) and Vout1 (load current) indicate current values flowing through loads supplied with DC 3.3V and DC 24V, respectively. Further, Vout2 (output voltage) and Vout1 (output voltage) indicate voltage values generated at both ends of the capacitors C801 and C703, respectively.

表1に示すように、機器待機時においては、状態2、状態3、状態4に記載したように、出力電圧Vout2(DC3.3V)の負荷電流の変動範囲は、2A(アンペア)(状態2)〜0.0165A(状態4)と大きい。そして、負荷電流の変動範囲が大きくなることにより、表1に示すように、出力電圧Vout2(DC3.3V)の変動範囲も3.256V(状態2)〜3.344V(状態4)と大きくなる。このように1つの動作状態(例えば機器待機時)において、直流の出力電圧Vout2(DC3.3V)の変動幅が大きいことは、機器を制御するコントローラに供給される電圧に変動が生じることになる。コントローラを動作させるための基準となる電圧に変動が生じることは、コントローラの安定動作の観点から見ると好ましくない。   As shown in Table 1, as described in the state 2, the state 3, and the state 4, when the device is on standby, the load current fluctuation range of the output voltage Vout2 (DC 3.3V) is 2 A (ampere) (state 2 ) To 0.0165A (state 4). As the load current fluctuation range increases, as shown in Table 1, the fluctuation range of the output voltage Vout2 (DC 3.3 V) also increases from 3.256 V (state 2) to 3.344 V (state 4). . As described above, in one operating state (for example, when the apparatus is on standby), if the fluctuation range of the DC output voltage Vout2 (DC 3.3V) is large, fluctuation occurs in the voltage supplied to the controller that controls the apparatus. . It is not preferable from the viewpoint of stable operation of the controller that the voltage used as a reference for operating the controller varies.

Figure 2015163040
Figure 2015163040

また、表1に示すように、機器動作時と機器待機時とにおける負荷電流の差分による大きな電力差により、次のような課題が生じる。すなわち、機器動作時の負荷電流は、例えばDC24V、DC3.3Vは数Aになる。一方、機器待機時には、DC24Vの負荷電流は非常に小さくなると共に、DC3.3Vの負荷電流も数十〜数百mAになる。また、図6(b)に示す回路構成では、オペアンプIC703の非反転入力端子には、機器動作時でも機器待機時でも、常にDC24V、DC3.3Vの出力電圧(負荷電流)に応じた電圧が入力されている。そのため、例えば機器待機時のように、DC24Vの負荷電流が小さい場合でも、オペアンプIC703の非反転入力端子には、DC24Vの出力電圧に対応した電圧が入力されている。そして、機器待機時にはDC3.3Vの負荷電流の変動幅が大きいため、オペアンプIC703の非反転入力端子に入力されるDC3.3Vの出力電圧に対応した電圧も変動する。その結果、DC3.3Vの出力電圧に対応した電圧にDC24Vに対応した電圧が重畳されるために、出力電圧Vout2であるDC3.3Vの出力電圧の変動幅が大きくなる。このようにオペアンプIC703の非反転入力端子には、電圧が異なる2つの直流電圧に応じた電圧が入力される。そのため、負荷電流の変動範囲が非常に大きい場合には、DC3.3V、DC24Vの直流出力電圧を所望の電圧範囲内に維持することが難しいという課題がある。   Moreover, as shown in Table 1, the following problems arise due to a large power difference due to a difference in load current between the device operation time and the device standby time. In other words, the load current during device operation is, for example, several volts A for DC 24 V and DC 3.3 V. On the other hand, when the apparatus is on standby, the load current of DC 24V is very small and the load current of DC 3.3V is several tens to several hundreds mA. In the circuit configuration shown in FIG. 6B, the voltage corresponding to the output voltage (load current) of 24V DC and 3.3V is always applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier IC 703 during the operation of the device and the standby state of the device. Have been entered. For this reason, even when the load current of 24V DC is small, for example, when the device is on standby, a voltage corresponding to the output voltage of 24V DC is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier IC703. Since the fluctuation range of the load current of DC 3.3V is large when the apparatus is on standby, the voltage corresponding to the output voltage of DC 3.3V input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier IC 703 also varies. As a result, since a voltage corresponding to DC24V is superimposed on a voltage corresponding to the output voltage of DC3.3V, the fluctuation range of the output voltage of DC3.3V which is the output voltage Vout2 is increased. In this way, voltages corresponding to two DC voltages having different voltages are input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier IC703. Therefore, when the fluctuation range of the load current is very large, there is a problem that it is difficult to maintain the DC output voltage of DC 3.3V and DC 24V within a desired voltage range.

実施例1では、電力供給される機器が待機状態の場合に、出力電圧Vout2であるDC3.3Vの出力電圧の変動を抑えることができる回路構成を備えた電源装置について説明する。   In the first embodiment, a description will be given of a power supply apparatus having a circuit configuration that can suppress fluctuations in the output voltage of DC 3.3 V, which is the output voltage Vout2, when a device to which power is supplied is in a standby state.

[電源装置の回路構成]
図1は、本実施例の電源装置の構成を示す回路図である。なお、図6(b)で説明した電源装置と同一構成の回路については同一符号を付し、説明は省略する。図1に示す回路図では、図6(b)の回路図に比べて、スイッチング素子Q101、Q102、抵抗R101、R102、R103から構成される回路と、機器の状態に応じた制御信号が入力されるモード端子(図中、Mode)が追加されている。これにより、モード端子からの入力に応じて、フィードバック抵抗R705を介した出力電圧Vout1のオペアンプIC703の非反転入力端子への入力を遮断できるように構成した点が、本実施例の特徴である。
[Circuit configuration of power supply unit]
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of the power supply device of this embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the circuit of the same structure as the power supply device demonstrated in FIG.6 (b), and description is abbreviate | omitted. In the circuit diagram shown in FIG. 1, compared to the circuit diagram of FIG. 6B, a circuit composed of switching elements Q101 and Q102 and resistors R101, R102 and R103 and a control signal corresponding to the state of the device are input. Mode terminal (Mode in the figure) is added. Thus, the present embodiment is characterized in that it can be configured to block the input of the output voltage Vout1 to the non-inverting input terminal of the operational amplifier IC703 via the feedback resistor R705 in accordance with the input from the mode terminal.

図1において、フィードバック抵抗R705(第一の抵抗)の一端はスイッチング素子Q101(第一のスイッチング素子)の電流流入端子に接続され、他端はコンデンサC703と抵抗R101の一端に接続されている。抵抗R101の他端はスイッチング素子Q101の制御端子が接続されている。これはスイッチング素子Q101が駆動されていないときにも、スイッチング素子Q101を非導通状態に保つために設けられている。スイッチング素子Q101の電流流出端子は、分圧抵抗R706の一端に接続されている。また、スイッチング素子Q101の制御端子は、スイッチング素子Q102の電流流入端子に接続され、スイッチング素子Q102の電流流出端子は出力電圧Vout1、Vout2の低電位側(GND側)に接続されている。スイッチング素子Q102の制御端子には、一端が出力電圧Vout1、Vout2の低電位側(GND側)に接続された抵抗R102の他端と、抵抗R103の一端が接続されている。更に、抵抗R103の他端は、モード端子に接続されている。モード端子からは、電源装置から電力供給される機器の動作状態に応じて、機器が動作状態の場合にはハイ(High)レベルの信号が、機器が待機状態の場合にはロー(Low)レベルの信号が入力される。なお、モード端子から入力される信号は、以下の実施例においても同様である。   In FIG. 1, one end of a feedback resistor R705 (first resistor) is connected to a current inflow terminal of a switching element Q101 (first switching element), and the other end is connected to one end of a capacitor C703 and a resistor R101. The other end of the resistor R101 is connected to the control terminal of the switching element Q101. This is provided to keep the switching element Q101 in a non-conductive state even when the switching element Q101 is not driven. The current outflow terminal of the switching element Q101 is connected to one end of the voltage dividing resistor R706. The control terminal of the switching element Q101 is connected to the current inflow terminal of the switching element Q102, and the current outflow terminal of the switching element Q102 is connected to the low potential side (GND side) of the output voltages Vout1 and Vout2. The other end of the resistor R102 whose one end is connected to the low potential side (GND side) of the output voltages Vout1 and Vout2 and one end of the resistor R103 are connected to the control terminal of the switching element Q102. Furthermore, the other end of the resistor R103 is connected to the mode terminal. From the mode terminal, a high level signal is output when the device is in an operating state, and a low level when the device is in a standby state, depending on the operating state of the device supplied with power from the power supply device. Signal is input. The signal input from the mode terminal is the same in the following embodiments.

[電源装置の回路動作]
続いて、回路動作について説明する。モード端子からの信号がハイレベルの信号(機器が動作状態)の場合には、スイッチング素子Q102の制御端子にハイレベルの電圧が印加されることにより、制御端子に電流が流入し、導通状態(オン状態)となる。そして、スイッチング素子Q102が導通状態になると、抵抗R101に電流が流れ、スイッチング素子Q101の制御端子にも電流が流れるため、スイッチング素子Q101は導通状態となる。スイッチング素子Q101が導通状態となることにより、出力電圧Vout1の負荷電流はフィードバック抵抗R705を介して流れ、出力電圧Vout2の負荷電流はフィードバック抵抗R801を介して流れる。これにより、非反転入力端子に入力される、DC24VとDC3.3Vの出力電圧に応じた検出電圧がオペアンプIC703の非反転入力端子に入力される。オペアンプIC703は、DC24VとDC3.3Vの出力電圧に応じた検出電圧と、反転入力端子に入力される基準電圧とを比較し、比較結果に基づいた電圧を出力端子から出力する。そして、オペアンプIC703から出力された電圧に応じた帰還電流(フィードバック電流)がフォトカプラIC702を介して電源IC701のフィードバック端子に入力される。電源IC701はフィードバック端子に入力された帰還電流に応じた主スイッチング素子Q701の制御を行い、絶縁トランスT701の二次側に生成される出力電圧Vout1、Vout2の定電圧制御を行う。
[Circuit operation of power supply unit]
Next, circuit operation will be described. When the signal from the mode terminal is a high level signal (the device is in an operating state), a high level voltage is applied to the control terminal of the switching element Q102, so that a current flows into the control terminal and the conduction state ( ON state). When the switching element Q102 becomes conductive, a current flows through the resistor R101 and a current also flows through the control terminal of the switching element Q101, so that the switching element Q101 becomes conductive. When switching element Q101 becomes conductive, the load current of output voltage Vout1 flows through feedback resistor R705, and the load current of output voltage Vout2 flows through feedback resistor R801. As a result, detection voltages corresponding to the output voltages of DC 24 V and DC 3.3 V that are input to the non-inverting input terminal are input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier IC 703. The operational amplifier IC703 compares the detection voltage corresponding to the output voltages of DC24V and DC3.3V with the reference voltage input to the inverting input terminal, and outputs a voltage based on the comparison result from the output terminal. A feedback current (feedback current) corresponding to the voltage output from the operational amplifier IC 703 is input to the feedback terminal of the power supply IC 701 through the photocoupler IC 702. The power supply IC 701 controls the main switching element Q701 according to the feedback current input to the feedback terminal, and performs constant voltage control of the output voltages Vout1 and Vout2 generated on the secondary side of the insulating transformer T701.

