JP2021164252A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源起動時の出力電圧のオーバーシュートを抑制することができる電源装置を提供する。【解決手段】主電源１０は、外部電源である画像形成装置９００に接続され、入力信号であるＲＭＴ＿ＰＳＵに応じて直流電圧を出力するか否かが決定されるＡＣ／ＤＣ電源１００と、制御部７００とを有する。制御部７００は、ＡＣ／ＤＣ電源１００が直流電圧を出力していない状態から、入力信号によって直流電圧の出力を指示された場合、所定時間にわたってスイッチ２０２を導通状態としてＡＣ／ＤＣ電源１００を放電させる。【選択図】図１

Description

本発明は、電源起動時の出力電圧のオーバーシュートを抑制する放電装置を備えた電源装置に関する。

電気機器において、各負荷への給電のために交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ装置が搭載されたものがある。ＡＣ／ＤＣ電源（電源装置）は、商用電源からの交流電圧をダイオードブリッジで整流、平滑コンデンサで平滑化する。その後、トランスを介して２次側のコンデンサを充電して直流電圧を生成する。２次側にはＡＣ／ＤＣ電源の出力電圧を検知する回路を備えており、出力電圧が所定の値になるように１次側スイッチング素子を駆動してトランスに流れる電流を制御している。電気機器によっては、ＡＣ／ＤＣ電源によって生成された直流電圧を別の電圧値の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣ電源を備えている場合もある。一般に、ＡＣ／ＤＣ電源やＤＣ／ＤＣ電源等は、電源装置と称される。

これらの電源装置には、一般的にソフトスタート機能が備わっている。ソフトスタートとは、電源装置の起動時における突入電流や出力電圧のオーバーシュートを防ぐ目的で備えられた機能である。電源装置の起動時は、出力電圧がGND電位の状態から目標電圧に向かって上昇する。その際に、ソフトスタート機能がない場合、デューティー比（スイッチング素子が導通している時間の割合）が急上昇してしまうことがある。この場合、出力電圧を目標電圧に向けて上昇させる過程で、出力電圧が目標電圧間近であるにもかかわらず、応答性の遅れからデューティー比の低下が遅れて出力電圧が目標電圧を超えてしまう場合がある。この現象はオーバーシュートと称される。

これにより、電源装置に備えられた過電圧保護機能により動作が停止し、あるいは、電源装置の出力に接続された負荷が過電圧により故障するおそれがある。その対策として、電源起動時のデューティー比の上昇を緩やかにし、出力電圧の立ち上がりをなだらかにすることでオーバーシュートを抑制する機能がソフトスタートである。特許文献１には、電源装置の２次側電圧検知抵抗に並列にコンデンサとダイオードの直列回路を接続し、電源起動時の２次側電圧検知抵抗の分圧比を緩やかに変化させることでオーバーシュートを抑制する特許が開示されている。

特開２００２−８４７４１号公報

しかしながら、ソフトスタート機能は、電源装置の出力電圧がGND電位の状態からの起動には効果があるが、すでに出力電圧が目標電圧に近い状態からの起動では、応答性の遅れから出力電圧がオーバーシュートするおそれがある。また、ソフトスタートにより出力電圧の立ち上がりがなだらかになることで、電源の起動時間が長くなるおそれもある。

以下、出力電圧がオーバーシュートする理由について説明する。なお、オーバーシュートの原因としては、２次側への電力供給が瞬時的に過剰になることが挙げられる。従って、電源装置が正常に動作している状態から短時間の間に停止、再起動をした場合を想定して説明する。短時間で停止及び再起動する原因は、電源装置のコンバータ制御回路の機能によって多少異なるものの、以下の２パターンが挙げられる。

パターン１は、電源装置の停止時間中にコンバータ制御回路も停止する場合である。コンバータ制御回路は、一度動作を停止すると再起動する際はソフトスタートを行いながら起動する。電源装置の停止時間が非常に短く負荷が小さい場合、出力電圧がすでに目標電圧に近い状態からの起動となる。このとき、ソフトスタートによってフィードバック制御が始まるまでの間のスイッチングによって出力電圧がオーバーシュートする可能性がある。

パターン２は、電源装置の停止時間中にコンバータ制御回路が停止しない場合の例である。電源装置の停止により、１次平滑コンデンサには電力供給がされなくなり、１次平滑コンデンサの電圧が低下する。それに伴い、コンバータ制御回路は出力電圧を維持するためにデューティー比を上げて対応する。その直後に再び電源装置が再起動すると、１次平滑コンデンサの充電が再開される。このとき、コンバータ制御回路はデューティー比を低下させる必要があるが、コンバータ制御回路は停止しておらずソフトスタートが効かない状態であるため、応答性の遅れから出力電圧がオーバーシュートする可能性がある。

本発明は、上記の問題に鑑み、オーバーシュートの発生を抑制することが可能な電源装置を提供することを主たる課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の電源装置は、出力すべき直流電圧を目標電圧に安定化するように制御されるとともに、入力信号に応じて直流電圧を出力するかまたは直流電圧の出力を停止するかが制御される電源部、前記電源部の出力にスイッチ手段を通じて接続されて、前記スイッチ手段が導通状態にあるときに前記電源部を放電させる放電手段、及び、制御手段を有し、前記制御手段は、前記電源部が直流電圧を出力していない状態から、前記入力信号によって前記電源部に前記直流電圧の出力を指示された場合には、前記直流電圧の出力が指示されてから第１の時間にわたって前記スイッチ手段を導通状態として、前記放電手段を通じて前記電源部を放電させることを特徴とする。

本発明によれば、オーバーシュートの発生を抑制することが可能な電源装置を提供することができる。

画像形成装置の概略構成図。 主電源及び負荷の概略回路図。 ＡＣ／ＤＣ電源の概略回路図 放電部を備えていない電源の動作説明図。 放電部を備えた電源の動作説明図。 （ａ）、（ｂ）は、遅延回路の説明図。 電源装置の概略構成図。 ファンを備えた電源の動作説明図。

以下、本発明に係る電源装置を画像形成装置に適用した場合を例に挙げて、図面を参照しながら説明する。

＜第１実施形態＞
図１に、電源装置としての主電源１０と、主電源１０に接続された電気機器の一例としての画像形成装置９００との概略構成図を示す。主電源１０には、外部電源としての商用電源から交流電源が供給されている。図１の例では、画像形成装置９００は主電源１０を内蔵するものとして示されているが、主電源１０と画像形成装置９００とは別個の構成としてもよい。主電源１０は、画像形成装置９００が、省電力状態（例えばスリープモード）よりも相対的に消費電力の大きい通常動作状態（例えばスタンバイモードあるいはプリントモード）に切り替わっているときに動作してＤＣ電圧を出力する。しかし、主電源１０は、省電力状態ではＤＣ電圧を出力しない。また、画像形成装置９００がコンセントを通じて商用電源に接続されている間は常に動作している待機電源２０、制御部７００、操作部８００、及び負荷６００が画像形成装置９００に設けられている。

待機電源２０は、ＣＰＵ等の演算回路を備えた制御部７００に電力を供給する。一方、主電源１０は、高圧基板やモータ等、電力仕様の大きい負荷６００に電力を供給する。主電源１０は、低消費電力化のために、画像形成装置９００がスリープモード中は動作を停止させておき、スタンバイモードやプリントモードに切り替わったときにのみ制御部７００から信号を受けてその動作を開始する。制御部７００は、操作部８００あるいは図示しない無線あるいは有線ネットワーク等を介してユーザーからの入力を受けて、主電源１０や負荷６００等の動作を制御する。

図２に、図１に示される主電源１０の概略的な回路構成図を示す。主電源１０は、電源部としてのＡＣ／ＤＣ電源１００と、ＡＣ／ＤＣ電源１００の出力に備えられた放電部２００とを有する。放電部２００は、抵抗素子としての抵抗２０１、スイッチ２０２、ＮＯＴ回路２０３、及び遅延回路２１０を有し、ＡＣ／ＤＣ電源１００の起動時に起きる出力電圧のオーバーシュートを抑制する。

まずＡＣ／ＤＣ電源１００について図３を用いて説明する。図３は、商用電源からの交流電圧に基づいて直流電圧を生成して出力するＡＣ／ＤＣ電源１００の構成を示している。以下、ＡＣ／ＤＣ電源１００の基本的な動作原理を説明する。ＡＣ／ＤＣ電源１００に入力された交流電圧は、遮断装置１２０によって後段の回路との接続と遮断が切り替えられる。遮断装置１２０は、制御信号により開閉が制御されるスイッチあるいはリレーである。画像形成装置９００の動作モードがスリープモードの場合、待機電力の低減のために遮断装置１２０は遮断され、スタンバイモードやプリントモード等、主電源１０が必要な動作モードのときのみ遮断装置１２０が接続されて主電源１０が動作される。