一方、モード端子からの信号がローレベルの信号(機器が待機状態)の場合には、スイッチング素子Q102の制御端子にローレベルの電圧が印加されることにより、スイッチング素子Q102は非導通状態(オフ状態)となる。そして、スイッチング素子Q102が非導通状態になると、抵抗R101に電流が流れなくなり、スイッチング素子Q101の制御端子にも電流が流れないため、スイッチング素子Q101も非導通状態となる。その結果、オペアンプIC703の非反転入力端子には、フィードバック抵抗R801を介して出力電圧Vout2だけが入力されることとなる。オペアンプIC703は、DC3.3Vの出力電圧に応じた検出電圧と基準電圧とを比較し、比較結果に基づいた電圧を出力端子から出力する。そして、オペアンプIC703から出力された電圧に応じた電流がフォトカプラIC702を介して電源IC701のフィードバック端子に入力される。電源IC701はフィードバック端子に入力された帰還電流に応じた主スイッチング素子Q701の制御を行い、絶縁トランスT701の二次側に生成される出力電圧Vout2の定電圧制御が行われることになる。すなわち、第一のモードである機器動作時には、DC3.3V、DC24V双方の出力電圧を監視することで、機器に必要な出力電圧の範囲に入れるべく定電圧制御が行われる。一方、第二のモードである機器待機時にはDC3.3Vの直流出力電圧のみを監視することで、機器待機時に必要な出力電圧の範囲に入れるべく定電圧制御を行うことになる。   On the other hand, when the signal from the mode terminal is a low level signal (the device is in a standby state), a low level voltage is applied to the control terminal of the switching element Q102, so that the switching element Q102 is in a non-conduction state (off). State). When switching element Q102 is turned off, no current flows through resistor R101, and no current flows through the control terminal of switching element Q101, so switching element Q101 is also turned off. As a result, only the output voltage Vout2 is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier IC703 via the feedback resistor R801. The operational amplifier IC703 compares the detection voltage corresponding to the output voltage of DC 3.3V with the reference voltage, and outputs a voltage based on the comparison result from the output terminal. Then, a current corresponding to the voltage output from the operational amplifier IC 703 is input to the feedback terminal of the power supply IC 701 via the photocoupler IC 702. The power supply IC 701 controls the main switching element Q701 in accordance with the feedback current input to the feedback terminal, and constant voltage control of the output voltage Vout2 generated on the secondary side of the isolation transformer T701 is performed. That is, when the device is operating in the first mode, constant voltage control is performed so that the output voltage of both DC 3.3V and DC 24V is monitored to be within the range of the output voltage necessary for the device. On the other hand, by monitoring only the DC 3.3V DC output voltage during device standby in the second mode, constant voltage control is performed so as to be within the range of output voltage required during device standby.

Figure 2015163040
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表2は、本実施例の図1に示す回路において、DC3.3V、DC24Vの各々の出力電圧の負荷電流を変化させた場合のシミュレーション結果である。表2における縦方向の状態1〜4、横方向のVout2(負荷電流)、Vout1(負荷電流)、Vout2(出力電圧)、Vout1(出力電圧)が示す項目は、表1と同様であり、説明を省略する。前述した表1に示す機器待機時の状態である状態2、状態3、状態4における出力電圧Vout2は、それぞれ3.256V、3.322V、3.344Vであり、その変動幅は、0.088V(=3.344V−3.256V)であった。一方、本実施例の表2に示す状態2、状態3、状態4における出力電圧Vout2は、それぞれ3.452V、3.48V、3.494Vであり、その変動幅は、0.042V(=3.494V−3.452V)であった。本実施例の電源装置では、図1に示す回路構成にすることにより、課題であった機器待機時の出力電圧Vout2(DC3.3V)の変動を抑えることが可能となり、機器待機時にコントローラを安定動作させることが可能となる。更に、本実施例の電源装置の回路構成は、図6(a)に示す従来の電源装置の回路構成に比べ、降圧コンバータ回路が削除されており、装置の小型化及びコストダウンを実現している。以上説明したように、本実施例によれば、出力電圧の変動幅を小さくし、装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。   Table 2 shows simulation results when the load currents of the output voltages of DC 3.3V and DC 24V are changed in the circuit shown in FIG. 1 of the present embodiment. The items indicated by the vertical states 1 to 4 and the horizontal Vout2 (load current), Vout1 (load current), Vout2 (output voltage), and Vout1 (output voltage) in Table 2 are the same as in Table 1. Is omitted. The output voltage Vout2 in the state 2, the state 3 and the state 4 which are the standby states shown in Table 1 are 3.256V, 3.322V and 3.344V, respectively, and the fluctuation range is 0.088V. (= 3.344V-3.256V). On the other hand, the output voltage Vout2 in the state 2, state 3, and state 4 shown in Table 2 of the present embodiment is 3.452V, 3.48V, and 3.494V, respectively, and the fluctuation range is 0.042V (= 3 .494V-3.452V). In the power supply device of this embodiment, the circuit configuration shown in FIG. 1 makes it possible to suppress the fluctuation of the output voltage Vout2 (DC3.3V) during standby of the device, which was a problem, and stabilizes the controller during standby of the device. It becomes possible to operate. Furthermore, the circuit configuration of the power supply device of the present embodiment is reduced compared to the circuit configuration of the conventional power supply device shown in FIG. Yes. As described above, according to the present embodiment, it is possible to reduce the fluctuation range of the output voltage, and to realize downsizing and cost reduction of the device.

実施例1では、機器待機時における出力電圧Vout2の変動幅を抑えることができる回路構成を有する電源装置について説明した。実施例2では、出力電圧Vout2の機器の動作状態による変動幅を抑えることができる電源装置について説明する。   In the first embodiment, the power supply apparatus having the circuit configuration capable of suppressing the fluctuation range of the output voltage Vout2 when the apparatus is on standby has been described. In the second embodiment, a description will be given of a power supply device that can suppress the fluctuation range of the output voltage Vout2 depending on the operation state of the device.

[電源装置の回路構成]
図2(a)は、本実施例の電源装置の回路構成を示す回路図である。なお、図6(b)、図1で説明した電源装置と同一構成の回路については同一符号を付し、説明は省略する。図2(a)に示す回路図では、実施例1の図1の回路図に比べて、スイッチング素子Q201、抵抗R201、R202から構成される回路が追加されている。これにより、実施例1の図1に示した電源装置の回路構成と比べ、出力電圧Vout2のオペアンプIC703へのフィードバック量を、電力を供給される機器の動作状態に応じて可変にした点が本実施例の特徴である。
[Circuit configuration of power supply unit]
FIG. 2A is a circuit diagram illustrating a circuit configuration of the power supply device according to the present embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the circuit of the same structure as the power supply device demonstrated in FIG.6 (b) and FIG. 1, and description is abbreviate | omitted. In the circuit diagram shown in FIG. 2A, a circuit including a switching element Q201 and resistors R201 and R202 is added as compared with the circuit diagram of FIG. As a result, compared with the circuit configuration of the power supply device shown in FIG. 1 of the first embodiment, the feedback amount of the output voltage Vout2 to the operational amplifier IC 703 is made variable according to the operating state of the device to which power is supplied. This is a feature of the embodiment.

図2(a)において、抵抗R201(第二の抵抗)の一端は、フィードバック抵抗R801と、スイッチング素子Q201の電流流出端子に接続されている。抵抗R201の他端は、スイッチング素子Q201の電流流入端子、出力電圧Vout2の高電位側、及び抵抗R202の一端と接続されている。すなわち、抵抗R201は、スイッチング素子Q201と並列に接続されている。そして、抵抗R202の他端は、スイッチング素子Q201の制御端子とモード端子に接続されている。   In FIG. 2A, one end of a resistor R201 (second resistor) is connected to a feedback resistor R801 and a current outflow terminal of the switching element Q201. The other end of the resistor R201 is connected to the current inflow terminal of the switching element Q201, the high potential side of the output voltage Vout2, and one end of the resistor R202. That is, the resistor R201 is connected in parallel with the switching element Q201. The other end of the resistor R202 is connected to the control terminal and mode terminal of the switching element Q201.

[電源装置の回路動作]
続いて、回路動作について説明する。モード端子からの信号がハイレベルの信号(機器が動作状態)の場合には、スイッチング素子Q102の制御端子にハイレベルの電圧が印加されて、スイッチング素子Q102が導通状態(オン状態)となり、スイッチング素子Q101も導通状態となる。一方、モード端子からの信号がハイレベルであるために、抵抗R202には電流が流れず、スイッチング素子Q201は導通状態とはならない。その結果、出力電圧Vout1の負荷電流はフィードバック抵抗R705を介し、出力電圧Vout2の負荷電流は抵抗R201、フィードバック抵抗R801(第三の抵抗)を介して流れ、検出電圧がオペアンプIC703の非反転入力端子に入力される。オペアンプIC703は、非反転入力端子に入力される、DC24VとDC3.3Vの出力電圧に応じた検出電圧と、反転入力端子に入力される基準電圧とを比較し、比較結果に基づいた電圧を出力端子から出力する。そして、オペアンプIC703から出力された電圧に応じた帰還電流(フィードバック電流)がフォトカプラIC702を介して電源IC701のフィードバック端子に入力される。電源IC701はフィードバック端子に入力された帰還電流に応じた主スイッチング素子Q701の制御を行い、絶縁トランスT701の二次側に生成される出力電圧Vout1、Vout2の定電圧制御を行う。
[Circuit operation of power supply unit]
Next, circuit operation will be described. When the signal from the mode terminal is a high level signal (the device is in an operating state), a high level voltage is applied to the control terminal of the switching element Q102, and the switching element Q102 becomes conductive (ON state), and switching Element Q101 is also turned on. On the other hand, since the signal from the mode terminal is at a high level, no current flows through the resistor R202, and the switching element Q201 is not in a conductive state. As a result, the load current of the output voltage Vout1 flows through the feedback resistor R705, the load current of the output voltage Vout2 flows through the resistor R201 and the feedback resistor R801 (third resistor), and the detection voltage is the non-inverting input terminal of the operational amplifier IC703. Is input. The operational amplifier IC703 compares the detection voltage corresponding to the output voltage of DC24V and DC3.3V input to the non-inverting input terminal and the reference voltage input to the inverting input terminal, and outputs a voltage based on the comparison result. Output from the terminal. A feedback current (feedback current) corresponding to the voltage output from the operational amplifier IC 703 is input to the feedback terminal of the power supply IC 701 through the photocoupler IC 702. The power supply IC 701 controls the main switching element Q701 according to the feedback current input to the feedback terminal, and performs constant voltage control of the output voltages Vout1 and Vout2 generated on the secondary side of the insulating transformer T701.