遮断装置１２０の接続と遮断は、制御部７００からの制御信号として入力信号（ＲＭＴ＿ＰＳＵ）によって行われる。なお、第１実施形態では、ＲＭＴ＿ＰＳＵ信号は、主電源１０のＡＣ／ＤＣ電源１００のイネーブル信号となっている。従って、ＡＣ／ＤＣ電源１００は、入力信号であるＲＭＴ＿ＰＳＵ信号に応じて、直流電圧を出力するかまたは直流電圧の出力を停止する。制御部７００からのＲＭＴ＿ＰＳＵ信号によって遮断装置１２０が接続されると、商用電源からの交流電圧はダイオード１１６、１１７によって整流され、抵抗１１８を介してコンバータ制御回路１０４に入力される。この構成は、コンバータ制御回路１０４のＡＣ入力電圧検知と電力供給とを兼ねており、抵抗１１８を介した電圧が印加されることでコンバータ制御回路１０４は動作を開始する。

また、メインの電力供給ラインとして、商用電源からの交流電流はダイオードブリッジ１０１によって整流され、その整流電流は平滑コンデンサ１０２に充電される。これにより平滑コンデンサ１０２の両端に直流電圧が得られる。なお、ダイオードブリッジ１０１からの出力は、電流検知抵抗１１５にも出力され、コンバータ制御回路１０４に入力される。コンバータ制御回路１０４は、平滑コンデンサ１０２とトランス１０５の間に直列に接続されたスイッチング素子１０６のスイッチング信号の出力を開始する。このスイッチングによって平滑コンデンサ１０２の後段に配置されたトランス１０５の１次巻き線１０５ａに交流電流が流れる。この交流電流によってトランスの巻き線比に応じた電圧が２次側巻き線１０５ｂに発生する。

ＡＣ／ＤＣ電源１００の２次側には、２次側整流ダイオード１０７と２次側平滑コンデンサ１０８とが配置されている。トランスの２次巻線１０５ｂに発生した電圧は２次側整流ダイオード１０７で整流され、２次側平滑コンデンサ１０８で平滑されて２次側平滑コンデンサ１０８の両端から直流電圧が得られる。この２次側平滑コンデンサ１０８の両端から得られる電圧がＡＣ／ＤＣ電源１００の出力電圧Ｖｏｕｔとなる。出力電圧Ｖｏｕｔを予め定めた目標電圧に安定化させるために、電圧検知抵抗１０９、１１０、シャントレギュレータ１１１、抵抗１１９、及びフォトカプラ１１２によって、出力電圧をコンバータ制御回路１０４にフィードバックする。なお、フォトカプラ１１２は、同一のパッケージに入った発光ダイオード１１２ａ及びフォトトランジスタ１１２ｂによって構成されている。電圧検知抵抗１０９、１１０とシャントレギュレータ１１１の基準電圧とによってＡＣ／ＤＣ電源１００の出力電圧Ｖｏｕｔが決定される。

出力電圧Ｖｏｕｔは、電圧検知抵抗１０９、１１０によって分圧され、シャントレギュレータ１１１に入力される。シャントレギュレータ１１１では、抵抗分圧によって入力された電圧とシャントレギュレータ１１１内部の基準電圧とが比較される。入力された電圧が基準電圧より高い場合は発光ダイオード１１２ａに流す電流を増加させ、入力された電圧が基準電圧より低い場合は発光ダイオード１１２ａに流す電流を減少させる。発光ダイオード１１２ａは、電流が流れると発光し、その光量に応じてフォトトランジスタ１１２ｂに流れる電流を電気的に絶縁した状態で変化させる。

これにより、ＡＣ／ＤＣ電源１００の出力電圧Ｖｏｕｔに応じた値がフォトカプラ１１２を介してコンバータ制御回路１０４にフィードバックされる。コンバータ制御回路１０４は、ＡＣ／ＤＣ電源１００の出力電圧Ｖｏｕｔが一定の値になるようにスイッチング素子１０６のデューティー比を制御する。

例えば、ＡＣ／ＤＣ電源１００の出力電圧Ｖｏｕｔが低下したときは、より多くの電力を２次側に供給する必要があるのでスイッチング素子１０６のＯＮ時間を長くし、トランスの１次巻き線１０５ａに流れる電流を大きくする。また、トランスの１次巻き線１０５ａ、２次巻き線１０５ｂと同一のコアに補助巻き線１０５ｃが巻かれており、スイッチング素子１０６のスイッチングが開始されると同時に補助巻き線１０５ｃにも電圧が発生する。

この電圧によってダイオード１１３に電流が流れ、コンデンサ１１４を充電するので、コンデンサ１１４の両端に直流電圧が得られる。このコンデンサ１１４の電圧がコンバータ制御回路１０４の電力供給源となり、これ以降ダイオード１１６、１１７を介して供給されていたコンバータ制御回路１０４への電力供給が、コンバータ制御回路１０４の内部で遮断される。