一方、モード端子からの信号がローレベルの信号(機器が待機状態)の場合には、スイッチング素子Q102の制御端子にローレベルの電圧が印加されることにより、スイッチング素子Q102は非導通状態(オフ状態)となる。そして、スイッチング素子Q102が非導通状態になると、スイッチング素子Q101も非導通状態となる。一方、モード端子からの信号がローレベルであるために、抵抗R202には電流が流れ、スイッチング素子Q201の制御端子に電流が流れることにより、スイッチング素子Q201は導通状態となる。その結果、オペアンプIC703の非反転入力端子には、抵抗R201を介さず、フィードバック抵抗R801のみを介して、出力電圧Vout2だけが入力されることとなる。オペアンプIC703は、DC3.3Vの出力電圧に応じた検出電圧と基準電圧とを比較し、比較結果に基づいた電圧を出力端子から出力する。そして、オペアンプIC703から出力された電圧に応じた電流がフォトカプラIC702を介して電源IC701のフィードバック端子に入力される。電源IC701はフィードバック端子に入力された帰還電流に応じた主スイッチング素子Q701の制御を行い、絶縁トランスT701の二次側に生成される出力電圧Vout2の定電圧制御が行われることになる。すなわち、機器動作時(モード端子がハイレベル)には、DC3.3V、DC24V双方の出力電圧を監視することで、機器に必要な出力電圧の範囲に入れるべく定電圧制御が行われる。一方、機器待機時にはDC3.3Vの直流出力電圧のみを監視することで、機器待機時に必要な出力電圧の範囲に入れるべく定電圧制御を行うことになる。特に、出力電圧Vout2のDC3.3Vについては、機器動作時と機器待機時とでフィードバック抵抗の抵抗値を変更している。すなわち、機器待機時にはフィードバック抵抗R801を介した検出電圧がオペアンプIC703の非反転入力端子に入力されるようにすることで、実施例1と同様に、機器待機時におけるDC3.3Vの変動幅を抑えることができる。また、機器動作時には、機器動作時と機器待機時でのDC3.3Vの変動幅を抑え、かつDC24Vとの出力電圧とのバランスを考慮した抵抗R201を負荷電流が流れることにより、フィードバック抵抗値を変更する。   On the other hand, when the signal from the mode terminal is a low level signal (the device is in a standby state), a low level voltage is applied to the control terminal of the switching element Q102, so that the switching element Q102 is in a non-conduction state (off). State). When switching element Q102 is turned off, switching element Q101 is also turned off. On the other hand, since the signal from the mode terminal is at a low level, a current flows through the resistor R202, and a current flows through the control terminal of the switching element Q201, so that the switching element Q201 becomes conductive. As a result, only the output voltage Vout2 is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier IC703 via only the feedback resistor R801, not the resistor R201. The operational amplifier IC703 compares the detection voltage corresponding to the output voltage of DC 3.3V with the reference voltage, and outputs a voltage based on the comparison result from the output terminal. Then, a current corresponding to the voltage output from the operational amplifier IC 703 is input to the feedback terminal of the power supply IC 701 via the photocoupler IC 702. The power supply IC 701 controls the main switching element Q701 in accordance with the feedback current input to the feedback terminal, and constant voltage control of the output voltage Vout2 generated on the secondary side of the isolation transformer T701 is performed. That is, when the device is operating (the mode terminal is at the high level), the output voltage of both DC 3.3V and DC 24V is monitored, and constant voltage control is performed so as to be within the range of the output voltage necessary for the device. On the other hand, by monitoring only the DC output voltage of DC 3.3V at the time of device standby, constant voltage control is performed so as to be within the range of output voltage required at the time of device standby. In particular, with respect to DC 3.3V of the output voltage Vout2, the resistance value of the feedback resistor is changed between when the device is operating and when the device is on standby. That is, when the device is on standby, the detection voltage via the feedback resistor R801 is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier IC 703, thereby suppressing the fluctuation range of DC 3.3V during device standby as in the first embodiment. be able to. In addition, when the device is in operation, the feedback current value is reduced by causing the load current to flow through the resistor R201 that suppresses the fluctuation range of DC 3.3V between the device operation and the device standby time and considers the balance with the output voltage of DC 24V. change.

表3は、本実施例の図2(a)に示す回路において、DC3.3V、DC24Vの各々の出力電圧の負荷電流を変化させた場合のシミュレーション結果である。表3における縦方向の状態1〜4、横方向のVout2(負荷電流)、Vout1(負荷電流)、Vout2(出力電圧)、Vout1(出力電圧)が示す項目は、表1、2と同様であり、説明を省略する。前述したように、実施例1では、機器が待機状態時の出力電圧Vout2(DC3.3V)の変動幅は0.042Vであった。また、機器が動作時(状態1)と待機時(状態4)での出力電圧は、表2よりそれぞれ3.119V、3.494Vであり、変動幅は0.375V(=3.494V−3.119V)であった。ところで、図6(b)に対する表1では、機器が動作時(状態1)と待機時(状態4)での出力電圧は、それぞれ3.119V、3.344Vであり、変動幅は0.225V(=3.344V−3.119V)であり、実施例1の方が変動幅は大きくなっていた。   Table 3 shows the simulation results when the load currents of the output voltages of DC 3.3V and DC 24V are changed in the circuit shown in FIG. The items indicated by the vertical states 1 to 4 and Vout2 (load current), Vout1 (load current), Vout2 (output voltage), and Vout1 (output voltage) in Table 3 are the same as those in Tables 1 and 2. The description is omitted. As described above, in Example 1, the fluctuation range of the output voltage Vout2 (DC 3.3V) when the device was in the standby state was 0.042V. The output voltages when the device is in operation (state 1) and standby (state 4) are 3.119V and 3.494V, respectively, from Table 2, and the fluctuation range is 0.375V (= 3.494V-3). 119V). By the way, in Table 1 for FIG. 6B, the output voltages when the device is in operation (state 1) and standby (state 4) are 3.119V and 3.344V, respectively, and the fluctuation range is 0.225V. (= 3.344V-3.119V), and the fluctuation range was larger in Example 1.

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一方、本実施例の表3に示す機器待機時の状態2、状態3、状態4における出力電圧Vout2は、それぞれ3.153V、3.178V、3.191Vである。そして、その変動幅は、0.038V(=3.191V−3.153v)であり、実施例1の場合よりも機器待機時におけるDC3.3Vの変動幅が小さくなっている。更に、機器が動作時(状態1)と待機時(状態4)での出力電圧は、表3よりそれぞれ3.119V、3.191Vであり、変動幅は0.072V(=3.191V−3.119V)であり、実施例1の場合の0.375Vと比べ、約5分の1以下となっている。本実施例では、図2(a)に示す回路構成とすることにより、課題であった機器待機時の出力電圧Vout2(DC3.3V)の変動、及び機器動作時と機器待機時の出力電圧Vout2(DC3.3V)の変動を抑えることが可能となった。これにより、機器動作時、待機時にコントローラを安定動作させることが可能となる。更に、本実施例の電源装置の回路構成は、図6(a)に示す従来の電源装置の回路構成に比べ、降圧コンバータ回路が削除されており、装置の小型化及びコストダウンを実現している。以上説明したように、本実施例によれば、出力電圧の変動幅を小さくし、装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。   On the other hand, the output voltage Vout2 in the state 2, the state 3 and the state 4 at the time of device standby shown in Table 3 of the present embodiment is 3.153V, 3.178V, and 3.191V, respectively. And the fluctuation range is 0.038V (= 3.191V-3.153v), and the fluctuation range of DC3.3V at the time of apparatus standby is smaller than the case of the first embodiment. Furthermore, the output voltages when the device is in operation (state 1) and in standby (state 4) are 3.119V and 3.191V, respectively, from Table 3, and the fluctuation range is 0.072V (= 3.191V-3). 119V), which is about 1/5 or less of the 0.375V in the first embodiment. In the present embodiment, the circuit configuration shown in FIG. 2A makes it possible to change the output voltage Vout2 (DC 3.3V) during device standby, which is a problem, and the output voltage Vout2 during device operation and device standby. It became possible to suppress the fluctuation of (DC 3.3V). This makes it possible to stably operate the controller during device operation and during standby. Furthermore, the circuit configuration of the power supply device of the present embodiment is reduced compared to the circuit configuration of the conventional power supply device shown in FIG. Yes. As described above, according to the present embodiment, it is possible to reduce the fluctuation range of the output voltage, and to realize downsizing and cost reduction of the device.

実施例1、2では、出力電圧Vout2(DC3.3V)の変動幅を抑える回路構成について説明したが、実施例3では、出力電圧Vout1(DC24V)の変動幅を抑える回路構成について説明する。   In the first and second embodiments, the circuit configuration for suppressing the fluctuation range of the output voltage Vout2 (DC3.3V) has been described. In the third embodiment, the circuit configuration for suppressing the fluctuation range of the output voltage Vout1 (DC24V) will be described.

[電源装置の回路構成]
図2(b)は、本実施例の電源装置の回路構成を示す回路図である。なお、実施例2の図2(a)で説明した電源装置と同一構成の回路については同一符号を付し、説明は省略する。なお、図2(b)では、実施例2の図2(a)に示された絶縁トランスT701の一次側の回路については、一次巻線Np、及び帰還巻線Nbを除いた回路の記載を省略している。本実施例の電源装置の回路構成と、実施例2の図2(a)に示す回路構成との相違点は以下のとおりである。すなわち、実施例2の図2(a)に示す回路図では、出力電圧Vout1(DC24V)用の二次巻線Ns1の電位の基準である低電位側の電圧はGNDレベルであった。一方、本実施例の図2(b)においては、出力電圧Vout1用の二次巻線Ns1の電位の基準である低電位側は、出力電圧Vout2(DC3.3V)用の二次巻線Ns2に設けられた整流平滑回路の後段に接続されている。これにより、出力電圧Vout1(DC24V)の電位の基準である低電位は、GNDレベルからDC3.3Vに引き上げられていることが本実施例の特徴である。なお、図2(b)のその他の回路構成については、実施例2の図2(a)の回路構成と同一である。
[Circuit configuration of power supply unit]
FIG. 2B is a circuit diagram illustrating a circuit configuration of the power supply device according to the present embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the circuit of the same structure as the power supply device demonstrated in Fig.2 (a) of Example 2, and description is abbreviate | omitted. In FIG. 2B, the circuit on the primary side of the isolation transformer T701 shown in FIG. 2A of the second embodiment is described with the circuit excluding the primary winding Np and the feedback winding Nb. Omitted. The difference between the circuit configuration of the power supply device of the present embodiment and the circuit configuration shown in FIG. 2A of the second embodiment is as follows. That is, in the circuit diagram shown in FIG. 2A of the second embodiment, the voltage on the low potential side, which is the reference of the potential of the secondary winding Ns1 for the output voltage Vout1 (DC 24V), is at the GND level. On the other hand, in FIG. 2B of the present embodiment, the low potential side, which is the reference of the potential of the secondary winding Ns1 for the output voltage Vout1, is the secondary winding Ns2 for the output voltage Vout2 (DC3.3V). Is connected to the subsequent stage of the rectifying / smoothing circuit provided in FIG. As a result, the low potential that is the reference of the potential of the output voltage Vout1 (DC 24V) is raised from the GND level to DC 3.3V, which is a feature of this embodiment. The other circuit configuration of FIG. 2B is the same as the circuit configuration of FIG. 2A of the second embodiment.

このような構成とすることにより、出力電圧の幅を実施例2の場合に比べて小さくすることができるため、絶縁トランスT701の二次巻線Ns1のターン数(巻線数)を削減することができる。その結果、絶縁トランスT701の一次側の励磁に対する二次巻線Ns1に対応する出力電圧Vout1における電圧変動の影響を低減させることができる。更に、本実施例の電源装置の回路構成も、図6(a)に示す従来の電源装置の回路構成に比べ、降圧コンバータ回路が削除されており、装置の小型化及びコストダウンを実現している。以上説明したように、本実施例によれば、出力電圧の変動幅を小さくし、装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。   By adopting such a configuration, the width of the output voltage can be reduced as compared with the case of the second embodiment, so that the number of turns (number of windings) of the secondary winding Ns1 of the insulating transformer T701 can be reduced. Can do. As a result, it is possible to reduce the influence of the voltage fluctuation in the output voltage Vout1 corresponding to the secondary winding Ns1 with respect to the primary side excitation of the insulating transformer T701. Furthermore, the circuit configuration of the power supply device of the present embodiment also has a reduced step-down converter circuit compared to the circuit configuration of the conventional power supply device shown in FIG. Yes. As described above, according to the present embodiment, it is possible to reduce the fluctuation range of the output voltage, and to realize downsizing and cost reduction of the device.

実施例4では、電源装置から電力供給される機器の動作状態に応じてフィードバック制御の対象となる出力電圧を選択する回路と、出力電圧の機器への供給・遮断を制御する回路とを組み合わせることにより、部品点数を削減した回路構成について説明する。   In the fourth embodiment, a circuit that selects an output voltage to be subjected to feedback control in accordance with an operating state of a device that is supplied with power from a power supply device and a circuit that controls supply / cutoff of the output voltage to the device are combined. Thus, a circuit configuration in which the number of parts is reduced will be described.

[電源装置の回路構成]
図3(a)は、本実施例の電源装置の回路構成を示す回路図である。なお、図1で説明した電源装置と同一構成の回路については同一符号を付し、説明は省略する。また、図3(a)では、実施例3と同様に、実施例2の図2(a)に示された絶縁トランスT701の一次側の回路については、一次巻線Np、及び帰還巻線Nbを除いた回路の記載を省略している。図3(a)に示す本実施例の電源装置の回路構成は、実施例2の図2(a)に示す回路構成に比べて、次のような相違点がある。すなわち、図3(a)では、実施例2の図2(a)の回路構成に比べて、スイッチング素子Q401、フィードバック抵抗R401、負荷抵抗R402、抵抗R403、抵抗R404から構成される回路が出力電圧Vout1(DC24V)側に追加されている。また、図3(a)では、実施例2の図2(a)に記載されたスイッチング素子Q101、抵抗R101、フィードバック抵抗R705が削除されている。
[Circuit configuration of power supply unit]
FIG. 3A is a circuit diagram illustrating a circuit configuration of the power supply device according to the present embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the circuit of the same structure as the power supply device demonstrated in FIG. 1, and description is abbreviate | omitted. In FIG. 3A, as in the third embodiment, the primary winding Np and the feedback winding Nb of the primary side circuit of the insulation transformer T701 shown in FIG. Description of the circuit except for is omitted. The circuit configuration of the power supply apparatus according to the present embodiment illustrated in FIG. 3A is different from the circuit configuration illustrated in FIG. That is, in FIG. 3A, compared to the circuit configuration of FIG. 2A of the second embodiment, a circuit constituted by the switching element Q401, the feedback resistor R401, the load resistor R402, the resistor R403, and the resistor R404 is output voltage. It is added to the Vout1 (DC24V) side. In FIG. 3A, the switching element Q101, the resistor R101, and the feedback resistor R705 described in FIG. 2A of the second embodiment are omitted.

図3(a)において、スイッチング素子Q401(第一のスイッチング素子)の電流流入端子は、出力電圧Vout1の高電位側に接続されている。また、スイッチング素子Q401の電流流出端子は、一端が接地された負荷抵抗R402の他端とフィードバック抵抗R401(第一の抵抗)の一端に接続されている。フィードバック抵抗R401の他端は、フィードバック抵抗R801と抵抗R706との接続点に接続されている。また、スイッチング素子Q401の制御端子と電流流入端子の間には抵抗R403が接続され、非駆動時にスイッチング素子Q401が導通状態になることを防止している。更に、一端をスイッチング素子Q401の制御端子に接続された抵抗R404の他端は、スイッチング素子Q102の電流流入端子に接続されている。これにより、実施例2の図2(a)に示した電源装置の回路構成と比べ、出力電圧Vout1のフィードバック抵抗R401を出力電圧Vout1に接続された負荷遮断用のスイッチング素子Q401の後段に接続した点が本実施例の特徴である。   In FIG. 3A, the current inflow terminal of the switching element Q401 (first switching element) is connected to the high potential side of the output voltage Vout1. The current outflow terminal of the switching element Q401 is connected to the other end of the load resistor R402 whose one end is grounded and one end of the feedback resistor R401 (first resistor). The other end of the feedback resistor R401 is connected to a connection point between the feedback resistor R801 and the resistor R706. Further, a resistor R403 is connected between the control terminal of the switching element Q401 and the current inflow terminal to prevent the switching element Q401 from being in a conductive state when not driven. Furthermore, the other end of the resistor R404 whose one end is connected to the control terminal of the switching element Q401 is connected to the current inflow terminal of the switching element Q102. Thereby, compared with the circuit configuration of the power supply apparatus shown in FIG. 2A of the second embodiment, the feedback resistor R401 of the output voltage Vout1 is connected to the subsequent stage of the switching element Q401 for interrupting the load connected to the output voltage Vout1. The point is a feature of this embodiment.

出力電圧Vout1(DC24V)には負荷抵抗R402が設けられている。この場合、出力電圧Vout1にスイッチング素子Q401を配置し、負荷である機器の状態に応じて、負荷抵抗R402への電力供給・遮断することにより、機器が待機状態等の場合に無効電力を削減する手法が多々利用される。そのため、スイッチング素子Q401、負荷抵抗R402、抵抗R403、抵抗R404から構成される回路が、例えば実施例2の図2(b)の回路に追加されることになる。そこで、本実施例ではこのような回路構成の特徴を生かし、出力電圧Vout1のフィードバック抵抗R401をスイッチング素子Q401の後段に配置している。これにより、機器動作時にはスイッチング素子Q401は導通状態となって、負荷抵抗R402に電流が流れると共に、出力電圧Vout1の負荷電流は、フィードバック抵抗R401を介して、オペアンプIC703の非反転入力端子に流れる。一方、機器待機時には、スイッチング素子Q401は非導通状態となるので、負荷抵抗R402における無効電力が削減されると共に、出力電圧Vout1の負荷電流はオペアンプIC703の非反転入力端子には流れない。この回路構成により、実施例2に比べ、スイッチング素子Q101、抵抗R101、フィードバック抵抗R705が削除されることにより、部品点数が削減され、コストダウンされた回路構成となっている点が本実施例の特徴である。   The output voltage Vout1 (DC24V) is provided with a load resistor R402. In this case, the switching element Q401 is arranged at the output voltage Vout1, and the reactive power is reduced when the device is in a standby state or the like by supplying / cutting off power to the load resistor R402 according to the state of the load device. Many methods are used. Therefore, a circuit composed of the switching element Q401, the load resistor R402, the resistor R403, and the resistor R404 is added to the circuit of FIG. Therefore, in this embodiment, taking advantage of such a circuit configuration, the feedback resistor R401 of the output voltage Vout1 is arranged at the subsequent stage of the switching element Q401. As a result, when the device is operating, the switching element Q401 becomes conductive, a current flows through the load resistor R402, and a load current of the output voltage Vout1 flows through the feedback resistor R401 to the non-inverting input terminal of the operational amplifier IC703. On the other hand, since the switching element Q401 is in a non-conducting state when the device is on standby, the reactive power in the load resistor R402 is reduced and the load current of the output voltage Vout1 does not flow to the non-inverting input terminal of the operational amplifier IC703. Compared with the second embodiment, this circuit configuration eliminates the switching element Q101, the resistor R101, and the feedback resistor R705, thereby reducing the number of components and reducing the cost. It is a feature.