画像形成装置９００では、頻繁に動作モードの移行が行われる。例えば、画像形成装置９００は、ユーザーによる操作が一定時間入力されない場合はスリープモードに移行し、また、ユーザーからのスリープモードに移行するための指示が入力された場合もスリープモードに移行する。一方、画像形成装置９００は、スリープモードにある場合、操作部８００からユーザーによる入力を受け付けた場合や、ＰＣからのプリント指示を受け付けた場合、あるいは、ＦＡＸを受信した場合等はプリントモードに移行する。この場合、いかに早くスリープモードから復帰してジョブを開始できるかが画像形成装置９００の性能の指標の１つになる。従って、スリープモードに移行した直後であっても、ジョブを受信するとできるだけ速やかにスリープモードからプリントモードへと復帰する必要がある。これは、スリープ移行によってＲＭＴ＿ＰＳＵ信号がＯＦＦになり主電源１０が動作を停止した直後に再びＲＭＴ＿ＰＳＵ信号がＯＮされた場合であっても、主電源１０はすぐに正常に動作を再開する必要があることを意味する。

しかしながら、この場合は、主電源１０はＲＭＴ＿ＰＳＵ信号が短時間でＯＦＦ／ＯＮされることで出力電圧がオーバーシュートするおそれがある（その詳細は後述する）。このようなオーバーシュート対策として、主電源１０には、図２に示される放電部２００が設けられている。放電部２００は、主電源１０の２次側平滑コンデンサに充電された電荷を迅速に放電することで出力電圧のオーバーシュートを抑制するものである。

図４に、放電部２００が備えられていない場合においてＲＭＴ＿ＰＳＵがＯＦＦからＯＮになってから短時間にＯＦＦからＯＮに変化された場合の主電源１０の動作の説明図を示す。図中において、横軸は時間を表す。縦軸については、ＶｏｕｔはＡＣ／ＤＣ電源１００の出力電圧、ＩｏｕｔはＡＣ／ＤＣ電源１００の出力電流、ＲＭＴ＿ＰＳＵは制御部７００から主電源１０に入力されるイネーブル信号の電圧を示している。

時間ｔ０において、画像形成装置９００はプリントモードで動作をしていることからＲＭＴ＿ＰＳＵはＯＮであり、主電源１０は動作している。一方、時間ｔ１でプリントが終了すると、主電源１０の出力電流Ｉｏｕｔが低下する。プリント終了から所定時間経過した場合、画像形成装置９００は、時間ｔ２でスリープモードに移行する。このときＲＭＴ＿ＰＳＵ信号はＯＦＦになり、遮断装置１２０は遮断されて、主電源１０への交流電圧の供給が遮断される。なお、プリント終了から所定時間経過する前であっても、ユーザーからのスリープモードへの移行を指示する入力が操作部８００を通じて受け付けられた場合、その時点でスリープモードに移行する。

ここで、図２には放電部２００が設けられているが、この放電部２００が設けられていない場合、ＲＭＴ＿ＰＳＵ信号のＯＦＦ直後にＲＭＴ＿ＰＳＵが再びＯＮされるとＡＣ／ＤＣ電源１００の出力電圧がオーバーシュートするおそれがある。オーバーシュートが発生する場合には、「コンバータ制御回路１０４が停止する場合」と「コンバータ制御回路１０４が停止しない場合」との２つのパターンがある。以下、各パターンについて順に説明する。

・パターン１：コンバータ制御回路１０４が停止する場合
図４において、時間ｔ２で遮断装置１２０が遮断されると、ダイオード１１６、１１７を介してコンバータ制御回路１０４に印加されていたＡＣ入力電圧が遮断される。コンバータ制御回路１０４にＡＣ検知機能がある場合、ＡＣ入力が遮断されたと判断されて主電源１０は動作を停止する。このとき、主電源１０の出力電流Ｉｏｕｔはほとんどゼロであるので、主電源１０の２次側平滑コンデンサ１０８に蓄えられた電圧（電荷）はほとんど放電されることはない。図４において、ｔ３の時点でスリープ復帰の指示がなされており、ＲＭＴ＿ＰＳＵ信号はＯＮになって主電源１０は再び動作を開始する。ここで、ｔ２とｔ３との間隔が十分に長い場合、主電源１０は、その出力電圧ＶｏｕｔがＧＮＤ電位になった状態で起動される。しかし、ｔ２とｔ３との間隔が短い場合（例えば数百ミリ秒）、主電源１０は、出力電圧ＶｏｕｔがＧＮＤ電位ではなく、すでに目標電圧に近い状態で起動することになる。