[電源装置の回路動作]
続いて、回路動作について説明する。モード端子からの信号がハイレベルの信号(機器が動作状態)の場合には、スイッチング素子Q102の制御端子にハイレベルの電圧が印加される。これにより、スイッチング素子Q102の制御端子に電流が流入し、導通状態(オン状態)となる。そして、スイッチング素子Q102が導通状態になると、抵抗R403、R404に電流が流れ、スイッチング素子Q401の電流流入端子と制御端子の間の電位差が生じるため、スイッチング素子Q401は導通状態となる。一方、モード端子からの信号がハイレベルであるために、抵抗R202には電流が流れず、スイッチング素子Q201は導通状態とはならない。その結果、出力電圧Vout1の負荷電流はフィードバック抵抗R401を介し、出力電圧Vout2の負荷電流は、抵抗R201、フィードバック抵抗R801を介して流れることにより、検出電圧がオペアンプIC703の非反転入力端子に入力される。オペアンプIC703は、非反転入力端子に入力される、DC24VとDC3.3Vの出力電圧に応じた検出電圧と、反転入力端子に入力される基準電圧との比較結果に基づいた電圧を出力端子から出力する。そして、オペアンプIC703から出力された電圧に応じた帰還電流(フィードバック電流)がフォトカプラIC702を介して電源IC701のフィードバック端子に入力される。電源IC701はフィードバック端子に入力された帰還電流に応じた主スイッチング素子Q701の制御を行い、絶縁トランスT701の二次側に生成される出力電圧Vout1、Vout2の定電圧制御を行う。
[Circuit operation of power supply unit]
Next, circuit operation will be described. When the signal from the mode terminal is a high level signal (the device is in an operating state), a high level voltage is applied to the control terminal of the switching element Q102. As a result, a current flows into the control terminal of the switching element Q102, and a conductive state (ON state) is established. When switching element Q102 is turned on, a current flows through resistors R403 and R404, and a potential difference is generated between the current inflow terminal of switching element Q401 and the control terminal, so that switching element Q401 is turned on. On the other hand, since the signal from the mode terminal is at a high level, no current flows through the resistor R202, and the switching element Q201 is not in a conductive state. As a result, the load current of the output voltage Vout1 flows through the feedback resistor R401, and the load current of the output voltage Vout2 flows through the resistor R201 and the feedback resistor R801, so that the detection voltage is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier IC703. The The operational amplifier IC 703 outputs from the output terminal a voltage based on the comparison result between the detection voltage corresponding to the output voltage of DC 24 V and DC 3.3 V input to the non-inverting input terminal and the reference voltage input to the inverting input terminal. To do. A feedback current (feedback current) corresponding to the voltage output from the operational amplifier IC 703 is input to the feedback terminal of the power supply IC 701 through the photocoupler IC 702. The power supply IC 701 controls the main switching element Q701 according to the feedback current input to the feedback terminal, and performs constant voltage control of the output voltages Vout1 and Vout2 generated on the secondary side of the insulating transformer T701.

一方、モード端子からの信号がローレベルの信号(機器が待機状態)の場合には、スイッチング素子Q102の制御端子にローレベルの電圧が印加されることにより、スイッチング素子Q102は非導通状態(オフ状態)となる。そして、スイッチング素子Q102が非導通状態になると、抵抗R403、R404に電流が流れなくなり、スイッチング素子Q401は非導通状態となる。一方、モード端子からの信号がローレベルであるために、抵抗R202には電流が流れ、スイッチング素子Q201の制御端子に電流が流れることにより、スイッチング素子Q201は導通状態となる。その結果、オペアンプIC703の非反転入力端子には、抵抗R201を介さず、フィードバック抵抗R801のみを介して、出力電圧Vout2だけが入力されることとなる。オペアンプIC703は、DC3.3Vの出力電圧に応じた検出電圧と基準電圧とを比較し、比較結果に基づいた電圧を出力端子から出力する。そして、オペアンプIC703から出力された電圧に応じた電流がフォトカプラIC702を介して電源IC701のフィードバック端子に入力される。電源IC701はフィードバック端子に入力された帰還電流に応じた主スイッチング素子Q701の制御を行い、絶縁トランスT701の二次側に生成される出力電圧Vout2の定電圧制御が行われることになる。すなわち、機器動作時(モード端子がハイレベル)には、DC3.3V、DC24V双方の出力電圧を監視することで、機器に必要な出力電圧の範囲に入れるべく定電圧制御が行われる。一方、機器待機時にはDC3.3Vの直流出力電圧のみを監視することで、機器待機時に必要な出力電圧の範囲に入れるべく定電圧制御を行うことになる。   On the other hand, when the signal from the mode terminal is a low level signal (the device is in a standby state), a low level voltage is applied to the control terminal of the switching element Q102, so that the switching element Q102 is in a non-conduction state (off). State). When switching element Q102 is turned off, no current flows through resistors R403 and R404, and switching element Q401 is turned off. On the other hand, since the signal from the mode terminal is at a low level, a current flows through the resistor R202, and a current flows through the control terminal of the switching element Q201, so that the switching element Q201 becomes conductive. As a result, only the output voltage Vout2 is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier IC703 via only the feedback resistor R801, not the resistor R201. The operational amplifier IC703 compares the detection voltage corresponding to the output voltage of DC 3.3V with the reference voltage, and outputs a voltage based on the comparison result from the output terminal. Then, a current corresponding to the voltage output from the operational amplifier IC 703 is input to the feedback terminal of the power supply IC 701 via the photocoupler IC 702. The power supply IC 701 controls the main switching element Q701 in accordance with the feedback current input to the feedback terminal, and constant voltage control of the output voltage Vout2 generated on the secondary side of the isolation transformer T701 is performed. That is, when the device is operating (the mode terminal is at the high level), the output voltage of both DC 3.3V and DC 24V is monitored, and constant voltage control is performed so as to be within the range of the output voltage necessary for the device. On the other hand, by monitoring only the DC output voltage of DC 3.3V at the time of device standby, constant voltage control is performed so as to be within the range of output voltage required at the time of device standby.

[電源装置の回路構成]
図3(b)は、絶縁トランスT701の出力(二次巻線)側に3つの直流出力電圧を有する回路構成を示した回路図である。図3(b)では、図3(a)に比べて、二次巻線Ns3(第三の二次巻線)が付加されている。そして、二次巻線Ns3に整流ダイオードD501とアルミ電解コンデンサC501から構成された整流平滑回路(第三の整流平滑手段)が設けられ、直流の出力電圧Vout3(第三の出力電圧)が出力される。更に、図3(b)では、スイッチング素子Q501(第三のスイッチング素子)、負荷抵抗R501、抵抗R502、R503、フィードバック抵抗R504(第四の抵抗)からなる回路が追加されている。すなわち、スイッチング素子Q501の電流流入端子は、出力電圧Vout3の高電位側に接続され、電流流出端子は、一端が接地された負荷抵抗R501の他端とフィードバック抵抗R504の一端に接続されている。フィードバック抵抗R504の他端は、フィードバック抵抗R401の一端と接続されている。また、スイッチング素子Q501の制御端子と電流流入端子の間には抵抗R502が接続され、非駆動時にスイッチング素子Q501が導通状態になることを防止している。更に、一端をスイッチング素子Q501の制御端子に接続された抵抗R503の他端は、スイッチング素子Q102の電流流入端子に接続されている。
[Circuit configuration of power supply unit]
FIG. 3B is a circuit diagram showing a circuit configuration having three DC output voltages on the output (secondary winding) side of the isolation transformer T701. In FIG. 3B, a secondary winding Ns3 (third secondary winding) is added as compared with FIG. The secondary winding Ns3 is provided with a rectifying / smoothing circuit (third rectifying / smoothing means) including a rectifying diode D501 and an aluminum electrolytic capacitor C501, and a DC output voltage Vout3 (third output voltage) is output. The Further, in FIG. 3B, a circuit including a switching element Q501 (third switching element), a load resistor R501, resistors R502 and R503, and a feedback resistor R504 (fourth resistor) is added. That is, the current inflow terminal of the switching element Q501 is connected to the high potential side of the output voltage Vout3, and the current outflow terminal is connected to the other end of the load resistor R501 whose one end is grounded and one end of the feedback resistor R504. The other end of the feedback resistor R504 is connected to one end of the feedback resistor R401. Further, a resistor R502 is connected between the control terminal of the switching element Q501 and the current inflow terminal to prevent the switching element Q501 from being in a conductive state when not driven. Furthermore, the other end of the resistor R503 having one end connected to the control terminal of the switching element Q501 is connected to the current inflow terminal of the switching element Q102.

[電源装置の回路動作]
続いて、回路動作について説明する。モード端子からの信号がハイレベルの信号(機器が動作状態)の場合には、スイッチング素子Q102の制御端子にハイレベルの電圧が印加される。これにより、スイッチング素子Q102の制御端子に電流が流入し、導通状態(オン状態)となる。そして、スイッチング素子Q102が導通状態になると抵抗R403、R404及び抵抗R502、R503に電流が流れ、スイッチング素子Q401、Q501の電流流入端子と制御端子間に電位差が生じスイッチング素子Q401、Q501は導通状態となる。一方、モード端子からの信号がハイレベルであるために、抵抗R202には電流が流れず、スイッチング素子Q201は導通状態とはならない。その結果、出力電圧Vout1の負荷電流はフィードバック抵抗R401を介し、出力電圧Vout3の負荷電流はフィードバック抵抗R504を介し、出力電圧Vout2の負荷電流は、抵抗R201、フィードバック抵抗R801を介して流れる。これにより、検出電圧がオペアンプIC703の非反転入力端子に入力される。オペアンプIC703は、非反転入力端子に入力される、出力電圧Vout1、Vout2、Vout3の出力電圧に応じた検出電圧と、反転入力端子に入力される基準電圧との比較結果に基づいた電圧を出力端子から出力する。そして、オペアンプIC703から出力された電圧に応じた帰還電流(フィードバック電流)がフォトカプラIC702を介して電源IC701のフィードバック端子に入力される。電源IC701はフィードバック端子に入力された帰還電流に応じた主スイッチング素子Q701の制御を行い、絶縁トランスT701の二次側に生成される出力電圧Vout1、Vout2、Vout3の定電圧制御を行う。
[Circuit operation of power supply unit]
Next, circuit operation will be described. When the signal from the mode terminal is a high level signal (the device is in an operating state), a high level voltage is applied to the control terminal of the switching element Q102. As a result, a current flows into the control terminal of the switching element Q102, and a conductive state (ON state) is established. When the switching element Q102 becomes conductive, a current flows through the resistors R403 and R404 and the resistors R502 and R503, and a potential difference is generated between the current inflow terminal and the control terminal of the switching elements Q401 and Q501. The switching elements Q401 and Q501 are in the conductive state. Become. On the other hand, since the signal from the mode terminal is at a high level, no current flows through the resistor R202, and the switching element Q201 is not in a conductive state. As a result, the load current of the output voltage Vout1 flows through the feedback resistor R401, the load current of the output voltage Vout3 flows through the feedback resistor R504, and the load current of the output voltage Vout2 flows through the resistor R201 and the feedback resistor R801. As a result, the detection voltage is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier IC703. The operational amplifier IC 703 outputs a voltage based on the comparison result between the detection voltage corresponding to the output voltages Vout1, Vout2, and Vout3 input to the non-inverting input terminal and the reference voltage input to the inverting input terminal. Output from. A feedback current (feedback current) corresponding to the voltage output from the operational amplifier IC 703 is input to the feedback terminal of the power supply IC 701 through the photocoupler IC 702. The power supply IC 701 controls the main switching element Q701 according to the feedback current input to the feedback terminal, and performs constant voltage control of the output voltages Vout1, Vout2, and Vout3 generated on the secondary side of the insulating transformer T701.