一般的に、コンバータ制御回路１０４にはソフトスタート機能があり、最低ＯＮ幅でスイッチング素子１０６のスイッチングを開始して数十ミリ秒かけて徐々にＯＮ幅を広げながらフィードバック制御に移行していく。出力電圧がＧＮＤの状態から起動する場合、出力電圧のオーバーシュートは、このソフトスタート機能によって抑制される。しかし、時間ｔ３では負荷６００はほとんど無負荷であり、主電源１０が定電圧制御を行うためには間欠動作（バースト動作）をしなければならない状態となっている。この状態で起動を行うと、ソフトスタートによる最低ＯＮ幅によるスイッチングであってもフィードバック制御が始まるまでの制御が遅れ、その結果、図４のｔ４に示されるように、出力電圧がオーバーシュートしてしまう。

・パターン２：コンバータ制御回路１０４が停止しない場合
図４において、時間ｔ２で遮断装置１２０が遮断されると、ダイオード１１６、１１７を介してコンバータ制御回路１０４に印加されていたＡＣ入力電圧が遮断される。コンバータ制御回路１０４にＡＣ検知機能がない場合、ＡＣ入力が遮断されたとしても図３のコンデンサ１１４の電圧がコンバータ制御回路１０４の停止電圧を下回らない限り、コンバータ制御回路１０４は動作を続ける。しかし、遮断装置１２０は遮断されているので平滑コンデンサ１０２の充電は停止されており、平滑コンデンサ１０２の電圧は徐々に低下する。そのため、コンバータ制御回路１０４は、スイッチング素子１０６のデューティー比を上げて出力電圧を維持しようとする。時間ｔ３でＲＭＴ＿ＰＳＵ信号がＯＮされると、遮断装置１２０が接続され、平滑コンデンサ１０２の充電が再開される。このとき、コンバータ制御回路１０４は即座にデューティー比を低減させる必要がある。しかし、コンバータ制御回路は停止しておらずソフトスタートが効かない状態であるので、応答性の遅れから、出力電圧は時間ｔ４においてオーバーシュートする。

これらの理由から、主電源１０の出力電圧が一度オーバーシュートすると、主電源１０に２次側平滑コンデンサ１０８の電圧（電荷）を引き抜く機能がない限り、定常動作になるまでにはある程度の時間、例えば数秒間を要する。定常動作になるまでは、主電源１０はスイッチング素子１０６のスイッチングを一時的に止めて出力電圧の放電を待つ。しかし、制御部７００からのＲＭＴ＿ＰＳＵ信号はＯＮであり、主電源１０の出力電圧Ｖｏｕｔも目標電圧以上を出力しているため、時間ｔ５において、負荷６００（駆動回路を含む）は主電源１０の起動が完了したと判断して動作を開始する。一般的に、負荷６００は主電源１０の出力電圧を検知しているからである。

この負荷６００の動作により主電源１０はオーバーシュート中にも拘わらず負荷がかかる。すると、今度はオーバーシュート中（スイッチングを停止させ放電を待っている状態）に負荷がかかるので主電源１０の応答が遅れて出力電圧が低下してしまう。このとき、主電源１０の出力電圧が負荷６００の電圧検知閾値を下回ると、負荷６００は主電源１０が異常であると判断して動作を停止し、画像形成装置９００が正常に動作しないおそれがある。このように、主電源１０は、短期間でイネーブル信号がＯＦＦ／ＯＮされると出力電圧がオーバーシュートし、オーバーシュート中の負荷急変で出力電圧が低下するおそれがある。

図５に、放電部２００を備えた場合の主電源１０の動作を示す。図４と同様に、図中において横軸は時間を表す。縦軸については、ＶｏｕｔはＡＣ／ＤＣ電源１００の出力電圧、ＩｏｕｔはＡＣ／ＤＣ電源１００の出力電流、ＲＭＴ＿ＰＳＵは制御部７００から主電源１０に入力されるイネーブル信号の電圧を示している。また、図５には、時間に対する放電部２００のスイッチ２０２のＯＮ状態（導通状態）、ＯＦＦ状態（非導通状態）も合わせて示されている。時間ｔ０で、画像形成装置９００はプリントモードで動作をしているので、ＲＭＴ＿ＰＳＵ信号はＯＮであり、主電源１０は動作をしている。ここで、ＲＭＴ＿ＰＳＵ信号とスイッチ２０２の間にはＮＯＴ回路２０３を備えているので論理が逆になり、スイッチ２０２はＯＦＦである。これにより抵抗２０１は主電源１０の出力から遮断されているので、抵抗２０１での電力消費はなく、主電源１０の消費電力が増えることはない。