一方、モード端子からの信号がローレベルの信号(機器が待機状態)の場合には、スイッチング素子Q102の制御端子にローレベルの電圧が印加されることにより、スイッチング素子Q102は非導通状態(オフ状態)となる。そして、スイッチング素子Q102が非導通状態になると、抵抗R403、R404、及び抵抗R502、R503に電流が流れなくなり、スイッチング素子Q401、Q501は非導通状態となる。一方、モード端子からの信号がローレベルであるために、抵抗R202には電流が流れ、スイッチング素子Q201の制御端子に電流が流れることにより、スイッチング素子Q201は導通状態となる。その結果、オペアンプIC703の非反転入力端子には、抵抗R201を介さず、フィードバック抵抗R801のみを介して、出力電圧Vout2だけが入力されることとなり、出力電圧Vout1、Vout3は入力されない。オペアンプIC703は、DC3.3Vの出力電圧に応じた検出電圧と基準電圧とを比較し、比較結果に基づいた電圧を出力端子から出力する。そして、オペアンプIC703から出力された電圧に応じた電流がフォトカプラIC702を介して電源IC701のフィードバック端子に入力される。電源IC701はフィードバック端子に入力された帰還電流に応じた主スイッチング素子Q701の制御を行い、絶縁トランスT701の二次側に生成される出力電圧Vout2の定電圧制御が行われることになる。すなわち、機器動作時(モード端子がハイレベル)には、直流の出力電圧Vout2(DC3.3V)、Vout1(DC24V)、Vout3の出力電圧を監視することで、機器に必要な出力電圧の範囲に入れるべく定電圧制御が行われる。一方、機器待機時には出力電圧Vout2(DC3.3V)の直流出力電圧のみを監視することで、機器待機時に必要な出力電圧の範囲に入れるべく定電圧制御を行うことになる。更に、図3(a)、(b)で説明した回路構成により、実施例2に比べ、スイッチング素子Q101、抵抗R101、フィードバック抵抗R705が削除されることにより、部品点数が削減され、電源装置の小型化及びコストダウンを実現することができる。以上説明したように、本実施例によれば、出力電圧の変動幅を小さくし、装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。   On the other hand, when the signal from the mode terminal is a low level signal (the device is in a standby state), a low level voltage is applied to the control terminal of the switching element Q102, so that the switching element Q102 is in a non-conduction state (off). State). When switching element Q102 is turned off, current stops flowing through resistors R403 and R404 and resistors R502 and R503, and switching elements Q401 and Q501 are turned off. On the other hand, since the signal from the mode terminal is at a low level, a current flows through the resistor R202, and a current flows through the control terminal of the switching element Q201, so that the switching element Q201 becomes conductive. As a result, only the output voltage Vout2 is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier IC703 via only the feedback resistor R801, not the resistor R201, and the output voltages Vout1 and Vout3 are not input. The operational amplifier IC703 compares the detection voltage corresponding to the output voltage of DC 3.3V with the reference voltage, and outputs a voltage based on the comparison result from the output terminal. Then, a current corresponding to the voltage output from the operational amplifier IC 703 is input to the feedback terminal of the power supply IC 701 via the photocoupler IC 702. The power supply IC 701 controls the main switching element Q701 in accordance with the feedback current input to the feedback terminal, and constant voltage control of the output voltage Vout2 generated on the secondary side of the isolation transformer T701 is performed. That is, when the device is in operation (the mode terminal is at a high level), the output voltage of the DC output voltage Vout2 (DC3.3V), Vout1 (DC24V), and Vout3 is monitored, so that the output voltage range required for the device is reached. Constant voltage control is performed to turn on. On the other hand, by monitoring only the DC output voltage of the output voltage Vout2 (DC3.3V) at the time of device standby, constant voltage control is performed so as to be within the range of output voltage required at the time of device standby. 3A and 3B, the switching element Q101, the resistor R101, and the feedback resistor R705 are eliminated compared to the second embodiment, so that the number of components is reduced and the power supply device Miniaturization and cost reduction can be realized. As described above, according to the present embodiment, it is possible to reduce the fluctuation range of the output voltage, and to realize downsizing and cost reduction of the device.

実施例5では、2つの出力電圧Vout1、Vout2の、それぞれの負荷電流が機器動作時に大きく変動するような場合においても、出力電圧Vout1、Vout2の電圧変動の範囲をより小さくすることができる回路構成について説明する。   In the fifth embodiment, even when the load currents of the two output voltages Vout1 and Vout2 greatly fluctuate during device operation, the circuit configuration capable of reducing the range of voltage fluctuation of the output voltages Vout1 and Vout2 can be further reduced. Will be described.

[電源装置の回路構成]
図4は、本実施例の電源装置の回路構成を示す回路図である。なお、図1で説明した電源装置と同一構成の回路については同一符号を付し、説明は省略する。また、図4では、実施例3と同様に、実施例2の図2(a)に示された絶縁トランスT701の一次側の回路については、一次巻線Np及び帰還巻線Nbを除いた回路の記載を省略している。図4に示す回路構成では、実施例2の図2(a)の回路構成に比べて、次のような相違点がある。すなわち、図4では、実施例2の図2(a)に比べて、スイッチング素子Q601、フィードバック抵抗R601、抵抗R602、R603から構成される回路が出力電圧Vout1(DC24V)側に追加されている。また、図4では、実施例2の図2(a)に記載されたスイッチング素子Q101、抵抗R101、フィードバック抵抗R705が削除されている。
[Circuit configuration of power supply unit]
FIG. 4 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the power supply device of this embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the circuit of the same structure as the power supply device demonstrated in FIG. 1, and description is abbreviate | omitted. In FIG. 4, as in the third embodiment, the primary side circuit of the insulating transformer T701 shown in FIG. 2A of the second embodiment is a circuit excluding the primary winding Np and the feedback winding Nb. Is omitted. The circuit configuration shown in FIG. 4 is different from the circuit configuration of the second embodiment shown in FIG. That is, in FIG. 4, compared to FIG. 2A of the second embodiment, a circuit composed of the switching element Q601, the feedback resistor R601, the resistors R602, and R603 is added to the output voltage Vout1 (DC24V) side. Further, in FIG. 4, the switching element Q101, the resistor R101, and the feedback resistor R705 described in FIG.

図4において、スイッチング素子Q601(第一のスイッチング素子)の電流流入端子は、出力電圧Vout1の高電位側に接続され、電流流出端子は、抵抗R601(第一の抵抗)の一端に接続されている。そして、抵抗R601の他端は、出力電圧Vout2の高電位側、すなわちフィードバック抵抗R801(第三の抵抗)に接続された抵抗R201(第二の抵抗)の端子とは反対側の端子に接続されている。また、スイッチング素子Q601の制御端子は、一端をスイッチング素子Q102の電流流入端子に接続された抵抗R602の他端に接続されている。更に、スイッチング素子Q601の電流流入端子と制御端子との間には抵抗R603が接続されている。このように、出力電圧Vout1(DC24V)と出力電圧Vout2(DC3.3V)との間に設けられた抵抗R601を、機器状態に応じてスイッチング素子Q601により接続・切断を行う回路構成が本実施例の特徴である。その結果、各々の負荷電流が機器動作時に大きく変動するような場合においても、2つの出力電圧Vout1、Vout2の電圧変動の範囲をより小さくすることが可能となる。   In FIG. 4, the current inflow terminal of the switching element Q601 (first switching element) is connected to the high potential side of the output voltage Vout1, and the current outflow terminal is connected to one end of the resistor R601 (first resistor). Yes. The other end of the resistor R601 is connected to a high potential side of the output voltage Vout2, that is, a terminal opposite to the terminal of the resistor R201 (second resistor) connected to the feedback resistor R801 (third resistor). ing. The control terminal of the switching element Q601 is connected to the other end of the resistor R602 whose one end is connected to the current inflow terminal of the switching element Q102. Further, a resistor R603 is connected between the current inflow terminal of the switching element Q601 and the control terminal. As described above, the circuit configuration in which the resistor R601 provided between the output voltage Vout1 (DC24V) and the output voltage Vout2 (DC3.3V) is connected / disconnected by the switching element Q601 according to the device state is described in this embodiment. It is the feature. As a result, even when each load current fluctuates greatly during device operation, the range of voltage fluctuations of the two output voltages Vout1 and Vout2 can be further reduced.