時間ｔ１でプリントが終了すると、画像形成装置９００は、所定時間経過するとスリープモードに移行する（時間ｔ２）。なお、所定時間経過前であってもユーザーからの指示によってスリープモードに移行する。このとき、ＲＭＴ＿ＰＳＵがＯＦＦになるのでスイッチ２０２をＯＮにすることになる。ここで、ＲＭＴ＿ＰＳＵ信号とスイッチ２０２との間には遅延回路２１０が設けられており、主電源１０に入力されたＲＭＴ＿ＰＳＵ信号は遅延（例えば２００ミリ秒程度）されてスイッチ２０２に伝達される。その結果、時間ｔ２から遅延された時間ｔ３においてスイッチ２０２がＯＮにされ、主電源１０の出力に抵抗２０１が接続されるので、そのインピーダンスに応じて２次側平滑コンデンサ１０８の放電が開始される。時間ｔ４で画像形成装置９００をスリープ状態から復帰させる指示が来ると、ＲＭＴ＿ＰＳＵ信号はＯＮになり、主電源１０は再び動作を開始する。その際、スイッチ２０２はＲＭＴ＿ＰＳＵのＯＮと同時には遮断されず、ＯＦＦ信号は遅延回路２１０によって遅延されることから、時間ｔ４から遅延された時間ｔ５においてＯＦＦとされる。

この遅延時間の間に主電源１０は起動を完了している。つまり、主電源１０の起動が開始されてから完了するまでの間、放電部２００が動作し、出力に抵抗２０１が接続されており、インピーダンスが低い状態となっている。この抵抗２０１によって、主電源は、２次側平滑コンデンサ１０８に過剰に供給された電荷を放電しながら起動する。その結果、出力電圧のオーバーシュートが抑制される。時間ｔ６で負荷がかけられた場合も、主電源１０はすでに定常動作をしている。つまりスイッチングは停止しておらず、負荷の変化に追従できるので電圧の低下はほとんどない。

次に、遅延回路２１０について説明する。図６（ａ）、（ｂ）は、遅延回路２１０の一例を示す。図６（ａ）の遅延回路２１０は単純なＣＲ回路になっており、ＲＭＴ＿ＰＳＵ信号を抵抗２１１の抵抗値とコンデンサ２１２の容量で決まる時定数だけ遅延させて出力する。遅延時間は主電源１０の起動にかかる時間、または起動にかかる時間以上となるように調整することが好ましい。この遅延時間によって、ＲＭＴ＿ＰＳＵのＯＮ信号とＯＦＦ信号の伝達が同様に遅延される。

しかし、ＲＭＴ＿ＰＳＵをＯＮにする場合（スイッチ２０２をＯＮからＯＦＦにする場合）は、起動時間の長い主電源１０にも対応できるように、時間ｔ４と時間ｔ５との間の遅延時間を長くすることが望ましい場合もある。一方、ＲＭＴ＿ＰＳＵをＯＦＦにする場合（スイッチ２０２をＯＦＦからＯＮにする場合）は、ＲＭＴ＿ＰＳＵの短期間でのＯＦＦ／ＯＮにも対応できるように時間ｔ２と時間ｔ３との間の遅延をできる限り小さくしたい場合もある。これらの場合、図６（ｂ）に示されるように、図６（ａ）の構成に、抵抗２１３とトランジスタ２１４とを追加することで、ＲＭＴ＿ＰＳＵのＯＮ時とＯＦＦ時の遅延時間を別々に設定することができる。
詳細には、ＲＭＴ＿ＰＳＵのＯＮ時は抵抗２１１とコンデンサ２１２が導通し、ＯＦＦ時にはトランジスタ２１４が導通するので、抵抗２１１と抵抗２１３との抵抗値とコンデンサ２１２の時定数とで、遅延時間を定めることができる。その結果、時間ｔ２と時間ｔ３との間の遅延時間と、時間ｔ４と時間ｔ５との間の遅延時間とを別個に定めることができる。

このように、第１実施形態によれば、簡易な構成で、電源の起動時間が長くなることなく電源起動時の出力電圧のオーバーシュートを抑制することができる。また、第１実施形態では、ＲＭＴ＿ＰＳＵ信号とスイッチ２０２の間にＮＯＴ回路２０３を挿入したが、ＲＭＴ＿ＰＳＵ信号がＯＦＦのときは、スイッチ２０２のＯＮ／ＯＦＦの状態は任意である。例えば、第１実施形態では、図５の時間ｔ３〜ｔ５の間、スイッチ２０２が接続されるようにしたが、ｔ４〜ｔ５の間のみスイッチ２０２が接続する構成でもよい。主電源１０の起動開始から起動が完了するまでの時間において、スイッチ２０２がＯＮすることが重要であるので、ＲＭＴ＿ＰＳＵがＯＮになったと同時にスイッチ２０２をＯＮし、所定時間経過後にＯＦＦになるような回路構成でもよい。