[電源装置の回路動作]
続いて、回路動作について説明する。モード端子からの信号がハイレベルの信号(機器が動作状態)の場合には、スイッチング素子Q102の制御端子にハイレベルの電圧が印加される。これにより、スイッチング素子Q102の制御端子に電流が流入し、導通状態(オン状態)となる。そして、スイッチング素子Q102が導通状態になると、抵抗R603、R602に電流が流れることにより、スイッチング素子Q601は導通状態となる。一方、モード端子からの信号がハイレベルであるために、抵抗R202には電流が流れず、スイッチング素子Q201は導通状態とはならない。その結果、出力電圧Vout1の負荷電流はフィードバック抵抗R601、抵抗R201、フィードバック抵抗R801を介し、出力電圧Vout2の負荷電流は、抵抗R201、フィードバック抵抗R801を介して流れる。そして、出力電圧Vout1、Vout2であるDC24V、DC3.3Vの出力電圧に応じた検出電圧が、オペアンプIC703の非反転入力端子に入力される。オペアンプIC703は、非反転入力端子に入力される、DC24VとDC3.3Vの出力電圧に応じた検出電圧と、反転入力端子に入力される基準電圧との比較結果に基づいた電圧を出力端子から出力する。そして、オペアンプIC703から出力された電圧に応じた帰還電流(フィードバック電流)がフォトカプラIC702を介して電源IC701のフィードバック端子に入力される。電源IC701はフィードバック端子に入力された帰還電流に応じた主スイッチング素子Q701の制御を行い、絶縁トランスT701の二次側に生成される出力電圧Vout1、Vout2の定電圧制御を行う。
[Circuit operation of power supply unit]
Next, circuit operation will be described. When the signal from the mode terminal is a high level signal (the device is in an operating state), a high level voltage is applied to the control terminal of the switching element Q102. As a result, a current flows into the control terminal of the switching element Q102, and a conductive state (ON state) is established. When switching element Q102 becomes conductive, current flows through resistors R603 and R602, so that switching element Q601 becomes conductive. On the other hand, since the signal from the mode terminal is at a high level, no current flows through the resistor R202, and the switching element Q201 is not in a conductive state. As a result, the load current of the output voltage Vout1 flows through the feedback resistor R601, the resistor R201, and the feedback resistor R801, and the load current of the output voltage Vout2 flows through the resistor R201 and the feedback resistor R801. Then, detection voltages corresponding to the output voltages of DC24V and DC3.3V, which are the output voltages Vout1 and Vout2, are input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier IC703. The operational amplifier IC 703 outputs from the output terminal a voltage based on the comparison result between the detection voltage corresponding to the output voltage of DC 24 V and DC 3.3 V input to the non-inverting input terminal and the reference voltage input to the inverting input terminal. To do. A feedback current (feedback current) corresponding to the voltage output from the operational amplifier IC 703 is input to the feedback terminal of the power supply IC 701 through the photocoupler IC 702. The power supply IC 701 controls the main switching element Q701 according to the feedback current input to the feedback terminal, and performs constant voltage control of the output voltages Vout1 and Vout2 generated on the secondary side of the insulating transformer T701.

一方、モード端子からの信号がローレベルの信号(機器が待機状態)の場合には、スイッチング素子Q102の制御端子にローレベルの電圧が印加されることにより、スイッチング素子Q102は非導通状態(オフ状態)となる。そして、スイッチング素子Q102が非導通状態になると、スイッチング素子Q601の制御端子にも電流が流れなくなるため、スイッチング素子Q601も非導通状態となる。一方、モード端子からの信号がローレベルであるために、抵抗R202には電流が流れ、スイッチング素子Q201の制御端子に電流が流れることにより、スイッチング素子Q201は導通状態となる。その結果、オペアンプIC703の非反転入力端子には、抵抗R201を介さず、フィードバック抵抗R801のみを介して、出力電圧Vout2だけが入力されることとなる。オペアンプIC703は、DC3.3Vの出力電圧に応じた検出電圧と基準電圧とを比較し、比較結果に基づいた電圧を出力端子から出力する。そして、オペアンプIC703から出力された電圧に応じた電流がフォトカプラIC702を介して電源IC701のフィードバック端子に入力される。電源IC701はフィードバック端子に入力された帰還電流に応じた主スイッチング素子Q701の制御を行い、絶縁トランスT701の二次側に生成される出力電圧Vout2の定電圧制御が行われることになる。すなわち、機器動作時(モード端子がハイレベル)には、DC3.3V、DC24V双方の出力電圧を監視することで、機器に必要な出力電圧の範囲に入れるべく定電圧制御が行われる。一方、機器待機時にはDC3.3Vの直流出力電圧のみを監視することで、機器待機時に必要な出力電圧の範囲に入れるべく定電圧制御を行うことになる。以上説明したように、本実施例によれば、出力電圧の変動幅を小さくし、装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。   On the other hand, when the signal from the mode terminal is a low level signal (the device is in a standby state), a low level voltage is applied to the control terminal of the switching element Q102, so that the switching element Q102 is in a non-conduction state (off). State). When switching element Q102 is turned off, no current flows to the control terminal of switching element Q601, so switching element Q601 is also turned off. On the other hand, since the signal from the mode terminal is at a low level, a current flows through the resistor R202, and a current flows through the control terminal of the switching element Q201, so that the switching element Q201 becomes conductive. As a result, only the output voltage Vout2 is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier IC703 via only the feedback resistor R801, not the resistor R201. The operational amplifier IC703 compares the detection voltage corresponding to the output voltage of DC 3.3V with the reference voltage, and outputs a voltage based on the comparison result from the output terminal. Then, a current corresponding to the voltage output from the operational amplifier IC 703 is input to the feedback terminal of the power supply IC 701 via the photocoupler IC 702. The power supply IC 701 controls the main switching element Q701 in accordance with the feedback current input to the feedback terminal, and constant voltage control of the output voltage Vout2 generated on the secondary side of the isolation transformer T701 is performed. That is, when the device is operating (the mode terminal is at the high level), the output voltage of both DC 3.3V and DC 24V is monitored, and constant voltage control is performed so as to be within the range of the output voltage necessary for the device. On the other hand, by monitoring only the DC output voltage of DC 3.3V at the time of device standby, constant voltage control is performed so as to be within the range of output voltage required at the time of device standby. As described above, according to the present embodiment, it is possible to reduce the fluctuation range of the output voltage, and to realize downsizing and cost reduction of the device.

実施例1〜5で説明した電源装置は、例えば画像形成装置の低圧電源、即ちコントローラ(制御部)やモータ等の駆動部へ電力を供給する電源として適用可能である。以下に、実施例1〜5の電源装置が適用される画像形成装置の構成を説明する。   The power supply apparatus described in the first to fifth embodiments can be applied as, for example, a low-voltage power supply for an image forming apparatus, that is, a power supply that supplies power to a drive unit such as a controller (control unit) or a motor. Hereinafter, the configuration of the image forming apparatus to which the power supply devices of Embodiments 1 to 5 are applied will be described.

[画像形成装置の構成]
画像形成装置の一例として、レーザビームプリンタを例にあげて説明する。図5に電子写真方式のプリンタ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300は、静電潜像が形成される像担持体としての感光ドラム311、感光ドラム311を一様に帯電する帯電部317(帯電手段)、感光ドラム311に形成された静電潜像をトナーで現像する現像部312(現像手段)を備えている。そして、感光ドラム311に現像されたトナー像をカセット316から供給された記録材としてのシート(不図示)に転写部318(転写手段)によって転写して、シートに転写したトナー像を定着器314で定着してトレイ315に排出する。この感光ドラム311、帯電部317、現像部312、転写部318が画像形成部である。また、レーザビームプリンタ300は、実施例1〜5で説明した電源装置400を備えている。なお、実施例1〜5の電源装置400を適用可能な画像形成装置は、図5に例示したものに限定されず、例えば複数の画像形成部を備える画像形成装置であってもよい。更に、感光ドラム311上のトナー像を中間転写ベルトに転写する一次転写部と、中間転写ベルト上のトナー像をシートに転写する二次転写部を備える画像形成装置であってもよい。
[Configuration of Image Forming Apparatus]
A laser beam printer will be described as an example of the image forming apparatus. FIG. 5 shows a schematic configuration of a laser beam printer which is an example of an electrophotographic printer. The laser beam printer 300 includes a photosensitive drum 311 as an image carrier on which an electrostatic latent image is formed, a charging unit 317 (charging unit) that uniformly charges the photosensitive drum 311, and an electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 311. A developing unit 312 (developing unit) that develops an image with toner is provided. The toner image developed on the photosensitive drum 311 is transferred to a sheet (not shown) as a recording material supplied from the cassette 316 by a transfer unit 318 (transfer means), and the toner image transferred to the sheet is fixed to the fixing device 314. Then, the toner is fixed and discharged onto the tray 315. The photosensitive drum 311, the charging unit 317, the developing unit 312, and the transfer unit 318 are image forming units. The laser beam printer 300 includes the power supply device 400 described in the first to fifth embodiments. The image forming apparatus to which the power supply apparatus 400 according to the first to fifth embodiments can be applied is not limited to the one illustrated in FIG. 5, and may be an image forming apparatus including a plurality of image forming units, for example. Further, the image forming apparatus may include a primary transfer unit that transfers the toner image on the photosensitive drum 311 to the intermediate transfer belt and a secondary transfer unit that transfers the toner image on the intermediate transfer belt to the sheet.

レーザビームプリンタ300は、画像形成部による画像形成動作や、シートの搬送動作を制御するコントローラ320を備えており、実施例1〜5に記載の電源装置400は、例えばコントローラ320に出力電圧Vout2(DC3.3V)の電力を供給する。また、実施例1〜5に記載の電源装置400は、感光ドラム311を回転するため、又はシートを搬送する各種ローラ等を駆動するためのモータ等の駆動部に出力電圧Vout1(DC24V)の電力を供給する。また、コントローラ320は、実施例1〜5のモード端子に対して、装置の動作状態に応じて、例えば画像形成動作時には動作状態を示すハイレベルの制御信号を、待機状態時には待機状態を示すローレベルの制御信号を出力する。以上説明したように、本実施例によれば、出力電圧の変動幅を小さくし、装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。   The laser beam printer 300 includes a controller 320 that controls an image forming operation by the image forming unit and a sheet conveying operation. The power supply device 400 according to the first to fifth embodiments includes, for example, an output voltage Vout2 ( DC 3.3V) is supplied. In addition, the power supply device 400 described in the first to fifth embodiments uses power of the output voltage Vout1 (DC 24V) to a driving unit such as a motor for rotating the photosensitive drum 311 or driving various rollers for conveying the sheet. Supply. Further, the controller 320 gives a high-level control signal indicating the operation state to the mode terminals of the first to fifth embodiments according to the operation state of the apparatus, for example, during the image forming operation, and low indicating the standby state during the standby state. A level control signal is output. As described above, according to the present embodiment, it is possible to reduce the fluctuation range of the output voltage, and to realize downsizing and cost reduction of the device.