第１実施形態の遅延回路２１０によるＲＭＴ＿ＰＳＵ信号の遅延時間は、ＣＲ時定数によって電源の起動にかかる時間（固定値）に設定したが、遅延時間の設定方法はこれに限らない。例えば、主電源１０の出力電圧Ｖｏｕｔを検知し、目標電圧に到達するまで信号を遅延させる方式でも構わない。この場合、図５において時間ｔ４でＲＭＴ＿ＰＳＵ信号がＯＮになった後、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧に到達したことを検知した時間ｔ５でスイッチ２０２をＯＦＦさせる。この方式でも抵抗２０１によって２次側平滑コンデンサ１０８に過剰に供給された電荷を放電しながら起動するので、出力電圧のオーバーシュートを抑制できる。

また、第１実施形態の電気機器の一例として画像形成装置９００を例に説明したが、電気機器はこれに限るものではない。外部信号によって動作と停止を切り替える電源装置を備えた電気機器であれば、上述したような効果を得ることができる。また、第１実施形態の主電源１０がＡＣ／ＤＣ電源１００を有する例について説明した。しかし、ＡＣ／ＤＣ電源１００に代えて、直流電圧を別の電圧値の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣ電源を主電源１０に用いてもよい。ＡＣ／ＤＣ電源に限らず、ＤＣ／ＤＣ電源においても電源起動時に出力電圧がオーバーシュートするという課題は存在するので、第１実施形態においてＤＣ／ＤＣ電源を用いても同様の効果を得ることができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の主電源１０の回路図を図７に示す。第１実施形態では、出力電圧の放電部に抵抗２０１を用いたが、第２実施形態では抵抗２０１の代わりに、電気機器としての画像形成装置９００の内部を冷却するファン６０１を用いた。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

図７において、主電源１０はファン６０１を有する。主電源１０に実装されている部品は、主電源１０が接続された画像形成装置９００が動作することで損失が増えて温度が上昇する。過度の温度上昇は、部品の信頼性の低下や寿命の低下の原因となる場合があるので、ファン６０１を駆動して部品を冷却する必要がある。その一方で、ファン６０１は、駆動時の騒音が問題になる場合もあることから、第２実施形態では、画像形成装置９００の動作に応じてファン６０１の動作と停止を切り替える。画像形成装置９００が負荷の大きいモードで動作するときは、部品の温度上昇も大きくなるのでファン６０１を動作させ、負荷の小さいモードで動作をするときは部品の温度上昇は小さく、冷却の必要性も小さいのでファン６０１を停止させる。

そのために、ファン６０１の電源供給ラインは、図７のスイッチ２０２によって接続と遮断とが切り替えられる構成になっている。スイッチ２０２はＯＲ回路２０４によってそのＯＮ、ＯＦＦが切り替えられ、かつ、ＯＲ回路２０４の入力の一方は制御部７００に接続される（図中ではＲＭＴ＿ＦＡＮとして表される）。制御部７００は、画像形成装置９００電気機器が負荷の大きいモードで動作しているときはＲＭＴ＿ＦＡＮ信号をＯＮとし、負荷の小さいモードで動作しているときはＲＭＴ＿ＦＡＮ信号をＯＦＦとする。ＯＲ回路２０４の入力の他方は、ＮＯＴ回路２０３と遅延回路２１０とを介してＲＭＴ＿ＰＳＵ信号に接続される。ＮＯＴ回路２０３、遅延回路２１０、ＲＭＴ＿ＰＳＵ信号の動作は第１実施形態と同様である。

図８に、第２実施形態における主電源１０の動作の説明図を示す。画像形成装置９００は、時間ｔ０においてはプリントモードで動作しているので、ＲＭＴ＿ＰＳＵ信号はＯＮであり、主電源１０は動作中となる。ここで、ＲＭＴ＿ＰＳＵ信号とＯＲ回路２０４の間にはＮＯＴ回路２０３が設けられているので、その出力は、ＲＭＴ＿ＰＳＵからの論理とは逆になり、ＯＲ回路には論理値ＯＦＦの信号が入力される。しかし、プリントモードは負荷の大きい動作モードであるので、冷却用のファン６０１を動作させる必要がある。このことから、制御部７００はＲＭＴ＿ＦＡＮ信号をＯＮとしてＯＲ回路２０４の他方側への入力をＯＮにする。その結果、ＯＲ回路２０４の出力はＯＮとなり、スイッチ２０２が接続されてファン６０１がＡＣ／ＤＣ電源に接続され、ファン６０１は動作状態となる。