IC701 電源制御IC
IC703 オペアンプ
Np 一次巻線
Ns1、Ns2 二次巻線
Q701 主スイッチング素子
T701 絶縁トランス
IC701 Power supply control IC
IC703 Operational amplifier Np Primary winding Ns1, Ns2 Secondary winding Q701 Main switching element T701 Isolation transformer

Claims (13)

一次巻線と複数の二次巻線を有するトランスと、
前記トランスの一次巻線に流れる電流をスイッチングするためのスイッチング手段と、
前記トランスの二次巻線の出力電圧に応じた検出電圧に応じた電流を前記トランスの一次側にフィードバックするフィードバック手段と、
前記フィードバック手段からの前記電流に応じて、前記スイッチング手段の動作を制御することにより前記トランスの二次巻線の出力電圧を制御する制御手段と、
を備え、
前記二次巻線から負荷へ大きな電力を供給する第一のモードと、前記第一のモードよりも前記二次巻線から負荷への電力の供給が少ない第二のモードと、を有し、
前記フィードバック手段は、前記第一のモードの場合には前記複数の二次巻線の出力電圧に応じた検出電圧に応じた前記電流をフィードバックし、前記第二のモードの場合には前記複数の二次巻線のうちの所定の二次巻線の出力電圧に応じた電流をフィードバックすることを特徴とする電源装置。
A transformer having a primary winding and a plurality of secondary windings;
Switching means for switching the current flowing through the primary winding of the transformer;
Feedback means for feeding back a current corresponding to a detection voltage corresponding to an output voltage of a secondary winding of the transformer to a primary side of the transformer;
Control means for controlling the output voltage of the secondary winding of the transformer by controlling the operation of the switching means according to the current from the feedback means;
With
A first mode for supplying a large amount of power from the secondary winding to the load, and a second mode for supplying less power from the secondary winding to the load than the first mode,
The feedback means feeds back the current according to the detection voltage according to the output voltage of the plurality of secondary windings in the first mode, and the plurality of the currents in the second mode. A power supply apparatus that feeds back a current corresponding to an output voltage of a predetermined secondary winding of the secondary windings.
前記フィードバック手段は、前記第一のモードの場合には、前記複数の二次巻線の出力電圧に応じた検出電圧と基準電圧の比較結果に応じた電流をフィードバックし、前記第二のモードの場合には前記所定の二次巻線の出力電圧と前記基準電圧の比較結果に応じた電流をフィードバックすることを特徴とする請求項1に記載の電源装置。 In the case of the first mode, the feedback means feeds back a current corresponding to a comparison result of a detection voltage and a reference voltage corresponding to the output voltages of the plurality of secondary windings, 2. The power supply device according to claim 1, wherein a current according to a comparison result between the output voltage of the predetermined secondary winding and the reference voltage is fed back. 前記複数の二次巻線は、第一の出力電圧を生成する第一の二次巻線と、第二の出力電圧を生成する第二の二次巻線と、であり、
前記所定の二次巻線は、前記第二の二次巻線であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電源装置。
The plurality of secondary windings are a first secondary winding that generates a first output voltage, and a second secondary winding that generates a second output voltage,
The power supply device according to claim 1, wherein the predetermined secondary winding is the second secondary winding.
前記第一の二次巻線は、前記第一の出力電圧を整流、平滑する第一の整流平滑手段を有し、
前記第二の二次巻線は、前記第二の出力電圧を整流、平滑する第二の整流平滑手段を有することを特徴とする請求項3に記載の電源装置。
The first secondary winding has first rectifying and smoothing means for rectifying and smoothing the first output voltage,
4. The power supply device according to claim 3, wherein the second secondary winding includes second rectifying / smoothing means for rectifying and smoothing the second output voltage.
前記第一の整流平滑手段と前記フィードバック手段との間に、直列に接続された第一の抵抗と第一のスイッチング素子が接続され、
前記第一のスイッチング素子は、前記第一のモードの場合には導通状態であり、前記第二のモードの場合には非導通状態であることを特徴とする請求項4に記載の電源装置。
A first resistor and a first switching element connected in series are connected between the first rectifying and smoothing means and the feedback means,
5. The power supply device according to claim 4, wherein the first switching element is in a conductive state in the first mode and is in a non-conductive state in the second mode.
前記第二の整流平滑手段と前記フィードバック手段との間に、直列に接続された第二の抵抗と第三の抵抗が接続され、
前記第二の抵抗には第二のスイッチング素子が並列に接続され、
前記第二のスイッチング素子は、前記第一のモードの場合には非導通状態であり、前記第二のモードの場合には導通状態であることを特徴とする請求項5に記載の電源装置。
A second resistor and a third resistor connected in series are connected between the second rectifying and smoothing means and the feedback means,
A second switching element is connected in parallel to the second resistor,
6. The power supply device according to claim 5, wherein the second switching element is in a non-conducting state in the first mode and is in a conducting state in the second mode.
前記第一の出力電圧は、前記第二の出力電圧よりも高い電圧であり、
前記第一の二次巻線の低電位側は、前記第二の整流平滑手段の後段に接続されていることを特徴とする請求項6に記載の電源装置。
The first output voltage is higher than the second output voltage,
The power supply device according to claim 6, wherein a low potential side of the first secondary winding is connected to a subsequent stage of the second rectifying / smoothing means.
前記第一の整流平滑手段と前記フィードバック手段との間に、直列に接続された第一のスイッチング素子と第一の抵抗が接続され、
前記第一のスイッチング素子は、前記負荷への電力供給を遮断するためのスイッチング素子であり、
前記第一の抵抗は、前記第一のスイッチング素子の出力端子と前記フィードバック手段との間に接続され、
前記第二の整流平滑手段と前記フィードバック手段との間に、直列に接続された第二の抵抗と第三の抵抗が接続され、
前記第二の抵抗には第二のスイッチング素子が並列に接続され、
前記第一のスイッチング素子は、前記第一のモードの場合には導通状態であり、前記第二のモードの場合には非導通状態であり、
前記第二のスイッチング素子は、前記第一のモードの場合には非導通状態であり、前記第二のモードの場合には導通状態であることを特徴とする請求項4に記載の電源装置。
A first switching element and a first resistor connected in series are connected between the first rectifying and smoothing means and the feedback means,
The first switching element is a switching element for cutting off power supply to the load,
The first resistor is connected between an output terminal of the first switching element and the feedback means;
A second resistor and a third resistor connected in series are connected between the second rectifying and smoothing means and the feedback means,
A second switching element is connected in parallel to the second resistor,
The first switching element is in a conductive state in the first mode, and in a non-conductive state in the second mode,
5. The power supply device according to claim 4, wherein the second switching element is in a non-conductive state in the first mode and is in a conductive state in the second mode.
前記トランスは、第三の出力電圧を生成する第三の二次巻線を有し、
前記第三の二次巻線は、前記第三の出力電圧を整流、平滑する第三の整流平滑手段を有し、
前記第三の整流平滑手段と前記フィードバック手段との間に、直列に接続された第三のスイッチング素子と第四の抵抗が接続され、
前記第三のスイッチング素子は、前記負荷への電力供給を遮断するためのスイッチング素子であり、
前記第四の抵抗は、前記第三のスイッチング素子の出力端子と前記フィードバック手段との間に接続され、
前記第三のスイッチング素子は、前記第一のモードの場合には導通状態であり、前記第二のモードの場合には非導通状態であることを特徴とする請求項8に記載の電源装置。
The transformer has a third secondary winding for generating a third output voltage;
The third secondary winding has third rectifying and smoothing means for rectifying and smoothing the third output voltage,
A third switching element and a fourth resistor connected in series are connected between the third rectifying / smoothing means and the feedback means,
The third switching element is a switching element for cutting off power supply to the load,
The fourth resistor is connected between the output terminal of the third switching element and the feedback means,
The power supply device according to claim 8, wherein the third switching element is in a conductive state in the first mode and is in a non-conductive state in the second mode.
前記第一の整流平滑手段の後段に、直列に接続された第一のスイッチング素子と第一の抵抗が接続され、
前記第二の整流平滑手段と前記フィードバック手段との間に、直列に接続された第二の抵抗と第三の抵抗が接続され、
前記第二の抵抗には第二のスイッチング素子が並列に接続され、
前記第一の抵抗の一端は前記第一のスイッチング素子の出力端子に接続され、前記第一の抵抗の他端は前記第三の抵抗と接続された前記第二の抵抗の端子とは反対側の前記第二の抵抗の端子に接続され、
前記第一のスイッチング素子は、前記第一のモードの場合には導通状態であり、前記第二のモードの場合には非導通状態であり、
前記第二のスイッチング素子は、前記第一のモードの場合には非導通状態であり、前記第二のモードの場合には導通状態であることを特徴とする請求項4に記載の電源装置。
A first switching element and a first resistor connected in series are connected to the subsequent stage of the first rectifying and smoothing means,
A second resistor and a third resistor connected in series are connected between the second rectifying and smoothing means and the feedback means,
A second switching element is connected in parallel to the second resistor,
One end of the first resistor is connected to the output terminal of the first switching element, and the other end of the first resistor is opposite to the terminal of the second resistor connected to the third resistor. Connected to the terminal of the second resistor of
The first switching element is in a conductive state in the first mode, and in a non-conductive state in the second mode,
5. The power supply device according to claim 4, wherein the second switching element is in a non-conductive state in the first mode and is in a conductive state in the second mode.
前記第一の出力電圧は、前記第二の出力電圧よりも高い電圧であることを特徴とする請求項10に記載の電源装置。   The power supply device according to claim 10, wherein the first output voltage is higher than the second output voltage. 記録材に画像を形成するための画像形成手段と、
前記画像形成手段に電圧を印加する請求項1ないし11のいずれか1項に記載の電源装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
An image forming means for forming an image on a recording material;
The power supply device according to any one of claims 1 to 11, wherein a voltage is applied to the image forming unit;
An image forming apparatus comprising:
前記画像形成手段を制御し、記録材に画像を形成させるコントローラを有し、
前記コントローラは、前記電源装置に前記第一のモード又は前記第二のモードの制御信号を出力することを特徴とする請求項12に記載の画像形成装置。
A controller for controlling the image forming means and forming an image on a recording material;
The image forming apparatus according to claim 12, wherein the controller outputs a control signal of the first mode or the second mode to the power supply device.
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