図８において、時間ｔ１でプリントが終了し、画像形成装置９００の負荷が小さくなるので、制御部７００はＲＭＴ＿ＦＡＮ信号をＯＦＦにする。これによりスイッチ２０２は遮断されてファン６０１は動作を停止する。スリープモードに移行する時間ｔ２で、ＲＭＴ＿ＰＳＵはＯＦＦにされ、電源１０は動作を停止する。遅延回路２１０による遅延時間経過後の時間ｔ３で、ＮＯＴ回路２０３の出力がＯＮになるので、スイッチ２０２はＯＮとなる。その結果、電源１０の出力はファン６０１に供給されるので、ファン６０１が駆動されるとともに２次側平滑コンデンサ１０８の放電が開始される。なお、第２実施形態では、ファン６０１として、動作電圧範囲１０Ｖ〜２６Ｖ程度のファンを用いた。このような動作電圧範囲のファンは一般的に用いられている周知のものである。

時間ｔ４で画像形成装置９００がスリープモードから復帰することでＲＭＴ＿ＰＳＵ信号はＯＮになり、主電源１０は再び動作を開始する。遅延回路２１０が設けられていることから、スイッチ２０２は主電源１０の起動完了後の時間ｔ５までＯＮされているので、主電源１０は負荷としてファン６０１が接続された状態で起動される。これにより２次側平滑コンデンサ１０８に過剰に供給された電荷が放電され、出力電圧のオーバーシュートが抑制される。遅延時間は数百ミリ秒であるので、ファン６０１の駆動による騒音は問題にならない程度に小さく抑えられる。また、ｔ３〜ｔ４の時間が長い場合でも、ファン６０１が駆動するのは、ＡＣ／ＤＣ電源１００の２次側平滑コンデンサ１０８が放電されるまでの短時間である。従って、騒音は問題にならない程度に小さく抑えられる。その後時間ｔ６で負荷が接続された場合も、主電源１０はすでに定常動作をしており、電圧の低下はない。また、このとき、負荷の増加による温度上昇を抑制するため、ＲＭＴ＿ＦＡＮをＯＮにすることによりスイッチ２０２をＯＮにし、ファンを駆動させる。

以上のように、第２実施形態によれば、電源装置が接続された電気機器、例えば画像形成装置９００に既存の部品を放電部として用いることができ、部品点数の増加やコストアップを最小限にしつつ、オーバーシュートの抑制を容易に行うことができる。

Claims (9)

1. 出力すべき直流電圧を目標電圧に安定化するように制御されるとともに、入力信号に応じて直流電圧を出力するかまたは直流電圧の出力を停止するかが制御される電源部、
   前記電源部の出力にスイッチ手段を通じて接続されて、前記スイッチ手段が導通状態にあるときに前記電源部を放電させる放電手段、及び、
   制御手段を有し、
   前記制御手段は、前記電源部が直流電圧を出力していない状態から、前記入力信号によって前記電源部に前記直流電圧の出力を指示された場合には、前記直流電圧の出力が指示されてから第１の時間にわたって前記スイッチ手段を導通状態として、前記放電手段を通じて前記電源部を放電させることを特徴とする、
   電源装置。
2. 前記電源部はコンデンサを有し、前記放電手段は、前記コンデンサに充電された電荷を放電させることを特徴とする、
   請求項１に記載の電源装置。
3. 前記制御手段は、前記入力信号が、前記電源部からの前記直流電圧の出力を指示していないときには、前記スイッチ手段を導通状態とすることを特徴とする、
   請求項１または２に記載の電源装置。
4. 前記第１の時間は、前記電源部の出力が目標電圧に到達するまでの時間以上であることを特徴とする、
   請求項１〜３のいずれかに記載の電源装置。
5. 前記放電手段は、抵抗素子であることを特徴とする、
   請求項１〜４のいずれかに記載の電源装置。
6. 前記放電手段は、前記電源装置が接続された電気機器に設けられた負荷であることを特徴とする、
   請求項１〜４のいずれかに記載の電源装置。
7. 前記制御手段は、前記電源部が直流電圧を出力していて前記スイッチ手段が導通していない状態から、前記入力信号によって前記電源部に前記直流電圧の出力の停止が指示された場合には、前記直流電圧の出力の停止が指示されてから、前記第１の時間とは異なる第２の時間にわたって前記スイッチ手段を導通していない状態を維持することを特徴とする、
   請求項１〜６のいずれかに記載の電源装置。
8. 前記電源は、通常動作状態と、前記通常動作状態よりも消費電力が小さい省電力状態とをとり得る画像形成装置に接続され、
   前記電源は、前記画像形成装置が前記省電力状態の場合には、前記画像形成装置から遮断されていることを特徴とする。
   請求項１〜７のいずれかに記載の電源装置。
9. 前記制御手段は、前記画像形成装置が前記省電力状態から前記通常動作状態となったときに、前記第１の時間にわたって前記スイッチ手段を導通させることを特徴とする、
   請求項８に記載の電源装置。

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